[发明专利]一种高硅钢板带材热处理方法

说明书

 

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，涉及一种高效率低能耗的高硅钢板带材的热处理方法。

技术背景

高硅钢（含硅量≥3.5%，重量百分比，下同）与普通硅钢（含硅量<3.5%）相比，电阻率、磁导率明显增加，矫顽力、磁晶各向异性能明显降低。特别是当高硅钢含硅量达到6.5%时，磁致伸缩系数基本降至为零，具有铁损低、噪音低的特点，在电力电子行业中具有非常重要的应用背景。

高硅钢的加工能力随硅含量的增加而变得非常差，室温下塑性几乎为零，限制了其工业化应用的进展。采用特殊制备方法，如化学气相沉积法（Y. Takada, et al., Journal of Applied Physics, 64(1988), 5367-5369）、快速凝固甩带法（K. I. Arai, H. Tsutsumitake and K. Ohmori, Transactions of the Japan Institute of Metals, 25(1984), 855-862）等可以实现高硅钢板带材的小规模制备，然而这些特殊的制备方法需要特殊的工艺设备，产品尺寸、性能也受到限制。采用轧制设备，利用特殊轧制法通过温轧、冷轧的方法，也可以进行高硅钢薄板的轧制（林均品，等，高硅钢薄板的冷轧制备方法，专利号CN 100425392C，2008）。利用轧制法制备高硅钢薄板的过程中需要经过热处理，例如1mm厚轧板在850℃退火时需要保温处理1-3小时。这些热处理采用普通加热炉加热、保温，退火时间较长，不利于工业化连续化生产。

而热处理是高硅钢制备加工过程中非常重要的一步，目的是使其内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。目前热处理加热方式主要是燃烧式、电阻炉式加热方式，热处理过程在热处理炉中进行。

热处理炉在运行过程中会产生热损失，主要是排烟与散热损失，存在于有效能量的损失及传热的不可逆过程中（井岗，特钢技术，13（2007），54-56）。热处理炉热效率普遍较低，并且热处理炉可能由于设备陈旧、衬里老化脱落、钢板腐蚀穿孔等各种原因，导致散热损失大、局部过热超温等，从而降低热处理炉的热效率。热效率除了受炉子及工艺制度外，还受其它许多因素的影响和控制，例如生产组织、生产管理条件的变化是控制炉子热效率的决定性因素（田永奎，等，太原机械学院学报，10（1989），22-17）。可以看出，炉子热耗高、热效率低，不仅是技术方面的原因，也是管理与调度不善造成的。有关工序配合失调大大增加热耗，降低热效率。正因此同一炉子的热效率可能相差几倍、几十倍乃至上百倍。

电脉冲（Electropulsing）是由电容或者是间歇性电源产生的非稳态电流场，是在很短时间内变一次电压的过程。现代的电脉冲技术越来越向高频、高能量的趋势发展，并且在材料领域有着广泛的应用，其主要的作用原理有：高能焦耳热效应、电致塑性效应等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效率低能耗的高硅钢板带材的热处理方法，对于含硅量4-7%的高硅钢薄板（带），通过施加高能电脉冲的方法，对其进行热处理，从而减小硬度、提高塑性。利用此方法热处理可以大大节约热处理时间，提高热处理的效率。

一种高硅钢板带材的热处理方法，其特征是高硅钢中硅含量为4-7%（质量百分比），其余为铁、微量元素硼和不可避免的杂质元素。其方法为对塑性加工后的高硅钢板带材，利用高能电脉冲对其进行热处理。电脉冲频率60-500Hz，脉宽10-300μs，峰值电流密度20-500A·mm^-2，处理时间3-60s。高能电脉冲处理可以促进形变组织再结晶，降低板带材硬度，提高塑性。该热处理时间很短，在数秒至几十秒就可以处理完毕，大大的提高了热处理的效率，同时节约能源。

所述高硅钢板带材厚度为0.1-2mm，硼元素含量为0-1000ppm。