本發明涉及硅鋼熱處理工藝方法,具體涉及一種利用磁場回復退火提高硅鋼性能的工藝方法。
背景技術:
:取向硅鋼是一種廣泛應用于電力、電子工業的重要軟磁材料,主要用作各種電機、發電機和變壓器的鐵芯。以鐵芯損耗(鐵損)與磁感應強度(磁感)為代表的磁性能是冷軋取向硅鋼的最主要性能指標,為了達到節能和保護環境的目的,全球都在致力于開發和生產高磁感和低鐵損的取向硅鋼。取向硅鋼薄帶通常是由成品取向硅鋼進一步冷軋和退火來制備,取向硅鋼的生產流程一般為:鐵水脫錳-冶煉-真空處理-連鑄-熱軋-常化和酸洗-冷軋-脫碳退火(-回復退火)-涂氧化鎂-高溫退火-平整拉伸退火和涂絕緣層。取向硅鋼在加工工藝中獲得晶粒取向一致排列在易磁化方向的高斯織構。晶粒在易磁化方向取向程度越高,則磁導率越高,鐵損越低。研究發現二次再結晶是形成{110}<001>高斯織構的根本原因。而冷軋板退火時首先進行回復退火,回復過程對于二次再結晶高斯織構的形成有著重要影響。在回復過程冷軋組織產生亞晶,在高溫退火即隨后的再結晶過程中亞晶聚合形成再結晶晶核,該晶核即是有利于形成高斯織構的組織和織構。因此,在回復過程形成的亞晶粒即硅鋼織構對再結晶過程高斯織構的形成有直接而重要的影響,回復退火工藝的改善將有利于再結晶過程形成高斯織構,進而提高硅鋼的磁性能。近年來,磁場下冶金及材料制備這一研究領域受到國際學術界的廣泛關注,成為新興的科學前沿研究領域。磁場退火在控制材料的微觀結構方面已經引起重視,到目前為止,磁場已經應用到硅鋼的再結晶過程,并發現磁場的應用能夠改善硅鋼的有利織構,提高硅鋼的磁性能,降低損耗。但是目前磁場退火主要應用于再結晶過程,需要的磁場強度較大(大于1T),退火溫度也很高(高于750度),不易工業化。如何將磁場的操作簡單化,更易于工業化是現在以及將來面臨的重要問題。技術實現要素:本發明所要解決的技術問題是提供一種利用磁場回復退火提高硅鋼性能的工藝方法。本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種利用磁場回復退火提高硅鋼性能的工藝方法,在硅鋼回復退火過程中,對硅鋼施加強度為0-6T的磁場。在上述技術方案的基礎上,本發明還可以做如下改進。進一步的,所述磁場為靜磁場。進一步的,所述回復退火的溫度范圍為450-600℃。進一步的,在磁場下回復退火的時間范圍為0-30分鐘。進一步的,在磁場下回復退火的時間為5分鐘。進一步的,所述的磁場強度為0-1T。進一步的,所述的磁場強度為0.5T。進一步的,所述硅鋼為取向硅鋼。本發明的有益效果是:在回復退火過程中對硅鋼施加靜磁場以獲得有利于形成高斯織構的組織和結構,進而制備出高磁性能的取向硅鋼。本發明在硅鋼回復退火過程中施加靜磁場,以改變其微觀結構,提高硅鋼的晶粒取向,從而提高硅鋼的磁性能。利用靜磁場可在薄帶中產生依賴晶粒取向的磁晶各向異性能,這為晶界遷移提供附加的驅動力。同時外加磁場誘發產生的磁有序降低了原子的擴散性,進而降低了晶界的可動性。本發明通過這一系列效應來改善取向硅鋼退火后的織構。本發明將靜磁場應用到取向硅鋼在550度低溫區進行回復退火,為硅鋼二次再結晶過程奠定較好的織構基礎,使硅鋼成品的高斯織構增強。由于退火過程時間短,溫度低,磁場強度小,將更容易控制和在工業上進行推廣應用。附圖說明圖1為本發明配套使用的熱處理爐主視圖;圖2為本發明配套使用的熱處理裝置俯視圖;圖3為透射電鏡觀察0.5T條件下(001)晶面取向亞晶粒電子衍射譜;圖4為圖3中的(001)晶面取向亞晶粒放大圖(暗場掃描);圖5為圖3中的(001)晶面取向亞晶粒放大圖(明場掃描)。附圖中,各標號所代表的部件列表如下:1.導線,2.加熱棒,3.耐火磚,4.耐火棉,5.銅管,6.冷卻水,7.硅鋼片,8.托輥;9.電機;10.傳送帶具體實施方式以下結合附圖對本發明的原理和特征進行描述,所舉實例只用于解釋本發明,并非用于限定本發明的范圍。如圖1、圖2所示為本發明配套使用的熱處理爐結構示意圖,將硅鋼片7放置在傳送帶10上,電機9控制托輥8,托輥8帶動傳送帶10傳動,爐內通有氮氣。通過熱電偶控制加熱棒2進行加熱,加熱棒2通過導線1并聯連接。在加熱棒2相鄰纏繞銅管5,通電流產生平行于軋制方向的勻強磁場。銅管5內部為冷卻水6,外部包有耐火棉4,加熱棒2外部被耐火磚3包裹,回復退火溫度為450-600℃,退火時間選擇0-30min;磁場強度選擇0T-6T。在磁場中完成退火之后將樣品表面均勻涂布氧化鎂隔離涂層,送入電阻熱處理爐進行1050~1150℃、純氫氣保護氣氛下、6~12小時的高溫退火處理,使取向硅鋼完成二次再結晶,之后隨爐冷卻。最后利用取向硅鋼專用的MATS-2010M硅鋼測量裝置對樣品進行磁性能測試。上述利用磁場回復退火提高硅鋼性能的工藝方法中,施加靜磁場的方向為取向硅鋼的軋制方向,所采用的隔離劑為以氧化鎂為主要成分的隔離劑。所述的硅鋼試樣,采用工業生產中取向硅鋼的冷軋樣品,其主要成分為C:<30ppm,Si:~3%。實施例1選用工業生產中取向硅鋼的冷軋樣品硅鋼片7,將其放置在傳送帶10上面以一定速度前進,爐內通氮氣以保證硅鋼在退火過程中不被氧化;退火過程中硅鋼處于加熱爐的恒溫區域內,銅管5產生的磁場方向沿硅鋼軋制方向。硅鋼片退火溫度為550℃,退火時間為5分鐘,磁場強度為1T;將回復退火后的樣品表面均勻涂布氧化鎂隔離劑;將涂好氧化鎂涂層的試樣送入電阻熱處理爐進行1100℃、純氫氣保護氣氛下、12個小時的高溫退火處理,使取向硅鋼完成再結晶;最后對取向硅鋼成品進行磁性能測量。為進行對比,取普通無磁場退火下取向硅鋼試樣進行上述高溫退火處理,最后對取向硅鋼成品進行磁性能測量。表1是硅鋼片在普通無磁場回復退火5分鐘條件下后經高溫結晶退火后的六片樣品磁性能的平均值,和磁場強度1T條件下回復退火5分鐘經高溫結晶退火后的六片樣品磁性能的平均值的數據對比,其中B8是六片樣品磁感的平均值;rB是磁場作用下相比于無磁場情況下磁感的增長率;DB是六片樣品磁感的誤差;P17/50是六片樣品鐵損的平均值;rP是磁場作用下相比于無磁場情況下鐵損的降低率;DP是六片樣品鐵損的誤差。(B8指取磁場強度為800A/m時的磁感值;P17/50指取磁感為1700mT,50Hz時的鐵損值)磁場強度(T)B8(mT)rBDBP17/50(W/kg)rPDP01786-±1.6%1.53-±6.4%118393.0%±0.6%1.389.8%±3.2%結合上述實施例中的測試結果可以看到,采用靜磁場回復退火制備的取向硅鋼的磁感值要遠遠高于沒有施加磁場的磁感值,而鐵損值也遠遠低于沒有施加靜磁場的鐵損值。實施例2將上述磁場強度調整為0.5T,回復退火過程及熱處理溫度不變;同時為進行對比,取普通無磁場回復退火下取向硅鋼試樣進行上述高溫退火處理,最后對取向硅鋼成品進行磁性能測量。表2是硅鋼片在普通無磁場回復退火5分鐘條件下后經高溫結晶退火后的六片樣品磁性能的平均值,和磁場強度0.5T條件下回復退火5分鐘經高溫結晶退火后的六片樣品磁性能的平均值的數據對比,其中B8是六片樣品磁感的平均值;rB是磁場作用下相比于無磁場情況下磁感的增長率;DB是六片樣品磁感的誤差;P17/50是六片樣品鐵損的平均值;rP是磁場作用下相比于無磁場情況下鐵損的降低率;DP是六片樣品鐵損的誤差。磁場強度(T)B8(mT)rBDBP17/50(W/kg)rPDP01786-±1.6%1.53-±6.4%0.518362.8%±0.9%1.3512%±3.5%將硅鋼薄片在雙噴射電解減薄器上進行減薄,進行透射電鏡觀察。在整個剪薄視場,在至少10張隨機拍攝的照片上進行觀察,如圖3、圖4和圖5所示,0.5T磁場下亞晶粒組織較多,且主要為立方織構(4-5個),亞晶粒主要是由于位錯滑移和攀移產生的,磁場的作用下使亞晶粒更易于(110)取向,(001)面增多。在隨后的高溫退火再結晶過程,亞晶粒聚合長大,形成取向程度較高的硅鋼成品,提高硅鋼磁性能。結合上述實施例中的測試結果可以看到,在本發明中施加0.5T靜磁場對硅鋼磁性能有了明顯改觀,說明采用低于1T靜磁場退火可以制備出性能優于常規退火方式制備的取向硅鋼。這對靜磁場回復退火工業化將具有現實指導意義。以上所述僅為本發明的較佳實施例,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3