專利名稱：將連鑄薄帶材加工成鐵鎳型合金帶材的方法
技術領域：
本發明涉及一種將通過薄帶材的直接連鑄而獲得的薄帶材加工成鐵鎳型合金帶材。
鐵鎳型合金是眾所周知的，而且這種合金因其磁性或其膨脹性能而得以廣泛使用。這種合金的化學成分主要包括25％-50％重量百分比的鎳、50％-75％重量百分比的鐵，并可選擇地包括鈷、鉻、鉬中的至少一種合金元素且含量低于5％。例如，含大約36％或33％的鎳、約4％的鈷、余量基本為鐵和有選擇地含少量附加元素和雜質且具有小膨脹系數的合金是眾所周知的。這些具有小膨脹系數的合金也因其良好的磁性而得以應用，尤其是厚度一般為十分之一和十分之幾毫米之間的冷軋帶材更是得到廣泛應用。具體地說，所獲得的磁性的特點表現為低于55A/m的矯頑場。
為制造這樣的冷軋帶材，合金被鑄成100mm以上厚的鋼坯或鋼錠。隨后，熱軋鋼錠或鋼坯以獲得5mm以下厚的熱軋帶材。此后，冷軋熱軋帶材以獲得冷軋帶材并在大約750℃的溫度下對冷軋帶材進行再結晶退火。這種技術的缺點是需要大范圍的熱軋加工。
為限制或避免熱軋，可直接將合金連鑄成10mm以下厚的薄帶材。為此，可以采用其中薄帶材在兩個具有水平軸的轉動輥之間連鑄成型的連鑄機。但是，發明人發現，由連鑄薄帶材制成的冷軋帶材出人意料地比由鋼錠或鋼坯制成的冷軋帶材具有強得多的矯頑場。
本發明的目的是通過提供一種鐵鎳型合金的冷軋帶材的加工方法來彌補這一缺點，所述的冷軋帶材是由一條通過直接連鑄薄帶材而獲得的薄帶材制成的，并且它具有與由鋼錠或鋼坯軋出的同類合金帶材同樣令人滿意的磁性。
為此，本發明的主題是一種鐵鎳型合金帶材的加工方法，所述的合金帶材主要含有25％-50％重量百分比的鎳、50％-75％重量百分比的鐵并可選擇地含有例如特別是鈷、鉻、鉬、錳、硅、釩、鉭、鈦和鋁中的一種或多種且其含量按重量百分比計低于8％的合金元素，以及余量為熔融操作時產生的雜質，其中連鑄出一條10mm以下厚的薄帶材，對所述的薄帶材進行軋制并在軋制之前或軋制之后對帶材進行均質處理，從而獲得了低于0.4％的鎳的“標準偏析度”，所述均質處理包括在溫度T(℃)下保溫一段時間t(小時)t≥0.5×10-12exp(38000/(T+273))。
鈷、鉻、鉬、錳、硅、釩、鉭、鈦和鋁的含量之和最好低于或等于8％。
鎳的標準偏析度最好低于0.35％。
可以對直接通過連鑄獲得的薄帶材進行均質處理，或者對熱軋后的帶材或冷軋后的帶材進行均質處理。
最好在均質處理后將帶材冷軋到成品帶材厚度，從而賦予帶材可調整的晶體結構。
當鎳含量為35％-37％時，在750℃對帶材進行15分鐘的退火后，矯頑場Hc小于45A/m。
當鎳含量為32％-34％、鈷含量為3.5％-6.5％時，在750℃對帶材進行15分鐘的退火后，矯頑場Hc小于55A/m。
以下將以非限定的方式具體地描述本發明并舉例說明。
發明人很出人意料地第一次發現鐵鎳型合金的磁性受由凝固引起的鎳在枝晶間的微觀偏析的影響。
為顯示這種影響，發明人定義了“標準偏析度”，這個概念可以說明冷軋帶材中的鎳微觀偏析情況和待冷軋的熱軋帶材中鎳的微觀偏析情況。待冷軋的熱軋帶材可以是一條直接通過薄帶材連鑄而獲得的薄帶材且它可選擇地經過了熱軋或附加熱處理。為了表示得更明確和更形象，直接通過薄帶材連鑄而獲得的薄帶材的厚度為1mm-10mm。
發明人定義的“標準偏析度”是鎳含量在厚度小于0.2mm的冷軋帶材的整個厚度上的標準分布偏差的無偏估計量，其中所述的帶材在850℃下接受15分鐘的再結晶退火處理。
為確定標準偏析度，在厚度小于0.2mm的薄板上通過掃描電子顯微術并結合能量彌散光譜學(EDS)測量出分布在整個厚度的許多點上(在一條垂直于表面的線上每隔1um取一點)的鎳含量。由此，獲得了鎳含量(Ni)j(j=1,…n)的n值并利用下述公式計算出標準偏析度σNi
在此公式中，(Ni)平代表(Ni)j的算術平均值，n是測量次數。
利用這一定義，在沒有特殊處理的情況下，根據現有技術，對經過薄帶材直接連鑄-熱軋-冷軋而獲得的薄帶材來說，鎳的標準偏析度高于0.5％，而對由鋼錠形成的冷軋帶材來說，鎳的標準偏析度低于0.35％。
為了加工出通過薄帶材連鑄而獲得的冷軋帶材，在電弧爐中熔化如上所述的鐵鎳型合金并在內置鋼桶內對其進行精煉，這樣作是希望使該合金例如含有36％的鎳、最好為0.02％-0.5％的錳，且其余量為鐵和熔煉所帶來的雜質。利用具有兩個水平布置且相互平行從而構成一個寬度小于10mm且通常為1mm-5mm的間隙的輥的薄帶材連鑄機將如此獲得的合金液鑄成薄帶材。這兩個輥繞各自的軸線反向轉動，從而驅動合金向下流動，這使合金流過輥縫。通過內部水循環來冷卻這兩個輥，從而當合金與輥接觸時，將合金冷卻并以一條厚度約等于輥間距的寬度的凝固帶材的形狀離開它們的夾持點。然后，利用卷取機卷取薄帶材，以獲得通常要接受空冷的帶卷。
在連鑄后，薄帶材可任選地接受熱軋且最好在帶材被重新加熱到1050℃-1300℃之后進行熱軋。
在酸洗后，對如此獲得的熱軋帶材進行冷軋，以獲得具有所希望的成品厚度(可能為0.1mm-0.25mm)的冷軋帶材。通常，在若干個被大約1000℃的再結晶退火操作隔開的步驟中進行冷軋。舉例而言，第一步驟允許獲得0.5mm-2mm的厚度，第二步驟允許獲得0.15mm-0.3mm的厚度，最終步驟產生成品厚度。冷軋不僅用于獲得成品厚度，而且用于賦予帶材一定的晶體結構并控制晶粒大小，所述晶體結構最好必須是立方晶格而晶粒大小最好必須具有約8-9的AFNOR指數。
除了熱軋和冷軋外，帶材加工最終經過均質處理而結束，所述均質處理包括至少在溫度T(℃)下保溫一段時間t(小時)t≥Aexp(38000/(T+273))。
系數A大于或等于0.5×10-12，最好大于1×10-12。
也可以在溫度T1、T2…Tn下進行若干次耗時為t1、t2…tn的連續均質處理。在這種情況下，時間和溫度必須滿足以下公式Σj=1ntjexp[-(38000/(Tj+273))]≥A]]>其中A大于0.5×10-12，且它最好大于1×10-12。
對于3mm厚的帶材(直接由薄帶材連鑄而獲得)來說，這些條件例如相當于在1150℃下保溫半小時或在1200℃下保溫10分鐘。
盡管對成品進行的均質處理更有效且更易于進行，但當冷軋帶材的最終冷軋是想產生特定的晶粒大小和晶體組織時，帶材越薄，均質處理越絕對必須在最終冷軋步驟前進行。如果不這樣作，則將會破壞晶體組織并導致晶粒粗化。
當在薄帶材上結束均質處理時，薄帶材或由其制得的冷軋帶材的特點表現為鎳的“標準偏析度”低于0.4％或0.35％。當只在冷軋帶材上完成均質處理時，只有冷軋帶材的特點表現為鎳的“標準偏析度”低于0.4％或0.35％。
當本發明的冷軋帶材由具有小膨脹系數的合金制成時，其中該合金主要含有35％-37％的鎳，在750℃對帶材進行15分鐘的退火后，冷軋帶材的矯頑場Hc小于45A/m。當冷軋帶材由一種鎳含量為32％-34％、鈷含量為3.5％-6.5％的具有小膨脹系數的合金制成時，在750℃對帶材進行15分鐘退火后，則冷軋帶材的矯頑場Hc小于55A/m。
例如，在兩條直接連鑄出的薄帶材TSCC3、TSCC2和兩個鑄錠IC1、IC2之間進行比較，其中鑄錠和薄帶材是由一種含36％的鎳、0.3％的錳且余量為鐵和由熔煉操作帶來的雜質的合金制成的。
由這些鑄件軋制出0.12mm厚的冷軋帶材且在750℃和850℃下對其進行退火處理。
鑄錠IC1、IC2首先經過熱軋以便獲得3mm厚的熱軋帶材。接著，熱軋帶材被冷軋到成品帶材厚度。如此獲得了冷軋帶材IS1、IS2，以供對比。
由薄帶材直接連鑄而獲得的薄帶材的厚度為3mm且它被用于制造以下幾種冷軋帶材-作為對比例，直接通過冷軋獲得的冷軋帶材TS3C、TS2C；-除了冷軋外，根據本發明而接受均質處理的冷軋帶材TS3I1、TS3I2、TS3I3、TS2I1和TS2I2。
均質處理為-TS3I1:1150℃下保溫30分鐘；-TS3I2:1250℃下保溫30分鐘；-TS3I3:在經過壓下量為50％的冷軋步驟后，在1200℃下保溫20分鐘；-TS2I2:1250℃下保溫30分鐘，隨后接受壓下量為35％的熱軋。
在如此獲得的所有冷軋帶材中，測量鎳的標準偏析度σNi、矯頑場Hc和磁導率μmax,dc。
其結果如下
另外，本發明帶材的膨脹系數為0.99×10-6(20℃-100℃)，晶粒尺寸GAFNOR為9，并形成了{100}<001>的立方晶體結構且磁極密度l/I0=5。在750℃下再結晶熱處理15分鐘后，晶體組織各向同性。
權利要求
1．一種由鐵鎳型合金制成的帶材的加工方法，所述合金帶材主要含有25％-50％重量百分比的鎳，50％-75％重量百分比的鐵并可任選地含有鈷、鉻、鉬、錳、硅、釩、鉭、鈦和鋁中的一種或多種且其含量按重量百分比計低于8％的合金元素，其余量為熔融操作時產生的雜質，其特征在于，連鑄出一條厚度小于10mm的薄帶材，對所述的薄帶材進行軋制并在軋制前或軋制后對帶材進行均質處理，從而獲得低于0.4％的鎳的“標準偏析度”，所述的均質處理包括在溫度T(℃)下保溫一段時間t(小時)t≥0.5×10-12exp(38000/(T+273))。
2．如權利要求1所述的方法，其特征在于，鎳的標準偏析度低于0.35％。
3．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，對直接由連鑄獲得的薄帶材進行均質處理。
4．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在對由連鑄獲得的薄帶材進行熱軋后，進行均質處理。
5．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在冷軋操作后進行均質處理。
6．如權利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，在均質處理后，將帶材冷軋到成品帶材厚度，從而賦予帶材可調控的晶體結構。
7．如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，合金的化學成分是這樣的，即鎳含量為35％-37％，并且當在750℃對帶材進行15分鐘的退火后，矯頑場Hc低于45A/m。
8．如權利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，合金的化學成分是這樣的，即鎳含量為32％-34％，而鈷含量為3.5％-6.5％，并且當在750℃對帶材進行15分鐘的退火后，矯頑場Hc低于55A/m。
全文摘要
一種鐵鎳型合金帶材的加工方法,所述合金帶材主要含有25—50wt%的鎳、50—75wt%的鐵并可任選地含有鈷、鉻、鉬、錳、硅、釩、鉭、鈦和鋁中的一種或多種且其含量低于8wt%的合金元素,其余量為由熔融操作產生的雜質,其中連鑄出一條厚度小于10mm的薄帶材,對薄帶材進行軋制并在軋制前或軋制后對帶材進行均質處理,從而獲得小于0.4%的鎳的“標準偏析度”,所述均質處理包括在溫度T(℃)下保溫一段時間t(小時):t≥0.5×10
文檔編號C21D6/00GK1213005SQ9811846
公開日1999年4月7日 申請日期1998年8月20日 優先權日1997年8月21日
發明者皮埃爾·L·雷代, 喬治·庫代肖恩, 皮埃爾·克雷默, 馬里耶·P·索利尼亞克 申請人:安費公司