專利名稱：熱擴散連續制備高硅鋼片的方法及其高硅鋼片連軋裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種硅鋼制備工藝及裝備，特別是一種高硅鋼制備工藝及裝備，應用于連續制備6. 5wt. %Si高娃鋼片生產領域。
背景技術：
硅鋼是電力和電訊工業用以制造發電機、電動機、變壓器、互感器、繼電器以及其它電器儀表的重要磁性材料，含硅量為6. 5wt. %Si的高硅鋼磁致伸縮系數趨于零、磁導率最大、電阻率大，渦流損耗小，是制作低噪音、低鐵損的理想鐵芯材料。然而由于硅含量的提高，硅鋼片的脆性增大，傳統的軋制方法難以加工，因此目前大批量生產的硅鋼片的硅含量 大都在4wt%以內。在能源日益緊張的今天，尤其在高頻信息領域，高硅鋼片被重新考慮為普通硅鋼片的替代材料，開發6. 5wt. %Si高硅鋼片的制備工藝對于節能減排具有十分深遠的意義。目前，對Fe-6. 5wt. %Si的硅鋼薄帶的制備方法進行了很多研究，制備高硅鋼片的方法主要有傳統軋制法、快速凝固法和CVD法。自60年代以來，人們嘗試改進傳統軋制法制備高硅鋼片，但傳統軋制過程復雜、能量消耗大且成材率低，很難應用于工業成產。而且隨Si含量的增加，屈服強度和抗拉強度會明顯提高而延伸率則會降低，機械加工性能變差。由于高娃鐵娃合金自身無法避免的脆性，常規軋制方法無法將其直接軋制加工成能夠實際應用的薄帶或板材。快速凝固法是指利用急冷工藝生產出高硅鋼薄帶，但這種工藝生產出來的薄帶厚度和寬度有限，不易形成大規模生產。CVD法以普通硅鋼片為基底，在鋼板表面與硅化物發生高溫化學反應使Si富集在硅鋼片上，再通過熱處理使Si擴散到整個硅鋼板中從而制得高硅鋼，目前這是唯一能夠實現工業規模化生產高硅鋼的制備方法。但CVD法存在沉積溫度高、能耗大、硅鋼表面質量差、需溫軋平整、鐵流失嚴重等缺點，同時SiCl4具有較強腐蝕性，遇水蒸氣即產生鹽酸酸霧，反應產物FeCl2廢氣污染環境而無法進行大規模生產，因此，該技術受到很大的制約，這也是生產高硅鋼需要研究和亟待解決的關鍵問題。

發明內容
為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的缺陷，提供一種熱擴散連續制備高硅鋼片的方法及其高硅鋼片連軋裝置，解決了傳統軋制法制備高硅鋼過程的硅鋼脆性大的問題，能近終成型連續制備高硅鋼薄帶，軋制過程工藝簡單，能量消耗較低，成材率高，屬于綠色無污染的潔凈制備技術，易于應用于工業生產。為達到上述發明創造目的，本發明的構思如下
考慮到含硅量不低于6. 5wt. %Si的高硅鋼的嚴重脆性，本發明設想在延展性較好的純鐵板上或者低硅鋼板上均勻鋪上一層厚度適中的納米級或者微米級的微細硅粉，再蓋上一層純鐵板或者低硅鋼板，形成三明治的結構，由于上下鐵板或低硅鋼板具有良好的延展性，因此可以采用多道次軋制的方法，必要時進行一定的中間退火工序，形成厚度很薄的鐵板-硅粉層-鐵板的三明治機械復合的結構，且將整體結構的厚度控制在200-300微米，然后將軋制好的三明治復合板置于帶還原氣氛保護的擴散爐中，進行1200-1300°C的高溫熱擴散，將中間的硅粉層中的硅全部擴散至上下純鐵板或者低硅鋼板中，則可以獲得最終成分為含娃量不低于6. 5wt. %Si的高娃鋼近終型薄帶。根據以上發明構思，本發明采用下述技術方案
一種熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，包括如下步驟
a.空心低硅鋼板帶的制備過程采用兩卷寬度相同的潔凈的低硅鋼板卷，對向開卷，并平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶；用于制備空心低硅鋼板帶的板材優選為不含Si的純鐵板卷或者Si含量為O.1 4wt. %的低硅鋼板卷，其厚度為O.1 200mm，寬度為50 2000mm;用于制備空心低硅鋼板帶的低硅鋼板卷邊緣連接縫合優選采用氬弧焊縫合或預先將低硅鋼板卷邊緣軋制成凸凹嵌合的形式進行封閉，形成空心低硅鋼板帶的兩片低硅鋼板之間的夾層空隙尺寸范圍為I IOOmm ;采用的高硅粉末優選為純度為100%的純硅粉、含 硅量為7 99wt. %的鐵硅合金粉或平均硅含量為7 99wt. %的鐵粉和純硅粉的混合粉，粉末的粒徑為10納米 100微米；
b.布料過程將高硅粉末加入到在步驟a中制備的空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，使高硅粉末均勻注入兩片低硅鋼板之間，形成低硅鋼板帶的芯部高硅粉末層；高硅粉末的加料方式優選為扁嘴式的自然重力加料、多噴頭式氣體載體加料或者震動篩式加料方式；
c.軋制過程在步驟b中制備的裝載高硅粉末的空心低硅鋼板帶經軋薄后，形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板的三明治夾層硅鋼復合帶，使高硅粉末與低硅鋼板緊密機械結合；軋制過程中優選采用單道次軋制或多道次軋制，相鄰軋制道次之間最好添加退火環節，以消除軋制應力，三明治夾層硅鋼復合帶的軋制變形量最好控制在為10 2000%，軋機的走帶速度最好控制為O. 001 100米/秒；
d.高溫擴散過程將在步驟c中軋薄后的三明治夾層復合帶放入高溫擴散熱處理裝置中，在還原性氣氛保護下或惰性氣體氣氛保護下，并在高溫作用下進行熱處理，三明治夾層復合帶芯部的Si元素向兩側的低硅鋼板層擴散，實現冶金結合，當三明治夾層復合帶芯部的Si完全擴散進入低硅鋼板層后，即得到含硅量不低于6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶；采用的高溫擴散熱處理爐的爐溫最好為700 1450°C，保溫時間最好為O. 5 IOOh ;高溫擴散熱處理爐優選為電阻加熱或感應加熱；高溫擴散過程優選采用單次熱處理、多道次熱處理或不同溫度熱處理方式；在高溫擴散爐中優選通入惰性氣體、還原性氣體或者還原性氣體和惰性氣體組成的混合氣體，惰性氣體為氮氣、氬氣和氦氣中的一種或其幾種氣體形成的混合氣體，還原性氣體為氫氣、甲烷和一氧化碳中的一種或其幾種氣體形成的混合氣體；
e.收卷將在步驟d中制備的高娃鋼薄帶收卷,捆扎包裝。為了實現本發明熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，還提供一種高硅鋼片連續軋制裝置，包括自上而下依次設置的布料裝置、放卷引導裝置、軋制裝置、高溫擴散裝置和收卷裝置，具體為
布料裝置包括布料機和布料機出口控制閥，加入到布料機的料斗中的高硅粉通過布料機出口控制閥實施豎直向下加料；放卷引導裝置包括低硅鋼板放卷滾筒和導向輥，兩個導向輥形成對輥輥組，低硅鋼板放卷滾筒設置于導向輥的外側，最靠近導向輥的一對軋輥分別與導向輥保持設定的輥間距，形成導向輥和與其最臨近的軋輥之間的輥間行程，兩卷寬度相同的低硅鋼板的板卷分別通過對應的低硅鋼板放卷滾筒對向開卷引出，繞過導向輥，進入第一對軋輥的輥縫中，從左右的兩個低硅鋼板放卷滾筒弓I出的低硅鋼板通過導向輥和軋輥的豎直張緊矯直后，使兩片低硅鋼板沿著豎直方向平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板的板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶，兩個導向輥之間的輥縫尺寸值對應空心低硅鋼板帶的整體厚度，從布料機出口控制閥輸出的高硅粉末進入空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，在低硅鋼板帶的芯部形成高硅粉末層；軋制裝置包括軋輥，裝載高硅粉末的空心低硅鋼板帶通過軋輥的輥縫后，被軋薄形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板形式的三明治夾層硅鋼復合帶，此時高硅粉末與低硅鋼板緊密機械結合；高溫擴散裝置包括熱處理爐、溫控裝置和氣氛控制裝置，熱處理爐由加熱體、保溫層、密封裝置和爐管構成，豎直安裝的爐管的外圍設有加熱體和保溫層，密封裝置設置于爐管的頂端和底端，被軋薄后的三明治夾層硅鋼復合帶穿過熱處理爐的密封裝置，進入爐管，熱處理爐通過密封裝置與三明治夾層硅鋼復合帶之間形成密封，加熱體對三明治夾層硅鋼復合帶進行加熱，使三明治夾層復合帶芯部的Si元素向兩側的低硅鋼板層擴散，實現冶金結合，制備含硅量不低于6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶，溫控裝置包括通過導線連 接的熱電偶和控溫電源，通過熱電偶監測熱處理爐的爐管內部的溫度，控溫電源還通過導線直接連接加熱體，對爐管內的溫度場進行控制，氣氛控制裝置包括保護氣體入口和保護氣體出口，還原性氣體、惰性氣體或其混合氣體通過保護氣體入口進入爐管內；收卷裝置為高娃鋼收卷卷筒，經過熱處理爐制備的含娃量不低于6. 5wt. %Si的高娃鋼薄帶從熱處理爐底部的密封裝置穿出，進入高硅鋼收卷卷筒的卡口，進行收卷。上述軋制裝置為單道次的軋機或多道次的軋機，在單道次的軋機軋制后或多道次的軋機的不同軋制道次之間，最好設置退火工藝裝置，消除三明治夾層硅鋼復合帶的軋制應力。本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點
1.本發明解決了軋制法制備高硅鋼過程的硅鋼脆性大的問題，采用延展性較好的純鐵板或者低硅鋼板將粉末夾在中間進行軋制，中間粉末層在軋制過程是否碎裂無關緊要，提出三明治軋制工藝，克服了傳統高硅鋼薄板軋制的缺陷；
2.由于高硅粉末層的外層純鐵或低硅鋼具有良好的延展性，粉末可以壓入到上下層的柔性基體中，可以大大增加鐵或低硅鋼與高硅粉末的接觸面，有利于經熱擴散獲得成分均勻的6. 5wt. %Si高娃鋼片；
3.通過高硅粉與鐵片或低硅鋼板結合，利用軋制與高溫擴散的方法實現了整體成分為6. 5wt. %的近終成型高娃鋼薄帶的連續制備；
4.本發明提出的復合軋制-高溫擴散法可以連續進行，非常利于實現工業化生產，并且對環境沒有污染，是一種潔凈的制備高硅鋼的方法。


圖1為本發明實施例一高硅鋼片連續軋制裝置結構示意圖。
具體實施例方式本發明的優選實施例詳述如下實施例一
本實施例選用粒徑為30納米的純硅粉作為粉末源，采用3wt. %Si的低硅鋼帶作為低硅鋼板卷，厚度為2_，低硅鋼板表面經酸洗清潔。以制備含硅量6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶為例。一種熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，包括如下步驟
a.空心低硅鋼板帶的制備過程采用兩卷寬度相同的潔凈的低硅鋼板卷，對向開卷，并平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶；
b.布料過程將高硅粉末加入到在步驟a中制備的空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，使高硅粉末均勻注入兩片低硅鋼板之間，形成低硅鋼板帶的芯部高硅粉末層； c.軋制過程在步驟b中制備的裝載高硅粉末的空心低硅鋼板帶經軋薄后，形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板的三明治夾層硅鋼復合帶，使高硅粉末與低硅鋼板緊密機械結合；
d.高溫擴散過程將在步驟C中軋薄后的三明治夾層復合帶放入高溫擴散熱處理裝置中，在還原性氣氛保護下或惰性氣體氣氛保護下，并在高溫作用下進行熱處理，三明治夾層復合帶芯部的Si元素向兩側的低硅鋼板層擴散，實現冶金結合，當三明治夾層復合帶芯部的Si完全擴散進入低硅鋼板層后，即得到含硅量6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶；在還原性氣氛保護下或惰性氣體氣氛保護下，能防止三明治夾層復合帶表面的氧化，不引入新的有害元素；
e.收卷過程將在步驟d中制備的高娃鋼薄帶收卷,捆扎包裝。在本實施例中，具體過程由空心低硅鋼板帶的制備、布料、軋制、高溫擴散和收卷五個步驟組成，通過布料實現了含高硅粉末均勻分布在兩低硅鋼板之間，軋制實現含高硅粉末與低硅鋼板的緊密機械結合，高溫擴散實現冶金結合，放卷、收卷實現了連續制備的可能，通過這五個步驟可以連續制備達到使用性能的6. 5wt. %Si高硅鋼片。本實施例熱擴散連續制備高硅鋼片的方法具有可近終成型、適合于工業生產等優點，具有顯著的應用前景。參見圖1，實現上述熱擴散連續制備高硅鋼片的方法的高硅鋼片連續軋制裝置，包括自上而下依次設置的布料裝置、放卷引導裝置、軋制裝置、高溫擴散裝置和收卷裝置，具體為
在圖1中，布料裝置包括布料機I和布料機出口控制閥3，加入到布料機I的料斗中的高硅粉2通過布料機出口控制閥3實施豎直向下加料；放卷引導裝置包括低硅鋼板放卷滾筒4和導向棍6,兩個導向棍6形成對棍棍組,低娃鋼板放卷滾筒4設置于導向棍6的外側，最靠近導向輥6的第一對軋輥7分別與導向輥6保持設定的輥間距，形成導向輥6和與其最臨近的軋輥7之間的輥間行程，兩卷寬度相同的低硅鋼板5的板卷分別通過對應的低硅鋼板放卷滾筒4對向開卷引出，繞過導向輥6，進入第一對軋輥7的輥縫中，從左右的兩個低硅鋼板放卷滾筒4引出的低硅鋼板5通過導向輥6和軋輥7的豎直張緊矯直后，使兩片低硅鋼板5沿著豎直方向平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板5的板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶，兩個導向輥6之間的輥縫尺寸值對應空心低硅鋼板帶的整體厚度，從布料機出口控制閥3輸出的高硅粉末2進入空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，在低硅鋼板帶的芯部形成高硅粉末層；軋制裝置包括軋輥7，裝載高硅粉末2的空心低硅鋼板帶通過軋輥7的輥縫后，被軋薄形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板形式的三明治夾層硅鋼復合帶9，此時高硅粉末2與低硅鋼板5緊密機械結合；高溫擴散裝置包括熱處理爐14、溫控裝置和氣氛控制裝置，熱處理爐14由加熱體11、保溫層15、密封裝置8和爐管16構成，豎直安裝的爐管16的外圍設有加熱體11和保溫層15，密封裝置8設置于爐管16的頂端和底端，被軋薄后的三明治夾層硅鋼復合帶9穿過熱處理爐14的密封裝置8，進入爐管16，熱處理爐14通過密封裝置8與三明治夾層硅鋼復合帶9之間形成密封，加熱體11對三明治夾層硅鋼復合帶9進行加熱，使三明治夾層復合帶9芯部的Si兀素向兩側的低娃鋼板層擴散,實現冶金結合,制備含娃量不低于6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶17，溫控裝置包括通過導線13連接的熱電偶12和控溫電源10，通過熱電偶12監測熱處理爐14的爐管16內部的溫度，控溫電源10還通過導線13直接連接加熱體11，對爐管16內的溫度場進行控制，氣氛控制裝置包括保護氣體入口 18和保護氣體出口，還原性氣體、惰性氣體或其混合氣體通過保護氣體入口 18進入爐管16內；收卷裝置為高硅鋼收卷卷筒19，經過熱處理爐14制備的含硅量6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶17從熱處理爐14底部的密封裝置8穿出，進入高硅鋼收卷卷筒19的卡口，進行收卷。本實施例高硅鋼片連續軋制裝置結構簡單，使復合軋制-高溫擴散法連續進行，可以實現連送連軋，非常利于實現工業 化生產，并且對環境沒有污染，是一種潔凈的制備高硅鋼的自動化裝備。實施本實施例的發明創造時，首先將納米級的高硅粉2加入布料機I中，然后將低硅鋼片5從左右的兩個低硅鋼板放卷滾筒4中引出，經導向輥6和軋輥7、熱處理爐14，進入高硅鋼收卷卷筒19的卡口，調整導向輥6和軋輥7的間隙，兩片低硅鋼片5的兩側用氬弧焊連續焊合。由于熱處理爐14通過密封裝置8與三明治夾層硅鋼復合帶9之間形成密封，因此可以采用機械泵和擴散泵對熱處理爐14的爐膛內部抽真空，然后通過保護氣體入口 18給熱處理爐14爐膛中通入高純氫氣，開啟熱處理爐14的控溫電源10，通過加熱體11和保溫層15給熱處理爐14加熱，通過熱電偶12監測熱處理爐14的爐管16內部的溫度，當爐管16內部的溫度達到1250°C時恒溫。此時通過布料機出口控制閥3將布料機I料斗中的納米高硅粉2以設定的速度加入到兩片低硅鋼片5形成的空隙中，當納米高硅粉2的堆積層頂面到達導向輥6軸心高度位置時，開啟整個放卷和收卷裝置，確保三明治夾層硅鋼復合帶9的走帶速度為O. 01m/s,同時熱處理爐14的長度為200米，控制三明治夾層硅鋼復合帶9的高溫熱處理時間約為5. 5小時，經過5. 5小時熱擴散處理后，從熱處理爐14出來的高硅鋼薄帶17即為整體硅含量達6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶，此時由于高硅鋼薄帶17厚度很薄，具有一定的韌性，則可以通過收卷的方式，進行收卷。由于整個三明治復合-軋制-熱擴散過程可以連動進行，因此可以大大提高高硅鋼薄片的生產效率。實施例二
本實施例與實施例一基本相同，特別之處在于
在本實施例中，軋制裝置為單道次的軋機或多道次的軋機，在單道次的軋機軋制后或多道次的軋機的不同軋制道次之間，設置退火工藝裝置，消除三明治夾層硅鋼復合帶9的軋制的殘余應力，穩定被軋薄的三明治夾層硅鋼復合帶9尺寸，減少變形與裂紋傾向，提高連軋高硅鋼薄帶的質量，為后道高溫擴散熱處理做組織準備。實施例三
本實施例與前述實施例基本相同，特別之處在于在本實施例中，采用兩卷寬度為IOOOmm的純鐵板卷作為低硅鋼板卷，其厚度為
O.l-200mm,寬度為50-2000mm。也以制備含硅量6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶為例。在本實施例中，純鐵板卷對向開卷，經導向輥6向下形成純鐵板夾層空隙，純鐵板夾層的兩側邊緣用氬弧焊焊合。將含微細的高硅粉2連續均勻地添加進入純鐵板夾層之間的空隙，此時形成了純鐵板-高硅粉層-純鐵板的三明治夾層結構，然后該三明治夾層進入到下方的多道次軋機，每次采用一定的軋下量，經過多道次的軋制，純鐵板具有很大的變形量，則可以實現純鐵板和高硅粉2的機械結合，此時形成了很薄的三明治夾層硅鋼復合帶9。為提高軋制的復合效果，進行在線加溫軋制。經多道次軋薄后的三明治夾層硅鋼復合帶9繼續進入到下方的高溫擴散熱處理爐14，在還原性氣氛保護和高溫作用下，三明治夾層硅鋼復合帶9的芯部的硅向兩側的純鐵片層擴散，當擴散時間足夠長時，則軋薄后的三明 治夾層硅鋼復合帶9從高溫擴散熱處理爐14出來后，即成為了總體含硅量為6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶17。上面結合附圖對本發明實施例進行了說明，但本發明不限于上述實施例，還可以根據本發明的發明創造的目的做出多種變化，凡依據本發明技術方案的精神實質和原理下做的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，只要符合本發明的發明目的，只要不背離本發明熱擴散連續制備高硅鋼片的方法及其高硅鋼片連軋裝置的技術原理和發明構思，都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于，包括如下步驟 a.空心低硅鋼板帶的制備過程采用兩卷寬度相同的潔凈的低硅鋼板卷，對向開卷，并平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶； b.布料過程將高硅粉末加入到在所述步驟a中制備的空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，使高硅粉末均勻注入兩片低硅鋼板之間，形成低硅鋼板帶的芯部高硅粉末層； c.軋制過程在所述步驟b中制備的裝載高硅粉末的空心低硅鋼板帶經軋薄后，形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板的三明治夾層硅鋼復合帶，使高硅粉末與低硅鋼板緊密機械結合； d.高溫擴散過程將在所述步驟C中軋薄后的三明治夾層復合帶放入高溫擴散熱處理裝置中，在還原性氣氛保護下或惰性氣體氣氛保護下，并在高溫作用下進行熱處理，三明治夾層復合帶芯部的Si元素向兩側的低硅鋼板層擴散，實現冶金結合，當三明治夾層復合帶芯部的Si完全擴散進入低硅鋼板層后，即得到含硅量不低于6. 5wt. %Si的高硅鋼薄帶； e.收卷過程將在所述步驟d中制備的高娃鋼薄帶收卷,捆扎包裝。
2.根據權利要求1所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟a空心低硅鋼板帶的制備過程中，用于制備空心低硅鋼板帶的板材為不含Si的純鐵板卷或者Si含量為O.1 4wt. %的低硅鋼板卷，其厚度為O.1 200mm，寬度為50 2000mm。
3.根據權利要求2所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟d高溫擴散過程中，采用的高溫擴散熱處理爐的爐溫為700 1450°C，保溫時間為O. 5 IOOh ;高溫擴散熱處理爐為電阻加熱或感應加熱；高溫擴散過程采用單次熱處理、多道次熱處理或不同溫度熱處理方式。
4.根據權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟a空心低硅鋼板帶的制備過程中，用于制備空心低硅鋼板帶的低硅鋼板卷邊緣連接縫合采用氬弧焊縫合或預先將低硅鋼板卷邊緣軋制成凸凹嵌合的形式進行封閉，形成空心低硅鋼板帶的兩片低硅鋼板之間的夾層空隙尺寸范圍為I 100mm。
5.根據權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟a空心低硅鋼板帶的制備過程中，采用的高硅粉末為純度為100%的純硅粉、含硅量為7 99wt. %的鐵硅合金粉或平均硅含量為7 99wt. %的鐵粉和純硅粉的混合粉，粉末的粒徑為10納米 100微米。
6.根據權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟b布料過程中，高硅粉末的加料方式為扁嘴式的自然重力加料、多噴頭式氣體載體加料或者震動篩式加料方式。
7.根據權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟c軋制過程中，軋制過程中采用單道次軋制或多道次軋制，相鄰軋制道次之間添加退火環節，以消除軋制應力，三明治夾層硅鋼復合帶的軋制變形量為10 2000%，軋機的走帶速度為O. 001 100米/秒。
8.根據權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高硅鋼片的方法，其特征在于在所述步驟d高溫擴散過程中，在高溫擴散爐中通入惰性氣體、還原性氣體或者還原性氣體和惰性氣體組成的混合氣體，惰性氣體為氮氣、氬氣和氦氣中的一種或其幾種氣體形成的混合氣體，還原性氣體為氫氣、甲烷和一氧化碳中的一種或其幾種氣體形成的混合氣體。
9.一種實現權利要求1 3中任意一項所述的熱擴散連續制備高娃鋼片的方法的高娃鋼片連續軋制裝置，其特征在于，包括自上而下依次設置的布料裝置、放卷引導裝置、軋制裝置、高溫擴散裝置和收卷裝置，具體為 所述布料裝置包括布料機(I)和布料機出口控制閥(3)，加入到所述布料機(I)的料斗中的高硅粉(2)通過布料機出口控制閥(3)實施豎直向下加料； 所述放卷引導裝置包括低硅鋼板放卷滾筒(4)和導向輥(6)，兩個所述導向輥(6)形成對輥輥組，所述低硅鋼板放卷滾筒(4)設置于所述導向輥(6)的外側，最靠近所述導向輥(6)的一對軋輥(7)分別與所述導向輥(6)保持設定的輥間距，形成所述導向輥(6)和與其最臨近的所述軋輥(7)之間的輥間行程，兩卷寬度相同的低硅鋼板(5)的板卷分別通過對應的所述低硅鋼板放卷滾筒(4)對向開卷引出，繞過所述導向輥(6)，進入第一對所述軋輥(7)的輥縫中，從左右的兩個所述低硅鋼板放卷滾筒(4)引出的低硅鋼板(5)通過所述導向輥(6)和所述軋輥(7)的豎直張緊矯直后，使兩片低硅鋼板(5)沿著豎直方向平行臨近形成均勻等距離的夾層空隙，然后將夾層空隙兩側的低硅鋼板(5)的板卷邊緣連接縫合，形成具有夾層空隙的空心低硅鋼板帶，兩個所述導向輥(6)之間的輥縫尺寸值對應空心低硅鋼板帶的整體厚度，從所述布料機出口控制閥(3)輸出的高硅粉末(2)進入空心低硅鋼板帶的夾層空隙內，在低硅鋼板帶的芯部形成高硅粉末層； 所述軋制裝置包括所述軋輥(7)，裝載高硅粉末(2)的空心低硅鋼板帶通過所述軋輥(7)的輥縫后，被軋薄形成低硅鋼板-高硅粉末層-低硅鋼板形式的三明治夾層硅鋼復合帶(9)，此時高硅粉末(2)與低硅鋼板(5)緊密機械結合； 所述高溫擴散裝置包括熱處理爐(14)、溫控裝置和氣氛控制裝置，所述熱處理爐(14)由加熱體(11)、保溫層(15)、密封裝置(8)和爐管(16)構成，豎直安裝的所述爐管(16)的外圍設有所述加熱體(11)和所述保溫層(15)，所述密封裝置(8)設置于所述爐管(16)的頂端和底端，被軋薄后的三明治夾層硅鋼復合帶(9)穿過所述熱處理爐(14)的密封裝置(8),進入所述爐管(16)，所述熱處理爐(14)通過所述密封裝置(8)與三明治夾層硅鋼復合帶(9)之間形成密封，所述加熱體(11)對三明治夾層硅鋼復合帶(9)進行加熱，使三明治夾層復合帶(9)芯部的Si元素向兩側的低硅鋼板層擴散，實現冶金結合，制備含硅量不低于6.5wt. %Si的高硅鋼薄帶(17)，所述溫控裝置包括通過導線(13)連接的熱電偶(12)和控溫電源(10)，通過所述熱電偶(12)監測所述熱處理爐(14)的爐管(16)內部的溫度，所述控溫電源(10 )還通過導線(13 )直接連接所述加熱體(11 )，對所述爐管(16 )內的溫度場進行控制，所述氣氛控制裝置包括保護氣體入口( 18)和保護氣體出口，還原性氣體、惰性氣體或其混合氣體通過所述保護氣體入口(18)進入所述爐管(16)內； 所述收卷裝置為高硅鋼收卷卷筒(19)，經過所述熱處理爐(14)制備的含硅量不低于6.5wt. %Si的高硅鋼薄帶(17)從所述熱處理爐(14)底部的密封裝置(8)穿出，進入所述高硅鋼收卷卷筒(19)的卡口，進行收卷。
10.根據權利要求9所述的高硅鋼片連續軋制裝置，其特征在于所述軋制裝置為單道次的軋機或多道次的軋機，在單道次的軋機軋制后或多道次的軋機的不同軋制道次之間，設置退火工藝裝置，消除三明治夾層硅鋼復合帶(9 )的軋制應力。
全文摘要
本發明公開了一種熱擴散連續制備高硅鋼片方法，由空心低硅鋼板帶的制備、布料、軋制、高溫擴散和收卷五個步驟組成，通過布料實現將含高硅粉末均勻分布在兩低硅鋼板之間，軋制實現含高硅粉末與低硅鋼板的緊密機械結合，高溫擴散實現冶金結合，放卷、收卷實現連續制備的可能，實現連續制備含硅量不低于6.5wt.%Si的高硅鋼薄帶。本發明還提供一種高硅鋼片連軋裝置，包括自上而下依次設置的布料裝置、放卷引導裝置、軋制裝置、高溫擴散裝置和收卷裝置，本發明解決了傳統軋制法制備高硅鋼的硅鋼脆性大的問題，能近終成型連續制備高硅鋼薄帶，軋制過程工藝簡單，能量消耗較低，成材率高，屬于綠色無污染的潔凈制備技術，易于應用于工業生產。
文檔編號C23C10/30GK103014613SQ20121058906
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者鐘云波, 孫宗乾, 鄭天祥, 周鵬偉, 龍瓊, 范麗君, 沈喆, 黃靖文 申請人:上海大學