一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法

摘要

本发明公开了一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，属于金属材料领域。其中，所述高硅钢中的Si含量为3.5～7.5wt％，C含量为0～0.1wt％，B含量为0～0.10wt％，余量为铁和不可避免的杂质。该方法以高硅钢的线材为初始原料，在合适的电脉冲参数下，在20～200℃的温度范围内进行电塑性拉拔，拉拔速度为0.1～3m/min，经过多道次的拉拔，可以得到直径为0.3～1mm的高硅钢丝材。本发明的技术方案，操作简单，无需退火、无需电炉加热、降低生产成本，并且成材率高，获得的丝材表面质量优异、表面无氧化，直径均匀，且高硅钢丝材的室温塑性和磁性能更加优异。

权利要求

1.一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，其特征在于，高硅钢中的Si含量为3.5～

7.5wt％，C含量为0～0.1wt％，B含量为0～0.10wt％，余量为铁和不可避免的杂质；制备步骤如下：S1：取所述高硅钢的线材，根据电塑性拉拔设备的参数及性能，裁成合适的长度；

S2：调节适当的电脉冲参数，维持稳定的脉冲电流2min以上；

S3：控制拉拔温度为20～200℃，拉拔速度为0.1～3m/min，拉拔过程中对所述高硅钢进行润滑；

S4：重复步骤S3多次，控制每道次面缩率为3～10％，最终得到所述高硅钢丝材；

所述高硅钢线材的直径为2～4mm；

步骤S3中，所述润滑为采用润滑油进行润滑；

步骤S4中，最后在室温条件下拉拔出直径为0.3～1mm的高硅钢丝材；

步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲电压、脉冲频率、峰值电流密度、均方根电流密度中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲电压，所述脉冲电压为5～10V。

3.根据权利要求1所述的一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲频率，所述脉冲频率为100～800Hz。

4.根据权利要求1所述的一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括峰值电流密度，所述峰值电流密度为25～400A/mm2。

5.根据权利要求1所述的一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括均方根电流密度，所述均方根电流密度为3～10A/mm2。

说明书

一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法

技术领域

[0001] 本发明属于金属材料领域，特别是涉及一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法。

背景技术

[0002] 硅钢，又称电工钢，是一种优异的软磁材料，用于制作电机、变压器等器材的铁芯。当含Si量大于3.5％时，称为高硅钢，随着硅含量的升高，其电阻率增大，最大磁导率升高，铁损降低，软磁性能更加优异，所以高硅钢更加非常适合加工成铁芯，用于高速高频电机等。但软磁性能提升的同时，其加工性能变差，难以采用传统轧制或拉拔方法实现产业化生产。

[0003] 近些年，人们开发新工艺，制备出高硅钢板材或丝材。比如化学气相沉积法[Takada Y,Abe M,Masuda S,Inagaki J.Commercial Scale Production of Fe-6.5wt.％Si Sheet and its Magnetic Properties.Journal of Applied Physics,1988,64(10):5367-5369]、快速凝固甩带法[Liang Y F,Wang S,Li H,et al.Fabrication of Fe-
6.5wt％Si Ribbons  by Melt Spinning Method on Large Scale.Advances in Materials Science and Engineering,2015]和逐步增塑轧制法[林均品,叶丰,陈国良等.6.5wt.％Si高硅钢冷轧薄板制备工艺、结构和性能.前沿科学,2007.2,2:13-16]获得高硅钢薄带，采用旋锻—热拉拔法[Yang W,Li H,Yang K,Liang YF,Yang J,Ye F.Hot Drawn Fe-6.5wt.％Si Wires with Good Ductility.Materials Science and Engineering B,
2014,186:79-82]制备高硅钢丝材。但文章中采用热拉拔法制备高硅钢丝材的成材率极低，存在竹节状，其表面存在大量石墨涂层，整体的质量差。另外，制备出的高硅钢丝材直径较粗，磁性能差，难以得到应用。而电塑性拉拔高硅钢丝材时属于低温或室温拉拔，采用润滑油进行润滑，不会产生氧化等缺陷，且低温或室温拉拔出的丝材表面质量优异，避免了热拉拔法制备高硅钢丝材时产生的缺陷，因此利用电塑性拉拔法制备高硅钢细丝极其重要。

发明内容

[0004] 本发明目的在于解决旋锻—热拉拔法制备高硅钢丝材过程中存在竹节状、表面存在大量石墨涂层、整体的质量差、丝材较粗、磁性能差和成材率低等问题，提供了一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法。用电塑性拉拔法制备得到的高硅钢丝材，其表面质量优异、表面无氧化、直径均匀，室温塑性和磁性能更加优异，并且该方法成材率高，操作简单，无需中间退火处理。

[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0006] 一种电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，所述高硅钢中的Si含量为3.5～7.5wt％，C含量为0～0.1wt％，B含量为0～0.10wt％，余量为铁和不可避免的杂质。

[0007] 所述方法包括如下步骤：

[0008] S1：取所述高硅钢的线材，根据电塑性拉拔设备的参数及性能，裁成合适的长度；

[0009] S2：调节适当的电脉冲参数，维持稳定的脉冲电流2min以上；

[0010] S3：控制拉拔温度为20～200℃，拉拔速度为0.1～3m/min，拉拔过程中对所述高硅钢进行润滑；

[0011] S4：重复步骤S3多次，控制每道次面缩率为3～10％，最终得到所述高硅钢丝材。

[0012] 进一步地，所述高硅钢的线材的直径为2～4mm，选择合适直径的高硅钢线材，可满足电塑性拉拔设备的要求，提高生产效率，并得到最终所需直径的丝材。

[0013] 进一步地，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲电压、脉冲频率、峰值电流密度、均方根电流密度中的一种或多种。控制上述电脉冲参数中，可改变拉拔过程中高硅钢的温度、拉拔力等。选取合适的参数，有助于得到表面质量优异的高硅钢丝材，另外，不同的电脉冲参数也会影响到丝材的力学性能和磁学性能。

[0014] 进一步地，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲电压，所述脉冲电压为5～10V。

[0015] 进一步地，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括脉冲频率，所述脉冲频率为100～800Hz。

[0016] 进一步地，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括峰值电流密度，所述峰值电流密度为25～400A/mm2。

[0017] 进一步地，步骤S2中，所述的电脉冲参数包括均方根电流密度，所述均方根电流密度为3～10A/mm2。

[0018] 进一步地，步骤S3中，所述润滑为采用润滑油进行润滑。

[0019] 进一步地，步骤S4中，最后在室温条件下拉拔出直径为0.3～1mm的高硅钢丝材。通过合理设定电脉冲参数以及拉拔过程中拉拔速度和面缩率等参数，可以得到直径范围在0.3～1mm、表面质量优异的高硅钢丝材。

[0020] 本发明的优点在于：

[0021] 1、本发明的技术方案，有效地解决了旋锻—热拉拔法制备高硅钢丝材过程中存在竹节状、表面存在大量石墨涂层、整体的质量差、丝材较粗、磁性能差和成材率低等问题。

[0022] 2、采用电塑性拉拔法制备高硅钢丝材，成材率高，获得的丝材表面质量优异、表面无氧化，直径均匀，且室温塑性和磁性能更加优异。

[0023] 3、采用电塑性拉拔法制备高硅钢丝材的方法，无需加热、降低生产成本，操作简单，自动化程度高。

附图说明

[0024] 图1为实施例1中电塑性拉拔出的直径为1.5mm的高硅钢丝材的磁滞回线。

[0025] 图2为实施例2中电塑性拉拔出的直径为0.5mm的高硅钢丝材的室温力学性能曲线。

具体实施方式

[0026] 实施例1

[0027] 高硅钢线材的成分为(质量百分数)：Si为6.51％，C为0.09％，B为0.0004％，余量为铁和不可避免的杂质，其直径为2mm，长度为30cm。

[0028] 调节脉冲电压为8～10V，峰值电流密度100～400A/mm2，均方根电流密度7～10A/mm2，维持稳定的脉冲电流2min，温度在100～200℃的范围内，以0.1～1m/min的拉拔速度进行多道次拉拔，控制每道次的面缩率在3～5％之间，在拉拔过程中，随着道次增多，电脉冲参数逐渐下降，并采用用润滑油润滑，最终得到直径为1mm的高硅钢丝材。

[0029] 对拉拔过程中得到的直径为1.5mm的丝材进行直流磁性能测试，其最大磁导率μm高达2.9×105，矫顽力Hc为14.8A/m。

[0030] 实施例2

[0031] 高硅钢线材的成分为(质量百分数)：Si为6.51％，C为0.09％，B为0.0004％，余量为铁和不可避免的杂质，其直径为3mm，长度为25cm。

[0032] 调节脉冲电压为8～10V，峰值电流密度100～400A/mm2，均方根电流密度7～10A/mm2，维持稳定的脉冲电流2min，温度在100～200℃的范围内，以0.1～1m/min的拉拔速度进行多道次拉拔，控制每道次的面缩率在3～5％之间，在拉拔过程中，随着道次增多，电脉冲参数逐渐下降，并采用用润滑油润滑，最终得到直径为1mm的高硅钢丝材。。

[0033] 再次调节脉冲电压为5～8V，峰值电流密度25～100A/mm2，均方根电流密度3～7A/mm2，维持稳定的脉冲电流3min，温度在20～100℃的范围内，对上述所得1mm的高硅钢丝材进行第二阶段的拉拔，在拉拔过程中，随着道次增多，电脉冲参数逐渐下降，得到直径为0.5mm高硅钢丝材。

[0034] 对所得0.5mm高硅钢丝材进行力学性能测量，其室温塑性可达5.5％[0035] 实施例3

[0036] 高硅钢线材的成分为(质量百分数)：Si为6.52％，C为0.058％，B为0.029％，余量为铁和不可避免的杂质，其直径为2.5mm，长度为20cm。

[0037] 调节脉冲电压为8～10V，峰值电流密度100～400A/mm2，均方根电流密度7～10A/mm2，维持稳定的脉冲电流2min，温度在100～200℃的范围内，以0.1～1m/min的拉拔速度进行多道次拉拔，控制每道次的面缩率在3～5％之间，在拉拔过程中，随着道次增多，电脉冲参数逐渐下降，并采用用润滑油润滑，最终得到直径为1mm的高硅钢丝材。。

[0038] 再次调节脉冲电压为5～8V，峰值电流密度25～100A/mm2，均方根电流密度3～7A/mm2，维持稳定的脉冲电流3min，温度在20～100℃的范围内，对上述所得1mm的高硅钢丝材进行第二阶段的拉拔，在拉拔过程中，随着道次增多，电脉冲参数逐渐下降，得到直径为0.3mm高硅钢丝材。

[0039] 以上所述仅为本发明的技术构思及特点，对于本技术领域，在不脱离本发明技术原理及工艺的前提下，还可做出进一步改进或修饰，这些改进和修饰都应涵盖在本发明的保护范围内。