本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種1～5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國制造業(yè)水平的整體提高，大量電氣設(shè)備的投入使用，電磁污染防護(hù)日益重要，磁屏蔽材料的需求量增多，對我國相關(guān)材料的研發(fā)提出更高要求。例如，強(qiáng)磁場下工作的大型粒子對撞機(jī)磁加速器、醫(yī)用核磁共振斷層攝影掃描設(shè)備和磁屏蔽殼體、磁浮動式列車路基、超電導(dǎo)發(fā)電和超電導(dǎo)蓄電等核心設(shè)備都要求進(jìn)行良好的磁屏蔽性能。此外，輸配電變壓器、大電機(jī)、地鐵、電車和汽車等造成城市噪音，也需要磁屏蔽。而高級計(jì)算機(jī)和精密電子儀器，為防止產(chǎn)生的磁噪聲影響設(shè)備精度也需要進(jìn)行電磁屏蔽。同時(shí)，為防止磁場污染對人健康和生活的影響，磁屏蔽材料的用量日益增多，特別是厚度大于1.5mm的高性能電磁厚板需求量日益增多。

磁屏蔽鋼板用作直流至10khz范圍內(nèi)的磁場環(huán)境隔離屏蔽。典型的磁屏蔽對象是高能加速器電磁鐵，設(shè)備在直流磁場下工作，對周圍環(huán)境產(chǎn)生磁輻射效應(yīng)，所以需要用磁屏蔽材料進(jìn)行包覆。評價(jià)磁屏蔽鋼使用要素主要是下列要素：(1)綜合磁性能較好，直流磁場屏蔽材料要求具有高導(dǎo)磁率μ、高使用磁感應(yīng)強(qiáng)度b、和高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度bs。對弱磁場的磁屏蔽要求導(dǎo)磁率μ高(如最大導(dǎo)磁率μm)。對強(qiáng)磁場的磁屏蔽和電磁鐵多要求磁感應(yīng)強(qiáng)度b高(如勵磁電流20～80a/m下的磁感應(yīng)強(qiáng)度b0.2～b0.8值)，良好的退磁性能，也就是矯頑力hc低，以減少退磁線圈匝數(shù)和退磁電流。(2)磁均勻性高，即板面磁各向異性小，屏蔽殼體漏磁率小。(3)成型性能好，主要指沖片性(對電磁鐵而言)和切削加工性(對磁屏蔽而言)以及焊接性好。(4)綜合結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，指材料強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度和彎曲(成形)加工性。(5)綜合成本因素，這是限制坡莫合金等特殊功能材料應(yīng)用的主要因素。

目前，電工純鐵熱軋厚板(碳含量<0.005％)是使用最廣泛的強(qiáng)磁場的磁屏蔽材料，而弱磁場的磁屏蔽材料多用坡莫合金和取向硅鋼，但是坡莫合金貴金屬ni含量在35～90％，使用成本極高。而高能加速器屏蔽板和電磁鐵用0.5～1.5mm厚冷軋電工純鐵或低硅鋼制造。但是，一般的電工純鐵熱軋板和冷軋板在厚板和磁性方面已不能滿足上述的強(qiáng)磁場磁屏蔽和電磁鐵要求。當(dāng)前普遍的做法是通過超純凈煉鋼技術(shù)獲得純鐵(99.8％～99.9％fe)電工鋼板，特別是電工鋼熱軋厚板，以滿足上述使用環(huán)境中對磁性能的要求。通過顯著降低鋼中雜質(zhì)元素和夾雜物含量消除內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)板帶組織晶粒粗大，降低疇壁移動阻力，提高直流磁性(hc，μ和b值)。但是，純鐵熱軋板帶熱變形過程中存在的大壓縮比和反復(fù)相變會細(xì)化組織，而且產(chǎn)生一些不利織構(gòu)，使得板帶磁性能降低，而且磁均勻性也不是很好。

磁屏蔽板材料要求防護(hù)方向上具有優(yōu)良導(dǎo)磁性能，也就是板厚方向盡量平行于<001>向，需要熱加工過程的帶坯和冷卻過程存在相變的板坯顯然無法做到這一點(diǎn)。而雙輥薄帶連鑄技術(shù)，以轉(zhuǎn)動的兩個鑄輥為結(jié)晶器，將液態(tài)鋼水直接注入鑄輥和側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，由液態(tài)鋼水直接凝固形成厚度為1～6mm薄帶，可不需經(jīng)過連鑄、加熱、熱軋和常化等生產(chǎn)工序。其工藝特點(diǎn)是液態(tài)金屬在結(jié)晶凝固時(shí)溫度梯度方向與體心立方金屬<001>晶向平行，可以顯著控制鑄態(tài)組織的晶體取向。更重要的現(xiàn)象是鑄態(tài)組織經(jīng)過后續(xù)熱處理過程可以獲得晶粒異常長大組織，晶粒直徑3～15mm并且具有發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，也就是可以使≥85％晶粒<001>∥板面法向，而且存在兩個極易磁化的<001>方向在板面上，從而獲得良好磁屏蔽特性。

目前，國內(nèi)在這方面沒有相關(guān)技術(shù)報(bào)道，而日本的專利則主要是通過熱軋板的熱處理獲得較大晶粒和有利織構(gòu)。如公開號：平6-248343、平3-271325、平4-143220、平6-145784、平6-306475、平9-157743公開的內(nèi)容，多涉及純凈鋼冶煉和熱軋帶熱處理工藝實(shí)現(xiàn)厚板坯屏蔽材料，但是大晶粒尺寸難以獲得，而且優(yōu)良織構(gòu)比例不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對磁屏蔽材料的性能要求以及常規(guī)流程的技術(shù)特點(diǎn)限制，本發(fā)明的目的在于提供一種1-5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法，基于薄帶連鑄亞快速凝固+鑄帶熱處理流程獲得的發(fā)達(dá){100}<0vw>織構(gòu)，實(shí)現(xiàn)鑄帶磁性能的極大提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種1-5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.002～0.005％，si0.5～2.0％，mn0.4～1.0％，cr0.2～0.5％，p0.01～0.04％，s0.002～0.005％，n≤0.002％，o≤0.002％，al≤0.002％，nb≤0.002％，v≤0.002％，ti≤0.002％，余量為fe及不可避免雜質(zhì)；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1200～1250℃，控制過熱度為40～70℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速30～55m/min，控制熔池液位高度100～180mm，控制鑄帶厚度1.0～5.0mm；

(3)鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機(jī)，熱軋開軋溫度950～1000℃，終軋溫度900～980℃，壓下量3～5％，制成熱軋鑄帶；

(4)將熱軋鑄帶以20～30℃/s的速率冷卻至400～500℃卷?。?/p>

(5)將熱卷帶去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(6)熱卷進(jìn)入罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)-30℃以下純h2流通的條件下，先以50～150℃/h的速度升溫至900～1100℃，保溫10～30h進(jìn)行退火；

(7)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，獲得高性能電磁屏蔽取向硅鋼。

所述冶煉鋼水的成分中，使用si、mn作為脫氧劑，控制al、nb、v、ti雜質(zhì)元素含量。

所述厚度為1-5mm熱卷由薄帶連鑄流程獲得，采用小熱軋壓下量控制，并且經(jīng)過鐵素體單相區(qū)溫度上沿保溫?zé)崽幚怼?/p>

所述的鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3～8mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，≥85％晶粒<001>∥nd向。

所述的高性能電磁鋼板的磁性能為：b1≥1.53t，b5≥1.67t。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：

1、本發(fā)明將充分利用薄帶連鑄亞快速凝固過程對晶體取向的控制作用，獲得發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的柱狀晶組織，為后續(xù)異常長大獲得有利織構(gòu)的必要條件；

2、本發(fā)明充分利用超潔凈無取向硅鋼凝固組織熱處理{100}取向晶粒異常長大的過程獲得理想晶粒尺寸和發(fā)達(dá)織構(gòu)，潔凈基體磁性能優(yōu)異，顯著區(qū)別于其他專利和研究中所用的第二相粒子抑制劑誘發(fā)的二次再結(jié)晶行為；

3、本發(fā)明利用鑄帶中形成的特殊低遷移速率晶界促進(jìn)異常長大過程，并且使異常長大晶粒間晶界存在比例較高的重位點(diǎn)陣晶界σ1、σ3和σ5晶界，使得磁化過程中磁滯損耗降低，加工過程中不容易造成應(yīng)力集中，提高基體塑性和韌性。

4、本發(fā)明成品磁性能進(jìn)一步提高，周向磁性能均勻，易于加工和使用，而且生產(chǎn)成本大大降低，促進(jìn)產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的取向硅鋼的制備方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的產(chǎn)品低倍組織圖。

具體實(shí)施方式

在具體實(shí)施過程中，采用的薄帶連鑄機(jī)為專利(公開號cn103551532a)公開的薄帶連鑄機(jī)。如圖1所示，基于薄帶連鑄技術(shù)制備1-5mm電磁屏蔽板的方法流程如下：通過鋼包冶煉鋼水澆入中間包內(nèi)，經(jīng)過布流水口流入薄帶連鑄機(jī)，在兩個旋轉(zhuǎn)的銅結(jié)晶輥和側(cè)封板組成的結(jié)晶器內(nèi)形成熔池，鋼水凝固后形成鑄帶；經(jīng)過一道次小壓下量熱平整后進(jìn)行卷?。粺彳垘г诒Ｗo(hù)氣氛下進(jìn)行熱處理，獲得理想磁屏蔽鋼帶卷。

本發(fā)明實(shí)施例中，觀測顯微組織采用zeissultra55型掃描電鏡，采用的氫氣體積純度為99.9％，采用的氮?dú)怏w積純度為99.9％。

下面，通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，1～5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.005％，si1.5％，mn0.2％，cr0.5％，p0.04％，s0.005％，n0.002％，o0.002％，al0.002％，nb0.002％，v0.002％，ti0.002％，余量為fe；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1230℃，控制過熱度為50℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速55m/min，控制熔池液位高度150mm，控制鑄帶厚度2.5mm；

(3)鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機(jī)，熱軋開軋溫度975℃，終軋溫度900℃，壓下量5％，制成熱軋鑄帶；

(4)將熱軋鑄帶以30℃/s的速率冷卻至500℃卷?。?/p>

(5)將熱卷帶去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(6)熱卷進(jìn)入罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)-35℃純h2流通的條件下，先以50℃/h的速度升溫至985℃，保溫10h進(jìn)行退火；

(7)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，獲得高性能電磁屏蔽取向硅鋼。

鑄帶經(jīng)過熱處理后平均晶粒尺寸8mm，85％晶粒<001>∥nd向，熱處理后帶鋼：b1≥1.59t，b5≥1.72t。

如圖2所示，從產(chǎn)品低倍組織可以看出，原始鑄帶組織經(jīng)過異常長大后晶粒長透板厚方向，板面尺寸達(dá)到5mm以上，而且晶體取向?yàn)榘l(fā)達(dá)的{100}取向。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，1～5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.003％，si0.5％，mn1.0％，cr0.5％，p0.04％，s0.002％，n0.002％，o0.002％，al0.002％，nb0.002％，v0.002％，ti0.002％，余量為fe；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1250℃，控制過熱度為70℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速30m/min，控制熔池液位高度180mm，控制鑄帶厚度5.0mm；

(3)鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機(jī)，熱軋開軋溫度950℃，終軋溫度900℃，壓下量3％，制成熱軋鑄帶；

(4)將熱軋鑄帶以30℃/s的速率冷卻至400℃卷取；

(5)將熱卷帶去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(6)熱卷進(jìn)入罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)-35℃純h2流通的條件下，先以150℃/h的速度升溫至900℃，保溫30h進(jìn)行退火；

(7)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，獲得高性能電磁屏蔽取向硅鋼。

鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑3mm，90％晶粒<001>∥nd向的電磁屏蔽鋼板,磁性能為：b1≥1.62t，b5≥1.75t。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中，1～5mm厚度高性能電磁屏蔽鋼板的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

(1)按設(shè)定成分冶煉鋼水，其成分按重量百分比為：c0.0045％，si2.0％，mn1.0％，cr0.2％，p0.01％，s0.002％，n0.002％，o0.002％，al0.002％，nb0.002％，v0.002％，ti0.002％，余量為fe；

(2)薄帶連鑄過程：將鋼水通過澆口進(jìn)入中間包，中間包預(yù)熱溫度1240℃，控制過熱度為40℃，鋼水通過中間包進(jìn)入薄帶連鑄機(jī)后形成鑄帶，控制鑄速55m/min，控制熔池液位高度100mm，控制鑄帶厚度1.0mm；

(3)鑄帶出輥后在惰性氣氛條件下自然冷卻至熱軋機(jī)，熱軋開軋溫度995℃，終軋溫度980℃，壓下量5％，制成熱軋鑄帶；

(4)將熱軋鑄帶以20℃/s的速率冷卻至400℃卷??；

(5)將熱卷帶去除氧化皮，然后涂al2o3隔離劑后進(jìn)行重新卷取，al2o3隔離劑顆粒度為10～20μm；

(6)熱卷進(jìn)入罩式爐進(jìn)行熱處理，在露點(diǎn)-40℃純h2流通的條件下，先以50℃/h的速度升溫至1100℃，保溫20h進(jìn)行退火；

(7)將熱處理后帶卷重新開卷清理隔離劑后重新卷取，獲得高性能電磁屏蔽取向硅鋼。

鑄帶經(jīng)過熱處理后獲得具有直徑8mm和發(fā)達(dá){100}<0vw>取向的晶粒，95％晶粒<001>∥nd向。電磁鋼板的磁性能為：b1≥1.53t，b5≥1.67t。

實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明的方法利用超潔凈無取向硅鋼凝固組織熱處理{100}取向晶粒異常長大的過程獲得理想晶粒尺寸和發(fā)達(dá)織構(gòu)，提高了電磁屏蔽鋼板的磁均勻性和磁性能。