一种矽钢片热处理工艺的制作方法

本发明涉及金属加工领域，具体是一种矽钢片热处理工艺。

背景技术：

矽钢片为含碳极低的硅铁软磁合金，其含硅量一般为0.5～4.5％，加入的硅可提高钢的电阻率和最大磁导率，并降低矫顽力、铁芯损耗(铁损)和磁时效，主要用于制作各种变压器、电动机、互感器、继电器、发电机及其它电器仪表，因其生产由于工艺复杂、工艺窗口窄，生产难度大，矽钢片被誉为钢铁产品中的工艺品，在矽钢片使用前需要对其进行热处理，热处理为材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺，确保矽钢片的低铁损、磁致伸缩系数、高磁感应强度等性能，现有的矽钢片热处理工艺一般为去应力退火，对矽钢片的性能提升影响有限。因此，我们提出一种矽钢片热处理工艺。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矽钢片热处理工艺，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矽钢片热处理工艺，包括以下步骤：

1)检测：对加热炉进行检测；

2)烘炉：对加热炉进行烘炉；

3)防锈：对加热炉进行防锈；

4)热处理：对矽钢片进行热处理。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤1)包括以下步骤：

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；

然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在0～40℃。

在上述技术方案中，对加热炉中的各部件进行检查，并确定使用时的注意项，确保生产实际中的使用安全及设备保护。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤2)包括以下步骤：

保持加热炉中炉盖常开，在20～200℃温度范围内，保温7～9h，然后升温至200～300℃，保温1～3h，最后关闭炉盖，升温至300～500℃，保温7～9h，最最后静置12～24h。

在上述技术方案中，对加热炉进行烘炉处理，排出装置中的水分，避免使用时装置中的水分快速蒸发，对装置和装置中的产品造成损坏，烘炉后可加速完成并稳定对装置中产品的处理过程，确保加热炉稳定可靠。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3)包括以下步骤：

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830～870℃，保温1～3h，而后冷却直至炉内温度降到580～600℃时取出；

再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830～870℃后保温1～3h，在温度达到680～720℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到570～630℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830～870℃并保温1～3小时，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到570～630℃时取出。

在上述技术方案中，在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷防锈油，将涂油部分与空气隔绝，以防止生锈，避免使用时对装置中的产品造成影响，且涂油后的高温处理，防锈油渗透炉胆和料架内部，使得防锈处理后的部件在使用温度内不易发生氧化锈蚀，确保加热炉使用时的稳定可靠。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤4)包括以下步骤：

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至680～750℃，升温速率为3.7～5.0℃/min，到达温度后保温10min～5h，在炉内温度到达400～450℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.01～0.06mpa，降温冷却，在炉内温度达到400～500℃时将矽钢片取出进行空冷，降温至350～380℃时打开排烟阀放入空气，温度降至180～210℃时开盖出炉。

在上述技术方案中，对矽钢片的热处理，使得矽钢片中的残余应力消除，并稳定矽钢片的尺寸，避免矽钢片变形和裂纹出现，细化晶粒，消除组织缺陷，提高矽钢片的综合性能。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤3)后还包括对矽钢片的预处理工艺：

取镀液加热至820～900℃，将矽钢片浸没其中，处理1～10min后迅速取出，置于氩气氛围中，以1000～1200℃的温度进行热处理，处理时间为5～30min，然后以600～800目、800～1000目、1000～1400目砂纸依次打磨，最后置于空气氛围中以480～540℃温度，处理30～60min；

其中镀液为含硅4.5～8.5wt％的硅铜合金，所述硅铜合金中还含有0.007～0.08wt％c、0.24～0.60wt％mn、0.64～0.87wt％sn、0.72～1.24wt％y、0.5～0.8wt％fe。

在上述技术方案中，矽钢片置于镀液中，并在表面形成一层富硅膜层，膜层中的硅收到高温扩散，能够有效提高矽钢片的含硅量，提高软磁性能，降低铁损、磁致伸缩系数，提高磁感应强度；

硅铜合金作为镀液，具有力学性能好、耐蚀、无磁性的特点，受到冲击时不会产生火花，低温时材料特性不变，且硅铜合金中的mn有助于提高材料强度，降低温度对材料脆性的影响，sn有助于材料中的组织细化，y与cu化合，生成金属间化合物，能够有效阻止材料中晶粒长大，提高材料的力学性能，fe能够改善材料的高温性能，使得矽钢片外表面能够镀有性能优异的膜层，以提高矽钢片的综合性能；

最后置于空气中的热处理，使得矽钢片表面氧化，形成一层氧化层，避免粘连杂质或造成矽钢片间的相互粘粘，防止对矽钢片造成污染，而后续在步骤4)中热处理时，氧化层还原，恢复原有性能并强化；

其中镀液中的mn能够控制膜层的氧化程度，协同工艺步骤及其工艺参数，避免氧化过度或不足，影响矽钢片性能。

作为本发明的一种优选实施方式，所述步骤4)后还包括对矽钢片的二次热处理工艺：

取矽钢片，置于250～320℃温度下，保温7～10d，然后以8～15℃/h的降温速度将温度降至室温。

在上述技术方案中，低温长时间的保温，稳定矽钢片组织，提高矽钢片的强度等综合性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的矽钢片热处理工艺，通过对矽钢片热处理工艺及其工艺参数的设置，实现对矽钢片的低铁损、磁致伸缩系数、高磁感应强度等性能保障，提升工艺对矽钢片的性能影响，提高热处理后矽钢片的综合性能。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在0℃；

保持加热炉中炉盖常开，在20℃温度范围内，保温7h，然后升温至200℃，保温1h，最后关闭炉盖，升温至300℃，保温7h，最最后静置12h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830℃，保温1h，而后冷却直至炉内温度降到580℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830℃后保温1h，在温度达到680℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到570℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至830℃并保温1小时，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到570℃时取出；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至680℃，升温速率为3.7℃/min，到达温度后保温10min，在炉内温度到达400℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.01mpa，降温冷却，在炉内温度达到400℃时进行空冷，降温至350℃时打开排烟阀放入空气，温度降至180℃时开盖出炉。

实施例2

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在20℃；

保持加热炉中炉盖常开，在110℃温度范围内，保温8h，然后升温至250℃，保温2h，最后关闭炉盖，升温至400℃，保温8h，最最后静置18h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃，保温2h，而后冷却直至炉内温度降到590℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃后保温2h，在温度达到700℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃并保温2h，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至720℃，升温速率为4.3℃/min，到达温度后保温2.5h，在炉内温度到达425℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.03mpa，降温冷却，在炉内温度达到450℃时进行空冷，降温至365℃时打开排烟阀放入空气，温度降至200℃时开盖出炉。

实施例3

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在40℃；

保持加热炉中炉盖常开，在200℃温度范围内，保温9h，然后升温至300℃，保温3h，最后关闭炉盖，升温至500℃，保温9h，最最后静置24h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至870℃，保温3h，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至870℃后保温3h，在温度达到720℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到630℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至870℃并保温3小时，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到630℃时取出；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至750℃，升温速率为5.0℃/min，到达温度后保温5h，在炉内温度到达450℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.06mpa，降温冷却，在炉内温度达到500℃时进行空冷，降温至380℃时打开排烟阀放入空气，温度降至210℃时开盖出炉。

对比例1

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在20℃；

保持加热炉中炉盖常开，在110℃温度范围内，保温8h，然后升温至250℃，保温2h，最后关闭炉盖，升温至400℃，保温8h，最最后静置18h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃，保温2h，而后冷却直至炉内温度降到590℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃后保温2h，在温度达到700℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃并保温2h，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

取镀液加热至860～900℃，将矽钢片浸没其中，处理5min后迅速取出，置于氩气氛围中，以1100℃的温度进行热处理，处理时间为5～30min，然后以600目、800目、1000目砂纸依次打磨，最后置于空气氛围中以510℃温度，处理45min；其中镀液为含硅6.5wt％的硅铜合金，所述硅铜合金中还含有0.04wt％c、0.42wt％mn、0.76wt％sn、1wt％y、0.6wt％fe；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至720℃，升温速率为4.3℃/min，到达温度后保温2.5h，在炉内温度到达425℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.03mpa，降温冷却，在炉内温度达到450℃时进行空冷，降温至365℃时打开排烟阀放入空气，温度降至200℃时开盖出炉；

取矽钢片，置于250～320℃温度下，保温7～10d，然后以8～15℃/h的降温速度将温度降至室温。

对比例2

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在20℃；

保持加热炉中炉盖常开，在110℃温度范围内，保温8h，然后升温至250℃，保温2h，最后关闭炉盖，升温至400℃，保温8h，最最后静置18h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃，保温2h，而后冷却直至炉内温度降到590℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃后保温2h，在温度达到700℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃并保温2h，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至720℃，升温速率为4.3℃/min，到达温度后保温2.5h，在炉内温度到达425℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.03mpa，降温冷却，在炉内温度达到450℃时进行空冷，降温至365℃时打开排烟阀放入空气，温度降至200℃时开盖出炉；

取矽钢片，置于250～320℃温度下，保温7～10d，然后以8～15℃/h的降温速度将温度降至室温。

对比例3

对加热炉中的加热元件、炉体接线进行检测，确认正常后接通电源总开关；然后接通冷却水管，确认加热炉处于良好循环，开始加温，并在之后的操作中随时观察出水口水温，确保出水口温度在20℃；

保持加热炉中炉盖常开，在110℃温度范围内，保温8h，然后升温至250℃，保温2h，最后关闭炉盖，升温至400℃，保温8h，最最后静置18h；

取防锈油在加热炉中的炉胆和料架表面进行涂刷，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃，保温2h，而后冷却直至炉内温度降到590℃时取出；再次在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃后保温2h，在温度达到700℃时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止通入，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

在炉胆和料架表面涂刷防锈油，盖炉盖拧紧螺丝，打开排气阀门，加热至850℃并保温2h，同时通入氮气，直至排烟口无烟雾时停止，而后冷却直至炉内温度降到600℃时取出；

取镀液加热至860～900℃，将矽钢片浸没其中，处理5min后迅速取出，置于氩气氛围中，以1100℃的温度进行热处理，处理时间为5～30min，然后以600目、800目、1000目砂纸依次打磨，最后置于空气氛围中以510℃温度，处理45min；其中镀液为含硅6.5wt％的硅铜合金，所述硅铜合金中还含有0.04wt％c、0.42wt％mn、0.76wt％sn、1wt％y、0.6wt％fe；

取待热处理的矽钢片，按要求放入料架，平稳吊入炉胆内，盖好炉盖，通电加温，并保温；其加温工艺为：升温至720℃，升温速率为4.3℃/min，到达温度后保温2.5h，在炉内温度到达425℃时通入氮气，保持排烟阀门常开，恒温结束后关闭排烟阀门，保持压力在0.03mpa，降温冷却，在炉内温度达到450℃时进行空冷，降温至365℃时打开排烟阀放入空气，温度降至200℃时开盖出炉。

实验

与实施例1相比，实施例2与实施例3的工艺参数不同；

与实施例2相比，对比例1-3中分别增加两组和一组不同工艺；

取实施例1-3、对比例1-3中得到的矽钢片和普通热处理矽钢片，制得试样，分别对物理性能和磁性能进行检测并记录检测结果：

其中，力学性能以屈服强度、抗拉强度、伸长率为指标；磁性能以最大铁损、最小磁感应强度为指标。

根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：

实施例1-3、对比例1-3中得到的矽钢片和普通热处理矽钢片形成对比，检测结果可知，实施例1-3、对比例1-3得到的矽钢片与普通热处理矽钢片相比，其屈服强度、抗拉强度、最小磁感应强度有明显地降低，其伸长率、最大铁损明显降低，且对比例1-3中的数据相较于实施例1-3，变化更为明显，这充分说明了本发明实现了对矽钢片物理性能和磁性能的提高，且添加的工序对矽钢片物理性能和磁性能的提高有着促进作用，效果稳定，具有较高实用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

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