CN100567545C - 一种高牌号无取向硅钢及其制造方法 - Google Patents

一种高牌号无取向硅钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高牌号无取向硅钢及其制造方法,其主要特征在于化学成分重量百分配比为:Si:2.5~3.5%,Al:0.5~1.5%,C≤0.004%,Mn:0.10~1.50%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.002%,B≤0.005%,B/(C+N)=0.5~2.0;其制造方法主要包括:将铸坯在加热炉内加热到1100℃以上,保温后,进行轧制,常化,酸洗、冷轧,压下率为70~78%,退火,d.p.=-25~-40℃。本发明可以得到性能优良的电工钢板,并且可以减少炉辊结瘤的发生,降低生产的能耗,进而降低生产的成本。

Description

一种髙牌号无取向硅钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及冶金领域,特别涉及一种具有优良磁性能的高牌号无取向电工钢及其制造方法。
背景技术
高牌号无取向硅钢主要用于制造大型电动机和发电机铁芯,其磁性的主要特点是铁损极低。传统上其制造特点是硅含量在2. 5%以上,再添加0.2%以上的铝,以增加钢中的电阻,从而降低铁损。再实施热轧、常化和冷轧工序,并进行最终退火和涂覆绝缘层。为降低铁损,最终退火温度要求达到1000°C以上,甚至1075°C。但是,高温退火所带来的问题一是成本高,二是带钢表面附着的氧化物被氢气还原为铁而堆积在炉辊表面,从而引起炉辊结瘤。为防止炉辊结瘤,延长炉辊的使用寿命,通常采用改善炉辊材质,如使用碳套辊、陶瓷涂层辊以及在高温区使用漂浮器等措施,改善炉辊材质的办法实际上并没有得到很好的效果,使用漂浮器的办法增加了设备投资,同时在高温下漂浮器的使用风险较大。
美国专利No4666534指出,对于生产Si含量<2. 0%,A1含量在O. 10%〜O. 20%之间,Mn含量在I. 0%〜I. 5%电工钢时,向钢中同时添加O. 02%〜O. 2%Sn和<0.005%B,控制B/N比在O. 5〜I. 5,可以获得低铁损和高磁感的电工钢。日本专利平3-24250中提到住友金属公司在生产高Al (O. 5%-1. 0%)的3%Si钢中添加适当含量的B,可防止形成内氧化层和内氮化层,并促进晶粒长大,同时可以使磁各向异性减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种高牌号无取向硅钢及其制造方法,以实现在保证磁性能的前提下,利用较低的退火温度来生产髙牌号电工钢,降低炉底辊结瘤,避免带钢划伤。
本发明的技术方案为:一种高牌号无取向硅钢,其化学成分重量百分配比为:Si: 2·5〜3. 5%,Al: O. 5〜1.5%,C彡O. 004%,Mn: O. 10〜I. 50%,P^O. 02%, S^O. 005%, N^O. 002%, B^O. 005%, B/(C+N) =0. 5〜2. O;其余为铁和不可避免的杂质。
优选地,B/(C+N)=0.8〜1.5。在高硅(2. 5〜3. 5%)高 Al (O. 5〜1.0%)钢的研究中发现,钢水中B和N的作用与C含量密不可分,往钢水中添加<
O. 005%B,优化 C、B 和 N 含量,使 B/(C+N) =0.5〜2. O (O. 8〜1.5 最优)。C 能促进B的扩散,使B与N优先形成BN,以BN为核心析出粗大的A1N,防止热乳时析出细小的A1N,从而可以获得性能优良的磁性能。
Si:能溶于铁素体中形成置换固溶体,提高基体电阻率,降低铁损,是电工钢最重要的合金元素,当Si含量达到一定值时,其含量继续增加,降低铁损作用明显减弱,本发明2. 5%彡Si彡3. 5%,硅含量超过3. 5%加工困难。 Al:可溶于铁素体提高基体电阻率,粗化晶粒,降低铁损,同时还可以脱氧固氮,但容易造成成品钢板表层内氧化。Al含量超过I. 5%将使冶炼浇注困难,磁感降低,且加工困难。
Mn:与Si、Al—样可以增加钢的电阻率,降低铁损,可与不可避免夹杂物S形成稳定的MnS,消除S对磁性的危害,还可防止热脆,其也溶于铁素体形成置换固溶体,有降低铁损的作用。因此有必要添加0.1%以上的含量。本发明Mn为O· 10 %〜1. 50%,Mn含量低于O. I %有利作用不明显,高于1. 50%,Acl温度降低,再结晶温度降低,热处理时发生a — Y相变,劣化有利织构。
P: O. 02%以下,在钢中添加一定的磷可以改善钢板的加工性,但对于高Si电工钢P超过O. 02%时反而使钢板冷轧加工性劣化。
S:对加工及磁性均有害,其与Mn形成细小的MnS质点,阻碍成品退火晶粒长大,严重恶化磁性,与Fe形成低熔点FeS及FeS2或共晶体,易造成热加工脆性。本发明SS0. 005%以下,超过O. 005%将使MnS等S化物析出量大大增加,强烈阻碍晶粒长大,铁损劣化。
C:对磁性有害,是强烈阻碍晶粒长大的元素,同时C是扩大Y相区的元素,过量的C使常化处理时Ci与Y两相区转变量增加,大大降低Acl点,对结晶组织起细化作用,引起铁损增加。本发明SiS 2 . 5%已属于完全铁素体,如果含量超过O. 004%会发生磁时效,因此规定C彡O. 004%。
N:易形成AlN等细小弥散氮化物,强烈阻碍晶粒长大,铁损劣化,本发明N<0.002%以下,超过O. 002%将使AlN等N化物析出量大大增加,强烈阻碍晶粒长大,铁损劣化。
B:低Si含量钢中加B为了降低Al量,降低炼钢成本,高Si高Al钢中加B,B处于固溶状态,固溶的B沿晶界偏聚可以改善织构,同时可以防止P偏聚得脆化,并可以防止形成内氧化层和内氮化层并促进晶粒长大。B是间隙原子,含量过高阻碍磁畴运动,降低磁性能,一般应控制在BS0. 005%。一种高牌号无取向硅钢的制造方法,包含如下步骤:
A.炼钢,钢水经精炼和连铸后,得到化学成分重量百分配比如下的钢种:Si: 2. 5〜3。5%,Al: O. 5〜I· 5%,C彡O. 004%,Mn: O. 10〜I. 50%,P彡O. 02 %, S^O. 005%, N^O. 002%, B^O. 005%, B/(C+N)二O. 5〜2. 0,其余为铁和不可避免的杂质;
B.铸坯在加热炉内加热到1100°C以上,保温后,进行乳制,保证850Ό以上的温度终轧;
C.常化:热轧板板温以5〜15°C/s的平均加热速度升高到900〜1000Ό,保温时间t: 10s^t^90s,然后以彡10°C/s的冷却速度冷至650°C以下;
D.酸洗、冷轧,压下率为70〜78%;
E.退火:冷轧板以彡25°C/s的平均加热速度升温到900〜1000°C,保温时间 IOs彡t彡28s,气氛为 40%〜70%H2+30%〜60%N2,d. p. =-25〜-40°C。
优选地,步骤C中常化温度为920〜980°C。
优选地,步骤E中退火温度为900〜950°C。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1.采用添加B元素的技术,并控制B/ (C+N) =0. 5〜2. O (最好O. 8〜I. 5)高牌号无取向电工钢进行低温短时退火处理,可以得到性能优良的电工钢板。
2.可以减少炉辊结瘤的发生,降低生产的能耗,从而降低生产的成本。
附图说明
图I为B/(C+N)与铁损的关系(基体成分3. 0%Si+l%Al)示意图。
图2为B/(C+N)与磁感的关系(基体成分3.0%Si+l%Al)示意图。
图3为退火温度和铁损的关系曲线图。
具体实施方式
按表I的组分冶炼,并通过连铸得到连铸板坯,连铸坯加热、粗轧、精乳、经常化处理、酸洗、70〜78%压下率一次冷轧到O. 5mm的成品厚度、冷乳带钢不同温度的最终再结晶退火。表2为表I中(炉号对应)化学成份钢种采用本发明生产方法及成品爱泼斯坦方圈测量的结果。
_表I实施例化学成份(% )__
实施例_产方法及磁性结-
将实施例中表I中1、2、5、6炉成分按照表3所示的工艺处理进行磁性测量,磁性检测结果如表3所示。
ψ3实施例生产力^法及磁性结果
如图I和图2所示,将基体成分为:Si: 3%、Al: 1.0%、C<0. 004%、B<0.005%、N<0.002%、S<0.005%、P: 0.02%,Mn: O. 25%的钢坯,经过热轧、950°Cx60S常化、950Ό退火,可以看到,在B/ (C+N)范围在O. 8〜2. O之间,磁性能处于较好水平。如图3所示,两种不同成分硅钢退火温度与磁性能之间的关系。将C:
0.0014%、Si: 2.91%、Mn: 0.20%、Al: 0.97%、P : 0.005%、S: 0.0005%、Sn: 0.0021%、B: 0.0024%、N: 0.0015%成分的连铸坯和不添加B,及其余成分与前者保持一致的连铸坯进行950°Cx90S的常化、冷轧之后,进行以下四种工艺退火:
工艺 I: 850°Cx90S, 40% H2+60%N2 工艺 2: 900°Cx90S, 40% H2+60%N2 工艺 3: 950°Cx90S, 40% H2+60%N2 工艺 4: 1000°Cx90S, 40% H2+60%N2
在图3中,可以看出含B/ (C+N) =0.83的钢随退火温度的升高,铁损降低的幅度不大,1000°C的铁损值比900Γ的仅下降1.5%,而不含B的铁损随·温度的下降十分明显,1000°C的铁损值下降幅度为900°C的6. 5%。

Claims (5)

1. 一种高牌号无取向硅钢,其特征在于化学成分重量百分配比为:Si: 2. 5〜 3.5%,Al: 0.5〜1.5%,C^O. 004%, Mn: 0. 10〜I. 50%,P^O. 02%, S^O. 005%, N^O. 002%, B彡0.005%,B/(C+N) =0. 5〜2. 0;其余为铁和 不可避免的杂质。
2.如权利要求I所述的高牌号无取向硅钢,其特征在于:B/(C+N)=0. 8〜I. 5。
3. 一种高牌号无取向硅钢的制造方法,其特征在于: A.炼钢,钢水经精炼和连铸后,得到化学成分重量百分配比如下的钢种:Si: 2. 5〜3.5%,Al: 0.5〜1.5%,C彡0.004%, Mn: 0.10〜I. 50%, P^0. 02%, S彡0.005%,N彡0.002%,B^O. 005%, B/(C+N) =0. 5〜2. 0,其余为铁和不可避免的杂质; B.铸坯在加热炉内加热到110CTC以上,保温后,进行轧制,保证850°C以上的温度终轧; C.常化:热轧板板温以5〜15°C/s的平均加热速度升高到900〜1000°C,保温时间t: 10s^t^90s,然后以彡10°C/s的冷却速度冷至650°C以下; D.酸洗、冷轧,压下率为70〜78%; E.退火:冷轧板以彡25°C/s的平均加热速度升温到900〜1000°C,保温时间 IOs彡t彡28s,气氛为 40%〜70%H2+30%〜60%N2,d. p. =-25〜_40°C。
4.如权利要求3所述的高牌号无取向桂钢的制造方法,其特征在于:步骤C 中常化温度为920〜980°C。
5.如权利要求3所述的高牌号无取向硅钢的制造方法,其特征在于:步骤E 中退火温度为900〜950°C。
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