CN101343683B - 一种低铁损高磁感无取向电工钢的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种低铁损高磁感无取向电工钢的制造方法，属于电工钢技术领域。工艺步骤为：铸坯加热温度为900～1150℃，热轧板经常化酸洗后一次冷轧至0.50mm，最后在氢氮混和气体中进行去应力退火处理，可获得低铁损高磁感无取向电工钢产品。其优点在于，产品最终磁性优良P 15/50＝3.1～3.8W/kg、B 5000＝1.69～1.81T。且铸坯中1.0～2.0％Si，0～0.60％Al，且1.5％≤Si+3Al≤3.2％，不含Sn、Sb、Bi、Cu、Cr、Ni、B、Ca、Ce等合金元素，生产成本大幅度降低，生产出的成品磁性能优异。
Description
技术领域
本发明属于电工钢技术领域，特别是提供了一种低铁损高磁感无取向电工钢的制造方法，该电工钢具有优良的磁性能。
背景技术
世界资源越来越少，电力资源就是其中之一。各国都日益感受到电能损耗是个严肃而重大的议题。无论是我国政府还是电工钢生产与使用的企业，也都高度重视这个问题，并正在进行相应的规划与实施。因此，研制高磁感低铁损的电工钢产品成为各电工钢生产企业的一个主要发展产品方向和开发热点，这种高磁感低铁损电工钢产品也受到越来越多的电工钢用户的欢迎，促使其产品逐渐向高效率、小型化方向发展，为此对在我国申请的关于低铁损高磁感无取向电工钢的专利情况进行了调研，具体如下：
1、中国专利92113058.9，公开号CN1039352C，公开了一种磁性能优良的无取向电工钢板及其制法。该专利特点是：成分Si≤3.5％，A1≤0.7％，Mn≤0.5％，其中除加Cu和Ni外还加Sn和Sb中的一种或者两种，还可加C、P、Ca或稀土元素，经热轧、退火、酸洗、冷轧、高温退火及消除应力退火制成，此种钢板可用作发动机、发电机、小型变压器以及稳压器等电气设备的铁芯。
2、中国专利97120376.8，公开号CN1131532C，公开了一种磁性能优良的无取向电工钢板及其制造方法。该专利特点是：成分Si≤1.0％，Mn≤0.5％，C≤0.02％、P≤0.15％、S≤0.02％、固溶Al：0.005％以下、N≤0.006％、Sn：0.03～0.3％、B：0.0004～0.003％、B/N＝0.1～0.5，其余为铁和其他不可避免的杂质。
3、中国专利200310108197.2和200510027404.0均公开了一种生产低铁损高磁感的冷轧无取向电工钢的制造方法，其特征是成分中均添加了其他合金元素，增加了生产成本。详细为：专利200310108197.2中的元素包含Sn、Sb、Cu、Cr、Ni、B、稀土中的一种或者多种，实施例1中对于低Si的电工钢，其特征是成分中0.25％Si加入了0.25％Al，区别于本专利中对Si的要求。专利200510027404.0其特征是添加Sn、Sb中的一种或两种合金元素，采用常化工艺和控制退火工艺。添加合金元素和采用常化工艺均大大增加了生产成本。
4、中国专利200610023203，公开号10099905，公开了一种生产低铁损高磁感无取向电工钢板的生产方法。该专利必须常化处理，且常化和退火处理都是在全氢气氛下进行。本专利与之最大的区别是常化是在纯干氮气氛下进行，退火是在氢氮混和气体条件下进行的。且Si、Al、P等成分控制要求明显与之不同。
5、中国专利03116890.6，公开号CN1548569A，公开了一种无瓦愣状缺陷的无取向电工钢板及其制造方法。该专利规定的制造工序与本专利不同，且进行了高温卷取。其成分要求也与本专利不同，如其为0-0.4％Al，Mn最高到1％，且没有对P、S进行限制。
6、中国专利02112304.7，授权公告号CN1199748C，公开了一种双辊薄带连铸制造无取向电工钢的生产方法。
7、中国专利95194275.1，公开号CN11047207C，公开了一种具有高磁通密度和低铁损的非取向电工钢片的制造方法。其对Si、Al、Mn的要求与本专利不同，且热轧、卷取、退火和平整等的要求与本专利均不同。
8、中国专利01119218.6，授权公告号CN1119426C，公开了一种加工性能极好的低铁损的非取向电工钢薄板及其制备方法。该专利在成分控制要求上明显与本专利不同，主要表现为必须加Mg、Al、Ca三种元素。
9、中国专利01138224.4，授权公告号CN1131333C，公开了一种高磁感系列无取向电工钢及生产方法。其特点为调整主合金元素含量，降低气体夹杂及氮化物形成元素含量，添加P+Sn/Sb等偏析元素，采用低温热轧、一次法冷轧、按照TAnn＝786.83k+61.04Si确定退火均热温度、在干气或增湿气氛中进行成品退火。
10、中国专利91107594.1，公开号CN1034516C，公开了一种磁性优良且表面外观良好的无取向硅钢薄板的制造方法。该专利特点是：成分Si或(Si+Al)≤4.0％，Mn≤1.0％，C≤0.02％、P≤0.2％、再根据需要含Sn和Sb的任何一种或者两种合计0.4％以下，其余基本上是Fe构成。热轧带以压下量5-15％进行冷轧之后，在3℃/s以上的加热速度加热至850℃～A3相变点温度，在此温度范围内继续保持5-30s，以进行晶粒直径为100～200μm的第一次退火，继续冷轧至最终板厚，然后进行最终退火。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低铁损高磁感无取向电工钢的制造方法，具有优良的磁性能。
本发明采用不含Al或含0.005-0.60％Al的低碳低硅电工钢铸坯，通过调整优化常化、冷轧和退火等工艺匹配，生产出磁性优良的全工艺无取向电工钢。具体工艺步骤为：
采用不含Al或含0.005-0.60％Al的低碳低硅的电工钢铸坯为热轧原料，然后进行热轧(未卷取)、常化或不常化、酸洗、冷轧、消除应力退火，得到最终磁性优良的全工艺无取向电工钢。
所述的热轧原料成分设计方案如下：
组成元素的质量分数为：≤0.005％C，1.0～2.0％Si，0～0.60％Al，且1.5％≤Si+3Al≤3.2％，0.01～0.40％Mn，≤0.04％P，≤0.01％S，≤0.005％N，≤0.025％O，其余为Fe和不可避免的杂质；
铸坯热轧，热轧板的厚度为1.8～2.5mm；要求铸坯的加热温度900～1150℃；终轧温度为900～970℃。
不常化或经温度为900～1050℃、时间为60～180s、保护气氛为氮气的常化处理后，酸洗冷轧至0.50mm，冷轧板经温度为900～1050℃、时间为60～300s退火处理，要求退火气氛为H2、N2混和气体，H2的比例为10～40％，且不需要加湿脱碳，要求炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性测量，获得低铁损高磁感的无取向电工钢板。
本发明与现有技术相比，钢中不含Sn、Sb、Bi、Cu、Cr、Ni、B、Ca、Ce等合金元素，通过调整优化常化、冷轧和退火等工艺匹配，生产出磁性优良的全工艺无取向电工钢。
最终产品磁性优良P15/50＝3.1～3.8W/Kg、B5000＝1.69～1.81T。铸坯中不含Sn、Sb、Bi、Cu、Cr、Ni、B、Ca、Ce等合金元素，生产成本大幅度降低。
具体实施方式：
实施例1：
实验室钢铸坯的化学成分(％)如表1。
表1实验钢铸坯的化学成分(％)
| 试样号 | Si | Al | Mn | C | S | P | O | N | 其余 |
| A | 1.48 | 0.54 | 0.33 | 0.003 | 0.005 | <0.005 | 0.0045 | 0.0035 | Fe和不可避免的杂质 |
| B | 1.44 | 0.58 | 0.34 | 0.003 | 0.006 | <0.005 | 0.018 | 0.0036 | Fe和不可避免的杂质 |
| C | 1.68 | 0.22 | 0.33 | 0.002 | 0.005 | <0.005 | 0.0014 | 0.0034 | Fe和不可避免的杂质 |
| D | 1.73 | 0.28 | 0.33 | 0.002 | 0.005 | <0.005 | 0.0011 | 0.0034 | Fe和不可避免的杂质 |
| E | 2.04 | 0.038 | 0.32 | 0.002 | 0.005 | <0.005 | 0.0035 | 0.0035 | Fe和不可避免的杂质 |
| F | 1.94 | 0.005 | 0.32 | 0.002 | 0.005 | 0.025 | 0.012 | 0.0034 | Fe和不可避免的杂质 |
热轧带钢厚度2.3mm，发明钢经950℃×60～180s后进行酸洗冷轧至0.50mm，冲片叠片后进行1000℃×240s的用户消除应力退火，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。具体见表2。
表2实验钢的成品磁性能
| 试样号 | 常化温度(℃) | 退火温度(℃) | 成品厚度(mm) | P15/50(W/Kg) | B5000(T) |
| A | 950 | 1000 | 0.5 | 3.095 | 1.761 |
| B | 950 | 1000 | 0.5 | 3.737 | 1.725 |
| C | 950 | 1000 | 0.5 | 3.654 | 1.726 |
| D | 950 | 1000 | 0.5 | 3.628 | 1.726 |
| F | 950 | 1000 | 0.5 | 3.351 | 1.724 |
实施例2：
钢D铸坯热轧至厚度2.1～2.6mm，不常化或经900～1050℃×60～180s常化，钢板酸洗后冷轧至0.50mm，经过900～1050℃×180～240s的退火处理，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，不需要加湿脱碳，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。具体见表3。
表3实验钢的成品磁性能
| 试样号 | 常化温度(℃) | 退火温度(℃) | 成品厚度(mm) | P15/50(W/Kg) | B5000(T) |
| F-1 | 0 | 1000 | 0.5 | 3.555 | 1.697 |
| F-2 | 0 | 1050 | 0.5 | 3.494 | 1.692 |
| F-3 | 900 | 1000 | 0.5 | 3.516 | 1.718 |
| F-4 | 950 | 1000 | 0.5 | 3.628 | 1.726 |
| F-5 | 950 | 1000 | 0.5 | 3.513 | 1.740 |
| F-6 | 950 | 1000 | 0.5 | 3.361 | 1.746 |
| F-7 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.482 | 1.726 |
| F-8 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.361 | 1.746 |
| F-9 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.573 | 1.755 |
| F-10 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.566 | 1.748 |
| F-11 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.573 | 1.739 |
| F-12 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.691 | 1.736 |
| F-13 | 1000 | 950 | 0.5 | 3.453 | 1.747 |
| F-14 | 1000 | 950 | 0.5 | 3.782 | 1.733 |
| F-15 | 1000 | 1050 | 0.5 | 3.501 | 1.743 |
| F-16 | 1000 | 1050 | 0.5 | 3.579 | 1.736 |
| F-17 | 1050 | 1000 | 0.5 | 3.573 | 1.755 |
| F-18 | 1050 | 1000 | 0.5 | 3.393 | 1.744 |
实施例3：
钢B、E、F铸坯热轧至厚度2.3mm，经950～1050℃×60～180s常化，钢板酸洗后冷轧至0.50mm，经过900～1050℃×60～240s的退火处理，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，不需要加湿脱碳，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。具体见4。
表4实验钢的成品磁性能
| 试样号 | 常化温度(℃) | 退火温度(℃) | 成品厚度(mm) | P15/50(W/Kg) | B5000(T) |
| B-1 | 950 | 1000 | 0.5 | 3.438 | 1.732 |
| B-2 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.399 | 1.741 |
| B-3 | 1050 | 1000 | 0.5 | 3.385 | 1.757 |
| E-1 | 1000 | 1050 | 0.5 | 3.748 | 1.744 |
| E-2 | 1050 | 1000 | 0.5 | 3.633 | 1.763 |
| F-1 | 950 | 1000 | 0.5 | 3.407 | 1.735 |
| F-2 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.416 | 1.749 |
| F-3 | 1000 | 950 | 0.5 | 3.407 | 1.754 |
| F-4 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.416 | 1.749 |
| F-5 | 1000 | 1000 | 0.5 | 3.444 | 1.748 |
| F-6 | 1000 | 1050 | 0.5 | 3.439 | 1.755 |
| F-7 | 1050 | 1000 | 0.5 | 3.289 | 1.769 |
实施例4：
钢D、F铸坯热轧至厚度1.8～2.3mm，经960℃×60～180s常化后，酸洗冷轧至0.50mm，经过980℃×120～240s退火处理，退火气氛为30％H2+70％N2混和气体，不需要加湿脱碳，冷却方式为炉口冷却至500～400℃，然后空冷至室温后进行磁性检测。具体见5。
表5实验钢的成品磁性能
| 试样号 | 常化温度(℃) | 退火温度(℃) | 成品厚度(mm) | P15/50(W/Kg) | B5000(T) |
| D-1 | 960 | 980 | 0.5 | 3.308 | 1.765 |
| D-2 | 960 | 980 | 0.5 | 3.373 | 1.765 |
| D-3 | 960 | 980 | 0.5 | 3.345 | 1.775 |
| D-4 | 960 | 980 | 0.5 | 3.286 | 1.778 |
| F-1 | 960 | 980 | 0.5 | 3.433 | 1.808 |
| F-2 | 960 | 980 | 0.5 | 3.434 | 1.811 |
Claims (1)
1.一种低铁损高磁感无取向电工钢的制造方法，其特征在于，工艺步骤为：
热轧原料成分设计要求其铸坯化学成分为：≤0.005％C，1.0～2.0％Si，0～0.60％Al，且1.5％≤Si+3Al≤3.2％，0.01～0.40％Mn，≤0.04％P，≤0.01％S，≤0.005％N，≤0.025％O，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分数；铸坯热轧后进行不常化或经温度为900～1050℃、时间60～180s的常化处理，然后经酸洗、冷轧后钢带进行最终消除应力退火，获得低铁损高磁感的无取向电工钢；
所述的铸坯加热温度900～1150℃；
要求热轧终轧厚度为1.8～2.5mm；
所述的最终消除应力退火是指：冷轧冲片后经温度为900～1050℃、时间为60～300s退火处理，要求退火气氛为H2、N2混和气体，H2的比例为10～40％，冷却方式为缓冷，炉口冷却至500～400℃后取出空冷，得到最终需要的产品。
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