CN101358317A

CN101358317A - 一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法

Info

Publication number: CN101358317A
Application number: CNA2008102220068A
Authority: CN
Inventors: 罗文彬; 王全礼; 彭凯; 刘东旭; 刘杰; 解清阁
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: CN101358317B

Abstract

一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法，属于电工钢技术领域。采用高Si加一定量的Ca的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品；其热轧原料成分设计要求满足：C≤0.005％，Si2.5～3.2％，Mn 0.1～0.6％，Al 0.1～1.2％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，O≤ 0.015％，Ca 0.0010～0.02％且Ca/S＝0.2～4.0，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比。优点在于，通过加Ca处理可对S的控制要求降低，故冶炼生产成本较低，产品最终磁性能优良：0.35mm厚时，P_1.5/50＝2.23～2.37W/kg，B_5000/50＝1.69～1.71T；0.50mm厚时，P_1.5/50＝2.31～2.49W/kg，B_5000/50＝1.68～1.73T。

Description

一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法

技术领域

本发明属于电工钢技术领域，特别是提供了一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法，该电工钢具有优良的磁性能。

背景技术

硅钢是含硅量在3％左右、其它主要是铁的硅铁合金。是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁心。它的生产工艺复杂，制造技术严格，国外的生产技术都以专利形式加以保护，视为企业的生命。高牌号无取向硅钢是无取向硅钢中的高端产品，主要用于制造大、中型水力、火力发电机。

制造高牌号无取向硅钢对钢中S含量要求很高，一般要求N、O、S≤10ppm以内，目前的炼钢技术将S降至这一水平要采用特殊的脱S工艺，成本将近增加一倍且难以稳定生产。国内只有极少量低铁损高牌号无取向硅钢片35W230、35W250、50W250牌号生产，且集中在武钢、太钢两家企业，据了解其质量目前仍不稳定。高牌号无取向硅钢在中国申请的专利特点简单介绍如下：

1、中国专利CN101139681公开了一种中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法，通过添加少量Sn、Sb、Cu，其总量＜0.20％。不用进行常化，其成品磁性P_1.5/50只能达到2.8～3.4W/kg之间。该专利的成本较高且产品磁性能一般。

2、中国专利CN100999050公开了一种高硅高牌号冷轧无取向硅钢制造方法，其工艺不经过常化，但采用罩式炉退火，故生产周期长，产量低，制造成本高。

3、中国专利CN 1888112和中国专利CN 1887512均含有Sb 0.03％～0.10％、Sn0.05％～0.12％、B 0.0005％～0.0040％，经过常化或不经过常化；其缺点是合金含量多，原材料成本较高。

4、中国专利CN1380908和中国专利CN 137085均介绍了一种通过加添加Sb、Sn元素来降低铁损、提高磁感的制造方法，其一般是中低含量的Si，其铁损值较低，但不能满足国标中的50W250牌号的磁性能要求。

5、中国专利CN1078270A公开了一种含稀土冷轧无取向电工钢的生产方法，其特征是用Ni、Cu、Sn、Sb、C、P、Ca或稀土元素得到好的磁性，其中在加了别的合金元素的情况下还要求Sn、Sb和Ca、稀土均须各加入至少一种。磁性P_1.5/50最小值只能达到2.45W/kg，但其加热温度比本专利高，且钢中合金较多，增加原材料成本，并且其工艺中要求加湿脱碳退火，退火速度慢。

6、中国专利CN1887512公开了一种无取向电工钢及其制造方法，其特征在于：该无取向电磁钢板以质量％计，含有Si：2.0％或以下、Mn：3.0％或以下、Al：1.0～3.0％，根据需要还含有总量合计为0.002～0.5％的Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、P、REM、Ca、Mg；消除应力退火后，其铁损P_1.5/50最小值可为2.0W/kg或以下。此专利磁性能较好，且其钢的成分特点是Si含量低但其他合金较多，故总的原材料成本高；此外在冷轧中该专利采用了中间退火和平整轧制，即采用的是二次冷轧制造工艺，工序增多，制造周期延长，制造成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法，使电工钢成品磁性能优良，并且降低了成本。

与传统专利技术相比，本发明的突出优势在于提供了一种成本相对廉价的工艺制造方法，即可在普通脱S技术条件下(铸坯中S≤0.005％)通过加入钙，且钙与硫的质量比例控制在0.2～4.0，以便生成钙的硫化物或钙的硫化物与MnS等混合析出物，且使析出物粗大化，进而有利于基体晶粒长大，提高磁性能。

本发明的铸坯为高Si、通过添加一定量的Ca可使铸坯中含S量高达0.005％，铸坯经过热轧变形后，热轧板采用常化、酸洗和70～90％冷轧压下率的一次冷轧法冷轧成薄钢带，然后进行氢氮混合气体保护的最终去应力退火工艺处理，可生产出磁性优良的高牌号无取向电工钢产品。

本发明的技术方案：

采用高Si加一定量的Ca的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧(未卷取)、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品。其铸坯为高Si、通过添加一定量的Ca可使铸坯中含S量高达0.005％。

其成分设计方案如下：

C≤0.005％，Si 2.5～3.2％，Mn0.1～0.6％，Al0.1～1.2％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，O≤0.015％，Ca0.0010～0.02％且Ca/S＝0.2～4.0，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比。

热轧板的厚度为2.0～2.5mm。常化温度为900～1050℃、常化时间为60～300s，酸洗后冷轧至0.34～0.36mm或者0.47～0.50mm，冷轧板退火温度为900～1050℃、退火时间为60～240s，要求退火气氛为H₂、N₂混和气体，其中H₂的比例越高越好且要求不低于10％；产品退火时不需要加湿脱碳，退火结束时断电随炉缓冷至500～400℃，然后取出空冷及进行涂层处理，即可得到具有上述典型磁性能的产品；成品晶粒大小在100～200μm(见附图1)。

其优点在于，铸坯中不含Sn、Sb、Cu、Cr、Ni、B、Co、Ce等合金元素，通过添加一定量的Ca可使铸坯中含S量高达0.005％，故产品脱S的冶炼生产成本较低，且其产品最终磁性能优良：0.35mm厚时，P_1.5/50＝2.23～2.37W/kg，B_5000/50＝1.69～1.71T；0.50mm厚时，P_1.5/50＝2.31～2.49W/kg，B_5000/50＝1.68～1.73T。

附图说明

图1为本发明中F发明钢的去应力退火后的成品金相图(徕卡DIM5000M金相显微镜100倍下观察结果)。

具体实施方式

实施例1：

实验室钢铸坯的化学成分(质量百分比％)如表1。

表1 实验钢铸坯的化学成分(％)

将表1成分铸坯加热温度950～1150℃，加热保温时间0.5～5h，终轧温度800～1000℃，热轧带钢厚度2.0～2.5mm，经960～1000℃×60～300s、保护气氛为N₂常化处理后，酸洗后一次冷轧至0.50mm，然后进行最终去应力退火工艺，其中退火工艺为980～1000℃×60～240s、保护气氛为30％H₂+70％N₂混和气体。产品退火时不需要加湿脱碳，退火结束时断电随炉缓冷至500～400℃，然后取出空冷，进行涂层处理和磁性能检测。0.50mm实验钢成品磁性能具体见表2。

表2 0.50mm实验钢成品磁性能

实施例2：

将表1成分铸坯加热温度950～1150℃，加热保温时间0.5～5h，终轧温度800～1000℃，热轧带钢厚度2.0～2.5mm，经1000℃×60～300s、保护气氛为N₂常化处理后，酸洗后一次冷轧至0.35mm，然后进行最终去应力退火工艺，其中退火工艺为1000℃×60～240s、保护气氛为30％H₂+70％N₂混和气体。产品退火时不需要加湿脱碳，退火结束时断电随炉缓冷至500～400℃，然后取出空冷，进行涂层处理和磁性能检测。0.35mm实验钢成品磁性能具体见表3。

表3 0.35mm实验钢成品磁性能

Claims

1、一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法，采用高Si加一定量的Ca的无取向电工钢铸坯为热轧原料，进行热轧、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层，得到最终磁性优良的高牌号无取向电工钢产品；其热轧原料成分设计要求满足：C≤0.005％，Si 2.5～3.2％，Mn 0.1～0.6％，Al 0.1～1.2％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.008％，O≤0.015％，Ca 0.0010～0.02％且Ca/S＝0.2～4.0，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比；

铸坯热轧钢板经常化、酸洗后采用70～90％冷轧压下率冷轧成薄钢带，然后进行氢氮混合气体保护的最终去应力退火工艺处理，得到磁性优良的高牌号无取向电工钢；且其产品最终磁性能为：0.35mm厚时，P_1.5/50＝2.23～2.37W/kg，B_5000/50＝1.69～1.71T；0.50mm厚时，P_1.5/50＝2.31～2.49W/kg，B_5000/50＝1.68～1.73T。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铸坯的热轧加热温度950～1150℃，保温时间0.5～5h；热轧开轧温度在950～1150℃，终轧温度在800～1000℃，热轧板厚度为2.0～2.5mm。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的常化是将热轧钢板在900～1050℃、N₂气保护下进行60～300s常化，所述的冷轧成品厚度为0.34～0.36mm或者0.47～0.50mm。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的退火是将冷轧成品板进行退火工艺处理，退火温度为900～1050℃，退火时间为60～240s，退火气氛为H₂、N₂混和气体，其中H₂的比例不低于10％；退火结束时断电随炉冷至500～400℃，然后取出空冷及进行涂层处理，得到产品；其晶粒大小在100～200μm。