CN101358317B - 一种高硅含钙的无取向电工钢的制备方法 - Google Patents
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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%,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。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,P1.5/50=2.23~2.37W/kg,B5000/50=1.69~1.71T;0.50mm厚时,P1.5/50=2.31~2.49W/kg,B5000/50=1.68~1.73T。
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P1.5/50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CN1888112和中国专利CN1887512均含有Sb0.03%~0.10%、Sn0.05%~0.12%、B0.0005%~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CN137085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P1.5/50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P1.5/50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%,Si2.5~3.2%,Mn0.1~0.6%,Al0.1~1.2%,P≤0.02%,S≤0.005%,N≤0.008%,0≤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,P1.5/50=2.23~2.37W/kg,B5000/50=1.69~1.71T;0.50mm厚时,P1.5/50=2.31~2.49W/kg,B5000/50=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)
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,P1.5/50=2.23~2.37W/kg,B5000/50=1.69~1.71T;0.50mm厚时,P1.5/50=2.31~2.49W/kg,B5000/50=1.68~1.73T;
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;
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;
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。
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