CN101358318B

CN101358318B - 一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法

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Publication number: CN101358318B
Application number: CN2008102220072A
Authority: CN
Inventors: 罗文彬; 刘东旭; 王全礼; 刘杰; 彭凯; 解清阁; 耿立; 杜守志; 王崇学; 郭亚东; 张莉霞
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2028-09-05
Also published as: CN101358318A

Abstract

一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法，属于电工钢技术领域。热轧原料成分设计要求其铸坯化学成分满足：C≤0.005％，Si0.1～1.0％，Mn0.30～1.2％，B0.0010～0.0050％，P≤0.1％，S≤0.01％，N≤0.008％，O≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质；铸坯热装、热轧后钢板进行常化或不常化，然后经酸洗、冷轧成薄钢带，进行半工艺处理或全工艺处理后均可得到磁性优良的无取向电工钢。优点在于，最终产品典型磁性为P_15/50＝3.45～4.10W/Kg、B₅₀₀₀＝1.739～1.778T。铸坯中不含Sn、Sb、Se、Cu、Cr、Ni、Ca、Ce等合金元素，生产成本大幅度降低。该设计成分的制造工艺适用性强，试制的成品综合磁性能优异，且成本较低。

Description

一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法

技术领域

本发明属于电工钢技术领域，特别是提供了一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法，且该电工钢具有成本低廉、制造工艺适用性强的显著特点。

背景技术

高效电机用无取向电工钢是从低碳低硅钢基础上发展起来的，与传统产品相比，因其同时具备优势明显的高磁感和较低的铁损等综合性能而被市场广泛认可，尤其是使用量大使用频率高的中小型电机、冰箱或空调的压缩机等市场的青睐。随着各类微小电机、压缩机等向高效、小型化发展，电机、压缩机用户大型退火设备的完善，低铁损高磁感的冷轧无取向电工钢成为近年来的开发热点。为此，各钢铁企业和科研院校都做了大量的科研工作来开发高磁感的低铁损无取向电工钢。各企业或研究机构在进行成分设计时，除了进一步提高钢质洁净度外，一般考虑通过复合添加Sn、Cu、Sb、Se、P、B等晶界偏析元素中的一种或多种来实现高磁感低铁损的产品性能，例如：

1、NSC中国专利95194275.1，授权公告号CN1047207C，公开了一种冷轧半工艺无取向电工钢的成分及其生产工艺，其主要特征是提高钢中的至1.0％Mn元素，加Al0.15％以上，加P0.05-0.06％，C、S、N含量均不超过30ppm，热轧终轧在γ相区，A1-50℃～(A1+A3)/2卷曲，预退火或常化，加或不加临界变形工艺，760℃～820℃退火+750℃×2h消除应力退火，故虽然可得到了优异的磁性能，但其生产制造的成本较高。

2、浦项中国专利：97120376.8，授权号CN1131532C，公开了一种全工艺无取向电工钢的生产方法，其化学成分为：1.0％以下Si，0.5％Mn，0.005％以下Al，0.03～0.30％Sn，加较高的P和微量B，B/N比0.1～0.5，典型工艺为：板坯加热1100℃～1250℃，750℃以下卷曲，热轧板退火800℃～1100℃，冷轧板退火750℃～1050℃。该专利采用的是加较高的Sn和B、但限制Al的成分方案，加热温度及后续的热处理温度较高，制造工艺较复杂，获得优良的产品磁性能的成本也较高。

3、武钢中国专利01138224.4，授权号CN1131333C，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，其成分特征是≤2.0％Si、0.7-0.8％Mn、0.23％(P+Sn/Sb)，限制B的含量，极低的S、N，其工艺特征是1100～1150℃板坯加热，酸洗、冷轧，退火时加湿脱碳。

4、武钢中国专利00115993.3授权号CN1100157C，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，其成分特征是0.2～2.5％Si、0.15-0.8％Mn、P+Sn/Sb<0.45％，B<0.0035％，极低的S、N，其中成分设计中含较高Mn且同时添加B的钢种，与本专利相似，但它无Al且含0.18％<P+Sn/Sb<0.45％的特征与本专利成分设计明显不同，且H2/N2比为1.0明显高于本专利，虽然如此，其与本专利中相近Si量的含硼高锰钢产品的磁性能相比，磁感值较高，但铁损值也较高。

5、宝钢专利200510027404.0，授权号CN1887512A和宝钢专利200610023208.0，CN 100999050A，均公开了一种0.1～3.5％Si、0.10～1.5％Mn、0.002～0.20％P，加Al、Sn、Sb的一种或多种，极低的C、S、N，没有加B，其工艺特征为采用高温常化或纯氢预退火处理，采用一段式或两段式最终退火工艺，再以保证板型前提下冷却到80℃，冷轧退火后可采用临界变形工艺，临界变形工艺为：冷轧后700～750℃×30s退火，再2～5％临界压下，再750～780℃*1h消除应力退火。

6、宝钢专利200510027313.7，授权公告号CN100372964C，公开了一种0.8～1.3％Si、0.70～1.3％Mn、0.5～1.0％Al、添加B、Sb以及Ca或Rem的一种或多种，极低的S、N，其实例中的设计成分均与本专利不同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法，且该电工钢具有成本低廉、制造工艺适用性强的显著特点。

本发明在普通低碳低硅电工钢铸坯的基础上，通过采用提锰、加硼、加少量Al，可采用半工艺方法或全工艺方法来实现良好的磁性能。

其中，半工艺方法是通过优化中间退火和去应力退火工艺的匹配，实现了降低退火温度并缩短处理时间，同时制造出磁性性能满足50WB390牌号的半工艺无取向电工钢。其具体工艺步骤为：

采用上述低碳低硅高锰加硼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、中间退火、用户消除应力退火，得到最终磁性优良的半工艺无取向电工钢。

其中，全工艺方法是通过实践常化和退火的多种工艺匹配，均能实现良好的磁性能。其具体工艺步骤为：

采用上述低碳低硅高锰加硼的电工钢铸坯为热轧原料，然后进行热轧(未卷取)、常化、酸洗、冷轧、成品消除应力退火，得到最终磁性优良的全工艺无取向电工钢。

上述的热轧原料成分设计方案如下：

组成元素的质量分数为：C≤0.005％，Si0.5～1.0％，Mn0.30～0.7％，B0.0015～0.0050％，Al0.15～0.40％，P≤0.01％，S≤0.01％，N≤0.0080％，O≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质。

铸坯热装、热轧后钢板进行常化或不常化处理，然后经酸洗、冷轧变形成薄钢带，进行半工艺处理或全工艺处理后得到产品性能为：P_15/50＝3.45～4.10W/Kg、B₅₀₀₀＝1.739～1.778T的无取向电工钢。

本发明所述的铸坯热装温度为900～1150℃；热轧终轧温度为870℃～980℃，热轧后钢板厚度为1.8～2.6mm。

本发明所述的常化温度为800～1000℃×10～300s，保护气体为N₂。

本发明所述的冷轧变形是将钢板轧至厚度为0.47～0.51mm。

本发明所述的半工艺制造是：先进行600～800℃×10～120s的中间软化退火，冷轧冲片叠片后进行700～850℃×1～3h的用户消除应力退火处理，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，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃，然后断电并随炉冷却，得到具有上述磁性能的产品。

本发明所述的全工艺制造是：冷轧冲片叠片后进行750～1000℃×10～300s的退火处理，要求退火气氛为H2、N2混和气体，H2的比例为10～40％，产品冷却方式为断电并随炉缓冷至500～400℃，然后取出，得到具有上述磁性能的产品。

本发明与现有技术相比，钢中不含Sn、Sb、Se、Cu、Cr、Ni、Ca、Ce等合金元素，采用优化中间退火和去应力退火的工艺匹配，或采用优化常化与退火的工艺匹配，即可制造出磁性性能优异的压缩机用无取向电工钢产品，该设计成分的制造工艺适用性强，试制的成品综合磁性能优异，最终产品磁性优良，典型产品性能为：P_15/50＝3.45～4.10W/Kg、B₅₀₀₀＝1.739～1.778T；铸坯中不含Sn、Sb、Se、Cu、Cr、Ni、Ca、Ce等合金元素，生产成本较低。

具体实施方式：

实施例1：

钢A铸坯的化学成分(％)如表1。

表1 钢A铸坯的化学成分(％)

热轧带钢厚度2.3mm，空冷后的热轧带钢酸洗后进行冷轧至0.50mm，经过600～800℃×10～120s的中间退火，要求退火气氛为30％H₂+70％N₂混和气体，且不需要加湿脱碳，控制钢板硬度为130～180HV。中间退火后的钢板冲片叠片后进行790℃×2h的用户消除应力退火，退火气氛为H₂、N₂混和气体，H₂的比例为10～40％，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃范围，然后随炉冷却至室温后进行磁性测量，其典型磁性能见表2。

表2 钢A的实验磁性能(一)

实施例2：

将钢A铸坯热轧带钢厚度2.3mm，空冷后的热轧带钢酸洗后进行冷轧至0.50mm，经过600～800℃×10～120s的中间退火，要求退火气氛为30％H₂+70％N₂混和气体，且不需要加湿脱碳，控制钢板硬度为110～160HV。中间退火后的钢板冲片叠片后进行790℃×1h的用户消除应力退火，退火气氛为H₂、N₂混和气体，H₂的比例为10～40％，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃范围，然后随炉冷却至室温后进行磁性测量，其典型磁性能见表3。

表3 钢A的实验磁性能(二)

实施例3：

将钢A铸坯热轧带钢厚度2.3mm，空冷后的热轧带钢酸洗后进行冷轧至0.50mm，经过600～800℃×10～120s的中间退火，要求退火气氛为30％H₂+70％N₂混和气体，且不需要加湿脱碳，控制钢板硬度为130～180HV。中间退火后的钢板冲片叠片后进行750℃×2h的用户消除应力退火，退火气氛为H₂、N₂混和气体，H₂的比例为10～40％，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃范围，然后随炉冷却至室温后进行磁性测量，其典型磁性能见表4。

表4 钢A的实验磁性能(三)

实施例4：

将钢A铸坯热轧带钢厚度2.3mm，空冷后的热轧带钢经800～950℃×10～300s常化处理，酸洗后进行冷轧至0.50mm，经过600～800℃×10～120s的中间退火，要求退火气氛为30％H₂+70％N₂混和气体，且不需要加湿脱碳，控制钢板硬度为110～160HV。中间退火后的钢板冲片叠片后进行790℃×1h的用户消除应力退火，退火气氛为H₂、N₂混和气体，H₂的比例为10～40％，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃范围，然后随炉冷却至室温后进行磁性测量，其典型磁性能见表5。

表5 钢A的实验磁性能(四)

实施例5：

将钢A铸坯热轧带钢厚度2.3mm，空冷后的热轧带钢经800～1000℃×10～300s常化处理，酸洗后进行冷轧至0.50mm，经过钢板冲片叠片后进行750～1000℃×10～300s的消除应力退火，退火气氛为H₂、N₂混和气体，H₂的比例为10～40％，冷却时要求先炉口缓冷至500～400℃范围，然后空冷却至室温后进行磁性测量，其典型磁性能见表6。

表6 钢A的实验磁性能(五)

Claims

1.一种综合性能好的无取向电工钢的成分设计及制备方法，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满足：C≤0.005％，Si 0.1～1.0％，Mn 0.30～1.2％，B 0.0010～0.0050％，A10～0.40％，P≤0.1％，S≤0.01％，N≤0.008％，O≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比；

铸坯热装、热轧后钢板进行常化或不常化处理，然后经酸洗、冷轧变形成薄钢带，进行半工艺处理或全工艺处理后得到产品性能为：P_15/50＝3.45～4.10W/Kg、B₅₀₀₀＝1.739～1.778T的无取向电工钢；

所述的铸坯热装温度为900～1150℃；

热轧终轧温度为870℃～980℃，热轧后钢板厚度为1.8～2.6mm；

所述的常化温度为800～1000℃×10～300s，保护气氛为N₂气。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的冷轧变形是将钢板轧至厚度为0.47～0.51mm。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的半工艺制造是：先进行600～800℃×10～120s的中间软化退火，冷轧冲片叠片后进行700～850℃×1～3h的用户消除应力退火处理，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，要求以冷却速度10～100℃/h冷却至500～400℃，然后断电并随炉冷却，得到具有上述磁性能的产品。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述的全工艺制造是：冷轧冲片叠片后进行750～1000℃×10～300s的退火处理，要求退火气氛为H2、N2混和气体，H2的比例为10～40％，产品冷却方式为断电并随炉缓冷至500～400℃，然后取出，得到具有上述磁性能的产品。