CN101921956A

CN101921956A - 一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢及制造方法

Info

Publication number: CN101921956A
Application number: CN 201010216966
Authority: CN
Inventors: 曾燕屏
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2010-12-22

Abstract

本发明属于金属材料领域，涉及一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢及制造方法。其化学成分按重量百分数计为：Si：0.9～1.25％，Al：0.15～0.5，C≤0.005％，Mn：0.3～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质。本发明在(Si+Al)＝1.05～1.4％(重量百分数)的冷轧无取向电工钢中加入了适量的铜元素，在适当的热轧、卷取和常化退火工艺条件下，利用热轧带中析出的大量含铜第二相来促进钢中有利织构组分{110}的形成，减少不利织构组分{111}的形成，其磁感应强度B₅₀＞1.7T，铁损P_1.5＜3.5W/kg。本发明生产工艺简单，对设备要求不高，可广泛应用于不同装备水平的冷轧无取向电工钢生产厂家，工艺通用性较强。

Description

一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢及制造方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，特别是提供了一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢及制造方法。

背景技术

无取向电工钢作为电力、电子、军工行业中重要的软磁材料，被广泛用作于电机、马达、镇流器的铁芯等，其主要磁性能要求是高磁感、低铁损。影响无取向电工钢磁性能的主要因素有化学成分、杂质含量、晶粒尺寸和晶粒取向。目前，对无取向电工钢中杂质含量和晶粒尺寸的控制已达到相当高的水平，想通过这两个因素的控制来提高无取向电工钢磁性能的潜力已不大。要进一步提高无取向电工钢的磁性能，只能通过成分调整和织构改善来实现。由于通过成分调整(即提高电工钢中硅铝的含量)来降低电工钢铁损的措施往往使其磁感降低，因此近年来人们逐渐把注意力放到了如何通过改善织构来提高无取向电工钢磁性能的研究上来，只有改善织构才能在降低无取向电工钢铁损的同时提高其磁感。久保田锰(久保田猛，日本特许公报，昭62-1800142(1987))研究发现，在0.4～0.5％Si钢中加入0.06～0.1％Sn的同时加入0.31～0.39％Cu，可大大改善钢的织构，从而使钢的磁性得到改善，但其原因并不清楚。G.Lyudkovsky等人(G.Lyudkovsky，J.M.Shapiro.Effect of aluminiumcontent and processing in texture and permeability of lamination steels.Journal of AppliedPhysics，1985，57(1)：4235.)研究了AlN对无取向电工钢再结晶织构形成的影响，结果发现电工钢成分、板坯加热温度、卷取温度等工艺参数都是通过对热轧带中析出的AlN量的影响来实现对最终产品磁性能的影响的，热轧带中析出的AlN越多，冷轧后再结晶退火过程中析出的AlN就越少，钢中不利织构组分{111}随之减少，最终产品的磁性能就越好。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢及制造方法，在(Si+Al)＝1.05～1.4％(重量百分数)的冷轧无取向电工钢中加入了适量的铜元素，在适当的热轧、卷取和常化退火工艺条件下，利用热轧带中析出的大量含铜第二相来促进钢中有利织构组分{110}的形成，减少不利织构组分{111}的形成，从而使钢的磁性能得以大大改善。

用本方法制造的高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢，其磁感应强度B₅₀＞1.7T，铁损P_1.5＜3.5W/kg。

一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢，其化学成分按重量百分数计为：Si：0.9～1.25％，Al：0.15～0.5，C≤0.005％，Mn：0.3～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质。

硅和铝均能提高铁的电阻率，降低其铁损。但较高的硅铝含量会使电工钢的磁感降低，故本发明中电工钢的(Si+Al)含量设计为1.05～1.4％，以使其既具有较低的铁损，又具有较高的磁感。Mn可以促进冷轧无取向电工钢中有利织构组分{110}的形成，故本发明的电工钢中加入了0.3～0.6％的锰。为了使热轧带中析出大量含铜第二相，本发明的电工钢中加入了0.1～0.4％的铜。此外，尽量降低钢中碳、硫、磷、氮的含量，以提高硅钢的磁性能。故本发明中的电工钢要求其C≤0.005％，S≤0.003％，P≤0.007％，N≤0.005％。

该高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢的制造方法包括如下步骤：

(1)冶炼与锻造

真空感应炉冶炼并锻造，得到按重量百分数计化学成分如下的锻坯：Si：0.9～1.25％，Al：0.15～0.5，C≤0.005％，Mn：0.3～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质。锻坯厚度为20～23mm。

(2)热轧与卷取

锻坯加热温度为1100～1150℃，轧制道次为5道次，总压下率为90～91％，每道次压下率为25～40％，保证终轧温度在900℃以上，卷取温度为550～650℃。

(3)常化退火与酸洗

常化退火温度为850～950℃，退火时间为6～60分钟，采用到温入炉的升温方式，退火后空冷至室温。常化退火板经酸洗去氧化皮后，进入冷轧工序

(4)冷轧与退火

采用一次冷轧法将酸洗后的热轧板轧到成品厚度，一般为0.5mm，然后在干的25％H₂+75％N₂(露点低于0℃)保护气氛中进行成品退火。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1.采用本发明的制造方法可得到高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢，其磁感应强度B₅₀＞1.7T，铁损P_1.5＜3.5W/kg。

2.由于本发明是利用热轧带中析出的大量含铜第二相来改善冷轧无取向电工钢织构的，故有别于目前现有的冷轧无取向电工钢的生产原理。生产工艺简单，对设备要求不高，可广泛应用于不同装备水平的冷轧无取向电工钢生产厂家，工艺通用性较强。

附图说明

图1热轧带中的含铜第二相

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例1

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0043，Si+Al＝1.10+0.05，Mn：0.42，P：0.0048％，S：0.0024％，N：0.0028％，Cu：0.37，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经1100℃均热后，进行5道次热轧，总压下率为90％，每道次压下率为25～40％，即由20mm→12mm→7.2mm→4.4mm→2.7mm→2.0mm。终轧温度为910℃，卷取温度为650℃。热轧板经950℃常化退火6min后空冷至室温，然后再酸洗去氧化皮。用一次冷轧法将常化退火板冷轧到成品厚度0.5mm，然后在干的25％H₂+75％N₂(露点低于0℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.71T，铁损P₁₅＝3.41W/kg。

实施例2

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0047，Si+Al＝0.93+0.12，Mn：0.56，P：0.0063％，S：0.0019％，N：0.0042％，Cu：0.30，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经1150℃均热后，进行5道次热轧，总压下率为90％，每道次压下率为25～40％，即由21mm→12.6mm→7.6mm→4.6mm→2.8mm→2.0mm。终轧温度为950℃，卷取温度为550℃。热轧板经850℃常化退火60min后空冷至室温，然后再酸洗去氧化皮。用一次冷轧法将常化退火板冷轧到成品厚度0.5mm，然后在干的25％H₂+75％N₂(露点低于0℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.74T，铁损P_1.5＝3.10W/kg。

实施例3

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0049，Si+Al＝1.23+0.13，Mn：0.36，P：0.0045％，S：0.0016％，N：0.0047％，Cu：0.12，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经1150℃均热后，进行5道次热轧，总压下率为91％，每道次压下率为30～40％，即由23mm→13.8mm→8.3mm→5.1mm→3.2mm→2.1mm。终轧温度为930℃，卷取温度为550℃。热轧板经950℃常化退火6min后空冷至室温，然后再酸洗去氧化皮。用一次冷轧法将常化退火板冷轧到成品厚度0.5mm，然后在干的25％H₂+75％N₂(露点低于0℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.72T，铁损P_1.5＝3.22W/kg。

Claims

1.一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢，其特征是化学成分按重量百分数计为：Si：0.9～1.25％，Al：0.15～0.5，C≤0.005％，Mn：0.3～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种高磁感低铁损低碳低硅无取向电工钢的制备方法，其特征在于制造方法包括如下步骤：

(1)冶炼与锻造

真空感应炉冶炼并锻造，得到按重量百分数计化学成分如下的锻坯：Si：0.9～1.25％，Al：0.15～0.5，C≤0.005％，Mn：0.3～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质；锻坯厚度为20～23mm；

(2)热轧与卷取

锻坯加热温度为1100～1150℃，轧制道次为5道次，总压下率为90～91％，每道次压下率为25～40％，保证终轧温度在900℃以上，卷取温度为550～650℃；

(3)常化退火与酸洗

常化退火温度为850～950℃，退火时间为6～60分钟，采用到温入炉的升温方式，退火后空冷至室温；常化退火板经酸洗去氧化皮后，进入冷轧工序；

(4)冷轧与退火

采用一次冷轧法将酸洗后的热轧板轧到成品厚度，一般为0.5mm，然后在露点低于0℃的25％H₂+75％N₂保护气氛中进行成品退火。