CN102925793A - 一种磁感≥1．8t的无取向电工钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种磁感≥1.8T的无取向电工钢及其生产方法，其组分及重量百分比含量为：C≤0.003%，Si：0.1%～1.0%，Als≤0.0060%，Mn：0.1%～1.0%,P：0.05%～0.5%,S≤0.005%,N≤0.0030%,Sn及Sb均不为零并同时添加，1/2Sn与Sb之和不超过0.05%；生产步骤：冶炼并铸坯；对铸坯加热，控制加热温度在950～1150℃；热轧，最后一道次热轧温度为800～900℃且在α相区内进行轧制；卷取；酸洗并冷轧；再结晶退火。本发明具有低成本，添加合金种类少，因不经过常化工艺，有利于节省能源和提高成材率；无取向电工钢的B₅₀＞1.8T，铁损P_15/50＜5.0w/kg，其特别有利于小型电机的节能降耗。

Description

一种磁感≥1.8T的无取向电工钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢及其生产方法，具体的属于一种磁感≥1.8T的无取向电工钢及其生产方法。

背景技术

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高电力紧缺、环境污染日趋严重，节能环保越来越重要。要求各种电机及其电器设备高效化、小型化。无取向电工钢是用于制备铁芯的关键材料，改善电工钢的磁性能是满足电机高效化、小型化最有效的方法之一。磁感应强度高，能够提高设计Bm，减小铁芯横截面积，从而减小铁芯体积和重量，实现电机的小型，轻量和高效化。

目前，为提高无取向电工钢板的磁感一般采取以下几种措施：1）降低钢中Si和Al的含量，以提高钢质的纯净度，减少有害元素如C、N、O和S的影响，在提高磁感的同时获得低铁损；2）通过在钢中加入偏析元素Sn、Sb、Cu等元素中的一种以改善成品板织构，增强有利织构如（100）面织构的比例；3）经对热轧板进行常化或者长时间预退火处理，以在冷轧前获得粗大的晶粒组织。

经检索，中国专利申请号为200710159089.6的专利文献，其公开了一种高磁感无取向电工钢及其生产方法。该文献的成分：C≤0.010％、Si：0.8％～2.0％、Mn：0.2％～1.2％、P≤0.03％、S≤0.01％、Als≤0.002％、N≤0.003％，其余为铁。其生产方法：1.冶炼，将碳控制在＜0.010％，采用硅脱氧；2.连铸并缓冷至＜900℃；3.热轧，加热温度1200～1270℃，均热＜1200℃，钢坯温度1100～1150℃，保温减少20～50分钟，开轧温度≥1000℃，≥820℃完成轧制，卷取温度控制≥700℃；4.冷轧。该文献虽然不经热轧板常化工序，成品板冲片退火后铁损降低，但磁感较低，即B₅₀在1.73左右；并且Si含量高于0.8%。

日本专利特开2008-156741，其公开了一种高磁感无取向电工钢板的制造方法。该文献公开的成分为：0.1%≤Si≤2.0%、Al≤1.0%其中成分满足0.1%≤Si+2Al≤2.0%、C＜0.004%、S≤0.003%、N≤0.003%，其余为铁和其他不可避免的杂质。经过热轧、酸洗、一次冷轧和再结晶退火。热轧加热温度ST为850℃≤ST≤1150℃，开轧温度F0T为850℃≤F0T≤1150℃，终轧温度FT为750℃≤FT≤850℃，同时要求在α相区的热轧压下率＞15%，一次冷轧压下率85%以上97%以下。此文献主要通过控制热轧条件获得特定的热轧组织，然后经过大压下率的冷轧来获得高磁感。此专利文献对热轧工艺要求严格，而且需要获得较厚的热轧板厚度≥2.5mm，才能保证大的冷轧压下率，导致冷轧工作量大。与本专利相比铁损较高P_15/50均大于5.5W/kg，性能较差。

中国专利申请号200510027404.0的文献，公开了一种低铁损高磁感冷轧无取向电工钢的生产方法。该文献的成分Si 0.1%-2.5%，Al≤1.0%，且Si+2Al≤2.5%，Mn0.10-1.50%，P≤0.20%，同时添加Sn、Sb中的一种或两种，总量不超过0.2%，S、N均≤0.0025%，其余为铁和其它不可避免杂质，然后经过冶炼、连铸、热轧、常化、冷轧和退火处理制成。此专利常化工艺要求以5-15℃/s的加热速度升高到Ac1以上、1100℃以下进行10s到90s之间的均热，然后采用两段工艺冷却，高温阶段以≤15℃/s的冷却速度将钢带冷却到650℃以下，然后以保证板型的前提下冷却到80℃以下。该文献须经高温常化，升温速度和降温速度不易控制操作难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产的无取向电工钢的B₅₀大于1.8T，铁损P_15/50小于5.0w/kg，且热轧板不经过常化的一种磁感≥1.8T的无取向电工钢及其生产方法

实现上述目的的措施：

一种磁感≥1.8T的无取向电工钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.003%，Si：0.1%～1.0%，Als≤0.0060%，Mn：0.1%～1.0%,P：0.05%～0.5%, S≤0.005%,N≤0.0030%, Sn及Sb均不为零并同时添加，1/2Sn与Sb之和不超过0.05%，其余为铁和不可避免的杂质；并满足：1/2Sn=Sb。

生产一种磁感≥1.8T的无取向电工钢的方法，其步骤：

1）冶炼并铸坯；

2）对铸坯加热，控制加热温度在950～1150℃；

3）进行热轧，控制精轧开轧温度在850～950℃，控制最后一道次热轧温度为800～900℃且在α相区内进行轧制；

4）进行卷取，控制卷取温度在680～750℃；

5）依次进行酸洗、冷轧，并轧至产品厚度；

6）进行再结晶退火。

本发明各元素及主要工艺控制参数的作用：

C，为有害元素，含量超过0.0030%时会产生磁时效导致使用中的铁损恶化，因此必须控制在≤0.0030%；

Si，无取向电工钢中加入Si能够增加电阻率，降低铁损；但是Si含量增加会恶化磁感应强度，因此，为保证超高磁感需控制Si的含量，Si含量在0.10%-1.0%之间；

Al，本发明中会造成磁感下降，但是是不可避免的夹杂物，为实现高磁感，需降低铝的含量要求≤0.0060%；

Mn，改善热轧板组织和织构，促使（100）和（110）组分加强，（111）组分减弱，改善磁性；与S形成MnS，粗大的MnS有利于晶粒长大降低铁损，锰是γ相区形成元素，当超过1.0%会减少铁素体区域，降低成品退火温度不利于晶粒的长大，因此Mn含量在0.1%-1.0%；

P，提高电阻率、缩小γ相区，促使晶粒长大，提高磁感，降低铁损。磷为晶界偏聚元素。磷沿晶界偏聚可提高（100）组分和减少（111）组分，所以B₅₀也提高。此外P明显提高硬度和改善冲片加工性。但当合金中P>0.2%时在冷轧时易引起开裂，断带，因此本发明中P含量控制在0.05%-0.2%；

Sn与Sb同时添加，控制其和不超过0.05%。Sn或Sb在原晶界处偏聚，可使（100）[uvw]组分加强和晶粒粗化并阻碍（111）再结晶晶核的形成，从而改善磁性，但含量超过0.05%产品质量缺陷增多，而且会增加成本。Sn＞0.05%在退火时会造成炉底辊结瘤，划伤钢带导致钢带表面质量差；Sb＞0.05%时，Sb偏聚在钢板表面容易引起底层脱落，绝缘效果变差，已引起电机铁芯叠片间短路而增大涡流损耗。只有1/2Sn+Sb≤0.05%，且1/2Sn=Sb才能使得保证Sn和Sb具有最大的添加量改善磁性的同时保证产品表面质量。

本发明通过S和N的减少达到高磁感和低铁损同时并存。S、N在热轧过程中板坯加热时有一部分再次固溶，热轧时MnS、AlN的细微析出物会抑制最终退火时晶粒的生长，从而恶化铁损，因此，其含量均必须在0.0060%以下。

其次对制造工艺进行说明。前述成分的钢坯通过熔炼、开坯热轧来制造。

热轧，钢坯的加热温度控制在950℃≤ST≤1150℃，因为加热温度如低于950℃，在热轧时会使反弹增大，使压下困难；加热温度大于1150℃会使得板坯中的MnS、AlN等析出物固溶，热轧时会析出细小的夹杂物抑制退火晶粒的生长导致铁损增加，磁感降低。

最后一道次热轧要求在α相区进行。终轧温度满足800℃≤FT≤900℃且在α相区。如果在两相区终轧，相变会引起晶粒组织不均匀，不利于磁性的改善；在铁素体区域进行终轧能够获得大量的储存能，在进行高温卷取时能够获得粗大的热轧板组织，提高有利织构的比例，从而获得超高磁感无取向硅钢。

卷取温度CT要求680℃≤CT≤750℃。卷取温度低于680℃再结晶和晶粒长大不明显，超过750℃氧化铁皮较厚，造成酸洗困难。同时能够发挥Sn、Sb等偏析元素对织构的有利作用从而改善磁性。

本发明与现有技术相比，具有低成本，添加合金种类少，流程短，因不经过常化工艺，有利于节省能源和提高成材率；无取向电工钢的B₅₀＞1.8T，铁损P_15/50＜5.0w/kg，其特别有利于小型电机的节能降耗。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的组分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）冶炼并铸坯；

2）对铸坯加热，控制加热温度在950～1150℃；

3）进行热轧，控制精轧开轧温度在850～950℃，控制最后一道次热轧温度为800～900℃且在α相区内进行轧制；

4）进行卷取，控制卷取温度在680～750℃；

5）依次进行酸洗、冷轧，并轧至产品厚度；

6）进行再结晶退火。

表1   本发明各实施例及对比例的组分取值列表(wt %)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Als	N	Sn	Sb
										1	0.0018	0.11	0.61	0.19	0.0021	0.0025	0.0017	0.012	0.006
2	0.0026	0.35	0.42	0.12	0.0023	0.0015	0.0021	0.048	0.024
										3	0.0021	0.60	0.31	0.06	0.0022	0.0009	0.0022	0.026	0.013
4	0.0019	0.95	0.28	0.08	0.0019	0.0045	0.0021	0.036	0.018
										5	0.0021	0.75	0.21	0.09	0.0017	0.0019	0.0020	0.008	0.004
6	0.0019	0.52	0.43	0.11	0.0033	0.0065	0.0015	0.042	0.021
										7	0.0023	0.86	0.77	0.075	0.0018	0.0014	0.0011	0.028	0.014
对比1	0.0025	0.75	0.23	0.06	0.0022	0.0021	0.0021	-	0.06
										对比2	0.0021	0.53	0.43	0.09	0.0021	0.0025	0.0019	0.12	-
对比3	0.0023	0.45	0.61	0.010	0.0024	0.0025	0.0024	-	-

表2   本发明各实施例及对比例的主要工艺取值列表

表3本发明各实施例及对比例的磁性结果

从表3中可以看出，在满足发明技术条件下获得了磁感B₅₀＞1.80T，同时铁损P_15/50＜5.0W/kg的无取向硅钢，同时产品表面质量良好无划痕，涂层附着力强，涂层无脱落。而当Sn＞0.05%时炉底辊在再结晶退火过程中发生结瘤现象，产品表面出现了划痕，见对比2；当Sb＞0.05%时产品涂层附着力较差，产生绝缘涂层脱落问题，如对比3；而当钢种不加入Sn或Sb，如对比4产品磁性较差，B₅₀＜1.80T铁损P_15/50＞5.0W/kg。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (2)

1.一种磁感≥1.8T的无取向电工钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.003%，Si：0.1%～1.0%，Als≤0.0060%，Mn：0.1%～1.0%,P：0.05%～0.5%, S≤0.005%,N≤0.0030%, Sn及Sb均不为零并同时添加，1/2Sn与Sb之和不超过0.05%，其余为铁及不可避免的杂质；并满足：1/2Sn=Sb。

2.生产权利要求1所述的一种磁感≥1.8T的无取向电工钢的方法，其步骤：

1）冶炼并铸坯；

2）对铸坯加热，控制加热温度在950～1150℃；

3）进行热轧，控制精轧开轧温度在850～950℃，控制最后一道次热轧温度为800～900℃且在α相区内进行轧制；

4）进行卷取，控制卷取温度在680～750℃；

5）依次进行酸洗、冷轧，并轧至产品厚度；

6）进行再结晶退火。