CN105239005B - 一种高磁导率无取向硅钢及生产方法 - Google Patents

一种高磁导率无取向硅钢及生产方法 Download PDF

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一种高磁导率无取向硅钢,其组分及重量百分比含量为:C≤0.003%,Si:0.1~1.8%,Al≤0.99%,Mn:0.1~0.5%,Sn 0.005~0.08%,Cu≤0.005%,S≤0.005%;生产步骤:炼钢后并真空处理;铸坯后对铸坯加热;热轧后常化;经酸洗后冷轧;成品退火;涂布涂层。本发明在满足磁性能的前提下,由于通过真空处理对S及Cu的控制,以满足Cu+S≤0.006%,Cu/S=0.5‑1.7;再通过热轧+常化及特定的成品退火工艺,获得较为粗大的球形MnS‑Cu2S复合夹杂物,使MnS、Cu2S等硫化物得以降低,同时减少冷却应力对磁畴的影响,获得了较多的180℃磁畴或相近磁畴,且占体积比例可达60%以上,从而提高了磁导率。

Description

一种高磁导率无取向硅钢及生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无取向硅及其生产方法,具体的属于一种高磁导率无取向硅钢及 生产方法。
背景技术
[0002] 在电机行业,根据降能节耗并要环保的发展趋势,市场要求制备的电机效率高,体 积小,噪声小。为此,高效电机用钢是近年来无取向电工钢的研究重点和热点之一。
[0003] 电机的损耗主要包括两个部分,一是铁损,即铁芯损耗,另一个是铜损,即导线电 阻所引起的损耗。在总损耗中,两者所占的比例与电机的功率有极大的关系,功率越小,铜 损所占的比例越大,如< 1.5kw电机中,铜损约占80%,铁损约占20%; 20kW的电机中,铜损占 60%,铁损占40%。因此,在小电机中对铜损的重视程度要大于铁损。铜损=I2R,I为激磁电流, R为导线电阻。激磁电流I与(1/μ)2成正比,μ为磁导率。为了使激磁电流小,铁芯材料必须有 较高的磁导率。此外,根据U A=4.44f NAyBm =4.44f祖以^可以看出,在已定的工作电压UA和工 作频率f条件下,提高磁感应强度心或磁导率μ有利于降低铁芯截面面积A或减少线圈匝数 N,不仅可以减少制作铁芯的电工钢用量或减少制作线圈铜线用量,而且还可以明显减小铁 芯电器构件的尺寸。这对于在受限空间工作的电机如水栗电机,电梯电机等可以减小其体 积。所以高的磁导率和磁感应强度是高性能电工钢追求的一个重要目标。
[0004] 研究发现,电机的工作磁感通常位于1.0-1.5T之间,因此电机在1.0-1.5T时的磁 导率的高低影响着电机效率的好坏。根据电机工作的条件,磁导率的主要参数由1.0T时的 磁导率 yi.0和1.5T时的磁导率μι.5来衡量。因此,评价无取向电工钢磁导率的高低主要看μι.0 和μι.5数值的大小及μι.〇与μι.5之和的大小。
[0005] 中国专利公开号为CN119 241Α的文献,公开了 一种磁性优良的电工钢板及其制造 方法,其成分为含C: 0 · 02%以下、Si : 1 · 0%以下、A1:0 · 05%以下、Μη: 0 · 5%以下、P: 0 · 01-0 · 05%、 S: 0 · 02%以下、Ν: 0 · 006%以下、Sn: 0 · 03-0 · 30%、Β: 0 · 004-0 · 003%等,控制Β/Ν的比例是0 · 1-0.5;然后在1100-1250°C加热热乳,卷取温度小于750°C,热乳板常化后进行酸洗冷乳和成 品退火,退火温度700-1050°C,专利同时要求退火后经过加工再进行去应力退火。此专利主 要是通过B的添加并控制B/N比时期抑制A1N,而且增加了去应力退火环节,磁导率有一定的 提高但成本增加。
[0006] 日本特开平7-188749文献,公开了一种磁导率高的无取向硅钢的制造方法。其成 分为含c: 0 · 005%以下、Si : 0 · 5-3 · 5%、A1:0 · 2-1 · 0%、Sb: 0 · 01-0 · 10%等,1200°C 以下加热热 车L,950-1100 °C保温10分钟以下常化,经酸洗,一次冷乳后采用700-900 °C保温5分钟的成品 退火制成。该专利通过加入一定量的Sb和高温常化增加热乳板晶粒尺寸等方法来抑制 (111)不利织构,提高有利织构从而提高磁导率。此专利通过控制热乳板晶粒尺寸的方法减 少不利织构,与本专利控制磁畴的机理不同。
[0007] 日本住友专利特开平10-53845文献,公开了一种磁导率高的无取向电工钢的制造 方法。它的关键技术为利用Si为1.0-5.0%的无取向冷乳板在真空热处理炉内进行高温长时 间退火,控制晶粒的生长方向和表层氧化膜的生成速度,得到贯穿板厚且再结晶晶粒方位 全都为(100)且X射线积分强度多5的退火板。此专利对退火要求比较高,要求在较高的真空 度状态下通过长时间(l〇-l〇〇min)高温(1000-1300°C)退火得到特定状态的组织。此专利对 成品退火条件和工艺要求高,一般大生产很难达到。
发明内容
[0008] 本发明的目的再与克服现有技术的不足,提供一种在满足磁感性能及铁损要求的 前提下,通过真空处理时控制S及Cu的含量,以满足Cu+S彡0.006%,Cu/S=0.5-1.7;再通过热 车L+常化及特定的成品退火工艺,获得较为粗大的球形MnS-Cu 2S复合夹杂物,使此5、&125等 硫化物含量降低,及使180 °C磁畴或相近磁畴占体积比例可达60%以上,且成分简单的高磁 导率无取向硅钢及生产方法。
[0009] 实现上述目的的措施:
[0010] -种高磁导率无取向硅钢,其组分及重量百分比含量为:CS0.003%,Si : 0.1~ 1 · 8%,A1 彡0 · 99%,Μη: 0 · 1 ~0 · 5%,Sn 0 · 005~0 · 08%,Cu彡0 · 005%,S彡0 · 005%,其余为铁和不 可避免的杂质;且满足:Cu+S彡0.006%,Cu/S: 0.5-1.7; 180°磁畴或相近磁畴占体积百分比 不低于60%。
[0011] 生产一种高磁导率无取向硅钢的方法,其步骤:
[0012] 1)炼钢后并真空处理,控制真空处理后钢水中S的含量在设定的范围;
[0013] 2)铸坯并对铸坯加热,加热温度控制为1000-1130 °C ;
[0014] 3)经热乳后进行常化,控制常化温度在850-1000°C,常化保温时间在60-180s;
[0015] 4)经酸洗后冷乳至成品厚度;
[0016] 5)进行成品退火,其加热段温度为890-980°C,并在此温度下保温30-60S;再以不 超过l〇°C/s的冷却速度冷却至600°C以下,退火保护气氛为干式出与犯的混合气;
[0017] 6)涂布涂层。
[0018] 本发明中各元素及主要工艺的作用及机理
[0019] 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,需要进 行脱碳退火,因此必须控制在<〇. 0030%;
[0020] Si,无取向电工钢中加入Si能够增加电阻率,增加 μ^ο;但是Si含量增加会恶化磁 感应强度,降低μ! .5。因此,为保证较高的以! .5需控制Si的含量,Si含量< 1.8%;
[0021] A1,A1和Si-样能够增加电阻率,增加 μιο,对μι5有一定的恶化。一般的加入量为 <0.99%。六1 >0.99%会增加成本且降低μυ。所以,Α1为<0.99%;
[0022] Μη,改善热乳板组织和织构,促使(100)和(110)组分加强,(111)组分减弱,改善磁 性,增加磁导率;而且与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0.5%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,Μη含量在 0.1-0.5%;
[0023] Sn含量0.005%-0.08%。Sn在原晶界处偏聚,可使(100)组分加强和晶粒粗化并阻碍 (111)再结晶晶核的形成,有利于磁化从而改善磁性,增加磁导率但含量超过0.08%会增加 成本,而且会引涂层不良;
[0024] Cu和S,Cu和S控制在彡0 · 005%而且Cu+S彡0 · 0060%,Cu/S=0 · 5-1 · 7;在本专利中Cu 和S是有害元素,如果Cu+S>0.006%会使得在铸坯冷却是析出过多的细小的Cu2S及Cu2S-MnS 夹杂物,不利于后期硫化物的充分长大,恶化磁畴和磁导率。控制Cu/S=0.5-1.7保证Cu以 Cu2S形式析出,减少游离的Cu+对磁畴的影响
[0025] 真空处理时控制S的含量满足Cu+S彡0.060%,Cu/S=0.5-1.7,以减少游离的Cu+对 磁畴的恶化。
[0026] 之所以将铸坯加热温度控制在1〇〇〇到1130°C之间。是由于在这个温度区间MnS会 吸附在细小的Si02和Cu2S析出物上快速的长大,获得较为粗大的球形复合夹杂物。开乳温 度低于l〇〇〇°C得到的MnS-Cu2S复合夹杂物不能充分长大;高于1100°C得到的MnS-Cu2S复合 夹杂物则有可能发生固溶,在热乳时析出细小的MnS和Cu 2S夹杂,使得磁性恶化。
[0027] 之所以将常化温度控制在850-1000°C并保温60-180S,是由于在此温度范围内 Cu2S-MnS复合夹杂物充分粗化。
[0028] 之所以将成品退火温度控制在890-980°C温度,并保温30-60s,最后又以< 10°C/s 的速度冷却至600°C以下,保护气氛采用干式出和犯的混合气,是由于在此温度范围内,可以 使晶粒组织和MnS-Cu2S夹杂物粗化;最后以< 10°C/s的速度冷却至600°C以下可以降低冷 却应力,缓解热力对磁畴的影响。
[0029] 本发明与现有技术相比,在满足磁感性能及铁损要求的前提下,由于通过真空处 理对S及Cu含量的控制,以满足Cu+S<0.006%,Cu/S=0.5-1.7;再通过热乳+常化及特定的成 品退火工艺,获得较为粗大的球形MnS-Cu 2S复合夹杂物,使MnS、Cu2S等硫化物得以降低,同 时减少冷却应力对磁畴的影响,获得了较多的180°C磁畴或相近磁畴,且占体积比例可达 60%以上,从而提高了磁导率。
附图说明
[0030] 附图1为本发明生产的产品板磁畴图片。
具体实施方式
[0031] 下面对本发明予以详细描述:
[0032] 表1为本发明各实施例及对比例的组分取值列表;
[0033] 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表;
[0034] 表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。
[0035] 本发明各实施例均按照以下步骤生产:
[0036] 1)炼钢后并真空处理,控制真空处理后钢水中S的含量在设定的范围;
[0037] 2)铸坯并对铸坯加热,加热温度控制为1000-1130 °C ;
[0038] 3)经热乳后进行常化,控制常化温度在850-1000°C,常化保温时间在60-180s;
[0039] 4)经酸洗后冷乳至产品厚度;
[0040] 5)进行成品退火,其加热段温度为890-980°C,并在此温度下保温30-60S;再以不 超过l〇°C/s的冷却速度冷却至600°C以下,退火保护气氛为干式出与犯的混合气;
[0041] 6)涂布涂层。
[0042] 说明:以下表1及表2中的取值并非对应关系。
[0043] 表1本发明各实施例及对比例的组分取值列表wt.%
Figure CN105239005BD00061
[0048]
Figure CN105239005BD00071
[0049] 从表3中为相似成分的磁性能结果,从表中可以看出本发明的磁性较高,铁损低, 磁感高,而且180°磁畴或相近磁畴占体积百分比彡70%,显示出了极大的磁性能的优异性。 从图1中可以看出采用本技术发明生产的无取向电工钢成品板的磁畴多为180°磁畴或相近 磁畴,其占体积百分比率约在80%。
[0050] 本具体实施方式仅为最佳例举,并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (2)

1. 一种高磁导率无取向硅钢,其组分及重量百分比含量为:c<0.003%,Si : 0.1~1.8%, 八18彡0.99%,]«11:0.1~0.5%,511 0.005~0.08%,(:11彡0.005%,5彡0.005%,其余为铁和不可避 免的杂质;且满足:Cu+S彡0.006%,Cu/S: 0.5-1.7; 180°磁畴占体积百分比不低于60%。
2. 生产如权利要求1所述的一种高磁导率无取向硅钢的方法,其步骤: 1) 炼钢后并真空处理,控制真空处理后钢水中S的含量在设定的范围; 2) 铸坯并对铸坯加热,加热温度控制为1000-1130°C ; 3) 经热乳后进行常化,控制常化温度在850-1000 °C,常化保温时间在60-180s; 4) 经酸洗后冷乳至成品厚度; 5) 进行成品退火,其加热段温度为890-980°C,并在此温度下保温30-60S;再以不超过 10°C/s的冷却速度冷却至600°C以下,退火保护气氛为干式出与犯的混合气; 6) 涂布涂层。
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