CN105256227B

CN105256227B - 一种盘绕式铁芯用无取向硅钢及生产方法

Info

Publication number: CN105256227B
Application number: CN201510840357.5A
Authority: CN
Inventors: 郑泽林; 黎世德; 李准; 柳志敏; 万政武; 欧阳页先; 王春锋; 刘义滔; 叶九美
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-12-08
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: CN105256227A

Abstract

一种盘绕式铁芯用无取向硅钢，其组分及wt%为：C≤0.003%，Si：1.1~2.4%，Al≤0.5%，Mn≤1.0%，Sn：0.005~0.08%，N≤0.005%，S≤0.005%；生产步骤：冶炼并铸成坯后对铸坯加热；热轧；常化；经酸洗后冷轧；成品退火；涂布保护层。本发明Si+Al以及Sn含量等合金添加量较少，热轧、常化以和冷轧工艺简单，产品的平均晶粒直径在50‑80μm，磁感B₅₀₀₀≥1.75T，铁损P_1.5/50≤3.0W/kg，延伸率A50在‑20℃下≥32%。

Description

一种盘绕式铁芯用无取向硅钢及生产方法

技术领域

本发明涉及一种无取向硅及其生产方法，具体地属于一种盘绕式铁芯用无取向硅钢及生产方法。

背景技术

无取向电工钢是电机和电器铁芯的关键材料，其磁性能（铁损和磁感）、机械性能（屈服强度、抗拉强度和延伸率）对电机的性能有重要的影响。随着电机种类和工作环境的多样化，电机对铁芯材料的要求也越来越高。

电机为了更好的节能，要求铁损低，降低铁芯损耗；同时要求磁感高，从而提高工作设计点，减少励磁电流，达到低铜损的同时缩小电机体积实现小型化。还有一些电机如盘绕式铁芯要求力学性能（尤其是延伸率高），在冬季由于温度较低通常-10℃或以下，在对电工钢板进行盘绕时通常由于延伸在低温环境下降低导致钢板边部出现裂纹，影响铁芯的生产。然而常规的无取向电工钢不能同时满足磁感高、铁损低及低温力学性能好的要求。所以有必要开发出满足电机这些多样化和个性化需求的无取向电工钢。

人们为了获得具有优良磁性能的无取向电工钢在成分和工艺做了大量的研究。

在降低铁损方面通过添加大量的Si，Al，Mn，Cr等增加电阻率的元素以及通过较高的常化和成品退火温度获得粗大的晶粒组织来实现。如日本专利文献JP2001279326提供的化学成分(wt.%)为Si:2.5～10、Cr:1.5～20此外还添加一种以上Ti、Nb等合金元素，来获得低铁损。中国专利文献CN1078270A的技术特征是添加了Ni，Cu，Sn，Sb，C，P，Ca或稀土等多种元素，而且热轧加热温度高，增加脱碳工序。这些专利生产的无取向电工钢产品通常铁损较低，但磁感和低温延伸率较低。

在提高磁感方面主要通过添加改善织构的P，Cu，Sn，Sb，Ni，Co等多种元素获得较好的织构，通过添加REM，B，Ca等元素降低夹杂物的有害作用，以及一定的热轧、常化、冷轧及退火工艺相配合获得较好的磁感。中国专利文献申请号：01138224复合添加P+Sn/Sb为0.08-0.45%元素并且按T_Ann=786.83K+61.04 Si(%)确定退火均热温度、在干气或增湿气氛中进行成品退火，来获得良好的铁损和磁感。这类专利通常加入了较多的贵重金属，成本高，而且铁损较高，不能满足用户要求。

发明内容

本发明的目的再与克服现有技术的不足，提供一种产品的平均晶粒直径在50-80μm，磁感B₅₀₀₀≥1.75T，铁损P_1.5/50≤3.0W/kg，延伸率A50在-20℃下≥32%的盘绕式铁芯用无取向硅钢及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种盘绕式铁芯用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.003%，Si：1.1~2.4%，Al≤0.5%，Mn≤1.0%，Sn：0.005~0.08%，N≤0.005%，S≤0.005%，其余为铁及不可避免的杂质；且满足：Si+2Al≤2.5%，2Al/Si≤0.5；产品的平均晶粒直径在50-80μm，磁感B₅₀₀₀≥1.75T，铁损P_1.5/50≤3.0W/kg，延伸率A50在-20℃下≥32%。

生产一种盘绕式铁芯用无取向硅钢的方法，其步骤：

1）冶炼并铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1000~1150℃；

2）热轧，控制其终轧温度在780~840℃；

3）进行常化，控制常化温度在850~980℃，常化保温时间在30~90s；

4）经酸洗后冷轧至0.35mm厚度；

5）进行成品退火，在退火速度不低于30℃/s下，加热至850~980℃，并在此温度下保温30-60s；退火保护气氛为干式H₂与N₂的混合气；

6）涂布保护层。

本发明中各元素及主要工艺的作用及机理

C，在本发明中为有害元素，其含量超过0.0030%时，会产生磁时效而导致在使用中铁损恶化，需要进行脱碳退火，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，而且恶化低温力学性能。因此，为保证较低的铁损，较好的低温机械性能和磁感，需控制Si的含量，Si含量在1.1-2.4%为最佳。

Al，其可以降低涡流损耗对改善中高频铁损有一定的作用，但如Al含量增加会恶化磁感应强度，而且Al为晶粒易长大元素对低温延伸率有恶化作用，一般的加入量为不超过0.50%。

Si+2Al≤2.5%且2Al/Si≤0.1，如果Si+2Al≤2.5%含量过高磁感恶化严重，低温延伸率下降所以应该控制Si+Al总含量；控制2Al/Si≤0.5，Al对铁损的改善效果和磁感的恶化效果比Si小，为了获得综合性能良好的产品需控制2Al/Si≤0.5。

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；有利于铁损的降低，对磁感影响不大。因此，Mn含量一般在不超过1.0%；

Sn，其含量控制在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，但含量超过0.08%会增加成本；

N和S，N和S是有害元素，要控制N≤0.0050%，S≤0.0050%。

本发明之所以将铸坯加热温度控制在1000~1150℃之间。是由于在这个温度区间有利于杂质元素的粗化，从而降低铁损，提高磁感。

本发明之所以将热轧终轧温度控制在780-840℃，是由于在较低的温度进行终轧可以减少热轧板再结晶，减少储存能的释放，经过常化后能够获得粗大的晶粒组织。

本发明之所以将常化温度控制在850-980℃，保温时间控制在30-90s，是由于在此温度范围内有利于夹杂物充分粗化，提高磁感降低铁损。

本发明之所以将在产品退火时，以≥30℃/s的速度加热到850-980℃并保温30-60s，且保护气氛为干式H₂和N₂的混合气，因为加热速度越快有利织构比例越强，同时晶粒也比较细小和均匀，力于组织的均匀，使得晶粒大小控制在50-80μm范围内。均热温度越低，保温时间越短晶粒越细小可以增加常温和低温延伸率，但是铁损恶化；均热温度越高，保温时间越长晶粒越粗大可以降低铁损，但是低温延伸率降低。

本发明与现有技术相比，Si+Al以及Sn含量等合金添加量较少，热轧、常化以和冷轧工艺简单，产品的平均晶粒直径在50-80μm，磁感B₅₀₀₀≥1.75T，铁损P_1.5/50≤3.0W/kg，延伸率A50在-20℃下≥32%。

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取值列表；

表3为本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表。

本发明各实施例均按照以下步骤生产：

1）冶炼并铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1000~1150℃；

2）热轧，控制其终轧温度在780~840℃；

4）经酸洗后冷轧至0.35mm厚度；

6）涂布保护层。

说明：以下表1及表2中的取值并非对应关系。

表1 本发明各实施例及对比例的组分取值列表wt.%

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数取值列表

表3 本发明各实施例及对比例的性能检测情况列表

从表3中为不同成分和生产工艺试制出产品的性能结果及平均晶粒尺寸，表中可以看出采用本专利技术成分和工艺生产的产品具有优良的磁性和机械性能尤其是低温延伸率，满足盘绕式铁芯等一些特殊电机对无取向电工钢磁性和机械性能的特殊要求。

本发明的具体实施方式仅为最佳例举，并非对本技术方案的限制性实施。

Claims

1.一种盘绕式铁芯用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.002%，Si：1.21%，Al：0.001%，Mn：0.28%，Sn：0.07%，N：0.0024%，S：0.0035%，其余为铁及不可避免的杂质；Si+2Al=1.21%，2Al/Si=0，满足：Si+2Al≤2.5%，2Al/Si≤0.5；

其生产步骤：

1）冶炼并铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1050℃；

2）热轧，控制其终轧温度在835℃；

3）进行常化，控制常化温度在860℃，常化保温时间在90s；

4）经酸洗后冷轧至成品厚度；

5）进行成品退火，在退火速度30℃/s下，加热至880℃，并在此温度下保温45s；退火保护气氛为干式H₂与N₂的混合气；

6）涂布保护层。

2.一种盘绕式铁芯用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.0023%，Si：1.36%，Al：0.12%，Mn：0.17%，Sn：0.04%，N：0.0021%，S：0.003%，其余为铁及不可避免的杂质； Si+2Al=1.60%，2Al/Si=0.18，满足：Si+2Al≤2.5%，2Al/Si≤0.5；

生产其步骤：

1）冶炼并铸成坯后对铸坯加热，加热温度控制在1015℃；

2）热轧，控制其终轧温度在860℃；

3）进行常化，控制常化温度在890℃，常化保温时间在90s；

4）经酸洗后冷轧至成品厚度；

5）进行成品退火，在退火速度10℃/s下，加热至890℃，并在此温度下保温30s；退火保护气氛为干式H₂与N₂的混合气；

6）涂布保护层。