CN108330397B - 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法 - Google Patents

一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108330397B
CN108330397B CN201810441471.4A CN201810441471A CN108330397B CN 108330397 B CN108330397 B CN 108330397B CN 201810441471 A CN201810441471 A CN 201810441471A CN 108330397 B CN108330397 B CN 108330397B
Authority
CN
China
Prior art keywords
thin strip
silicon steel
oriented silicon
cold rolling
rolling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810441471.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108330397A (zh
Inventor
刘海涛
付珊
宋子豪
黄晓明
安灵子
王国栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201810441471.4A priority Critical patent/CN108330397B/zh
Publication of CN108330397A publication Critical patent/CN108330397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108330397B publication Critical patent/CN108330397B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the working step(s) being of interest
    • C21D8/1222Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1272Final recrystallisation annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium

Abstract

一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法,按以下步骤进行:(1)冶炼钢水,成分按照质量百分比为:C 0.002~0.01%,Si 2.8~3.5%,Mn 0.1~0.3%,Al 0.2~1.0%,S<0.005%,P<0.02%,N<0.005%,余量为Fe;(2)将钢水用双辊薄带连铸机铸轧成薄带;(3)800~1200℃进行热轧,随后空冷至室温;(4)经三次冷轧,每次冷轧后均进行再结晶退火,制成厚度0.05~0.20mm的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带。本发明制备的无取向硅钢极薄带的晶粒尺寸大、有利织构强,铁损低、磁感高;制备方法简单、有效,具有短流程、易控制、低能耗的特点。

Description

一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法
技术领域
本发明属于无取向硅钢制造领域,具体涉及一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法。
背景技术
无取向硅钢的晶粒取向随机,在各个方向上具有均匀的磁性特征,其工作环境处于旋转磁场,大中型电机和发电机的铁芯多采用无取向硅钢做为铁芯材料;随着电力行业的发展,能源短缺和环境污染等问题日益突出,机电产品正朝着小型化、高精度化、高效率化方向发展,电动机的工作频率也越来越高。高频状态下无取向硅钢的铁损主要以涡流损耗(Pe)为主,涡流损耗与工作频率和钢板厚度的平方成正比,减小硅钢片的厚度是降低铁芯损耗的一种重要手段。无取向硅钢极薄带(0.05~0.20mm)的制备过程中冷轧压下率较大,必须严格控制产品磁性能和板形。
无取向硅钢极薄带的现有制备工艺流程为:冶炼-炉外精炼-厚板坯连铸-板坯再加热-热连轧-常化-冷轧-退火-涂绝缘层-剪切、包装;该工艺流程制备无取向硅钢极薄带的缺点是:生产工艺复杂,生产流程长,成本非常高;特别的是,初始铸坯非常厚(230~250mm),制备0.05~0.20mm厚的极薄带时所需变形量过大,总压缩比高达5000,破坏了原始柱状晶的{001}<0vw>织构,导致织构严重恶化,晶粒非常小,磁感低,铁损高。
双辊薄带连铸是以两个反向旋转的冷却辊为结晶器,钢液浇注后快速凝固,由钢液直接形成1~5mm厚的薄带,是一种新型近终形成形工艺;由于薄带连铸制得的铸带厚度较薄,后续轧制变形量较传统工艺显著降低。由于轧制变形量较小,铸带中的{001}<0vw>织构可一定程度地保留下来,并且,有利于提高成品板的晶粒尺寸,从而改善无取向硅钢的磁性能;因此,基于双辊薄带连铸技术制备无取向硅钢极薄带是一种非常有潜力的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法,基于双辊薄带连铸和三步冷轧工艺,增大最终产品的晶粒尺寸、改善织构以获得低铁损、高磁感无取向硅钢极薄带。
本发明的方法按以下步骤进行:
1、冶炼钢水,成分按照质量百分比为:C 0.002~0.01%,Si 2.8~3.5%,Mn 0.1~0.3%,Al0.2~1.0%,S<0.005%,P<0.02%,N<0.005%,余量为Fe元素和不可避免的杂质;
2、将钢水用双辊薄带连铸机铸轧成薄带,厚度1~4mm;
3、当薄带温度下降至800~1200℃进行热轧,热轧压下率为10~40%,随后空冷至室温,获得热轧薄带;
4、将热轧薄带经三次冷轧,每次冷轧后均进行再结晶退火,再结晶退火温度为800~1200℃,退火时间为0.5~5min;最后制成厚度0.05~0.20mm的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带。
上述方法中,进行第二次冷轧时,压下率为3~20%,第二次冷轧结束后,获得的二次冷轧薄带的厚度为0.25~0.6mm。
上述的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的磁感B8=1.41~1.50T,B50=1.68~1.73T,铁损P10/50=1.05~1.25W/kg,P10/400=11~13W/kg,P10/1000=37~41W/kg,P15/1000=83~89W/kg。
本发明的主要原理是:经过第二次小变形量轧制后的冷轧薄带,在随后的中间退火过程中,产生应变诱发晶界迁移,即晶界由晶界两侧储存能低的晶粒一侧,向储存能高的晶粒一侧迁移,使得晶粒迅速长大,进而增大最终成品的晶粒尺寸,并有利于改善最终织构;如果第二次冷轧压下率过大,变形组织中存在大量的剪切带,在随后的中间退火过程中发生再结晶,不能产生应变诱发晶界迁移,导致晶粒尺寸较小;如果第二次冷轧压下率太小,变形晶粒之间的储存能差较小,不足以在随后的中间退火过程中发生晶界迁移,导致晶粒尺寸较小;如果第二次冷轧后板厚过大,导致第三次冷轧压下率过大,最终成品板的晶粒尺寸小;如果第二次冷轧后板厚太小,导致第三次冷轧压下率过小,最终成品板的晶粒尺寸过大;除了控制二次冷轧压下率,还应考虑退火温度的影响;退火温度过高,晶粒尺寸过大;晶粒尺寸远大于铁基多晶体分畴时的平衡磁畴尺寸时,磁化困难,磁感降低;因此,选择合理的退火温度是保证磁感性能的重要条件。
本发明制备的无取向硅钢极薄带的晶粒尺寸大、有利织构强,铁损低、磁感高;制备方法简单、有效,具有短流程、易控制、低能耗的特点。
附图说明
图1是本发明的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法流程示意图;
图中:1、钢包,2、双辊薄带连铸机,3、薄带,4、热轧机,5、冷轧机,6、退火炉;
图2是本发明实施例1得到的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的金相组织图;
图3是本发明实施例1得到的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的中心层织构图;
图4是本发明实施例2得到的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的金相组织图;
图5是本发明实施例3得到的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的金相组织图;
图6是本发明实施例4得到的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的金相组织图;
图7是对比例1的薄带的制备方法流程示意图;
其中:1、钢包,2、双辊薄带连铸机,3、薄带,4、热轧机,5、冷轧机,6、退火炉;
图8是对比例1得到的薄带的金相组织图;
图9是对比例1得到的薄带的中心层织构图。
具体实施方式
本发明的方法流程如图1所示。
本发明实施例中金相组织观测采用的设备为Leica光学显微镜。
本发明实施例中织构检测是采用Bruker D8Discover型X射线衍射仪。
本发明实施例中磁性能检测是采用MATS-2010M硅钢磁性能测量装置。
本发明实施例中第一次冷轧的压下率为65~72%,第三次冷轧的压下率为77~80%。
实施例1
冶炼钢水,成分按质量百分比为C 0.008%,Si 3.5%,Mn 0.21%,Al 1.0%,S<0.005%,P<0.02%,N<0.005%,余量为Fe元素和不可避免的杂质;
将钢水用双辊薄带连铸机铸轧成薄带,厚度2mm;
当薄带温度下降至1100℃进行热轧,热轧压下率为25%,随后空冷至室温,获得热轧薄带,厚度1.5mm;
热轧薄带第一次冷轧至0.526mm(压下率65%),第二次冷轧至0.50mm,压下率为5%,第三次冷轧至0.10mm(压下率80%),每次冷轧后均进行一次再结晶退火,再结晶退火温度为1000℃,退火时间为2min;最后制成低铁损高磁感无取向硅钢极薄带;显微组织如图2所示,平均晶粒尺寸39μm;中心层的宏观织构如图3所示,退火织构中不利的{111}织构较弱,并存在有利的{001}<100>织构和{110}<001>织构;
低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的磁感B8=1.50T,B50=1.73T,铁损P10/50=1.18W/kg,P10/400=12.31W/kg,P10/1000=38.54W/kg,P15/1000=83.58W/kg。
实施例2
方法同实施例1,不同点在于:
(1)钢水成分按质量百分比为:C 0.0065%,Si 3.2%,Mn 0.1%,Al 0.8%;
(2)薄带厚度2mm;
(3)1000℃进行热轧,压下率为20%;热轧薄带厚度1.6mm;
(4)热轧薄带第一次冷轧至0.555mm(压下率65%),第一次再结晶退火温度为900℃,退火时间为4min;第二次冷轧至0.50mm,压下率为10%,第二次再结晶退火温度为950℃,退火时间为3min;第三次冷轧至0.10mm(压下率80%),第三次再结晶退火温度为1000℃,退火时间为2min;最后制成低铁损高磁感无取向硅钢极薄带;显微组织如图4所示,平均晶粒尺寸35μm;
(5)低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的磁感B8=1.47T,B50=1.7T,铁损P10/50=1.25W/kg,P10/400=12.77W/kg,P10/1000=40.58W/kg,P15/1000=86.6W/kg。
实施例3
方法同实施例1,不同点在于:
(1)钢水成分按质量百分比为:C 0.01%,Si 2.8%,Mn 0.3%,Al 0.55%;
(2)薄带厚度2.5mm;
(3)1100℃进行热轧,压下率为28%;热轧薄带厚度1.8mm;
(4)热轧薄带第一次冷轧至0.588mm(压下率66%),第一次再结晶退火温度为1000℃,退火时间为2min;第二次冷轧至0.50mm,压下率为15%,第二次再结晶退火温度为1100℃,退火时间为1min;第三次冷轧至0.10mm(压下率80%),第三次再结晶退火温度为1200℃,退火时间为0.5min;最后制成低铁损高磁感无取向硅钢极薄带;显微组织如图5所示,平均晶粒尺寸90μm;
(5)低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的磁感B8=1.45T,B50=1.72T,铁损P10/50=1.05W/kg,P10/400=11.54W/kg,P10/1000=37.57W/kg,P15/1000=84.1W/kg。
实施例4
方法同实施例1,不同点在于:
(1)钢水成分按质量百分比为:C 0.002%,Si 3.4%,Mn 0.22%,Al 0.2%;
(2)薄带厚度3mm;
(3)950℃进行热轧,压下率为33%;热轧薄带厚度2mm;
(4)热轧薄带第一次冷轧至0.555mm(压下率72%),第一次再结晶退火温度为1000℃,退火时间为2min;第二次冷轧至0.44mm,压下率为20%,第二次再结晶退火温度为1000℃,退火时间为2min;第三次冷轧至0.10mm(压下率77%),第三次再结晶退火温度为1200℃,退火时间为0.5min;最后制成低铁损高磁感无取向硅钢极薄带;显微组织如图5所示,平均晶粒尺寸90μm;显微组织如图6所示,平均晶粒尺寸为35μm;
(5)低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的磁感B8=1.41T,B50=1.68T,铁损P10/50=1.15W/kg,P10/400=12.33W/kg,P10/1000=38.77W/kg,P15/1000=88.65W/kg。
对比例1
采用不同工艺进行对比试验,流程如图7所示,与实施例1的不同点在于:
(1)热轧薄带第一次冷轧至0.5mm(压下率66%),第一次再结晶退火温度为1000℃,时间为2min;第二次冷轧至0.10mm,压下率为80%,第二次再结晶退火温度为1000℃,时间为2min;获得极薄带的显微组织如图8所示,平均晶粒尺寸25μm;最终退火板中心层的宏观织构如图9所示,织构中存在大量不利的{111}织构,且有利的{001}<100>织构几乎没有;
(2)极薄带的磁感B8=1.41T,B50=1.67T,P10/50=1.56W/kg,铁损P10/400=15.2W/kg,P10/1000=44.98W/kg,P15/1000=93.92W/kg。
对比例2
采用不同工艺进行对比试验,流程同对比例1,与实施例1的不同点在于:
(1)热轧薄带第一次冷轧至0.71mm(压下率58%),第一次再结晶退火温度为1000℃,时间为2min;第二次冷轧至0.5mm,压下率为30%,第二次再结晶退火温度为1000℃,时间为2min;第三次冷轧至0.10mm(压下率80%),第三次再结晶退火温度为1000℃,时间为2min;
(2)获得极薄带的磁感B8=1.40T,B50=1.65T,铁损P10/50=1.53W/kg,P10/400=14.14W/kg,P10/1000=42.85W/kg,P15/1000=90.73W/kg。

Claims (1)

1.一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法,其特征在于按以下步骤进行:
(1)冶炼钢水,成分按照质量百分比为:C 0.002~0.01%,Si 2.8~3.5 %,Mn 0.1~0.3%,Al 0.2~1.0 %,S <0.005%,P <0.02%,N<0.005%,余量为Fe元素和不可避免的杂质;
(2)将钢水用双辊薄带连铸机铸轧成薄带,厚度1~4mm;
(3)当薄带温度下降至800~1200℃进行热轧,热轧压下率为10~40%,随后空冷至室温,获得热轧薄带;
(4)将热轧薄带经三次冷轧,第一次冷轧的压下率为65~72%,第三次冷轧的压下率为77~80%,进行第二次冷轧时,压下率为3~20%,第二次冷轧结束后,获得的二次冷轧薄带的厚度为0.25~0.6mm;每次冷轧后均进行再结晶退火,再结晶退火温度为800~1200℃,退火时间为0.5~5min;最后制成厚度0.05~0.20mm的低铁损高磁感无取向硅钢极薄带,其磁感B8=1.41~1.50T,B50=1.68~1.73T,铁损P10/50= 1.05~1.25W/kg,P10/400=11~13W/kg,P10/1000= 37~41W/kg,P15/1000= 83~89W/kg。
CN201810441471.4A 2018-05-10 2018-05-10 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法 Expired - Fee Related CN108330397B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441471.4A CN108330397B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441471.4A CN108330397B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108330397A CN108330397A (zh) 2018-07-27
CN108330397B true CN108330397B (zh) 2020-07-10

Family

ID=62934769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810441471.4A Expired - Fee Related CN108330397B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108330397B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112538592B (zh) * 2020-09-17 2022-02-01 武汉钢铁有限公司 一种用于频率≥10000Hz高速电机的无取向硅钢及生产方法
CN112662945B (zh) * 2020-12-04 2022-04-08 马鞍山钢铁股份有限公司 一种提高高牌号无取向硅钢硅含量稳定性的控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101967602A (zh) * 2010-10-19 2011-02-09 东北大学 一种无取向硅钢薄带及其制备方法
CN105018847A (zh) * 2015-07-15 2015-11-04 东北大学 一种基于双辊薄带连铸的极薄取向硅钢板及其制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000160306A (ja) * 1998-11-30 2000-06-13 Sumitomo Metal Ind Ltd 加工性に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101967602A (zh) * 2010-10-19 2011-02-09 东北大学 一种无取向硅钢薄带及其制备方法
CN105018847A (zh) * 2015-07-15 2015-11-04 东北大学 一种基于双辊薄带连铸的极薄取向硅钢板及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108330397A (zh) 2018-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108486453B (zh) 一种低铁损高磁感无取向硅钢板的制备方法
CN109252101B (zh) 一种提高无取向硅钢磁性能的方法
CN109252102B (zh) 一种提高低硅无取向硅钢磁性能的方法
US10337080B2 (en) Process for the production of grain non-oriented electric steel strip, with an high degree of cold reduction
JP5724824B2 (ja) 圧延方向の磁気特性が良好な無方向性電磁鋼板の製造方法
CN103255338B (zh) 一种增强双辊薄带连铸取向硅钢热轧高斯织构的方法
WO2016045158A1 (zh) 一种超低碳取向硅钢及其制备方法
JP2008127612A (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板
CN101876028A (zh) 变频电机用无取向电工钢及其生产方法
CN104962816A (zh) 一种极薄取向硅钢板及其短流程制造方法
CN108330397B (zh) 一种低铁损高磁感无取向硅钢极薄带的制备方法
CN103305748A (zh) 一种无取向电工钢板及其制造方法
JP2008127600A (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板
CN101713047A (zh) 含Cr无取向电工钢及其生产方法
CN108504932A (zh) 一种基于薄带连铸制备无取向硅钢极薄带的方法
CN108588560B (zh) 含超细针状铁素体的连铸低碳微合金薄带钢的制造方法
JP3835227B2 (ja) 無方向性電磁鋼板とその製造方法
CN103551381B (zh) 一种利用柱状晶板坯制备取向磁致伸缩薄板的方法
JP4349340B2 (ja) Cu含有無方向性電磁鋼板の製造方法
CN115198198B (zh) 一种高速电机用无取向硅钢及其制备方法
CN109023116B (zh) 一种采用薄板坯无头轧制生产无取向电工钢的方法
CN109868349A (zh) 一种采用超快冷工艺生产全工艺冷轧无取向电工钢35wd1900的方法
JPH05306438A (ja) 磁気特性が極めて優れた無方向性電磁鋼板及びその製造方法
Xuan et al. Effect of cooling rate on the order degree, residual stress, and room temperature mechanical properties of Fe-6.5 wt.% Si alloy
JP4855221B2 (ja) 分割コア用無方向性電磁鋼板

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200710