CN110373612A - 一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，涉及冶金材料技术领域。该稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于，钢板的化学成分按着重量百分比C：0.001‑0.005％、Si：2.0‑3.0％、Cu：1.0‑2.0％、Mn：0.25‑0.5％、P：≤0.01％、S：≤0.005％、RE(Ce)：0.005‑0.025％，余量为铁和不可避免的杂质，具体的制备方法如下：S1、在原料内添加稀土元素以及按照上述比例添加对应材料；S2、进行冶炼操作；S3、进行连铸操作。该稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，通过加入稀土，形成稀土的氧硫化物，该稀土的氧硫化物熔点较高，高温退火时不易固溶，阻碍晶粒长大，有效发挥Cu析出强化的能力，从而使得无取向电工钢具有优良磁性能的同时，具有较高的强度。

Description

一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法
技术领域
本发明涉及冶金材料技术领域，具体为一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法。
背景技术
无取向电工钢是电机制造不可缺少的材料，在电机制造过程中，不可避免的会考虑到电机铁芯的损耗和强度。传统的冰箱、空调等的压缩机在制作过程中，只需保证低损耗、高效率，不需考虑强度的问题；而随着新能源汽车的推广，因其驱动电机高效率、高转矩的特点，要求制作其铁芯的无取向电工钢不仅要具有低铁损、高磁感，还需要具有较高的强度来保证在高转速下的安全性。为此，各大钢厂联合院校开展了低铁损、高磁感、高强度的无取向电工钢的研究。
专利201280004130.1公开了一种高强度无取向电工钢板，加入0.5-3.0％的Ni、0.5-3.0％的Cu，通过高温退火，使Cu析出物与硫化物的相互作用，得到良好磁性能同时得到优良的强度性能，W1.0/400＝20.2-30.5W/kg，屈服强度Rel为750-820MPa。日本专利200980113090.2公开了高强度无取向电工钢板及其制造方法，通过加入0.5-3.0％的Cu，Cu在950-1000℃的高温退火过程后，析出强化钢板，但退火温度较高，晶粒长大，钢板强度降低。
国内也在加快高强度无取向电工钢的研制步伐，如中国专利CN106282781A公开了一种基于纳米Cu析出强化制备高强度无取向硅钢的方法，利用纳米Cu析出相对磁畴壁移动的阻碍作用小，几乎不影响磁感的同时大幅度提高强度。但是通过Cu析出强化的方法需要高温退火使Cu暂时固溶，延迟再结晶，并控制再结晶率，但是高温退火使晶粒粗大，降低强度。
中国专利CN106435358A和CN105803311A通过采用双辊薄带连铸技术，添加析出强化元素Nb，配以成分设计及轧制和热处理，制造磁性能优良、强度高的无取向电工钢，但其成品铁损较高。
中国专利CN107130169A公开了一种高强度含Cu冷轧无取向硅钢及制造方法，其特征在于在钢中加入适量的铜和镍，采用二次冷轧法强化无取向硅钢，但该方法工艺复杂，镍的价格较高，增加成本。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，解决了在现有技术中，因使Cu固溶，退火温度过高从而使得晶粒过大的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，钢板的化学成分按着重量百分比C：0.001-0.005％、Si：2.0-3.0％、Cu：1.0-2.0％、Mn：0.25-0.5％、P：≤0.01％、S：≤0.005％、RE(Ce)：0.005-0.025％，余量为铁和不可避免的杂质，具体的制备方法如下：
S1、在原料内添加稀土元素以及按照上述比例添加对应材料；
S2、进行冶炼操作；
S3、进行连铸操作；
S4、进行热轧操作；
S5、进行冷轧操作；
S6、进行退火操作。
优选的，在步骤S1中，稀土元素为稀土Ce。
优选的，在步骤S1中，稀土的加入量按重量百分比为0.005-0.025％。
优选的，在步骤S1中，Cu的加入量按重量百分比为1.0-2.0％。
优选的，在步骤S4中，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm。
优选的，在步骤S5和步骤S6中，冷轧后的钢卷经保护气体75-85wt％氮气和15-25wt％氢气高温退火炉退火，退火温度为850-950℃。
(三)有益效果
本发明提供了一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法。具备以下有益效果：
该稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，通过加入稀土，形成稀土的氧硫化物，该稀土的氧硫化物熔点较高，高温退火时不易固溶，阻碍晶粒长大，有效发挥Cu析出强化的能力，从而使得无取向电工钢具有优良磁性能的同时，具有较高的强度。
附图说明
图1为本发明实施例连铸坯化学成分示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，钢板的化学成分按着重量百分比C：0.001-0.005％、Si：2.0-3.0％、Cu：1.0-2.0％、Mn：0.25-0.5％、P：≤0.01％、S：≤0.005％、RE(Ce)：0.005-0.025％，余量为铁和不可避免的杂质，具体的制备方法如下：
S1、在原料内添加稀土元素以及按照上述比例添加对应材料，其中稀土元素为稀土Ce，稀土的加入量按重量百分比为0.005-0.025％，Cu的加入量按重量百分比为1.0-2.0％；
S2、进行冶炼操作；
S3、进行连铸操作；
S4、进行热轧操作，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm；
S5、进行冷轧操作，冷轧后的钢卷经保护气体75-85wt％氮气和15-25wt％氢气高温退火炉退火；
S6、进行退火操作，退火温度为850-950℃。
实施例
按照上述方法并根据图1所示的成分进行连铸操作，得到的具体结果如下：
实施例1：经过冶炼和连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.75T，W1.0/400＝21.5W/Kg，屈服强度Rel为760MPa，抗拉强度Rm为825MPa。
实施例2：经过冶炼、连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.71T，W1.0/400＝23.6W/Kg，屈服强度Rel为795MPa，抗拉强度Rm为839MPa。
实施例3：经过冶炼、连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.65T，W1.0/400＝26.5W/Kg，屈服强度Rel为845MPa，抗拉强度Rm为900MPa。
实施例4：经过冶炼、连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.68T，W1.0/400＝24.9W/Kg，屈服强度Rel为775MPa，抗拉强度Rm为867MPa。
实施例5：经过冶炼、连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.62T，W1.0/400＝27.9W/Kg，屈服强度Rel为675MPa，抗拉强度Rm为783MPa。
实施例6：经过冶炼、连铸，铸坯厚度230mm，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm，酸洗后冷轧至0.5mm，冷轧后的钢卷经保护气体为80％氮气和20％氢气高温管式退火炉，退火温度为850-950℃，退火后的钢卷涂上半有机涂层，保证绝缘性和层间电阻。获得的高强度无取向硅电工钢的磁感应强度B50为1.60T，W1.0/400＝26.6W/Kg，屈服强度Rel为730MPa，抗拉强度Rm为825MPa。
本发明的目的在于提供一种加稀土的高强度无取向硅钢的制备方法，使该电工钢具有较高的同时，具有强度优良的磁性能。通过加入稀土，随后进行冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火，最终得到磁性能优良的高强度无取向硅钢。其成分设计要求满足：C：0.001-0.005％、Si：2.0-3.0％、Cu：1.0-2.0％、Mn：0.25-0.5％、P：≤0.01％、S：≤0.005％、RE(Ce)：0.005-0.025％，余量为铁和不可避免的杂质。产品最终磁性能为：厚度：0.5mm时B50＝1.65-1.75T，W1.0/400＝21.5-26.5W/Kg，屈服强度Rel为760-845MPa，抗拉强度Rm为820-900MPa。其优点是：与现有技术相比，解决了因使Cu固溶，退火温度过高使晶粒过大的问题，使无取向电工钢具有高强度的同时，拥有优良的磁性能。
综上所述，该稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，通过加入稀土，形成稀土的氧硫化物，该稀土的氧硫化物熔点较高，高温退火时不易固溶，阻碍晶粒长大，有效发挥Cu析出强化的能力，从而使得无取向电工钢具有优良磁性能的同时，具有较高的强度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于，钢板的化学成分按着重量百分比C：0.001-0.005％、Si：2.0-3.0％、Cu：1.0-2.0％、Mn：0.25-0.5％、P：≤0.01％、S：≤0.005％、RE(Ce)：0.005-0.025％，余量为铁和不可避免的杂质，具体的制备方法如下：
S1、在原料内添加稀土元素以及按照上述比例添加对应材料；
S2、进行冶炼操作；
S3、进行连铸操作；
S4、进行热轧操作；
S5、进行冷轧操作；
S6、进行退火操作。
2.根据权利要求1所述的一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于：在步骤S1中，稀土元素为稀土Ce。
3.根据权利要求1所述的一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于：在步骤S1中，稀土的加入量按重量百分比为0.005-0.025％。
4.根据权利要求1所述的一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于：在步骤S1中，Cu的加入量按重量百分比为1.0-2.0％。
5.根据权利要求1所述的一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于：在步骤S4中，热轧开轧温度1100-1200℃，终轧温度850-890℃：卷曲温度660-720℃，钢板厚度为2.2-2.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种稀土处理的高强度无取向电工钢制备方法，其特征在于：在步骤S5和步骤S6中，冷轧后的钢卷经保护气体75-85wt％氮气和15-25wt％氢气高温退火炉退火，退火温度为850-950℃。
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