CN114438422A

CN114438422A - 一种电磁纯铁及其制造方法

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Publication number: CN114438422A
Application number: CN202011191493.3A
Authority: CN
Inventors: 阎元媛; 林长青; 戴竞舸; 孟庆格; 傅延安; 李火中
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN114438422B

Abstract

本发明公开了一种电磁纯铁，其化学元素组成按质量百分比计包括：C≤0.005％，N≤0.008％，Al：0.02‑0.05％，Ti：0.03‑0.06％，Si≤0.03％，Mn：0.1‑0.3％，S≤0.01％，P≤0.015％，O≤0.0035％，化学元素质量百分比符合：5＜[Ti]/([N]+[C])＜10。本发明能够在降低磁化退火温度的前提下，获得兼具良好磁性能和成形性能的电磁纯铁。本发明还提供了一种电磁纯铁的制造方法，包括以下步骤：对具有上述化学元素组成的板坯进行热轧，包括板坯加热、终轧和卷取，其中，板坯加热温度控制为1100‑1150℃，终轧温度控制为850‑920℃，卷取温度控制为700‑750℃。本发明通过对电磁纯铁的成分和热轧工艺进行限定，从而制造出同时具有良好的磁性能和成形性能的电磁纯铁。

Description

一种电磁纯铁及其制造方法

技术领域

本发明涉及电磁纯铁领域，特别涉及一种电磁纯铁及其制造方法。

背景技术

纯铁是工业上应用最早的软磁材料。中国国标GB/T 6983-2008依据磁性能从低到高将电磁纯铁分为四个牌号，即DT4、DT4A、DT4E、DT4C，分别为普级、高级、特级、超级。

冷轧电磁纯铁板带因尺寸精度高、表面质量好、便于加工、节省材料等优点，被广泛应用于继电器、磁屏蔽、电磁阀、直流电机等领域。近年来，电器、电讯、仪表制造行业飞速发展，伴随着部件的高性能化，以及部件形状的复杂化，对电磁纯铁板带的磁性能、加工尺寸精度以及成形性提出了更高的要求。

在实际加工制造过程中，传统磁性能优异的电磁纯铁，往往采用低铝高氧钢的成分设计，氧化物夹杂含量较高，在变形过程中，夹杂物容易发展为裂纹源，造成局部变形能力不足，导致材料扩孔和冷弯性变差。而高铝的成分设计，尽管脱氧充分，但Al含量高会降低纯铁的饱和磁感应强度，同时相对于低铝成分体系需要更高的磁化退火温度，不仅提高了生产过程的能耗，且易造成热处理零件的高温变形和相互粘结，对零件退火后的尺寸精度造成较大影响。

公开号为CN1410580，公开日为2003年4月16日，名称为“具有极低矫顽力的冷轧电磁纯铁板带及其生产方法”的中国专利文献公开了一种具有极低矫顽力的冷轧电磁纯铁板带，其采用低磷、超低铝成分，严格控制AlN、MnS等夹杂物，最终成品在磁化退火后矫顽力达到40A/m以下。上述专利为超低铝成分设计，脱氧不充分造成钢板内随机分布的残留氧化物夹杂较多，不适合成形性要求高的用途。

公开号为CN1775466，公开日为2006年5月24日，名称为“低矫顽力高磁导率电磁纯铁冷轧薄板材料制造方法”的中国专利文献公开了一种低矫顽力高磁导率电磁纯铁冷轧薄板材料制造方法，采用了高铝的成分设计，Al含量的控制范围为0.5-0.8％，通过 900-980℃磁性热处理获得了DT4C等级的纯铁材料。公开号为CN103205548A，公开日期 2013年7月17日，公开了“一种低矫顽力电磁纯铁冷轧薄板的制造方法”，进一步提升Al含量至0.85-1.5％，通过1000-1100℃磁化退火得到DT4C产品。两个专利由于脱氧元素 Al含量高，有效控制了氧化物夹杂，但是高Al成分对炼钢耐材侵蚀严重，同时会降低纯铁的磁性能，且磁化退火工序温度高、能耗较大。

因此，期望获得一种电磁纯铁材料，能在较低的磁化退火温度条件下，获得较高的磁性能，且兼具良好的成形性，特别是局部成形性，即不仅具有高的延伸率，也具有高的扩孔率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何在低温磁化退火条件下获得兼具良好的磁性能和成形性的电磁纯铁。本发明提供了一种电磁纯铁及其制造方法，可以适用于低温磁化退火条件,并同时保证电磁纯铁的磁性能和成形性能。

本发明的第一个目的在于提供一种具有特定配比成分的电磁纯铁，以解决现有技术中电磁纯铁的磁性能和成形性二者不可兼得的问题，同时其可以在较低的温度下进行磁化退火。

为了实现上述目的，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，其化学元素组成按质量百分比计包括：C≤0.005％，N≤0.008％，Al：0.02-0.05％，Ti：0.03-0.06％，Si≤0.03％， Mn：0.1-0.3％，S≤0.01％，P≤0.015％，O≤0.0035％，化学元素质量百分比符合：5＜ [Ti]/([N]+[C])＜10。

采用上述技术方案，通过控制电磁纯铁的化学元素组成及配比，在降低磁化退火温度的同时，还可以提高电磁纯铁的磁性能和成形性能。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，余量为Fe 及其他不可避免的杂质。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，其化学元素质量百分比符合：0.0035≤[C]+[N]≤0.01％。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，电磁纯铁具有TiN、TiC和TiCN析出物，TiN、TiC和TiCN析出物在平均粒径0.3-1.0μm范围内的总个数为3-10个/100μm²。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，电磁纯铁经过温度为820-900℃的磁化退火后，铁素体的晶粒尺寸＞100μm，矫顽力＜48A/m，电磁纯铁经过130℃保温50h的人工时效后，电磁纯铁的矫顽力时效增值≤5％。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁，电磁纯铁的硬度为80-120Hv_5kgf，屈服强度≥150MPa，抗拉强度≥270MPa，延伸率A₅₀≥40％，扩孔率≥160％。

本发明的第二个目的在于提供一种电磁纯铁的制造方法，经过该制造方法，最终制得具有磁性能优良、高成形性能的电磁纯铁，且在低温磁化退火的条件下即可达到上述良好的性能要求。

为了实现上述目的，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，包括以下步骤：

对具有上述化学元素组成的板坯进行热轧，热轧包括板坯加热、终轧和卷取，其中，板坯加热温度控制为1100-1150℃，终轧温度控制为850-920℃，卷取温度控制为700-750℃。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，在热轧步骤之后还包括酸洗、冷轧和再结晶退火步骤。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，再结晶退火步骤中，均热温度为770-820℃，均热时间150～250s。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，再结晶退火步骤中，退火介质为H₂+N₂；控制缓冷出口温度为575-675℃，缓冷冷却速度为2.5-10℃/s；控制快冷出口温度为380-420℃，快冷冷却速度为15-25℃/s。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，冷轧步骤中，控制冷轧压下率为50-70％。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，再结晶退火步骤之后进行平整，其中，控制平整压下率为0.8-1.5％。

根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开了一种电磁纯铁的制造方法，热轧步骤前进行冶炼和连铸制成板坯。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供的一种电磁纯铁，其化学元素组成按质量百分比计包括：C≤0.005％，N≤0.008％，Al：0.02-0.05％，Ti：0.03-0.06％，Si≤0.03％，Mn：0.1-0.3％，S≤0.01％，P≤0.015％， O≤0.0035％，化学元素质量百分比符合：5＜[Ti]/([N]+[C])＜10。

具体化学成分的限定理由如下：

C：碳在铁素体晶格中是以间隙原子的形式存在，在高温下钢水中C有较高的固溶度，随钢水的冷却其溶解度逐渐降低，在钢水冷却过程中，来不及析出的C在α-Fe中形成过饱和固溶体。在电磁纯铁长期工作时，由于温升因素，多余的C原子以细小弥散的ε-碳化物夹杂物析出，这些细小的夹杂物为非磁性相，对磁性极为有害，增加电磁纯铁的内应力，导致钉扎磁畴移动，使得电磁纯铁的矫顽力Hc升高、磁导率μ下降和磁感应强度B降低。因此，C是有害元素，其存在造成电磁纯铁的磁时效。本发明控制C的质量百分比为 C≤0.005％。

N：与C一样，N在铁素体晶格中以间隙原子的形式存在，N在钢水中的固溶度随温度的降低而降低，来不及析出的N在α-Fe中形成过饱和固溶体。在电磁纯铁长期工作时， N原子以以细小弥散的针状氮化铁(Fe₁₆N₄)夹杂物析出，这些细小的夹杂物同样为非磁性相，对磁性极为有害，增加电磁纯铁的内应力，导致钉扎磁畴移动，使得电磁纯铁的矫顽力Hc升高、磁导率μ下降和磁感应强度B降低。因此，N是有害元素，其存在同样造成电磁纯铁的磁时效。本发明控制N的质量百分比为N≤0.008％。

Al：是电磁纯铁的一个重要组成元素，可通过缩小γ相区促使晶粒长大，对磁性能的提高有重要影响；同时，相对于Si、Mn，Al对电磁纯铁强度和硬度的不利影响大大减小。在前期的研究中，已证实酸溶铝Als在0.005～0.014％的质量百分配比内最易与N形成细小的AlN，阻止晶粒长大，进而使得晶粒细小，对磁性能有害；而采用Al＜0.005％的超低铝成分设计会造成钢板脱氧不充分从而使得钢板内残留氧化物夹杂较多，不利于提高材料的成形性能。采用Al含量0.5％以上的高铝成分设计可以脱氧充分，解决了上述残留氧化物夹杂问题，另外可以形成粗大的AlN改善织构，但是高Al成分对炼钢耐材侵蚀严重，容易发生水口堵塞，同时会降低电磁纯铁的饱和磁感应强度。在本发明的技术方案中，Al 的质量百分比控制在0.02-0.05％，在满足脱氧需求的同时，避开了最易形成细小AlN的成分区间。另外为了进一步降低AlN夹杂的危害，在钢中添加了强N化物形成元素Ti。

Ti：是强C、N化物形成元素，通过析出TiN、TiC、Ti(C,N)第二相粒子，减少钢中固溶C、N的数量，使得钢成为无间隙原子状态，同时减少了细小的AlN夹杂的数量，从而提高了钢的磁性能和成形性能。另外，Ti与S的亲和力大于Fe与S的亲和力，因此会优先生成TiS、降低FeS的生成几率，减少热脆现象的发生。但是如果钢中Ti含量过剩，提高了生产成本的同时，固溶Ti也会造成钢的再结晶温度升高，从而对磁性能不利。本发明通过反复试验，当Ti质量百分比控制为0.03-0.06％，且Ti与C、N质量百分比满足如下关系：5＜[Ti]/([C]+[N])＜10时，可使微观组织内TiN、TiC、Ti(C,N)的Ti系析出物晶粒粗化，Ti系析出物个数控制在一个理想的范围内，从而使得钢板兼具优异的磁性能及成形性能。

Si：以固溶体的形式存在于α-Fe中，其质量百分比增加将引起电磁纯铁的饱和磁感应强度的降低，因此，需将Si含量控制的尽可能低，同时考虑到生产成本的控制以及可实现性，本发明中Si的质量百分比控制为Si≤0.03％。

Mn和S：在本发明所述的高扩孔率电磁纯铁中，Mn与S形成MnS，可防止沿晶界形成低熔点的FeS所引起的热脆现象。此外，在本发明所述的技术方案中，将Mn/S的质量百分比比值控制在[Mn]/[S]≥10从而改善热轧塑性和使MnS粗化。由于在α-Fe中形成了细小的MnS和FeS(没有锰元素时，S与Fe生成FeS)，所形成的细小的MnS和FeS强烈阻碍成品退火时的晶粒长大，阻碍磁畴壁的移动，引起磁化困难，使矫顽力增加，磁导率降低。当S的质量百分比在0.004～0.01％时，提高锰的质量百分比可使MnS粗化，晶粒容易长大；当S的质量百分比<0.004％时，Mn量增高反而会使晶粒变小，因为热轧板退火后析出了细小的MnSiN₂；此外，当S、Mn的质量百分比都很低时，晶粒更容易长大。因此，在本发明所述的技术方案中对S和Mn控制为：S≤0.01％，Mn：0.1-0.3％。

P：减小γ相区，促使晶粒长大；同时P沿晶界偏聚可提高对磁性能有利的(110)晶面组分，因此可以提高磁性能。此外P能提高硬度，但P含量过高，特别是当C含量很低的情况下，会使得钢板冷加工性能变坏，产品冷脆性提高。因此，本发明中控制P的质量百分比为P≤0.015％。

O：在电磁纯铁中为有害元素，形成的SiO₂、Al₂O₃、MnO等细小氧化物夹杂物会阻碍晶粒长大，强烈影响磁化，增大矫顽力，降低磁性。此外，O会加速N在α-Fe中的扩散速度，从而间接地加速磁时效的发生。因此，本发明中O的质量百分比控制在O≤0.0035％。

可选地，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

可选地，电磁纯铁的化学元素质量百分比符合：0.0035≤[C]+[N]≤0.01％，为了获得优异的磁性能，电磁纯铁要尽可能控制其它元素的添加，但是所导致的板带材料强度过低易造成冲剪毛刺，影响零件的尺寸精度，C、N化物第二相粒子的存在一定程度上能够增加钢板的强度、硬度，有利于剪切冲裁，因此本发明中控制0.0035≤[C]+[N]≤0.01％。

可选地，电磁纯铁具有TiN、TiC和TiCN析出物，TiN、TiC和TiCN析出物在平均粒径0.3-1.0μm范围内的总个数为3-10个/100μm²。通过对电磁纯铁板带的化学成分进行上述限定，可以使得电磁纯铁微观组织内的TiN、TiC和TiCN的Ti系析出物粗化，同时可以将平均粒径在0.3-1.0μm内的Ti系析出物总个数控制在3-10个/100μm²，进而使得电磁纯铁兼具良好的磁性能及成形性能。

可选地，电磁纯铁的微观组织为不规则多边形铁素体，电磁纯铁经过温度为820-900℃ 的低温磁化退火后，不规则多边形铁素体的晶粒尺寸＞100μm，矫顽力＜48A/m，矫顽力数值低，磁性能良好，电磁纯铁经过130℃保温50h的人工时效后，电磁纯铁的矫顽力时效增值≤5％，几乎没有磁时效发生，符合要求。

可选地，电磁纯铁的硬度为80-120Hv_5kgf，屈服强度Rp0.2≥150MPa，抗拉强度Rm≥270MPa，延伸率A₅₀≥40％，扩孔率≥160％。本发明的电磁纯铁板带，其扩孔率高，配合以高延伸率及其他的力学性能，使得本发明的电磁纯铁具有良好的成形性能，可以满足成形复杂零部件的需要。

本发明提供了一种电磁纯铁的制造方法，包括以下步骤：

(1)对具有上述化学元素组成的钢水冶炼和连铸成板坯；

(2)将板坯热轧制成热轧板带；

(3)酸洗；

(4)将板带冷轧制成冷轧板带；

(5)将冷轧板带进行再结晶退火；

(6)平整，得到电磁纯铁板带；

(7)磁化退火。

上述步骤(2)的板坯热轧步骤包括板坯加热、终轧、卷取，其中，板坯加热温度控制为1100-1150℃，终轧温度控制为850-920℃，卷取温度控制为700-750℃。采用低温对板坯进行加热是因为对于添加Ti的超低碳钢而言，低温加热不易造成TiC、TiN等Ti系析出物的溶解，更容易造成Ti系析出物的粗化长大，从而降低对钢板磁性能的不利影响。但当板坯加热温度低于1100℃时，会造成板坯的变形抗力过大，易发生表面和边部缺陷。因此，本发明的制造方法将热轧步骤中的板坯加热温度控制为1100-1150℃。

此外，本发明选择较高的热轧终轧温度，是由于热轧步骤中的形变终止温度越高，板坯的晶粒聚集长大的倾向性就越明显，而粗大的晶粒有利于提高电磁纯铁的磁性能。本发明通过反复实验，最终将终轧温度控制为850-920℃。

高温卷取则是有利于TiC等Ti系析出物的析出和继续长大，也有利于铁素体晶粒的长大，但是卷取温度过高也容易引起扁卷，同时热轧板带的头部、中部和尾部材料显微组织不均匀性增加，影响材料力学性能和矫顽力的稳定性，因此本发明将卷取温度控制为700-750℃。

可选地，步骤(5)中，采用连续退火工艺对冷轧板带进行再结晶退火，控制均热保温段的均热温度为770-820℃，均热时间为150～250s；随后进行冷却，控制缓冷段的冷轧板带的出口温度为575-675℃，缓冷段冷却速度为2.5-10℃/s，控制快冷段的冷轧板带的出口温度为380-420℃，快冷段冷却速度为15-25℃/s。

由于冷轧轧制过程使得铁素体晶格内存在大量点阵畸变，磁畴移动阻力大，从而对最终电磁纯铁材料的磁性能不利。高温退火为再结晶消除冷轧点阵畸变提供了足够的热力学驱动力，若退火时间太长则影响生产效率，退火温度太低或时间太短，晶粒长大不充分，无法获得粗大的晶粒组织，电磁纯铁材料的矫顽力不理想。退火的均热温度选择在770-820℃，均热时间为150～250s，可以保证电磁纯铁板带的矫顽力在小于48A/m的前提下兼顾生产效率。

可选地，再结晶退火步骤中的退火介质为H₂与N₂组成的非氧化性气氛，以避免冷轧板带在高温下氧化。

可选地，步骤(4)中，冷轧压下率控制为50-70％，在对本发明电磁纯铁材料的研究中发现，随冷轧压下率的增加，对磁性能有利的(111)晶面组分不断增强，同时磁各向异性也逐渐增强。为了兼顾磁性能与成形性能，冷轧压下率控制在50-70％，获得的扩孔率≥160％，能够满足复杂零件局部高成形的需求；同时也可以保证磁化退火后的电磁纯铁材料平行于轧制方向与垂直于轧制方向的矫顽力(Hc)均≤48A/m，且两个方向的差值ΔHc≤5A/m，磁各向异性小。

可选地，步骤(6)平整步骤中，平整压下率控制为0.8-1.5％。电磁纯铁产品的屈服强度较低，再结晶退火易产生边皱等质量缺陷，因而适度的平整压下率是保证电磁纯铁板带表面质量的关键手段，本发明中控制平整压下率为0.8-1.5％。

可选地，步骤(7)磁化退火步骤中，控制磁化退火温度为820-900℃，上述电磁纯铁板带经过820-900℃的低温磁化退火即可得到具有良好的磁性能的电磁纯铁材料，其矫顽力＜48A/m，且拥有较高的扩孔率，即兼具良好的局部成形性能。

可选地，控制磁化退火温度为830-850℃，在满足对电磁纯铁材料磁性能以及成形性的要求的前提下，进一步降低能耗，节约成本。

本发明的高扩孔率低矫顽力电磁纯铁材料，通过设计电磁纯铁的成分，并改善热轧工艺，控制了电磁纯铁材料内Ti系析出物的个数及大小，从而在较低的磁化退火温度下，获得较高磁性能的同时兼具良好的成形性能，特别是局部成形性，降低了能耗，节约成本。

以下，关于本实施方式的实施例作进一步详细说明，但本实施方式不限于下述的实施例。即，毋庸置疑，下述的各种化学成分和工艺参数等，关于可适用公知的一般技术的部分，不受下述的实施例的任何限制，其内容可适当变更。

实施例1

如表1和表2所示，化学元素质量百分配比为：C：0.0014％，N：0.0027％，Al：0.047％， Ti：0.039％，Si：0.006％，Mn：0.25％，P：0.009％，S：0.009％，O：0.0017％，余量为 Fe及其他不可避免的杂质的钢水冶炼或连铸成板坯，经过以下热轧步骤制成热轧板带：控制加热温度为1120℃、终轧温度为900℃、卷取温度为730℃；酸洗后施加压下率为63.5％的冷轧，然后进行均热温度为780℃、均热时间为200s的再结晶退火，最后进行平整得到该电磁纯铁板带，如表3所示，该电磁纯铁板带的0.3-1.0μm范围内的Ti系析出物总个数为5个/100μm²，该电磁纯铁板带性能参数如表3所示。该电磁纯铁板带经过830℃保温2小时的磁化退火后，其矫顽力为35.83A/m。

实施例2-7和对比例1-5

如表1和表2所示，除了化学元素质量百分比以及工艺条件和实施例1不同外，实施例2-7和对比例1-5采用实施例1相同的方法制备了电磁纯铁板带。具体性能参见表3。

本发明的力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率)检测标准依据《GB/T 228.1金属材料拉伸试验方法》，测试设备为ZWICK/roell Z330；扩孔率测试标准依据《GB/T 24524-2009金属材料薄板和薄带扩孔试验方法》，采用设备Enrich 142/40B；维氏硬度检测依据《GB/T 4342金属显微维氏硬度试验方法》，采用设备TIME TH-783A；矫顽力检测依据《GB/T3656软磁材料矫顽力的抛移测量方法》，采用设备联众ATS-320；析出物个数统计依靠场发射扫描电镜(设备型号ZEISS EVO-MA25)与能谱分析软件Feature功能的自动统计分析技术并加以人工观察排查获得。

表1本发明各实施例和对比例的化学元素成分 (％，余量为Fe和其他不可避免的杂质元素)

编号	C	Si	Mn	P	S	Al	N	O	Ti	Ti/(N+C)
											实施例1	0.0014	0.006	0.25	0.009	0.009	0.047	0.0027	0.0017	0.039	9.51
实施例2	0.0027	0.010	0.24	0.012	0.004	0.029	0.0030	0.0026	0.054	9.47
											实施例3	0.0038	0.001	0.13	0.014	0.009	0.035	0.0054	0.0026	0.055	5.98
实施例4	0.0017	0.009	0.16	0.015	0.005	0.021	0.0043	0.0019	0.032	5.33
											实施例5	0.0045	0.008	0.22	0.009	0.007	0.027	0.0019	0.0023	0.052	8.13
实施例6	0.0025	0.011	0.28	0.011	0.006	0.033	0.0044	0.0026	0.047	6.81
											实施例7	0.0010	0.026	0.23	0.013	0.006	0.049	0.0071	0.0033	0.058	7.16
对比例1	0.0046	0.015	0.25	0.007	0.004	0.027	0.0067	0.0021	<u>0.091</u>	8.05
											对比例2	0.0008	0.004	0.17	0.013	0.006	0.037	0.0021	0.0025	0.045	<u>15.51</u>
对比例3	0.0016	<u>0.067</u>	0.27	0.015	0.008	0.038	0.0029	0.0031	<u>0.002</u>	<u>0.44</u>
											对比例4	0.0017	<u>0.083</u>	0.27	0.013	0.002	<u>0.001</u>	0.0018	<u>0.014</u>	<u>0.002</u>	<u>0.57</u>
对比例5	0.002	0.006	0.14	0.010	0.003	<u>0.16</u>	0.0028	0.0011	0.035	7.29

表2本发明各实施例和对比例的热处理工艺

表3本发明各实施例和对比例的微观组织及性能

本发明通过对电磁纯铁板带化学成分、配比以及热轧工艺进行控制，从而实现对TiN、TiC和TiCN的Ti系析出物尺寸、个数进行控制，从而在低温磁化退火的条件下改善电磁纯铁板带的扩孔性和矫顽力，即本发明的电磁纯铁板带在低温磁化退火的条件下具有优异的磁性能和成形性。

采用如表1中化学元素组分的板坯热轧、酸洗、冷轧、再结晶退火和平整，具体的工艺参数按照如表2中的工艺进行加工，本发明各个实施例的电磁纯铁板带，其扩孔率≥160％，延伸率A₅₀≥40％，经过830℃磁化退火后，铁素体晶粒尺寸大于100μm，矫顽力＜48A/m。其中延伸率A₅₀越高，特别是扩孔率越大，则表示电磁纯铁板带的局部成形性能越好，越有利于成形复杂的零件；矫顽力数值越小，表示电磁纯铁板带的磁性能越高。同时，本发明的电磁纯铁板带的硬度为80-120Hv_5kgf，屈服强度≥150MPa，抗拉强度≥270MPa，满足了后续零件加工及应用对电磁纯铁板带的力学性能的要求。该电磁纯铁板带经过130℃保温 50h的人工时效后，矫顽力时效增值百分比≤5％，几乎无磁时效发生。

反观各个对比例，其化学成分配比以及热处理工艺不在本发明所限定的范围内，具体而言，对比例1的Ti成分含量、热轧加热温度不在本发明提供的电磁纯铁板带的范围内，最终得到的电磁纯铁板带的Ti系析出物在0.3-1.0μm范围内的总个数大于10个/100μm²，使得矫顽力数值增大，磁性能较差；对比例3的Si、Ti成分含量、Ti/(N+C)不在本发明提供的电磁纯铁板带限定的成分范围内，最终得到的电磁纯铁板带的微观组织内无0.3-1.0μm尺寸范围内的Ti系析出物析出，导致其矫顽力大大增加，磁性能较差，同时其扩孔性＜160％，局部成形性也较差。

对比例6

对比例6采用实施例1的化学元素质量百分配比，如表1和表4所示，化学元素质量百分配比为：C：0.0014％，N：0.0027％，Al：0.047％，Ti：0.039％，Si：0.006％，Mn： 0.25％，P：0.009％，S：0.009％，O：0.0017％，余量为Fe及其他不可避免的杂质的钢水冶炼或连铸成板坯，经过以下热轧步骤制成热轧板带：控制加热温度为1300℃、终轧温度为810℃、卷取温度为610℃；酸洗后施加压下率为85％的冷轧，然后进行均热温度为780℃、均热时间为245s的再结晶退火，最后进行平整得到该电磁纯铁板带，如表5所示，该电磁纯铁板带的0.3-1.0μm范围内的Ti系析出物总个数为1个/100μm²，该电磁纯铁板带性能参数如表5所示。该电磁纯铁板带经过830℃保温2小时的磁化退火后，其矫顽力为62.07A/m。

对比例7

对比例7采用实施例3的化学元素质量百分配比，如表1和表4所示，化学元素质量百分配比为：C：0.0038％，N：0.0054％，Al：0.035％，Ti：0.055％，Si：0.001％，Mn： 0.13％，P：0.014％，S：0.009％，O：0.0026％，余量为Fe及其他不可避免的杂质的钢水冶炼或连铸成板坯，经过以下热轧步骤制成热轧板带：控制加热温度为1280℃、终轧温度为870℃、卷取温度为680℃；酸洗后施加压下率为67％的冷轧，然后进行均热温度为830℃、均热时间为170s的再结晶退火，最后进行平整得到该电磁纯铁板带，如表5所示，该电磁纯铁板带的0.3-1.0μm范围内的Ti系析出物总个数为2个/100μm²，该电磁纯铁板带性能参数如表5所示。该电磁纯铁板带经过830℃保温2小时的磁化退火后，其矫顽力为53.5A/m。

表4本发明对比例6和对比例7的热处理工艺

表5本发明对比例6和对比例7的微观组织及性能

从表4和表5可以看出，对比例6的热轧加热温度、终轧温度、卷取温度、以及冷轧压下率未满足本发明的热处理工艺，对比例7的热轧加热温度、卷取温度、再结晶退火均热温度没有满足本发明的热处理工艺，最终制得的电磁纯铁板带的0.3-1.0μm范围内的Ti 系析出物总个数＜3个/100μm²，使得矫顽力增加，磁性能较差。由此可以看出，改变热轧温度、冷轧压下率以及再结晶退火温度使得其不满足本发明的热处理工艺时，主要影响的是TiN、TiC和TiCN的Ti系析出物在0.3-1.0μm范围内的总个数，从而使电磁纯铁的矫顽力数值增加，不能满足要求。

综上所述，本发明提供的一种电磁纯铁板带，采用特定配比和含量的成分设计，配合一定的热处理工艺，即使经过830℃的低温磁化退火后，仍然可以得到同时具有低矫顽力和高扩孔率的电磁纯铁板带，即本发明制备的电磁纯铁板带兼具有优异的磁性能和成形性能。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种电磁纯铁，其特征在于，其化学元素组成按质量百分比计包括：C≤0.005％，N≤0.008％，Al：0.02-0.05％，Ti：0.03-0.06％，Si≤0.03％，Mn：0.1-0.3％，S≤0.01％，P≤0.015％，O≤0.0035％，所述化学元素质量百分比符合：5＜[Ti]/([N]+[C])＜10。

2.如权利要求1所述的电磁纯铁，其特征在于，余量为Fe及其他不可避免的杂质。

3.如权利要求1或2所述的电磁纯铁，其特征在于，所述化学元素质量百分比符合：0.0035≤[C]+[N]≤0.01％。

4.如权利要求1或2所述的电磁纯铁，其特征在于，所述电磁纯铁具有TiN、TiC和TiCN析出物，所述TiN、TiC和TiCN析出物在平均粒径0.3-1.0μm范围内的总个数为3-10个/100μm²。

5.如权利要求4所述的电磁纯铁，其特征在于，所述电磁纯铁经过温度为820-900℃的磁化退火后，铁素体晶粒尺寸＞100μm，矫顽力＜48A/m，所述电磁纯铁经过130℃保温50h的人工时效后，所述电磁纯铁的矫顽力时效增值≤5％。

6.如权利要求1或2所述的电磁纯铁，其特征在于，所述电磁纯铁的硬度为80-120Hv_5kgf，屈服强度≥150MPa，抗拉强度≥270MPa，延伸率A₅₀≥40％，扩孔率≥160％。

7.一种电磁纯铁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

对具有权利要求1至6中任一项所述化学元素组成的板坯进行热轧，所述热轧包括板坯加热、终轧和卷取，其中，所述板坯加热温度控制为1100-1150℃，终轧温度控制为850-920℃，卷取温度控制为700-750℃。

8.如权利要求7所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，在所述热轧步骤之后还包括酸洗、冷轧和再结晶退火步骤。

9.如权利要求8所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，

所述再结晶退火步骤中，均热温度为770-820℃，均热时间150～250s。

10.如权利要求9所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，所述再结晶退火步骤中，退火介质为H₂+N₂；控制缓冷出口温度为575-675℃，缓冷冷却速度为2.5-10℃/s；控制快冷出口温度为380-420℃，快冷冷却速度为15-25℃/s。

11.如权利要求8所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，所述冷轧步骤中，控制冷轧压下率为50-70％。

12.如权利要求8所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，所述再结晶退火步骤之后进行平整，其中，控制平整压下率为0.8-1.5％。

13.如权利要求7所述的电磁纯铁的制造方法，其特征在于，所述热轧步骤前进行冶炼和连铸制成所述板坯。