CN116200645A - 一种低铁损无取向电工钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低铁损无取向电工钢及其制备方法。制备方法包括以下步骤：将原材料浇铸成锭，锻造成锻坯，900‑1050℃的温度下热轧，每道次变形量为22‑24％，总轧制道次为4次，获得厚度为1.5‑2.0mm的热轧板，900‑1000℃常化处理10‑30min，酸洗后冷轧，900‑1000℃退火3‑10min，得到电工钢。本发明针对高Si含量和Mn、Cr合金化的高牌号无取向电工钢，在避免复杂工艺的前提下，优化工艺参数，调控板材轧后的组织，得到的电工钢平均晶粒尺寸为100‑250μm，实现磁性能和力学性能的均衡，获得兼具低铁损、高强度的无取向电工钢。
Description
技术领域
本发明涉及电工钢制造技术领域，尤其涉及一种低铁损无取向电工钢及其制备方法。
背景技术
近年来，石油资源的日渐枯竭，环境污染问题日益严重，新能源汽车由于低能耗，少污染等优势得到了大力发展。无取向电工钢是驱动电机中重要的铁芯材料，新能源汽车的快速发展对无取向电工钢性能提出越来越高的要求。驱动电机转子铁芯在其高速运行过程中产生加高离心力，无取向电工钢作为其重要的组成部分不仅要具备优异的软磁性能，还要求具备高强度。优异的软磁性能，如低铁损、高磁感，对于在电动机运转过程中避免能量的无效损耗具有重要意义。而高强度则能够极大程度地提高其使用寿命和安全性。在此情况下，如何制备兼顾其磁性能和高强度的无取向电工钢成为了新能源汽车电动机用电工钢研究领域的热点。
专利CN112375965A中公开了一种含Cu高强度低铁损无取向高硅钢的制备方法。该方法主要通过提高Si含量并在其中添加Cu元素，使Cu元素在再结晶退火后弥散析出提高无取向电工钢的强度，制备出的高强度无取向电工钢屈服强度为550-1050MPa，铁损在板厚为0.3mm时P10/400＝20.3W/kg。该方法为了调控纳米铜析出物的尺寸需要进行最后的时效处理，工艺复杂且耗时，造成成本增加。专利CN113981329A中公开了一种新能源汽车驱动电机用低铁损高强度无取向电工钢及其制造方法。该方法通过加入Ce和Sn净化钢水，微合金化提高无取向电工钢的强度和磁性能，最终制备出厚度为0.35mm的成品板，B50＝1.67-1.74T，W10/400＝16.5-21.5W/kg，屈服强度为660-745MPa。虽然该电工钢强度较高，但铁损仍较高。专利CN107746941A中公开了一种驱动电机用高强度冷轧无取向硅钢及制造方法。该方法通过在无取向硅钢中加入适量的铌和铬，在采用热轧和卷曲工艺的同时引入二次冷轧工艺，成功制备出了B50为1.67-1.70T，铁损P10/400为18.8-32.12W/kg，屈服强度为460-510MPa的无取向电工钢。该方法虽然提高了强度，但造成铁损升高，而且引入二次冷轧后增了一次中间退火，使得工序增加的同时造成了经济成本增加。
因此，提供一种兼具低铁损、高强度的无取向电工钢及其制备工艺具有重要意义。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种低铁损无取向电工钢的制备方法。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的低铁损无取向电工钢。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种低铁损无取向电工钢的制备方法，包括以下步骤：
1、熔炼：将原材料充分混合，浇铸成锭；铸锭的化学成分质量百分比为：Si：3.0-4.0％，Mn：0.5-1.0％，Cr：0.5-1.0％，S≤0.0030％，P≤0.0090％，C≤0.0090％，其余为铁和不可避免的杂质；
2、锻造：900-1200℃下将步骤1所述铸锭锻造成厚度为20-30mm的锻坯；
3、热轧：将步骤2所述锻坯在900-1050℃的温度下热轧，每道次变形量为22-24％，总轧制道次为4次，获得厚度为1.5-2.0mm的热轧板；
4、常化处理：将步骤3所述热轧板900-1000℃保温10-30min；
5、冷轧：将步骤4常化处理后的热轧板酸洗之后进行多道次反复冷轧，总变形量控制在66-86％之间，获得厚度为0.27-0.5mm的冷轧板；
6、退火处理：将步骤5所述冷轧板900-1000℃退火处理3-10min，得到低铁损无取向电工钢。
优选地，步骤1所述浇铸成锭的温度为1450-1550℃。
优选地，步骤2所述锻造采用自由锻的方式。
优选地，步骤2所述锻坯厚度为20mm。
优选地，步骤3所述热轧过程中，所述锻坯在900-1050℃的加热炉中保温10-30min后进行两道次热轧，回炉保温5-10minmin再进行两道次热轧。
优选地，步骤5所述酸洗采用盐酸溶液。
优选地，步骤5所述冷轧的温度为室温。
优选地，步骤6所述退火处理在Ar2气氛保护条件下进行。
一种低铁损无取向电工钢，通过上述制备方法制备得到。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对高Si含量和Mn、Cr合金化的高牌号无取向电工钢，在避免复杂工艺的前提下，优化热轧、常化、冷轧、退火等工艺参数调控板材轧后的组织，最终退火处理后的电工钢平均晶粒尺寸为100-250μm，实现磁性能和力学性能的均衡，获得兼具低铁损、高强度的无取向电工钢。本发明的无取向电工钢成品铁损P15/50≤2.3W/kg，P10/400≤15.8W/kg，磁感应强度B50≥1.64T，屈服强度σs≥450MPa，延伸率δ≥10％。
附图说明
图1是实施例1中热轧板常化处理后的晶粒形貌图。
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。
实施例1
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1500℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分质量百分比为Si：4.0％，Mn：0.5％，Cr：1.0％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在1000-1100℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1050℃的加热炉保温后进行两道次热轧，然后回炉保温10min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，1000℃保温20min，形成完全再结晶组织(图1)；
(5)酸洗：采用10％的盐酸溶液进行酸洗；
(6)冷轧：在室温条件下经过多道次反复冷轧，总变形量控制为76.6％，得到厚度为0.35mm的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下900℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为103μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝2.2.280W/kg，P10/400＝15.650W/kg，B50＝1.643T，屈服强度σs＝455MPa，延伸率δ＝12.0％。
实施例2
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1450℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分及质量百分比分别为Si：4.0％，Mn：0.5％，Cr：0.5％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在900-1000℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1050℃的加热炉保温20min后进行两道次热轧，然后回炉保温10min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧薄板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，900℃保温30min，使其形成完全再结晶组织；
(5)酸洗：采用10％的稀盐酸溶液进行酸洗；
(6)冷轧：在室温条件下，经过多道次反复冷轧，总变形量控制为76.6％，得到厚度为0.35mm的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下900℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为112μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝2.194W/kg，P10/400＝13.399W/kg，B50＝1.657T，屈服强度σs＝475MPa，延伸率δ＝12.5％。
实施例3
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1450℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分及质量百分比分别为Si：4.0％，Mn：1.0％，Cr：0.5％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在1100-1200℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1000℃的加热炉保温30min后进行两道次热轧，然后回炉保温5min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，1000℃保温20min，使其形成完全再结晶组织；
(5)酸洗：采用10％的稀盐酸溶液进行酸洗，温度；
(6)冷轧：在室温条件下，经过多道次反复冷轧，总变形量控制为80％，得到厚度为0.3mm厚的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下900℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为120μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝2.224W/kg，P10/400＝14.898W/kg，B50＝1.658T，屈服强度σs＝490MPa，延伸率δ＝15.0％。
对比例1
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1500℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分质量百分比为Si：4.0％，Mn：0.5％，Cr：1.0％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在1000-1100℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1100℃的加热炉保温后进行两道次热轧，然后回炉保温10min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，1000℃保温20min，形成完全再结晶组织；
(5)酸洗：采用10％的稀盐酸溶液进行酸洗；
(6)冷轧：在室温条件下经过多道次反复冷轧，总变形量控制为76.6％，得到厚度为0.35mm的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下800℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为89μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝3.890W/kg，P10/400＝19.841W/kg，B50＝1.621T，屈服强度σs＝510MPa，延伸率δ＝11％。
对比例2
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1500℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分质量百分比为Si：4.0％，Mn：0.5％，Cr：1.0％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在1000-1100℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1050℃的加热炉保温后进行两道次热轧，然后回炉保温10min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，800℃保温20min，形成完全再结晶组织；
(5)酸洗：采用10％的稀盐酸溶液进行酸洗；
(6)冷轧：在室温条件下经过多道次反复冷轧，总变形量控制为76.6％，得到厚度为0.35mm的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下900℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为95μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝3.532W/kg，P10/400＝18.932W/kg，B50＝1.586T，屈服强度σs＝492MPa，延伸率δ＝10.5％。对比例3
(1)熔炼：将原料按照一定成分比例充分混合，通过真空感应炉加热至1500℃精炼，浇铸成铸锭；铸锭的化学成分质量百分比为Si：4.0％，Cr：1.5％，S：0.0030％，P：0.009％，C：0.009％，其余为铁和不可避免的杂质；
(2)锻造：通过空气自由锻，在1000-1100℃加工范围内进行锻造，采用多次反复镦粗拔长的方式将铸锭锻造成厚度为20mm的锻坯；
(3)热轧：锻坯在1050℃的加热炉保温后进行两道次热轧，然后回炉保温10min，再进行两道次热轧，每道次变形量为23％，最终获得的热轧板厚度为1.5mm；
(4)常化处理：将(3)中得到的热轧板在加热炉中进行常化处理，1000℃保温20min，形成完全再结晶组织；
(5)酸洗：采用10％的稀盐酸溶液进行酸洗；
(6)冷轧：在室温条件下经过多道次反复冷轧，总变形量控制为76.6％，得到厚度为0.35mm的冷轧板；
(7)退火处理：冷轧板在Ar2气氛保护条件下900℃退火10min，消除残余应力并完成再结晶过程，得到平均晶粒尺寸为82μm的电工钢成品板。成品板的P15/50＝3.644W/kg，P10/400＝9.095W/kg，B50＝1.618T，屈服强度σs＝502MPa，延伸率δ＝12.3％。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)熔炼：将原材料充分混合，浇铸成锭；铸锭的化学成分质量百分比为：Si：3.0-4.0％，Mn：0.5-1.0％，Cr:0.5-1.0％，S≤0.0030％，P≤0.0090％，C≤0.0090％，其余为铁和不可避免的杂质；
2)锻造：900-1200℃下将步骤1所述铸锭锻造成厚度为20-30mm的锻坯；
3)热轧：将步骤2所述锻坯在900-1050℃的温度下热轧，每道次变形量为22-24％，总轧制道次为4次，获得厚度为1.5-2.0mm的热轧板；
4)常化处理：将步骤3所述热轧板900-1000℃保温10-30min；
5)冷轧：将步骤4常化处理后的热轧板酸洗之后进行多道次反复冷轧，总变形量控制在66-86％之间，获得厚度为0.27-0.5mm的冷轧板；
6)退火处理：将步骤5所述冷轧板900-1000℃退火处理3-10min，得到低铁损无取向电工钢。
2.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤1所述浇铸成锭的温度为1450-1550℃。
3.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤2所述锻造采用自由锻的方式。
4.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤2所述锻坯厚度为20mm。
5.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤3所述热轧过程中，所述锻坯在900-1050℃的加热炉中保温10-30min后进行两道次热轧，回炉保温5-10min再进行两道次热轧。
6.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤5所述酸洗采用盐酸溶液。
7.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤5所述冷轧的温度为室温。
8.根据权利要求1所述低铁损无取向电工钢的制备方法，其特征在于，步骤6所述退火处理在Ar2气氛保护条件下进行。
9.一种低铁损无取向电工钢，其特征在于，通过权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到。
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