CN117512438A - 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法 - Google Patents

一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117512438A
CN117512438A CN202210908991.8A CN202210908991A CN117512438A CN 117512438 A CN117512438 A CN 117512438A CN 202210908991 A CN202210908991 A CN 202210908991A CN 117512438 A CN117512438 A CN 117512438A
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
oriented electrical
electrical steel
magnetic induction
steel sheet
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.)
Pending
Application number
CN202210908991.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张峰
吕学钧
房现石
王波
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.)
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
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 Baoshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202210908991.8A priority Critical patent/CN117512438A/zh
Priority to PCT/CN2023/106986 priority patent/WO2024022109A1/zh
Publication of CN117512438A publication Critical patent/CN117512438A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/001—Heat treatment of ferrous alloys containing Ni
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216—Modifying 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
    • C21D8/1222—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216—Modifying 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
    • C21D8/1233—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying 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
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283—Application of a separating or insulating coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高磁感无取向电工钢板，其含有Fe和不可避免的杂质，其还含有质量百分含量如下的化学元素：C≤0.003％、Si：1.2～3.0％、Mn：0.1～0.6％、P：0.01～0.15％、Al：0.1～0.4％、Ni：0.05～1.0％；并且满足Si+Al：1.3～3.2％；其不含有Sn和Sb。此外本发明还公开了一种制造上述高磁感无取向电工钢板的制造方法，其包括步骤：(1)冶炼和铸造；(2)加热、粗轧、精轧和卷取：其中控制经过粗轧之后的中间坯厚度为20～45mm，经过精轧之后的板材厚度为1.2～2.0mm；在卷取之后在温降过程中的550～650℃范围内进行1～4h时效处理，以使板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例≥75％；(3)酸洗；(4)一次冷轧；(5)连续退火；(6)绝缘涂层。

Description

一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种钢板及其制造方法，尤其涉及一种无取向电工钢板及其制造方法。
背景技术
众所周知，无取向电工钢板在当前现有技术中的应用十分广泛，提高无取向电工钢板的磁感，可以有效降低马达、压缩机、EI铁芯的铜损，并起到节能、降耗的目的。由此，为了能够有效提高成品无取向电工钢板的磁感，本领域技术人员通常会通过降低钢中的Si、Al含量，或者是采用常化中间退火措施，来改善热轧钢板的再结晶显微组织，以获得更有利的晶体织构比例。
但是，限制钢中的Si、Al含量加入，会导致成品钢板的机械性能劣化，并不利于大幅提高电动工具的频率、转速等。为此，如何更加有效地制备低成本、高磁感、高强度的无取向电工钢板，具有很强的现实意义。
针对这一需求，当前已有部分研究人员进行了大量的研究，并取得了一定的研究成果：
例如：公开号为CN104073715A，公开日2014年10月1日，名称为“一种高磁感无取向电工钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种高磁感无取向电工钢，其通过对常化加热段加热速率控制、常化冷却段速度控制，并采取合适的抛丸酸洗工艺制度配合，为后工序提供了板面质量优良的原料。该技术方案在不添加附加合金元素、不改变成品退火工艺的情况下，能够提高200-500高斯的磁感B50，铁损实物质量水平提高3-5％。当然，在专利技术方案中，也可以通过优化退火工艺，以进一步改善产品的磁性能，使磁感进一步提高。
再例如：公开号为CN105239005A，公开日为2016年1月13日，名称为“一种高磁导率无取向硅钢及生产方法”的中国专利文献公开了一种高磁导率无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.003％，Si：0.1-1.8％，Al≤0.99％，Mn：0.1-0.5％，Sn：0.005-0.08％，Cu≤0.005％，S≤0.005％，该无取向硅钢的生产步骤包括：炼钢后并真空处理；铸坯后对铸坯加热；热轧后常化；经酸洗后冷轧；成品退火；涂布涂层。该技术方案在满足磁性能的前提下，由于通过真空处理对S及Cu的控制，以确保Cu+S≤0.006％，Cu/S＝0.5-1.7；再通过热轧+常化及特定的成品退火工艺，获得了较为粗大的球形MnS-Cu2S复合夹杂物，使MnS、Cu2S等硫化物得以降低，同时减少冷却应力对磁畴的影响，获得了较多的180℃磁畴或相近磁畴，且占体积比例可达60％以上，从而提高了钢材的磁导率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高磁感无取向电工钢板，该高磁感无取向电工钢板基于全新的化学成分设计并配合优化的制造工艺，可以获得优良的机械性能和电磁性能，其屈强比为0.78～0.9，并具有高屈强比、高磁感、低铁损的显著特点。
为了实现上述目的，本发明提出了一种高磁感无取向电工钢板，其含有Fe和不可避免的杂质，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C≤0.003％、Si：1.2～3.0％、Mn：0.1～0.6％、P：0.01～0.15％、Al：0.1～0.4％、Ni：0.05～1.0％；并且满足Si+Al：1.30～3.20％；
所述高磁感无取向电工钢板不含有Sn和Sb。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，其各化学元素质量百分含量为：
C≤0.003％、Si：1.2～3.0％、Mn：0.1～0.6％、P：0.01～0.15％、Al：0.1～0.4％、Ni：0.05～1.0％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si+Al：1.30～3.20％。
在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，各化学元素的设计原理如下所述：
C：在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，C元素能够强烈阻碍成品带钢晶粒长大，其容易与Nb、V、Ti等结合形成细小析出物，从而引起损耗增加并产生磁时效。基于此，为发挥C元素的有益效果，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，将C元素的质量百分含量控制为C≤0.003％。
Mn：在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，Mn元素能够与S元素结合生成MnS，其可以有效降低对钢材的磁性危害。当钢中Mn元素含量低于0.1％时，则Mn元素所起到的固S效果较差；而当钢中Mn元素含量高于0.6％以上时，则会大幅增加钢材的制造成本。基于此，为了充分发挥Mn元素的有益效果，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，将Mn元素的质量百分含量控制在0.1～0.6％之间。
Si：在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，钢中添加适量的Si元素不仅能够提高钢材的电阻率，还可以有效降低钢材的铁损。当钢中Si元素含量高于3.0％时，会显著降低钢材的磁感，并容易导致冷轧断带；而当钢中Si元素含量低于1.2％时，则又起不到大幅降低钢的铁损作用。基于此，为了发挥Si元素的有益效果，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，将Si元素的质量百分含量控制在1.2～3.0％之间。
Al：在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，Al元素是重要的脱氧元素，当钢中Al元素含量低于0.1％时，则起不到良好的脱氧效果；而当钢中Al元素含量超过0.4％时，则会造成连铸浇铸困难，增加钢的制造成本。基于此，为发挥Al元素的有益效果，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，将Al元素的质量百分含量控制在0.1～0.4％之间。
此外，需要注意的是，本发明在控制单一化学元素质量百分含量的同时，还进一步地限定Si、Al元素的质量百分含量之和，即将“Si+Al”的数值范围控制在1.3～3.2％之间。
这是因为，当钢中Si、Al元素的质量百分含量总和低于1.3％时，则无法有效提高钢材的强度，并降低钢材的铁损；而当钢中Si、Al元素的质量百分含量总和高于3.2％时，则无法有效提高钢材的磁感，需要额外增加常化中间退火，以改善热轧钢板的再结晶显微组织。因此，本发明需要重点解决的是，将Si、Al元素的质量百分含量的总和控制在1.3～3.2％范围内，并在不采用常化中间退火条件下，获得一种具有高磁感、低铁损、高屈强比的无取向电工钢板。
为了解决这个问题，在本发明所设计的这种高磁感无取向电工钢板中，首先向钢中加入质量百分含量为0.05％～1.0％的Ni元素，优选的也可以将Ni元素的范围控制在0.1％～0.5％之间。向钢中加入Ni的目的是：Ni是铁磁性元素，其性质与Fe元素类似，钢中添加0.05％或以上的Ni元素可以明显提高钢材的磁感应强度。但是，钢中同样也不宜添加过量的Ni，Ni的市场价格较高，从经济性的角度出发，需要限制在1.0％或以下。
当前，在一些优选的实施方式中，为了获得更优的实施效果，可以进一步优选地将Ni元素的质量百分含量控制在0.1～0.5％之间。
此外，在本发明所设计的这种高磁感无取向电工钢板中，同时还添加有P元素，向钢中加入P元素可以显著钢的强度。当钢中P元素的含量高于0.01％时，钢材的强度即开始快速升高，但当钢中P元素的质量百分含量高于0.15％之后，会使得钢材的冷轧可轧性显著降低，并会导致钢板出现边裂、断带等异常情况发生。因此，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，将P元素的质量百分含量控制在0.01～0.15％之间。
当然，在一些优选的实施方式中，为了获得更优的实施效果，可以进一步优选地将P元素的质量百分含量控制在0.01～0.08％之间。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，其中在不可避免的杂质中，S≤0.004％，N≤0.0025％、O≤0.0025％。
在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，S元素、N元素和O元素均为高磁感无取向电工钢板中的杂质元素，其是钢铁原辅料或生产过程中所引入的杂质元素，在技术条件允许情况下，为了获得性能更好且质量更优的钢材，应尽可能降低钢中杂质元素的含量。
在本发明中，钢中S、N、O元素含量过高，均会对钢材的性能产生不利影响，因此必须严格控制钢中S、N、O元素的质量百分含量，并具体控制为：S≤0.004％，N≤0.0025％、O≤0.0025％。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，其各化学元素质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：
Ni：0.1～0.5％；
P：0.01～0.08％。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，其厚度为0.2～0.5mm。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，其屈强比为0.78～0.9。
进一步地，在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中：
当1.30≤Si+Al≤2.20％时，铁损P15/50≤3.2W/kg，磁感B50≥1.725T；
当2.20＜Si+Al≤3.20％时，铁损P15/50≤3.0W/kg，磁感B50≥1.695T。
相应地，本发明的另一目的还在于提供一种用于制造上述的高磁感无取向电工钢板的制造方法，该制造方法简单可行，其生产操作工艺简便，且热轧和卷取所制备的热轧钢卷无需进行常化中间退火工艺，通过该制造方法可以获得具有优异机械性能、电磁性能的高磁感无取向电工钢板。
为了达到上述发明目的，本发明提出了一种高磁感无取向电工钢板的制造方法，其包括步骤：
(1)冶炼和铸造；
(2)加热、粗轧、精轧和卷取：其中控制经过粗轧之后的中间坯厚度为20～45mm，经过精轧之后的板材厚度为1.2～2.0mm；在卷取之后在温降过程中的550～650℃范围内进行1～4h时效处理，以使板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例≥75％；
(3)酸洗；
(4)一次冷轧；
(5)连续退火；
(6)绝缘涂层。
在本发明中，发明人优化了钢材的化学成分设计，同时限定了合理的制造工艺，其在冶炼和铸造获得连铸坯后，再依次经过加热、粗轧、精轧和卷取可以优化获得所需限位组织的板材。本发明优化设计了热轧粗轧中间坯厚度以及热轧精轧成品厚度，并对精轧、卷取之后的热轧钢卷进行时效处理，其配合后续的酸洗、一次冷轧、连续退火以及涂覆绝缘涂层工艺即可有效制备高磁感、高屈强比的无取向电工钢板。
在本发明上述步骤(1)的冶炼和铸造工艺中，冶炼和铸造可以具体包括：“铁水预处理”、“转炉冶炼”、“RH精炼”以及“连续浇铸”这四个步骤。基于这种工艺过程，可以确保获得满足本发明化学成分设计的合格连铸坯。
在本发明中，连铸浇铸成坯之后，依次进行再加热、粗轧、精轧和卷取。其中，根据化学成分控制实绩，并结合电磁性能、机械性能需要，在经过热轧粗轧之后，需要控制经过粗轧之后的中间坯厚度为20～45mm。此时，可以通过优化精轧道次压下率和冷却水分配，能够进一步将热轧精轧之后的板材厚度调整为1.2～2.0mm。
需要说明的是，热轧精轧之后的成品板材厚度越薄，在同等温度条件下，热轧精轧之后的成品板材表层、芯部的热流梯度越小，热轧显微组织再结晶就越充分，越有利于形成对成品钢板磁感更有利的等轴晶。此时，在较高的热轧精轧压下率条件下，热轧显微组织中的等轴晶沿轧制方向被不断拉长，长、短轴之比越来越大，一般会超过4.0。此时，成品钢板的磁各向异性会增大，成品钢板的屈强比会降低。因此，在热轧精轧、卷取之后，需要在降温过程的550～650℃范围进行1～4h时效处理，并在Ni元素的作用下，提高等轴晶沿垂直轧制方向上的生长速度，以降低沿轧制方向上的等轴晶长短轴之比，使之介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例≥75％。其中，等轴晶数量比例越高越好，但限于当前技术条件达不到100％。
在本发明中，完成步骤(2)的加热、粗轧、精轧和卷取之后，无须进行常化中间退火工艺，其可以直接进行酸洗、一次冷轧，以轧制成目标厚度0.2～0.5mm。然后，可以优选地在氮、氢混合气氛下850℃～1000℃的温度范围内进行连续退火，连续退火后所获得的钢板进一步涂覆绝缘涂层，即可获得本发明的成品高磁感无取向电工钢板，该高磁感无取向电工钢板的屈强比可以达到0.78～0.90。
进一步地，在本发明所述的制造方法中，在步骤(5)中，在氮、氢混合气氛下850℃～1000℃的温度范围内进行连续退火。
相较于现有技术，本发明所述的高磁感无取向电工钢板及其制造方法具有如下所述的优点以及有益效果：
在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中，发明人通过全新的化学成分设计，并结合优化的制造工艺，设计了一种全新的高磁感无取向电工钢板。
在本发明中，发明人在合理的化学成分基础上，优化控制了热轧粗轧中间坯厚度以及热轧精轧成品厚度，并对精轧、卷取之后的热轧钢卷进行时效处理，且热轧钢卷无需进行常化中间退火工艺，其生产操作工艺简便，所制备的高磁感无取向电工钢板具有高屈强比、高磁感、低铁损的特点。
此外，本发明所设计的这种技术方案能够明显降低炼钢中的杂质元素以及有害夹杂物的控制难度，其钢中无需添加Sn、Sb微量元素，可以有效节约成分，具有良好的推广前景和应用价值。
附图说明
图1示意性地显示了在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中的Ni元素含量与成品钢板磁感应强度之间的关系。
图2示意性地显示了在本发明所述的高磁感无取向电工钢板的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例与屈强比之间的关系。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的高磁感无取向电工钢板及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6以及对比例1-2
表1列出了实施例1-6的高磁感无取向电工钢板以及对比例1-2的对比钢板的各化学元素的质量百分配比。
表1.(wt％，余量为Fe及除了S、O、N以外的不可避免的杂质)
在本发明中，实施例1-6的高磁感无取向电工钢板以及对比例1-2的对比钢板均采用以下步骤制得：
(1)按照表1所示的化学成分配比进行冶炼和铸造：在炼钢过程中，高炉铁水在依次经过铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼和连铸浇铸之后，得到化学成分(按质量百分含量计算)满足本发明权利要求的合格公称厚度为230mm的连铸坯。
(2)加热、粗轧、精轧和卷取：将获得的连铸坯输入到加热炉中进行加热和升温，加热完成后出炉并进行粗轧、精轧和卷取，其中控制经过粗轧之后的中间坯厚度为20～45mm，经过精轧之后的板材厚度为1.2～2.0mm；在卷取之后，在温降过程中的550～650℃范围内进行1～4h时效处理，之后自然冷却至室温，以使板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例≥75％。
(3)酸洗：经过上述热轧卷取的热轧钢卷不进行常化中间退火，直接进行酸洗。
(4)一次冷轧：经一次冷轧轧制成目标厚度0.2～0.5mm。
(5)连续退火：在氮、氢混合气氛下进行连续退火，并控制连续退火温度范围为850℃～1000℃。
(6)绝缘涂层：在连续退火后的钢板表面涂覆绝缘涂层。
在本发明中，实施例1-6的高磁感无取向电工钢板的化学成分和相关工艺参数均满足本发明设计规范控制要求；而在对比例1-2中，对比例1-2的对比钢板虽然也采用上述工艺步骤制得，但其化学元素成分和/或相关工艺参数存在不符合本发明设计的参数。
需要特别注意的是，在本发明所设计的这种对比例1-2的对比钢板中，其在卷取后，直接自然冷却至室温，且并不进行时效处理。
表2列出了实施例1-6的高磁感无取向电工钢板以及对比例1-2的对比钢板在上述制造工艺流程中的具体工艺参数以及最终的成品厚度。
表2.
需要说明的是，在采用上述工艺步骤制备钢板时，在完成步骤(2)的时效处理后，发明人将实施例1-6和对比例1-2的钢板分别进行了取样，并对各实施例和对比例样品的微观组织进行观察和分析。
通过对于微观组织的观察和分析，可以有效获得各实施例和对比例样品钢板在完成时效处理后的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例，并将相关观察分析结果列于下述表3之中。
表3列出了实施例1-6和对比例1-2在时效处理后所制备的钢板的显微组织观察分析结果。
表3.
观察发现，在本发明所述的实施例1-6中，卷取之后的钢板在温降过程中完成时效处理后，所获得的板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例均≥75％，且具体在75-96％之间。
相应地，完成上述显微组织的观察分析后，为了验证最终制备的钢板的性能，发明人将经由上述步骤制备的成品实施例1-6的无取向电工钢板以及对比例1-2的对比钢板分别进行了取样，并对实施例1-6和对比例1-2的样品钢板进行力学性能、磁感B50和铁损P15/50的测试，相关测试结果列于下述表4中。
相关性能测试手段，如下所述：
力学性能试验：基于国家标准GB/T 228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温拉伸试验方法进行力学性能测试，测试温度为25℃恒温测试，试样类型为JIS 5#试样，以测得实施例1-6和对比例1-2的样品钢板的屈强比。
磁感性能测试：基于国家标准GB/T 3655-2008，采用爱波斯坦方圈法进行铁损性能测试，测试温度为20℃恒温测试，试样尺寸为30mm×300mm，目标质量为0.5kg，测试参数为B50。由此测得实施例1-6和对比例1-2的样品钢板的磁感B50。
铁损性能测试：基于国家标准GB/T 3655-2008，采用爱波斯坦方圈法进行铁损性能测试，测试温度为20℃恒温测试，试样尺寸为30mm×300mm，目标质量为0.5kg，测试参数为P15/50。由此测得实施例1-6和对比例1-2的样品钢板的铁损P15/50。
表4列出了实施例1-6的高磁感无取向电工钢板以及对比例1-2的对比钢板的屈强比、磁感B50和铁损P15/50的测试结果。
表4.
如上述表4所示，在本发明中，实施例1-6的高磁感无取向电工钢板具有优异的机械性能和电磁性能，其屈强比在0.78-0.90之间，磁感B50在1.694-1.742T之间，铁损P15/50在1.82-3.14W/kg之间，其综合性能明显优于对比例1-2的对比钢板。对比例1-2由于没有满足本技术方案所限定的条件，因此其实施效果也劣于本案的实施效果。
需要注意的是，在本发明所设计的实施例1-6中，当1.30≤Si+Al≤2.20％时(实施例1、实施例4)，其铁损P15/50均≤3.2W/kg，磁感B50均≥1.725T；
而当2.20＜Si+Al≤3.20％时(实施例2、实施例3、实施例5和实施例6)，其铁损P15/50均≤3.0W/kg，磁感B50均≥1.695T。
结合上述表1、表2、表3和表4所列出的数据，可以进一步对本发明所制备的两个对比例进行分析和说明。
在对比例1中，钢中的Ni含量为0.02％，低于本发明设计下限要求0.05％，且在温降过程中的550～650℃范围内没有进行1～4h时效处理，之后自然冷却至室温，从而使得板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量之比只有63％，低于本发明设计下限要求75％。相应的，最终所制备的对比例1的这种对比钢材的屈强比仅为0.64，不满足本发明设计要求下限0.78。
在对比例2中，钢中的P含量为0.008％，低于本发明设计下限要求0.01％；钢中的Al含量为0.44％，高于本发明设计上限要求0.4％，且在温降过程中的550～650℃范围内没有进行1～4h时效处理，之后自然冷却至室温，从而使得板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量之比只有73％，其低于本发明设计下限要求75％。相应的，最终所制备的对比例2的这种对比钢材的屈强比仅为0.75，不满足本发明设计要求下限0.78。
图1示意性地显示了在本发明所述的高磁感无取向电工钢板中的Ni元素含量与成品钢板磁感应强度之间的关系。
如图1所示，对于3％Si的硅钢而言，随着钢中Ni含量的增加，磁感应强度快速升高，并在Ni含量达到0.05％时，磁感应强度可以升高至1.71T或以上。然后，随着钢中Ni含量的继续增加，磁感应强度继续缓慢升高，并维持在1.72-1.73T。
图2示意性地显示了在本发明所述的高磁感无取向电工钢板的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例与屈强比之间的关系。
如图2所示，显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶尺寸合格比例(等轴晶数量比例)与屈强比正相关。
在本发明所设计的这种高磁感无取向电工钢板中，随着显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶尺寸合格比例的增加，钢材的屈强比相应的增加。当等轴晶尺寸合格比例达到75％之后，钢材的屈强比会大于0.78，并在0.78-0.90范围内随着钢的化学成分和生产工艺有所波动。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高磁感无取向电工钢板，其含有Fe和不可避免的杂质，其特征在于，其还含有质量百分含量如下的下述各化学元素：
C≤0.003％、Si：1.2～3.0％、Mn：0.1～0.6％、P：0.01～0.15％、Al：0.1～0.4％、Ni：0.05～1.0％；并且满足Si+Al：1.30～3.20％；
所述高磁感无取向电工钢板不含有Sn和Sb。
2.如权利要求1所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于，其各化学元素质量百分含量为：
C≤0.003％、Si：1.2～3.0％、Mn：0.1～0.6％、P：0.01～0.15％、Al：0.1～0.4％、Ni：0.05～1.0％；余量为Fe和不可避免的杂质；
其中Si+Al：1.30～3.20％。
3.如权利要求1或2所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于，其中在不可避免的杂质中，S≤0.004％，N≤0.0025％、O≤0.0025％。
4.如权利要求1或2所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于，其各化学元素质量百分含量满足下述各项的至少其中之一：
Ni：0.1～0.5％；
P：0.01～0.08％。
5.如权利要求1或2所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于，其厚度为0.2～0.5mm。
6.如权利要求1或2所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于，其屈强比为0.78～0.9。
7.如权利要求1或2所述的高磁感无取向电工钢板，其特征在于：
当1.30≤Si+Al≤2.20％时，铁损P15/50≤3.2W/kg，磁感B50≥1.725T；
当2.20＜Si+Al≤3.20％时，铁损P15/50≤3.0W/kg，磁感B50≥1.695T。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的高磁感无取向电工钢板的制造方法，其特征在于，包括步骤：
(1)冶炼和铸造；
(2)加热、粗轧、精轧和卷取：其中控制经过粗轧之后的中间坯厚度为20～45mm，经过精轧之后的板材厚度为1.2～2.0mm；在卷取之后在温降过程中的550～650℃范围内进行1～4h时效处理，以使板材的显微组织中长短轴之比介于1.0～4.0之间的等轴晶数量比例≥75％；
(3)酸洗；
(4)一次冷轧；
(5)连续退火；
(6)绝缘涂层。
9.如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在步骤(5)中，在氮、氢混合气氛下850℃～1000℃的温度范围内进行连续退火。
CN202210908991.8A 2022-07-29 2022-07-29 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法 Pending CN117512438A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210908991.8A CN117512438A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法
PCT/CN2023/106986 WO2024022109A1 (zh) 2022-07-29 2023-07-12 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210908991.8A CN117512438A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117512438A true CN117512438A (zh) 2024-02-06

Family

ID=89705333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210908991.8A Pending CN117512438A (zh) 2022-07-29 2022-07-29 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117512438A (zh)
WO (1) WO2024022109A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3870725B2 (ja) * 2001-06-14 2007-01-24 住友金属工業株式会社 無方向性電磁鋼板及びその製造方法
JP4306490B2 (ja) * 2004-02-27 2009-08-05 Ｊｆｅスチール株式会社 鉄損の低い高強度無方向性電磁鋼板の製造方法
CN103498096B (zh) * 2013-09-16 2016-03-16 武汉钢铁(集团)公司 Rm≥600MPa的优良磁性能无取向电工钢及其生产方法
CN107587039B (zh) * 2017-08-30 2019-05-24 武汉钢铁有限公司 磁性优良的电动汽车驱动电机用无取向硅钢及生产方法
KR102452923B1 (ko) * 2018-03-26 2022-10-11 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 무방향성 전자 강판
CN109082607B (zh) * 2018-10-09 2020-01-07 鞍钢股份有限公司 一种无取向硅钢及其热连轧生产方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024022109A1 (zh) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101545072B (zh) 一种高电磁性能取向硅钢的生产方法
CN103695619B (zh) 一种高磁感普通取向硅钢的制造方法
CN1258608C (zh) 冷轧无取向电工钢的制造方法
CN101139681A (zh) 中高牌号冷轧无取向硅钢及其制造方法
EP3719160B1 (en) Non-oriented electrical steel sheet with excellent magnetism and manufacturing method therefor
CN109957726A (zh) 一种低成本高强度冷轧退火板及制造方法
WO2021037061A1 (zh) 一种600MPa级无取向电工钢板及其制造方法
CN109022703A (zh) 一种磁各向异性低的无取向硅钢及其制造方法
CN114250420A (zh) 一种罩式中间退火高牌号无取向硅钢50bw350的生产方法
CN112143964A (zh) 一种极低铁损的无取向电工钢板及其连续退火工艺
WO2021037064A1 (zh) 一种含Cu无取向电工钢板及其制造方法
CN110331344B (zh) 一种强度性能稳定的Rm≥600MPa汽车大梁钢及生产方法
CN113981307A (zh) 一种高磁感、低铁损的无取向电工钢板及其制造方法
CN109182907B (zh) 一种无头轧制生产半工艺无取向电工钢的方法
CN117512438A (zh) 一种高磁感无取向电工钢板及其制造方法
JPH11335793A (ja) 磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板及びその製造方法
CN112143866A (zh) 伺服电机用无取向硅钢板及其生产方法
CN115198203B (zh) 一种免常化中间退火的无取向电工钢板及其制造方法
CN107326282B (zh) 600MPa级高屈强比热轧高强轻质钢及其制造方法
CN115704073B (zh) 一种表面状态良好的无取向电工钢板及其制造方法
WO2024017345A1 (zh) 一种无取向电工钢板及其制造方法
CN117127110B (zh) 表面优良的高牌号无取向硅钢及其制备方法
CN118048574B (zh) 无取向硅钢及其生产方法
WO2024017347A1 (zh) 一种无取向电工钢板及其制造方法
CN115261732B (zh) 一种350MPa级低成本高磁感冷轧磁极钢及其制造方法

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