CN1888112A - 具有高磁感的高牌号无取向电工钢及其制造方法 - Google Patents

Abstract

具有高磁感的高牌号无取向电工钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C≤0.0050％、N≤0.0030％、Si 1.50％～2.50％、Al 0.80％～1.30％、Mn 0.20％～0.50％、P≤0.030％、S≤0.005％、Sb 0.03％～0.10％、Sn 0.05％～0.12％、B 0.0005％～0.0040％、其余为铁和不可避免的夹杂；其中Sb和Sn选择其中一种。通过粗轧道次大压下轧制和粗糙辊轧制，高温卷取，优化各道次压下率来获得理想的热轧带钢组织；提高冷轧压下率，为最终再结晶退火过程中晶粒长大提供更大的能量(变形能)；通过控制再结晶退火温度来获得理想的晶粒组织等措施，来获得表面质量优良的具有高磁感、低铁损的最能适用于高效电机铁芯。

Description

具有高磁感的高牌号无取向电工钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢及其制造方法，特别涉及产品主要是用作生产高效电机铁芯的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造工艺。

背景技术

常规无取向电工钢生产方法利用硅(Si)能提高钢铁材料电阻率的特性，通过加入硅来实现降低铁损的目的，但是同时由于电阻率的升高而带来了磁导率的下降，最终导致磁感的降低。所以，采用常规生产方法制造的高牌号无取向电工钢(高Si含量)虽然在一定程度上可以得到较低的铁损，但同时也存在磁感低弊端。在当前以节约能源、提高效率为发展方向的电机行业，要求其主要材料——无取向电工钢——具有低铁损的同时，也要具有高磁感，这就对常规高牌号无取向电工钢生产方法提出了挑战。

本发明从提高电工钢产品磁感的机理出发，通过调整成分，提高Al含量来替代Si的作用，达到降低铁损的目的，同时使用Al来替代部分Si也是为了获得更多的(100)立方织构，减少由于高Si带来的各向异性；添加偏析元素Sn、Sb等，来获得理想的织构，从而提高磁感；为了消除在低碳(＜50ppm)情况下，由于高Si+Al(＞2％)所引起的‘瓦楞状缺陷’，要求热轧粗轧≤4道次，粗轧累计压下率≥80％，其中至少有一个道次的压下率≥40％，最好有2个以上道次的压下率≥40％的高轧制形状因素的粗轧轧制技术，目的是破坏铸态组织的(100)柱状晶，提高再结晶等轴化率；对精轧工艺和退火工艺也进行优化，合理分配道次压下率、控制加热速率等，在获得理想的容易磁化的(100)α织构同时抑制不易磁化的(111)γ织构，并获得理想的晶粒组织，从而在获得低铁损的同时也较大程度地提高磁感，在保持低铁损(P_15/50＜2.3W/Kg)的同时磁感B₅₀比常规方法提高0.05特斯拉以上(B₅₀＞1.71Tesla，0.35mm)。为了抵消由于Sb/Sn的加入可能引起晶界脆化，本发明加入了适当的B来起到强化晶界的作用，可以防止轧制过程中的断带。同时为了改善高Si钢带大生产的冷加工性，本发明利用铝也具有提高电阻率而又不大影响加工的特性，通过加入Al替代部分Si，达到冷轧生产中可连续轧制的目的，提高生产效率，这也使得增大冷轧压下率(＞84％)成为可能，达到减小最终成品各向异性的目的，有利于提高电机的效率。同时由于本发明通过控制冶炼C和N等元素，从而可以省略最后的脱碳退火工序，也能达到控制时效劣化的效果。

以前在生产高磁感的无取向电工钢时，采用增加热轧过程的中间坯保温和二次冷轧法(专利号：95119969.2)、二次冷轧+中间退火法(专利号：91107594.1)、控制热轧节奏和卷取温度(专利号：11-172333[JP11172333 A])、两相区终轧+高温卷取并保温法(专利号：95194275.1)、高Si热轧带钢常化法+二次冷轧法(专利号：00133842.0)、高Mn+高温卷取并保温法(特開平11-172333)等等都能达到提高电工钢产品电磁性能的目的，但这些方法都在一定程度上影响批量生产节奏，增加了生产工序，从而增加了生产成本，而且专利95194275.1采用了在两相区终轧的方法，使得热轧的稳定控制比较困难。专利号为00115993.3的发明中，采用了高Si+Al并调整P+Sn/Sb的成分体系来达到改善电磁性能的目的；但高Si和高Al的加入而且没有采用破坏由此引起的板坯粗大柱状晶，容易在最终成品产生‘瓦楞状’缺陷，而使得最终产品的叠装系数增大，增大了电机损耗且降低了电机效率。所以该发明采用了热轧板常化处理或缓冷处理的办法来起到消除‘瓦楞状’缺陷的目的，这增加了生产工序，也要对设备进行大规模的改造，使得生产成本增加。而专利01138224.4采用了低Al的成分体系，也通过调整P+Sn/Sb来达到改善织构的作用；但由于该专利P+Sn/Sb的加入使得晶界强度迅速劣化，而又没有加入晶界强化元素(如B)作为弥补，使得冷轧过程中极易断带，这无形中增大了大生产的成本。也有在连铸过程中采用低温浇铸法(特公昭49-39526号公报)、1000℃以上终轧且热轧后1～7秒内不喷水冷却，并在＜700℃卷取(特公昭62-54023号公报)等来消除生产高牌号电工钢产品‘瓦楞状’缺陷。但采用低温浇铸法时，连铸过程中的钢水温度不易控制，结晶器中夹杂物不易上浮，连铸坯内夹杂物数量增多，影响最终产品质量；采用高温精轧法(特公昭62-54023号公报)要求连铸坯加热温度提高至1250℃以上，易造成连铸坯塌腰，且影响生产节奏，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于通过有效调整合金成分、适当添加偏析元素，并采用粗轧大压下破坏板坯柱状晶组织，促进柱状晶组织发生再结晶从而消除由于低C、高Si+Al带来的‘瓦楞状’缺陷，通过一次冷轧法即可以得到表面质量良好且具有高磁感的高牌号无取向电工钢。产品生产无需常化，铁损实物水平达到或优于新日铁H7～H14水平，磁感比常规产品提高500高斯以上；也可以通过常化工艺进一步改善产品电磁性能，铁损进一步降低、磁感进一步提高。本发明产品完全满足高效电机铁芯用钢的要求，也可以使用于常规电机铁芯，可提高电机效率、改善运行指标、实现节能降耗。

本发明的技术方案是，

本发明首先从优化高牌号无取向电工钢成分入手，通过硅(1.5～2.5％)和铝(0.8～1.3％)来获得低铁损，同时获得较好的可加工性，并使第二相析出物(如AlN等)粗化；控制C含量＜30ppm来消除电磁性能的时效劣化；合理添加适当的偏析元素Sb(0.05％～0.10％)或Sn(0.08％～0.12％)、控制B/N＜4.0，设计出新型的合金体系，最终获得更多的易磁化(100)α织构并抑制(111)γ织构，降低铁损、提高磁感；通过粗轧道次大压下轧制和粗糙辊轧制等破坏粗大柱状晶达到消除“瓦楞状”缺陷的目的；通过高温卷取来使第二相析出物(如AlN、MnS等)粗化、优化各道次压下率来获得理想的热轧带钢组织，也获得理想织构；通过调整热轧道次压下率、提高冷轧压下率，获得更多的易磁化的(100)α织构并抑制(111)γ织构，来缓解由于Si的加入引起的各向异性升高，降低电机在运行时的损耗，同时也可以通过提高冷轧压下率，为最终再结晶退火过程中晶粒长大提供更大的能量(变形能)；通过控制再结晶退火温度来获得理想的晶粒组织等措施，来获得表面质量优良的具有高磁感、低铁损的最能适用于高效电机铁芯、也能适用于普通电机铁芯的高牌号无取向电工钢。也可以通过热轧带钢常化工艺，来进一步获得具有更为优越电磁性能的电工钢。

其成分设计方案如下所示：

C：对于无取向电工钢，C含量控制在0.005％以下，最好0.003％以下，可免去脱碳工序就能达到防止时效的目的，防止内氧化层和内氮化层，达到降低铁损的目的，也能防止炉底辊粘上氧化铁皮而造成划伤。降低C含量，也能使相变温度升高，有利于提高最终成品退火来获得理想的组织，同时AlN固溶度降低，可防止细小AlN析出，可达到提高成品磁感的目的。

N：N易于形成细小的AlN质点抑制晶粒长大，所以降低钢中的N含量有利于抑制细小AlN质点的形成，从而提高磁感、降低铁损。同时，N比C对时效的影响更大，降低N含量，可以减小磁时效带来的影响。原则上N含量越低越好(最好≤15ppm)，但考虑到炼钢成本和实际可操作性，N含量应≤30ppm。

Si：钢中的Si含量增高，电阻率ρ增高，钢带的铁损降低，但同时磁感也降低。由于Si的增高，同时也会带来加工脆性增强，造成冷轧困难。本发明通过大量实验，发现在Si含量达到2.0％以上的情况下，通过增加Si含量来达到降低铁损的效果不是十分理想。为了在保证降低铁损的基础上控制磁感下降，并保证冷轧的可加工性，Si含量控制在≤2.5％(最好1.5％～2.5％)。

Al：Al同Si一样，提高钢的电阻率、缩小γ相区、促进晶粒长大，降低铁损，尤其高Al含量时，促进粗大AlN形成，改善织构，降低铁损和各向异性，而且固定氮，使磁时效减少。此外Al与Si相比，Al对钢的强度、硬度和塑性的影响不如硅明显，从而改善了钢的冷轧性能。对于本发明钢，钢中Al含量为0.80％～1.30％时作用最佳，当钢中Al含量低于0.80％时，在保持Si含量≤2.5％的情况下，不利于得到很低铁损；当钢中Al含量高于1.30％时，钢水粘度过大，影响浇铸的正常进行，甚至导致水口堵塞断流，同时也对冷轧工序带钢的焊接带来影响。因此控制Al含量在0.80％～1.30％。

Mn：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，可以通过保证一定量的Mn来改善热轧塑性，同时MnS在γ相中的固溶度比较低，可促使MnS粗大化，有利于以后的晶粒长大。本发明要求Mn/S≥10，来保证良好的热加工性和促使MnS粗大化，并且配合其他合金可以改善冲片性能。但由于本发明要求S含量低，所以，Mn含量也不宜太高，防止热轧带钢在预退火(常化)过程中析出细小的MnSiN₂；而且Mn是扩大γ相元素，当Mn含量过高时，A₃点相变点温度过低，造成热轧终轧温度和成品退火温度过低，成品钢板晶粒尺寸过小，对磁性不利，而且还提高成本。结合实验结果，本发明Mn含量规定为0.2～0.5％。

P：P对无取向电工钢钢带的脆化作用较大，随着Si+Al含量的升高，这种脆化作用更强；在C含量低于80ppm的情况下，P沿晶界偏聚加大，导致最终退火时的晶粒长大受阻，而且在阻碍{110}织构发展的基础上促进了{222}织构发展，导致磁感降低；Mn又促进P向晶界偏聚，使钢带的弯曲数急剧降低，同时P还损害钢带的冷轧性能。对于高牌号无取向电工钢，P应控制在≤0.040％。

S：S对无取向电工钢的电磁性能影响很大，尤其是在高Si+Al的情况下，高S会大幅度提高铁损；当S与Mn形成细小的MnS时，可以强烈阻碍成品退火时的晶粒长大，磁感大幅度下降、铁损大幅度提高。本发明通过高Al、低S来达到充分控制细小AlN和MnS析出的目的。原则上钢中S含量越低越好，但从炼钢成本和可操作性的角度，钢中的S含量应控制在50ppm以下。

Sb：Sb为表面活性元素，能够沿晶界和表面偏析，不同方向的表面能选择性地降低，阻碍(hkl)晶粒沿轧制方向的发展，(111)晶粒明显减少，同时促进了(100)织构的发展，能显著改善热轧板和成品板的织构，最终达到进一步降低铁损、提高磁感的作用。在含锰钢中加入Sb还可以阻止热轧板表面增N及Si、Al氧化和氮化，即可以防止内氧化层和内氮化成形成，提高磁感、降低铁损。但是当Sb含量大于0.10％时，沿晶界偏聚的Sb过多，阻碍晶粒长大，热轧板和成品板晶粒细小，铁损增高，过多的Sb会造成晶界弱化，轧制过程中易出现断带现象；当Sb含量小于0.03％时，沿晶界偏聚的Sb过少，抑制晶界(111)晶粒生核能力不足，起不到足够的有利作用。因此Sb含量的控制范围为0.03％～0.10％。

Sn：Sn也为表面活性元素，能够沿晶界和带钢表面偏析，且表面偏析程度比晶界偏析要更强。在再结晶阶段，由于Sn原子偏析在晶界和带钢表面，可以减少带钢表层内氧化、防止活性氧沿晶界向钢基体渗透；表面能会选择性地降低并且一些晶界的活性增强，通过适量的Sn含量，可以得到比较理想的带钢表面织构，(111)晶粒得到抑制，并且可以促进有利织构(100)的发展，提高电磁性能。本发明中，规定Sn含量0.05～0.12％，如果含量过多，则沿晶界偏聚过多，阻碍最终退火时晶粒的长大，同时也会增加轧制过程中断带的风险；如果过低，则不能充分发挥Sn改善织构的作用。

B：B在γ相中，优先与N结合生成BN，以BN为核心析出粗大的AlN，组织热轧时析出细小的AlN，使AlN的危害作用减少；此外，B在热轧过程中会偏聚在晶界可以防止钢中由于添加Sb或Sn等晶界偏聚而产生的脆化作用。但是当B/N＞4.0时，由于B偏聚于晶界，使得(111)组分加强，同时(100)组分得到抑制，影响最终成品的电磁性能；当B添加量低于0.0005％时，也起不到有利的作用。因此，在本发明中B含量的控制范围为0.0005％～0.0040％。

本发明的技术方案是：具有低铁损、高磁感的高牌号无取向电工钢板，组成元素包括：Fe、Si、Al、Mn、P、Sb/Sn、B、C、N、S等，其中Sb和Sn选择其中一种，组成元素的重量百分比为：

C：≤0.0050％

N：≤0.0030％

Si：1.50％～2.50％

Al：0.80％～1.30％

Mn：0.20％～0.50％

P：≤0.030％

S：≤0.005％

Sb：0.03％～0.10％

Sn：0.05％～0.12％

B：0.0005％～0.0040％

其余为铁和不可避免的夹杂。

对无取向电工钢板的组成元素的配比进行进一步优化，得到优选后的配比范围是：

C：≤0.0030％

N：≤0.0015％

Si：1.80％～2.20％

Al：0.80％～1.20％

Mn：0.30％～0.50％

P：≤0.030％

S：≤0.003％

Sb：0.05％～0.10％

Sn：0.06％～0.11％

B：0.0005％～0.0030％

其余为铁和不可避免的夹杂。

其次，采用低温加热工艺，板坯加热温度1100～1200℃，减少AlN在加热过程中的固溶量，从而减少细小AlN的析出。

再次，优化热轧工艺，尤其优化粗轧工艺，要求粗轧≤4道次，粗轧累计压下率≥80％，其中至少有一个道次的压下率≥40％，最好有2个以上道次的压下率≥40％，即所谓高轧制形状因素(m＝2(H_i-1-H_i)^1/2/(H_i-1+H_i)，其中H_i-1为i道次轧制前钢板进轧机的厚度、H_i为i道次轧制后钢板出轧机的厚度)的粗轧轧制技术，目的是破坏铸态组织的(100)柱状晶，提高再结晶等轴化率。众所周知，在粗轧过程中，采用道次大压下，可以减少粗轧道次，缩短粗轧时间，减少钢板与轧辊之间的接触次数和时间，因而减少粗轧过程的温降，确保粗轧板坯温度在再结晶临界温度(T_Cr)以上是获得高的再结晶率、高等轴化率组织的首要条件。其次bcc结构的铁基合金的层错能较高，当单位时间的形变功较低时，不但合金内部形变储存能低，而且形变亚结构如位错很容易发生攀移和热激活交滑移等回复过程，使位错密度迅速降低，形变储存能很快释放，再结晶驱动力迅速降低，阻碍再结晶发生；而且形变亚结构密度迅速降低，再结晶晶核在形变亚结构形核几率大大降低，而主要在晶界和亚晶界上形核，并迅速长大，造成组织再结晶不完全及发生再结晶的组织不均匀。采用道次大压下轧制(即高轧制形状因素轧制)，由于形变速度增大(形变速度 $\stackrel{\·}{\mathrm{\ϵ}}\∝\mathrm{\Δh}/H,$ 其中 为形变速度、Δh为i道次是绝对压下量、H为i道次前钢板厚度)，单位时间的形变功增大，钢板中的单位时间钢板形变储存能增大，是破坏柱状晶，获得高的再结晶率、高等轴化率组织的一个重要条件，同时也是破坏原有(100)柱状晶位向的重要条件。从形变方式上看：道次压下率大，有利于增大轧辊和钢板表面的摩擦力，引起钢板剪切形变量增大，剪切形变沿钢板厚度方向穿透深度增加，轧制由平面应变状态转变为复杂的应变状态，晶格转动弯曲程度大，形变储存能高，破坏柱状晶组织作用增大，促进柱状晶组织发生再结晶。此外，道次压下率大，形变加热作用也较大，部分地补偿轧制过程中的热损失，提高钢板形变过程中的温度，促进形变组织的再结晶。控制粗轧终轧温度≥980℃、最好≥1000℃，目的是促进粗轧板坯再结晶。在精轧过程中，连轧机组前面几个机架中，至少有一个机架采用辊面较为粗糙的轧辊，辊面粗糙度至少≥5μm，最好≥7μm，目的是增加钢板与轧辊之间的摩擦力，增强钢板的剪切形变，增加剪切形变沿板厚方向的穿透深度，减少钢板中心部位的平面应变区，增大钢板中心的形变储存能，促进热轧板的再结晶，破坏原始铸态粗大的(100)柱状晶组织。

最后，热轧板经过≥710℃高温卷取，实现热轧板自退火过程，由于710℃高于再结晶的临界温度，热轧板在710℃温度以上发生静态再结晶，消除(100)<011>形变组织，实现热轧板组织的等轴化，并促进热轧板晶粒、ALN、MnS粒子长大，提高成品磁性。经过上述工艺优化，不仅完全消除瓦楞状缺陷，并可以省掉常化，而且获得表面状况良好、电磁性能优异的无取向电磁钢板。

也可以根据具体的产品性能需求情况，对热轧钢带在950～1050℃进行常化处理，使热轧带钢组织进一步均匀化粗大化，获得更理想的织构分布和电磁性能更优异的无取向电工钢板。

由于高牌号无取向电工钢的Al含量和Si含量高，电磁性能的各向异性增强，这也影响到电机的发热及效率。为了减少由于Si和Al的升高而引起的各向异性，本发明采用了增大冷轧压下率的方法，通过次方法，不仅是各向异性得到改善，同时也有利于促进(100)有利织构的发展。为了保证产品的各向异性敏感指数Kp＝(P15/50C-P15/50L)/(P15/50C+P15/50L)满足用户需求(其中C和L分别代表带钢纵、横向)，冷轧压下率控制在84％～92％。

为了获得理想的最终成品组织和织构，可以通过控制最终再结晶退火工艺的升温速度、冷却速度和均热温度等来获得，升温速度控制在≥25℃/s，缓冷速度控制在≤15℃/s(1100℃→600℃)，快冷速度控制在～30℃/s。由于本发明的合金体系使得带钢退火温度可以控制在较高的水平，对调整带钢组织有利；均热温度控制在900℃～1100℃，如果过高(＞1100℃)钢带会部分发生γ→α相变，破坏再结晶及再结晶组织。通过控制缓冷速度，也可以减小带钢热应力，从而获得更好的电磁性能。退火气氛采用30％H2+70％N2来获得光滑的带钢表面，同时也可以防止带钢内氧化层的形成。最终产品的晶粒径为50～200μm。

其生产过程为：铁水预处理、冶炼、二次精炼、连铸、热轧、(常化)、酸洗、冷轧、成品退火及绝缘膜涂敷。其中常化工序为生产更高级别的产品时采用的工艺，生产厂家可以根据具体情况进行选择。

本发明的有益效果

与现有技术相比，本发明技术特点是只需进行适当合金体系设计，无需改造任何生产设备、无需对现有生产工艺作重大调整，就可以制造出铁损达到或超过H8水平且磁感升高400高斯以上的高牌号无取向电工钢，能满足高效电机铁芯的使用要求。尤其是本产品可以无需常化、一次冷轧、无需冷轧中间退火就可以生产，降低了生产成本，提高了产品性价比和市场竞争力。

所以，本发明在优化成分的基础上，结合合理的工序工艺控制，达到采用最简单的生产工序就可以生产具有高磁感的高牌号无取向电工钢的目的。

本发明和相关专利的成分对比情况如表1所示，制造方法对比情况如表2所示：

                                 表1本发明和相关发明成分对比情况表(％)

	C	Si	Al	Mn	P	S	Sn	Sb	B	N
											本发明	0.005	1.5～2.5	0.8～1.3	0.2～0.5	0.03	0.005	0.05～0.12	0.03～0.1	0.0005～0.004	0.003
95119969.2	＜0.01	＜4.0	＜1.5	＜1.5	＜0.2	＜0.01	/	/	/	/
											91107594.1	＜0.02	(Si+Al)	＜4.0	＜1.0	＜0.2	/	/	/	/	/
JP11172333A	/	0.1～4.0	/	0.1～2	/	/	/	/	/	/

				.0
											95194275.1	/	0.1～2.5	0.1～1.0	0.1～2.0	/	/	/	/	/	/
	以上元素中Si、Al、Mn选择至少一种，且(Si+2Al)＜2.5％.
											专利00133842.0	＜0.005	1.5～8.0	/	0.005～2.5	/	＜0.005	/	/	/	＜0.005
特開平11-172333	/	0.1～4.0	/	0.1～2.0	/	/	/	/	/	/
											00115993.3	＜0.008	0.2～2.5	＜1.5	0.15～0.8	--	＜0.003	P+Sn/Sb：0.08～0.45		＜0.035	＜0.003
01138224.4	＜0.005	＜2.0	＜0.008	0.15～0.8	--	＜0.003	P+Sn/Sb：0.08～0.45		＜0.0005	＜0.002
											特公昭49-39526	＜0.04	1.5～4.0	＜1.0	/	/	/	/	/	/	/
特公昭62-54023	＜0.01	1.8％＜(Si+2A1)＜5％		/	/	＜0.0015	/	/	/	＜0.002

            表2本发明和相关发明制造方法对比情况表

	制造方法
		本发明	添加析出元素，达到改善成品织构目的，以改善电磁性能；适当添加B，达到提高生产稳定性的目的；采用部分以Al代Si，达到改善加工性能的目的；热轧过程采用粗轧大压下法，达到消除‘瓦楞状’缺陷目的。热轧带钢的常化退火作为可选方案，可用来作为进一步提高电磁性能的手段。
95119969.2	中间坯保温+二次冷轧。
		91107594.1	二次冷轧法+中间退火。
JP11172333A	控制轧制节奏和卷取温度。
		95194275.1	两相区终轧+高温卷取并保温。
00133842.0	常化退火+二次冷轧。
		特開平11-172333	高Mn+高温卷取并保温。
00115993.3	高Si+Al并调整P+Sn/Sb的成分体系。
		01138224.4	不含Al的成分体系并调整P+Sn/Sb。

特公昭49-39526	低温浇铸法。
		特公昭62-54023	1000℃以上终轧且热轧后1～7秒内不喷水冷却，并在＜700℃卷取。

附图说明

图1为本发明钢C热轧板组织示意图；

图2为本发明钢C热轧板常化退火后组织示意图；

图3为本发明钢C成品板组织示意图；

图4为本发明相关产品和常规35A230电磁性能对比示意图。

具体实施方式

实施例1：

发明钢A含有C：0.0031％、Si：2.00％、Al：0.95％、Mn：0.31％、Sn：0.092％、B：0.0009％，其余为铁和不可避免的杂质；粗轧累计压下率84％，其中一个道次的压下率41％，粗轧终轧温度1000℃；精轧开轧温度为918℃，终轧温度为868℃，560℃卷取，精轧压下率分别为：第一道次31％、第二道次29％、第三道次29％、第四道次71％、第五道次18％；不采用常化退火；冷轧压下率为87％(成品带钢厚度为0.35mm)；再结晶退火制度：1000℃×90秒，升温速率为30℃/s，缓冷速度控制在≤15℃/s(1000℃→600℃)，快冷速度控制为33℃/s。退火气氛采用30％H2+70％N2。成品板表面质量良好，平均晶粒径为120μm，磁性为：B50＝1.718T、P15/50＝2.132W/kg。产品通过250℃×100小时，电磁性能无时效劣化。

实施例2：

发明钢B含有C：0.0029％、Si：2.00％、Al：0.99％、Mn：0.301％、Sb：0.078％、B：0.0009％，其余为铁和不可避免的杂质；粗轧累计压下率85％，其中一个道次的压下率42％，粗轧终轧温度990℃；精轧开轧温度为916℃，终轧温度为868℃，729℃卷取，精轧压下率分别为：第一道次31％、第二道次29％、第三道次30％、第四道次71％、第五道次17％；不采用常化；冷轧压下率为87.5％(成品带钢厚度为0.35mm)；再结晶退火制度：1000℃×70秒，升温速率为28℃/s，缓冷速度控制在≤15℃/s(1000℃→600℃)，快冷速度控制为31℃/s。退火气氛采用30％H2+70％N2。成品板表面质量良好，平均晶粒径为125μm，磁性为：B50＝1.726T、P15/50＝2.125W/kg。产品通过250℃×100小时，电磁性能无时效劣化。

实施例3：

发明钢C含有C：0.0030％、Si：2.01％、Al：1.02％、Mn：0.302％、Sn：0.1％、B：0.001％，其余为铁和不可避免的杂质；粗轧累计压下率83％，其中一个道次的压下率42％，粗轧终轧温度1000℃；精轧开轧温度为915℃，终轧温度为872℃，725℃卷取，精轧压下率分别为：第一道次30％、第二道次30％、第三道次30％、第四道次70％、第五道次17％；常化制度：1000℃×120秒；冷轧压下率为86.5％(成品带钢厚度为0.35mm)；再结晶退火制度：1000℃×80秒，升温速率为28℃/s，缓冷速度控制在≤15℃/s(1000℃→600℃)，快冷速度控制为30℃/s。退火气氛采用30％H2+70％N2。成品板表面质量良好，平均晶粒径为135μm，磁性为：B50＝1.732T、P15/50＝2.112W/kg。产品通过250℃×100小时，电磁性能无时效劣化。

详细实施例的化学成分和制造方法及电磁性能如表3、表4所示，我们可以看出，本发明的成分和制造工艺可以适用于H7～H12系列的高牌号无取向电工钢产品。

                                                                    表3                                              wt％

实施例	C	Si	AlSol	Mn	P	S	Sn	Sb	B	N
											1	0.0031	2.00	0.95	0.31	0.020	0.0035	0.092	0	0.0009	0.0025
2	0.0029	2.00	0.99	0.301	0.025	0.0040	0	0.078	0.0009	0.0029
											3	0.0030	2.01	1.02	0.302	0.028	0.0040	0.100	0	0.0010	0.0020
4	0.0035	1.50	0.80	0.25	0.021	0.0045	0.080	0	0.0008	0.0020
											5	0.0025	1.50	1.30	0.29	0.015	0.0030	0	0.090	0.0030	0.0028
6	0.0030	1.80	1.00	0.35	0.016	0.0030	0	0.060	0.0005	0.0021

7	0.0025	2.20	0.80	0.50	0.015	0.0025	0	0.075	0.0005	0.0015
											8	0.0040	2.20	1.30	0.50	0.018	0.0025	0.110	0	0.0010	0.0012
9	0.0035	2.50	0.90	0.45	0.016	0.0020	0.060	0.050	0.0010	0.0018
											10	0.0025	2.50	0.80	0.45	0.010	0.0020	0.050	0.040	0.0008	0.0029
11	0.0020	2.30	1.30	0.20	0.028	0.0035	0.080	0	0.0040	0.0025
											12	0.0015	2.30	1.00	0.35	0.025	0.0025	0	0.095	0.0030	0.0028

                        表4：实施例生产方法及成品电磁性能

制造工艺	板坯加热温度(℃)	粗轧最大压下率(％)/总压下率(％)	最大精轧辊面粗糙度(μm)	粗轧终了温度(℃)	卷取温度(℃)	常化退火温度(℃)	冷轧总压下率(％)	成品退火温度(℃)	电磁性能		所属系列
												P15/50(W Kg)	B50(T)
									1	1150				41/84	8	1000	560	无	87.0	1000	2.132	1.718	H8
2	1120	42/85	7	990	729	无	87.5	1000			2.125	1.726	H8
									3	1130				42/83	9	1000	725	1000	86.5	1000	2.112	1.732	H8
4	1180	41/82	6	1050	720	无	89.1	920			2.650	1.740	H12
									5	1135				41/83	7	1000	710	无	86.6	950	2.350	1.738	H10
6	1110	43/82	6	1000	730	无	85.2	960			2.250	1.730	H9
									7	1100				43/83	8	1050	735	无	86.5	1000	2.125	1.734	H8
8	1130	41/81	12	1000	745	无	84.6	1000			1.960	1.712	H7
									9	1155				42/82	6	985	570	1000	88.1	1050	1.910	1.725	H7
10	1145	43/81	11	995	740	无	87.5	1000			1.950	1.712	H7
									11	1160				42/83	7	1000	725	1050	85.5	1050	1.920	1.718	H7
12	1100	42/82	10	980	730	无	86.3	1000			1.980	1.715	H7

图1是本发明C(实例3)中热轧板金相组织图，热轧组织是理想的铁素体，带钢中部没有偏析的‘带状组织’出现，近带钢表面组织细小均匀，中心部位晶粒沿轧制方向延伸、较粗大。

图2是本发明C(实例3)中热轧带钢经过常化退火后的金相组织图，常化退火后热轧带钢组织明显较热轧后均匀、粗大，热轧变形后的晶粒完成了再结晶过程。

图3所示为本发明C(实例3)最终成品的金相组织图，晶粒组织比较理想，平均晶粒径达到约140μm，能得到较低铁损和较高的磁感应强度。

对于采用本发明工艺以及常规工艺的产品(35A230同一牌号系列产品对比)电磁性能比较如图4所示，采用本发明的合金体系、添加Sn/Sb、粗轧大压下轧制、控制热轧和冷轧压下率等方法，可以得到表面质量优良、具有高磁感〔比常规产品高出0.05T(500高斯)以上〕的高牌号无取向电工钢，在保证铁损(P15/50)一定程度降低的同时，磁感得到相当大程度的提高，在用来制作电机时有利于提高电机的效率，达到节约能源的目的。如果采用常化工艺，则能得到电磁性能更为优越(铁损更低)的产品，从而进一步提高产品的档次。

根据本发明，可以通过控制钢中C、N含量来防止时效劣化，采用新的合金体系、粗轧大压下、调整精轧压下率分配、高温卷取工艺、采用大冷轧压下率和控制最终再结晶退火制度，不仅可以得到表面质量优良的具有高磁感、低铁损的高牌号无取向电工钢板(产品实物质量达到或超过新日铁H8水平)，而且可以减少产品的各向异性，能更好地提高电机的效率。而且，本发明可以根据一些高端需求的用户，有针对性地采用常化工艺，进一步得到电磁性能更为优越的产品。

综上所述，由于本发明技术采用添加偏析元素、粗轧大压下技术、不使用电磁搅拌(EMS)、不使用常化退火、一次冷轧法就可生产的具有高磁感的高牌号(H7～H14)无取向电工钢，产品在保持低铁损的前提下磁感(B₅₀)比常规产品的磁感要提高500高斯以上；而且，可以根据生产实际情况省略热轧板常化工艺、也可以采用一次冷轧工艺，无需任何设备改造，因而是一种工艺简单、成本低廉的生产性能优良的高牌号无取向电工钢的方法，具有很强的适应性、经济性和环保性。

Claims (7)

1.具有高磁感的高牌号无取向电工钢，其成分重量百分比为：

C：≤0.0050％

N：≤0.0030％

Si：1.50％～2.50％

Al：0.80％～1.30％

Mn：0.20％～0.50％

P：≤0.030％

S：≤0.005％

Sb：0.03％～0.10％

Sn：0.05％～0.12％

B：0.0005％～0.0040％

其余为铁和不可避免的夹杂；

其中，Sb和Sn选择其中一种。

2.如权利要求1所述的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的，其特征是，其成分的重量百分比为：

C：≤0.0030％

N：≤0.0015％

Si：1.80％～2.20％

Al：0.80％～1.20％

Mn：0.30％～0.50％

P：≤0.030％

S：≤0.003％

Sb：0.05％～0.10％

Sn：0.06％～0.11％

B：0.0005％～0.0030％

其余为铁和不可避免的夹杂；

其中，Sb和Sn选择其中一种。

3.具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造方法

a.热轧：板坯加热：板坯加热温度1100～1200℃；

粗轧：粗轧≤4道次，累计压下率≥80％，其中至少有一个道次的压下率≥40％，粗轧终轧温度≥980℃；

精轧：连轧机组前面几个机架中，至少有一个机架采用辊面较为粗糙的轧辊，辊面粗糙度至少≥5μm；

卷取：≥710℃高温卷取，实现热轧板自退火过程；

b.冷轧：冷轧压下率控制在84％～92％；

c.再结晶退火：均热温度控制在900℃～1100℃。

4.如权利要求3所述的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造方法，其特征是，卷取后的热轧板进行常化退火，常化退火温度950～1050℃。

5.如权利要求3所述的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造方法，其特征是，粗轧2个以上道次的压下率≥40％。

6.如权利要求3所述的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造方法，其特征是，控制粗轧终轧温度≥1000℃。

7.如权利要求3所述的具有高磁感的高牌号无取向电工钢的制造方法，其特征是，控制精轧辊面粗糙度≥7μm。

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