CN103014503A

CN103014503A - 无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢及生产方法

Info

Publication number: CN103014503A
Application number: CN2012104997227A
Authority: CN
Inventors: 张新仁; 谢晓心; 欧阳页先; 骆忠汉; 陈圣林; 毛炯辉; 祝晓波; 王向欣; 吕黎
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: CN103014503B

Abstract

无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢及生产方法：其组分及重量百分比含量为：C≤0.0050%、Si：0.30～2.50%、Mn：0.15～0.80%、Als：0.25～0.80%、P≤0.050%、S≤0.0050%、N≤0.0050%、Ti≤0.0050%、Sn+Cu：0.20～0.45%且Sn及Cu均不为零；生产步骤：冶炼并铸成坯；将铸坯加热并均热到1080～1150℃；常规热轧；卷取；酸洗；一次性冷轧至成品厚度；退火。本发明钢Si合金化程度低,但其P1.5/50可达中高牌号无取向硅钢水平，磁感B5000较普通无取向硅钢高0.08T以上，与同铁损级别的高磁感无取向硅钢相当。且对提高长期在恶劣环境中运行电机的稳定性和延长电机使用寿命十分有利，还可降低生产、贮运和使用过程的锈蚀损耗。

Description

无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢及生产方法

技术领域

本发明涉及无取向硅钢及其生产方法，具体地说是不需对热轧板进行常化处理即可生产出较同等Si含量普通冷轧无取向硅钢铁损更低、磁感更高并具有良好耐酸腐蚀性能的全新系列无取向硅钢产品及其生产方法。该产品非常适合制作各类电机尤其是各类高效率电机铁芯，有利于降低硅钢生产和制造成本、减少贮运和使用过程的锈蚀及提高电机在恶劣环境中运行的寿命和稳定性。

背景技术

在本发明前，市场上大量使用的是普通冷轧无取向硅钢，难以适应机电行业及铁芯制造技术的发展。上世纪后期，有关硅钢生产设备和技术先进的国家和企业即开始大力研究开发铁损P1.5/50值与普通无取向硅钢相当，而磁感B5000则较普通无取向硅钢高0.05～0.10T以上的高磁感无取向硅钢以满足机电产品不断小型化、高精度化和高效率化要求。目前，日本有多家公司已经开发出了0.35mm和0.50mm两种厚度规格的多个全工艺或半工艺高磁感无取向硅钢产品，并分别建立了企业标准，例如JFE公司的JNE、JNA、RP、RM（川崎制铁）和BF、BS（日本钢管）高磁感无取向硅钢产品，住友金属公司的SX系列及新日铁公司的NC系列高磁感无取向硅钢产品等；中国武钢公司已经开发出了0.35mm和0.50mm两种规格共计26个牌号X-全系列商业用高磁感冷轧无取向硅钢，并以其为技术基础制定了《高磁感冷轧无取向硅钢带（片）》GB/T25046-2010国家标准，该标准已于2011年6月1日开始发布实施；中国宝钢公司已开发出了0.35mm和0.50mm两种厚度规格AH系列6个牌号全工艺和AR系列2个牌号半工艺产品高磁感无取向硅钢并建立企业标准。虽然上述产品均实现了低铁损高磁感化，但其各牌号钢总体合金化程度尤其是Si含量仍较高，生产工艺中还必须增加热轧板常化退火工序才能保证磁性指标，同时其和普通硅钢产品一样不耐腐蚀，在生产、贮运和电机制造、使用过程易锈蚀损耗，也难以保证在恶劣环境中运行电机的寿命和稳定性。

发明内容

本发明的目的是在现有普通和高磁感无取向硅钢基础上通过降低Si含量、添加少量微合金元素和组合加工工艺参数等技术措施，提供一种无需对热轧板进行常化退火处理即可生产出磁感B5000达到1.70T以上、铁损P1.5/50小于4.70W/kg，并具有较好耐酸腐蚀性能的无取向硅钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0050%、Si：0.30～2.50%、Mn：0.15～0.80%、Als：0.25～0.80%、P≤0.050%、S≤0.0050%、N≤0.0050%、Ti≤0.0050%、Sn+Cu：0.20～0.45%且Sn及Cu均不为零，余量为Fe及不可避免的夹杂。

优选的：C＜0.0030%、P＜0.020%、S＜0.0030%、N＜0.0030%、Ti＜0.0030%。

生产无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其步骤：

1）冶炼并铸成坯；

2）将铸坯加热并均热到1080～1150℃；

3）进行常规热轧；

4）热轧带卷取，控制卷取温度在720～780℃；

5）热轧板按常规酸洗；

6）酸洗板按常规进行一次性冷轧至成品厚度；

7）冷轧板进行退火，控制退火温度在860～980℃，退火气氛为N₂+H₂混合气体，退火时间控制在3～8分钟。

优选的：控制铸坯加热温度在1080～1120℃。

优选的：控制卷取温度在740～780℃。

其特征在于：热轧卷取后直接空冷至室温，或堆垛空冷或在温度不低于150℃的坑中进行缓冷至室温。

其特征在于：当冷轧钢带中C≤0.0028%时，退火气氛为干态H₂+N₂混合气体。

本发明钢化学成分设计的原则如下：

C：间隙在α-Fe中，使晶格畸变，显著增加铁损、降低磁感，对磁性有害，成品中的C在常温下随时间推移可脱溶析出引起时效恶化磁性。原料C含量过高，用于脱碳时间要延长而降低机组速度和生产能力，同时提高增湿水温则增加成品钢板表面氧化而恶化性能。本发明规定C≤0.0050，最佳范围＜0.0028%。

Si：溶于铁素体，提高基体电阻率、降低涡流损耗，显著降低铁损，但同时也使导磁性能变差，降低磁感，当Si含量达到一定水平时，继续增加Si含量，降低铁损的作用减弱、恶化磁感的作用增加。本发明规定Si范围为0.30~2.50%，小于0.30%时产品太软不适合一般使用，大于2.50%时B5000难以达到高磁感要求。

Mn：溶于铁素体有降低铁损的作用，与不可避免的夹杂物S形成稳定的MnS，减少S对磁性的危害，还可防止热脆。本发明规定Mn范围为0.15~0.50%，低于0.15%时固S能力不足，高于0.50%时，Ac₁温度降低，成品退火易发生α→γ相变，破坏再结晶组织。

Als：作用与Si相似，溶于铁素体，提高基体电阻率、粗化晶粒，同时还可以脱氧、固氮，在明显降低铁损但同时也降低磁感。本发明规定Al范围为0.25~0.80%。低于0.25%时有利作用不明显，高于0.80%时极易造成钢板内氧化恶化性能。

P：少量溶于铁素体，可显著提高基体电阻率降低铁损，其同时又是正偏析元素，有利促进再结晶和再结晶晶粒长大，微量添加对普通硅钢或普通高磁感磁性改善十分有利，但在本发明特征成分钢中，P的添加对磁性和耐酸蚀性能改善没有明显作用。本发明规定P≤0.050%，最佳范围＜0.020%。

S：对加工性及磁性均有害，与Mn形成细小弥散MnS质点阻碍成品退火晶粒长大，严重恶化磁性，与Fe形成低熔点FeS及FeS₂或共晶体，易造成热加工脆性。本发明规定S≤0.005%，最佳范围＜0.0030%。

N：易与Al，Ti等形成细小弥散的氮化物质点，成品退火过程中会阻碍再结晶和再结晶晶粒长大，α-Fe中固溶的N室温下会脱溶析出引起磁时效，严重恶化机电产品性能，本发明规定N≤0.005%，最佳范围＜0.0030%。

Ti：可溶于铁素体，但提高基体电阻率降低铁损的作用不明显，因其是强C、N化物形成元素，其细小弥散质点的析出会严重阻碍再结晶和再结晶晶粒长大，对磁性十分有害，本发明规定Ti≤0.005%，最佳范围＜0.0030%。

Sn、Cu：均溶于铁素体，均能显著提高基体电阻率、降低铁损，同时Sn又是正偏析元素，有利促进再结晶和改善再结晶织构，其在表面或晶界处偏聚可减少表层内氧化和活性氧沿晶界向钢基渗透；Cu又是改善低合金钢抗大气腐蚀性能的十分有效元素，还可使残留钢中的S进一步无害化。本发明规定Sn、Cu 必须是复合添加，Sn+Cu复合添加范围为0.20~0.45%且Sn及Cu均不为零，低于0.20%时不能实现低铁损高磁感和高耐酸腐蚀性能，高于0.45%时也没有更多效果，且增加生产成本。

本发明与现有技术相比，其特点：

1）本发明钢较同铁损级别的普通和高磁感无取向硅钢Si合金化程度低,但其P1.5/50可达中高牌号无取向硅钢水平，磁感B5000较普通无取向硅钢高0.08T以上，与同铁损级别的高磁感无取向硅钢相当。

2）本发明具有普通和高磁感无取向硅钢所不具备的优良耐酸腐蚀性能。

3）本发明不需在线对热轧板进行常化退火处理也可使成品获得良好综合磁性，较普通中高牌号和高磁感无取向硅钢简化了一道主要生产工序，可明显降低生产成本、提高生产线产能。

4）用本发明钢可制作的各类电机尤其是各类高效率电机，对提高长期在恶劣环境中运行电机的稳定性和延长电机使用寿命十分有利，还可降低硅钢生产、贮运和使用过程的锈蚀损耗。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例铸坯化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要生产工艺及参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例由不同状态热轧板生产出成品的磁性、酸腐蚀率列表。

本发明各实施例及对比例按照以下主要步骤和工艺参数范围生产：

1）冶炼并铸成坯；

2）将铸坯加热并均热到1100～1180℃；

3）进行常规热轧；

4）热轧带卷取，控制卷取温度在711～770℃；热轧卷取后分别直接空冷或堆垛空冷或在大于150℃的坑中缓冷至室温。

5）热轧板按常规酸洗；

6）酸洗板按常规进行一次性冷轧至成品0.50mm厚度；

7）冷轧板进行退火，控制退火温度在870～960℃，退火气氛分别为干或湿N₂+H₂混合气体，退火均热时间控制在4～6分钟。

表1 本发明实施例及对比例铸坯化学成分（重量%计）

Figure 2012104997227100002DEST_PATH_IMAGE001

表2 本发明实施例及对比例主要生产工艺及参数

表3 本发明实施例及比较例不同状态热轧板生产出的成品磁性、酸腐蚀率

Figure 2012104997227100002DEST_PATH_IMAGE003

性能试验说明：成品磁性为爱普斯坦测试结果；酸蚀率为5%硫酸溶液室温浸泡24小时后腐蚀率（%）。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C≤0.0050%、Si：0.30～2.50%、Mn：0.15～0.80%、Als：0.25～0.80%、P≤0.050%、S≤0.0050%、N≤0.0050%、Ti≤0.0050%、Sn+Cu：0.20～0.45%且Sn及Cu均不为零，余量为Fe及不可避免的夹杂。

2.如权利要求1所述的无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢，其特征在于：C＜0.0030%、P＜0.020%、S＜0.0030%、N＜0.0030%、Ti＜0.0030%。

3.生产权利要求1所述的无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其步骤：

1）冶炼并铸成坯；

2）将铸坯加热并均热到1080～1150℃；

3）进行常规热轧；

4）热轧带卷取，控制卷取温度在720～780℃；

5）热轧板按常规酸洗；

6）酸洗板按常规进行一次性冷轧至成品厚度；

4.如权利要求3所述的生产无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其特征在于：控制铸坯加热温度在1080～1120℃。

5.如权利要求3所述的生产无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其特征在于：控制卷取温度在740～780℃。

6.如权利要求3所述的生产无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其特征在于：热轧卷取后直接空冷至室温，或堆垛空冷或在温度不低于150℃的坑中进行缓冷至室温。

7.如权利要求3所述的生产无需常化的高磁感低鉄损耐酸蚀无取向硅钢的方法，其特征在于：当冷轧钢带中C≤0.0028%时，退火气氛为干态H₂+N₂混合气体。