CN106702260B - 一种高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种高磁感低铁损无取向硅钢，其成分组成及wt%：C：0.015～0.070%，Si：2.0～3.0%，Mn：0.15%～0.50%，P≤0.02%，S≤0.0020%，N≤0.0025%，Als：＜0.01%，Sn或Sb或(Sn/2+Sb)：0.03～0.20%，Ti≤0.001%，Nb≤0.0020%，V≤0.0020%。生产方法：冶炼并连铸成板坯；将铸坯加热；热轧；卷取；常化；经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度；脱碳退火；连续退火；常规冷却、涂层及精整，并待用。本发明采用一次冷轧法轧制，成品厚度在0.35mm，铁损P1.5/50≤2.1W/kg，B5000≥1.74T，且生产效率高、经济。

Description

一种高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及无取向硅钢及其生产方法，具体地属于一种高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法。
背景技术
无取向硅钢是制造各种电机铁芯的重要磁性材料，在电力、电子、机械工业中发挥着重要的作用。近年来，随着能源日益紧张，以及节能环保的需要，对硅钢性能的要求也越来越高。另外，为了达到电机的高效化，对作为铁芯材料的硅钢片的高性能要求也越来越高，希望得到磁感高同时铁损低的电工钢板。
经检索国内外公开发表的专利文献中，有关于生产高磁感低铁损无取向硅钢的成分、工艺及性能的相关报道。
中国专利公开号为CN101463448A的文献，公开了《一种高磁感无取向电工钢及其生产方法》。其主要化学成分为：C≤0.010%、Si：0.8%～2.0%，Mn：0.2%～1.2%、P≤0.03%、S≤0.01%、Als≤0.002%、N≤0.003%，其余为Fe。其生产方法为：冶炼（将碳控制在＜0.010%，采用硅脱氧）→连铸并缓冷（至＜900℃）→热轧（加热温度为1200～1270℃，均热温度＜1200℃，钢坯温度为1100～1150℃，开轧温度≥1000℃，卷取温度控制≥700℃）→冷轧（一次冷轧或带有中间带火的二冷轧）→成品退火→涂绝缘层→制成成品。该文献虽无需对热轧板进行常化工序，可降低生产成本，但存在成品磁性能较低，如P1.5/50仅为4.32～4.83W/kg，B5000为1.700～1.735T，且热轧加热温度偏高，造成生产能源成本增加。
中国专利公开号为CN102634729A的文献，其公开了《一种低铁损高磁感高牌号无取向硅钢的制备》，其主要化学成分为C≤0.005%，Si：3.0～3.4%，Mn：0.25～0.40%，S≤0.003%，N≤0.004%，Al：0.5～0.8%，Sn：0.05～0.09%，Ca：0.001～0.003%，其余成分为Fe和不可避免的杂质。铸造得到的铸坯经热轧、常化（温度为850～890℃，保温时间 为4.5～5.5分钟）、一次冷轧至0.80mm、中间退火工艺为850～870℃，接着进行二次冷轧至0.35mm，最后成品退火并涂布绝缘涂层，制成成品。按照此方法制得的成品钢带，其磁性能P1.5/50为2.221～2.242W/kg，B5000为1.708～1.712T，同样较低，且采用两次冷轧法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述文献中存在的不足，提供一种通过一次冷轧法，成品厚度在0.35mm，铁损P1.5/50≤2.1W/kg，B5000≥1.74T的高磁感低铁损无取向硅钢及其生产方法。
实现上述目的的措施：
一种高磁感低铁损无取向硅钢，其成分组成及重量百分比含量为：C：0.015～0.070%，Si：2.0～3.0%，Mn：0.15%～0.50%，P≤0.02%，S≤0.0020%，N≤0.0025%， Als：＜0.01%，Sn或Sb或(Sn/2+Sb)：0.03～0.20%，Ti≤0.001%，Nb≤0.0020%，V≤0.0020%，其余为Fe及其它不可避免的残余元素。
生产一种高磁感低铁损无取向硅钢的方法，其步骤：
1）冶炼并连铸成板坯；
2）将铸坯加热至1050～1150℃，并保温60～120min；
3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；
4）进行卷取，控制卷取温度不低于600℃，卷取后将钢卷置入保温坑进行缓冷；
5）进行常化，常化温度控制在Ac3点以上温度区间进行；
6）经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度0.35mm，并控制轧制温度在150℃～300℃；
7）进行脱碳退火：控制退火温度在800～860℃，退火时间在1～10分钟，露点在20～80℃；气氛为湿式的H2与N2混合气氛， 其中H2占体积比例为20～50%；
8）进行连续退火，控制退火温度在950～1050℃，并保温20～180s，其气氛为干式氢气与氮气混合气，H2比例为25%～50%；
9）常规冷却、涂层及精整，并待用。
本发明各元素及主要工艺控制参数的作用。
传统观点认为，钢中C含量越少越好，目的是在退火时不脱碳，防止形成内氧化层和内氮化层。但经实验研究发现，钢中含一定量的C时，对提高成品磁感有利。C扩大γ相区，发生相变，细化晶粒。在常化工序控制常化温度在Ac3以上进入奥氏体区，氮在奥氏体中的溶解度远大于其在铁素体中。C含量增多在此阶段可以增大氮的固溶量，抑制AlN质点的析出。而含量过多的C在最终成品退火时以脱C的方式减少含量。C含量＜0.015%时，因其含量较少，起不到改善磁感的作用，当含量＞0.070%时，会造成脱碳困难。因此其含量范围在0.015～0.070%。
Si，是降低铁损的有效元素，它能增加电阻率，降低铁损；Si含量超过3.0%时在Ac3点以上退火困难，而且会导致钢带变脆进而会给冷加工带来很大困难；其含量低于2.0%时，成品铁损较高，因此控制Si含量在2.0%～3.0%以下。
Als，会形成细小的AlN，不利于晶粒长大，为使尽量减少AlN，要求Als＜0.01%。
Mn，有利于形成粗大MnS，并促使热轧板组织（100）和（110）组分加强，（111）组分减弱，改善磁性能；同时为改善热脆性，其含量应在0.15%以上，超过0.50%改善作用不大，因此Mn含量应控制0.15%～0.50%。
Sn或Sb，是形成有利织构有元素，可以增加（100）和（110）位向织构，能够抑制（111）织构形成，从而提高磁感，改善磁性能。其含量Sn或Sb含量或者（Sn/2+Sb），若低于0.03%，则达不到提高磁感使用，但超过0.20%时，冷轧易产生裂纹导致轧制困难。因此Sn或Sb或（Sn/2+Sb）应控制在0.03%～0.20%。
P，在Si含量高时，P会使板脆性变大，不利于冷轧加工性，因此控制P含量控制在≤0.01%。
S，为有害元素，与Mn形成细小MnS，可强烈阻止成品退火时晶粒长大，因此控制在≤0.0020%。
N，为有害元素，易与Al形成幼小的AlN质点，抑制晶粒长大，因此控制在≤0.0025%。
本发明之所以控制热轧板在常化过程中的温度要求在Ac3点以上，在于此时热轧板退火进入奥氏体区，冷却时随着γ→α转变，C的溶解量降低会使细小的渗碳体析出，进而形成对磁感有利的织构，改善成品的最终磁性能。如果常化温度低于Ac3点，会在铁素体或铁素体与奥氏体两相区常化，常化后的晶粒尺寸较小且不均匀，冷轧时晶粒内难以产生大量的变形带，最终退火时会形成大量恶化磁性能的织构。因此热轧板常化要求温度在Ac3点以上。
本发明之所以控制在150℃～300℃冷轧轧，并一次冷轧至0.35mm成品厚度，在于轧制温度在150℃以上时磁感会大幅度提高，低于150℃时对磁感改善几乎没有作用。高于300℃时对磁感也有改善作用，但温度太高，生产成本增加，对设备磨损程度也增加，因此冷轧温度上限为300℃。
本发明与现有技术相比，采用一次冷轧法，成品厚度在0.35mm，铁损P1.5/50≤2.1W/kg，B5000≥1.74T，且生产效率高、经济。
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的取值列表；
表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数及性能列表。
本发明各实施例按照以下步骤生产：
1）冶炼并连铸成板坯；
2）将铸坯加热至1050～1150℃，并保温60～120min；
3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；
4）进行卷取，控制卷取温度不低于600℃，卷取后将钢卷置入保温坑进行缓冷；
5）进行常化，常化温度控制在Ac3点以上温度区间进行；
6）经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度0.35mm，并控制轧制温度在150℃～300℃；
7）进行脱碳退火：控制退火温度在800～860℃，退火时间在1～10分钟，露点在20～80℃；气氛为湿式的H2与N2混合气氛， 其中H2占体积比例为20～50%；
8）进行连续退火，控制退火温度在950～1050℃，并保温20～180s，其气氛为干式氢气与氮气混合气，H2比例为25%～50%；
9）常规冷却、涂层及精整，并待用。
表1为本发明各实施例及对比例成分取值列表（wt%）
表2 本发明各实施例及对比例工艺参数取值及性能列表
说明：表1中，对比例1～3成分中未添加Sn或Sb，成品磁性能P1.5/50及B5000未能达到本发明水平；对比例7～9成分中未添加C，成品磁性能P1.5/50及B5000未能达到本发明水平。对比例10～11在冷轧工序采用常温轧制，成品磁性能P1.5/50及B5000未能达到本发明水平。
表2中，对比例13常化温度低于该成分Ac3点温度，成品磁性能P1.5/50及B5000未能达到本发明水平；对比例14成分中添加Als，成品铁损P1.5/50偏高，磁感B5000也偏低，未能达到本发明水平。
从表2可以看出，在满足本发明技术条件下可以获得铁损P1.5/50≤2.1W/kg，且磁感B5000≥1.74T的无取向硅钢。而当未同时满足C：0.015～0.070%，Sn/Sb或Sn+Sb：0.03～0.20%，常化要求温度在Ac3点以上，冷轧在150℃～300℃温度区间时，不能获得铁损P1.5/50≤2.1W/kg，且磁感B5000≥1.74T的无取向硅钢。
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 (2)

1.一种高磁感低铁损无取向硅钢，其成分组成及重量百分比含量为：C：0.031～0.070%，Si：2.0～3.0%，Mn：0.15%～0.50%，P≤0.02%，S≤0.0020%，N≤0.0025%， Als：＜0.01%，Sn或Sb或(Sn/2+Sb)：0.03～0.20%，Ti≤0.001%，Nb≤0.0020%，V≤0.0020%，其余为Fe及其它不可避免的残余元素；其生产步骤：
1）冶炼并连铸成板坯；
2）将铸坯加热至1050～1150℃，并保温60～120min；
3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；
4）进行卷取，控制卷取温度不低于600℃，卷取后将钢卷置入保温坑进行缓冷；
5）进行常化，常化温度控制在Ac3点以上温度区间进行；
6）经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度0.35mm，并控制轧制温度在150℃～300℃；
7）进行脱碳退火：控制退火温度在800～860℃，退火时间在1～10分钟，露点在20～80℃；气氛为湿式的H2与N2混合气氛，其中H2占体积比例为20～50%；
8）进行连续退火，控制退火温度在950～1050℃，并保温20～180s，其气氛为干式氢气与氮气混合气，H2 比例为25%～50%；
9）常规冷却、涂层及精整，并待用。
2.生产权利要求1所述的一种高磁感低铁损无取向硅钢的方法，其步骤：
1）冶炼并连铸成板坯；
2）将铸坯加热至1050～1150℃，并保温60～120min；
3）进行热轧，控制精轧终轧温度在800～900℃；
4）进行卷取，控制卷取温度不低于600℃，卷取后将钢卷置入保温坑进行缓冷；
5）进行常化，常化温度控制在Ac3点以上温度区间进行；
6）经酸洗后采用一次冷轧轧制至成品厚度0.35mm，并控制轧制温度在150℃～300℃；
7）进行脱碳退火：控制退火温度在800～860℃，退火时间在1～10分钟，露点在20～80℃；气氛为湿式的H2与N2混合气氛，其中H2占体积比例为20～50%；
8）进行连续退火，控制退火温度在950～1050℃，并保温20～180s，其气氛为干式氢气与氮气混合气，H2 比例为25%～50%；
9）常规冷却、涂层及精整，并待用。
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