CN110777299A - 一种含Ce高磁感无取向硅钢及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种含Ce高磁感无取向硅钢及制备方法，其质量百分比成分为：小于或等于0.003％的C，1.10％～1.50％的Si，0.15％～0.45％的Mn，0.30％～0.55％的Als，小于或等于0.002％的S，小于或等于0.005％的O，0.0010％～0.020％的Ce，其余为Fe和不可避免的杂质；本发明充分利用稀土Ce变质夹杂、调控晶粒尺寸、改善有利织构的机制，并采用薄板坯热送热轧的CSP(薄板坯连铸连轧)技术制备，制备的所述含稀土元素Ce的高磁感无取向硅钢，其磁感应强度B50可达到1.804T。

Description

一种含Ce高磁感无取向硅钢及制备方法
技术领域
本发明涉及高性能硅钢制备技术领域，具体涉及一种含Ce高磁感无取向硅钢及制备方法。
背景技术
无取向硅钢是电机中应用最广泛的软磁材料，是构成电机核心部件的关键材料之一，其磁性能优劣直接影响着电机效率。采用高效无取向硅钢是机电产品减小体积、减轻重量、节约铁损消耗、提高效率的主要途径之一。随着国家和社会对环境保护、节能降耗的要求越来越高及重视程度的不断增加，现在机电产品不断朝小型化、高效率化方向发展，开发高磁感的高效无取向硅钢具有显著的节能降耗意义。
无取向硅钢磁性能决定于两方面：铁芯损耗(铁损)和磁感应强度(磁感)。高磁感、低铁损是良好磁性能的保证。然而，这两者往往不能兼顾，很难同时趋优。因此，同时提高磁感和降低铁损是高效无取向硅钢开发过程中面临的关键问题。目前的解决方案主要有：调整硅、铝含量；提高锰含量；降低有害元素碳、硫、氮、氧等含量；添加锑、锡等易在晶界偏聚元素等。但是，硅、铝在降低铁损的同时也会使磁感应强度降低；微量锡、锑元素可以增加有利织构组分，从而提高磁感，但其在晶界偏聚阻碍晶粒长大，又对降低铁损不利；锰对提高磁感有利，却使碳在钢中的溶解度提高，从而增加铁损，易发生磁时效。可见，单纯从调整硅钢主要元素含量或添加微量锡、锑等元素方面均不能达到良好效果。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种含Ce高磁感无取向硅钢，其质量百分比成分为：小于或等于0.003％的C，1.10％～1.50％的Si，0.15％～0.45％的Mn，0.30％～0.55％的Als，小于或等于0.002％的S，小于或等于0.005％的O，0.0010％～0.020％的Ce，其余为Fe和不可避免的杂质。
较佳的，一种所述含Ce高磁感无取向硅钢的制备方法，包括冶炼、连铸、热送热轧、卷取、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层。
较佳的，在冶炼过程中，将含有纯Fe、纯Mn、单晶Si的钢料完全熔化后加入铝，并在出钢过程中加入纯度99.99％的稀土Ce，稀土Ce以细小块状被铁皮包裹的方式加入，出钢浇铸成铸坯，出钢温度1600℃。
较佳的，铸坯在1100℃～1200℃均热，均热时间0.5h～1h，均热后热轧，热轧的开轧温度为980℃～1100℃，终轧温度为800℃～930℃，热轧后钢板厚度为2.3mm～2.5mm。
较佳的，钢板的卷取过程中温度为600℃～700℃。
较佳的，卷曲后的钢板的常化温度为880℃～1000℃，常化时间为150s～350s，常化气氛为100％的N2。
较佳的，常化后的钢板进行酸洗去除氧化铁皮，之后进行多道次冷轧，轧至0.5mm，每道次压下量不大于0.2mm。
较佳的，钢板进行退火时，退火温度为950℃～1100℃，退火时间为180s～360s，退火气氛为30％的H2加70％的N2；退火后的钢板随炉冷却至450℃～350℃，然后取出空冷。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明充分利用稀土Ce变质夹杂、调控晶粒尺寸、改善有利织构的机制，并采用薄板坯热送热轧的CSP(薄板坯连铸连轧)技术制备，是一种用于制备高磁感无取向硅钢的低成本、低能耗、易于实现的方法；本发明制备的所述含稀土元素Ce的高磁感无取向硅钢，其磁感应强度B50可达到1.804T。
附图说明
图1为所述含Ce高磁感无取向硅钢在退火处理后的金相组织图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例一
本发明所述含Ce高磁感无取向硅钢的质量百分比成分为：小于或等于0.003％的C，1.10％～1.50％的Si，0.15％～0.45％的Mn，0.30％～0.55％的Als(酸熔铝)，小于或等于0.002％的S，小于或等于0.005％的O，0.0010％～0.020％的Ce，其余为Fe和不可避免的杂质。
所述含Ce高磁感无取向硅钢的制备方法包括冶炼、连铸、热送热轧、卷取、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层。
具体的，在冶炼过程中，将钢料(纯Fe、纯Mn、单晶Si)完全熔化后加入铝，并在出钢过程中加入稀土铈(纯度99.99％)，为了提高收得率及保障钢中Ce的均匀性，稀土Ce以细小块状被铁皮包裹的方式加入，出钢浇铸成形成铸坯，出钢温度1600℃。
铸坯在1100℃～1200℃均热，均热时间0.5h～1h，均热后热轧，热轧的开轧温度为980℃～1100℃，终轧温度为800℃～930℃，热轧后钢板厚度为2.3mm～2.5mm。
将钢板进行卷曲，温度为600℃～700℃。
卷曲后的钢板进行常化，常化温度为880℃～1000℃，常化时间为150s～350s，常化气氛为100％的N2。
常化后的钢板进行酸洗去除氧化铁皮，之后进行多道次冷轧，轧至0.5mm，每道次压下量不大于0.2mm。
随后，钢板进行退火，退火温度为950℃～1100℃，退火时间为180s～360s，退火气氛为30％的H2加70％的N2。退火后的钢板随炉冷却至450℃～350℃，然后取出空冷。
如图1所示，图1为所述含Ce高磁感无取向硅钢在退火处理后的金相组织图，采用ZESS金相显微镜100倍下观察的结果，从图中可看出成品晶粒均匀，平均尺寸在100μm～120μm。
实施例二
在本实施例中，实验铸坯成分为：0.023％的C、1.21％的Si、0.35％的Mn、0.41％的Als、0.0026％的S、0.0027％的O、0.0016％的Ce。
将实验铸坯加热到1160℃，保温0.67h后经1075℃热轧至厚度2.3mm～2.5mm，680℃温度卷取然后经950℃×240s常化处理，常化气氛为100％的N2，之后酸洗冷轧至厚度0.5mm，然后进行1000℃×300s退火，退火气氛为30％的H2加70％的N2，退火后随炉冷却至400℃，然后取出空冷至室温，进行磁性能检测。
本实施例产品磁性能为B50：1.790T，P15/50：3.611W/kg。
实施例三
在本实施例中，实验铸坯成分为：0.026％的C、1.20％的Si、0.32％的Mn、0.46％的Als、0.0027％的S、0.0034％的O、0.0051％的Ce。
将实验铸坯加热到1160℃，保温0.67h后经1075℃热轧至厚度2.3mm～2.5mm，680℃温度卷取然后经950℃×240s常化处理，常化气氛为100％的N2，之后酸洗冷轧至厚度0.5mm，然后进行1000℃×300s退火，退火气氛为30％的H2加70％的N2，退火后随炉冷却至400℃，然后取出空冷至室温，进行磁性能检测。
本实施例产品磁性能为B50：1.804T，P15/50：3.455W/kg。
实施例四
在本实施例中，实验铸坯成分为：0.025％的C、1.24％的Si、0.33％的Mn、0.38％的Als、0.0026％的S、0.0040％的O、0.0180％的Ce。
将实验铸坯加热到1160℃，保温0.67h后经1075℃热轧至厚度2.3mm～2.5mm，680℃温度卷取然后经950℃×240s常化处理，常化气氛为100％的N2，之后酸洗冷轧至厚度0.5mm，然后进行1000℃×300s退火，退火气氛为30％的H2加70％的N2，退火后随炉冷却至400℃，然后取出空冷至室温，进行磁性能检测。
本实施例产品磁性能为B50：1.775T，P15/50：3.717W/kg。
实施例五
在本实施例中，实验铸坯成分为：0.026％的C、1.20％的Si、0.32％的Mn、0.46％的Als、0.0027％的S、0.0034％的O、0.0051％的Ce。
将实验铸坯加热到1160℃，保温0.67h后经1075℃热轧至厚度2.3mm～2.5mm，680℃温度卷取然后经950℃×240s常化处理，常化气氛为100％的N2，之后酸洗冷轧至厚度0.5mm，然后进行950℃×300s退火，退火气氛为30％的H2加70％的N2，退火后随炉冷却至400℃，然后取出空冷至室温，进行磁性能检测。
本实施例产品磁性能为B50：1.785T，P15/50：3.562W/kg。
实施例六
在本实施例中，实验铸坯成分为：0.026％的C、1.20％的Si、0.32％的Mn、0.46％的Als、0.0027％的S、0.0034％的O、0.0051％的Ce。
将实验铸坯加热到1160℃，保温0.67h后经1075℃热轧至厚度2.3mm～2.5mm，680℃温度卷取然后经950℃×240s常化处理，常化气氛为100％的N2，之后酸洗冷轧至厚度0.5mm，然后进行1050℃×300s退火，退火气氛为30％的H2加70％的N2，退火后随炉冷却至400℃，然后取出空冷至室温，进行磁性能检测。
本实施例产品磁性能为B50：1.793T，P15/50：3.432W/kg。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种含Ce高磁感无取向硅钢，其特征在于，其质量百分比成分为：小于或等于0.003％的C，1.10％～1.50％的Si，0.15％～0.45％的Mn，0.30％～0.55％的Als，小于或等于0.002％的S，小于或等于0.005％的O，0.0010％～0.020％的Ce，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的含Ce高磁感无取向硅钢的制备方法，其特征在于，包括冶炼、连铸、热送热轧、卷取、常化、酸洗、冷轧、退火、涂层。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在冶炼过程中，将含有纯Fe、纯Mn、单晶Si的钢料完全熔化后加入铝，并在出钢过程中加入纯度99.99％的稀土Ce，稀土Ce以细小块状被铁皮包裹的方式加入，出钢浇铸成铸坯，出钢温度1600℃。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，铸坯在1100℃～1200℃均热，均热时间0.5h～1h，均热后热轧，热轧的开轧温度为980℃～1100℃，终轧温度为800℃～930℃，热轧后钢板厚度为2.3mm～2.5mm。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，钢板的卷取过程中温度为600℃～700℃。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，卷曲后的钢板的常化温度为880℃～1000℃，常化时间为150s～350s，常化气氛为100％的N2。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，常化后的钢板进行酸洗去除氧化铁皮，之后进行多道次冷轧，轧至0.5mm，每道次压下量不大于0.2mm。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，钢板进行退火时，退火温度为950℃～1100℃，退火时间为180s～360s，退火气氛为30％的H2加70％的N2；退火后的钢板随炉冷却至450℃～350℃，然后取出空冷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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