專利名稱：低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋無取向電工鋼板，尤其涉及一種具有優(yōu)異磁性能冷軋無取向電工鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
高磁感低鐵損冷軋無取向電工鋼是近年來無取向電工鋼開發(fā)的熱點(diǎn)，它是適應(yīng)于近年來對各類電機(jī)、電子變壓器鐵芯等高效率、小型化的要求而發(fā)展的。電機(jī)的損耗主要包括兩個(gè)部分，一是鐵損，即鐵芯損耗，另一個(gè)是銅損，即導(dǎo)線電阻所引起的損耗。對冷軋無取向電工鋼來說，鐵損主要由磁滯損耗和渦流損耗組成。一般情況下，為了降低渦流損耗，采取提高鋼中的Si、Al等元素的含量以增加鋼的電阻以及厚度減薄等措施達(dá)到，但Si、Al等元素含量的增加必然會(huì)降低鋼板的磁感應(yīng)強(qiáng)度，厚度減薄到一定的程度會(huì)帶來鋼廠冷加工困難以及用戶使用成本增加等問題。因此從冶金因素控制來說降低鐵損和提高磁感往往矛盾的。提高磁感、降低鐵損的方法一般有下列幾種①降低Si的含量，提高鋼質(zhì)的純凈度，以達(dá)到低硅含量時(shí)保持高磁感條件下，得到較低的鐵損，如中國專利申請?zhí)?5105753.7、日本專利特開平8-3699等；②在鋼中添加改善成品織構(gòu)的元素，如使用添加Sn、Sb、Cu等；如中國專利③對熱軋板進(jìn)行?；幚?。這幾種方法單獨(dú)使用或復(fù)合使用。第一種方法對冶煉提出了很高的要求，如日本NKK公司開發(fā)了極低硫系列高效率無取向電工鋼，S的含量要求達(dá)到10ppm以下，以減少阻礙晶粒生長的硫化物，開發(fā)的產(chǎn)品以及制造技術(shù)在文獻(xiàn)まてりあ第41卷第2號(2002)P114～116以及相關(guān)的幾十件專利上有描述。第二種方法提高了鋼的合金成本。第三方法對提高磁感十分有效，成本也很低，以至于第一種和第二種往往也需要與第三種方法結(jié)合使用。對熱軋板?；哪康氖菫榱耸篃彳埌逶诶滠埱暗玫酱执蟮木Я＝M織，使冷軋板退火時(shí)獲得強(qiáng)度高的(0kl)織構(gòu)(The Sumitomo Search No.44December 1990，P120～125)。熱軋板晶粒越粗大，成品磁感越高。常化溫度一般不超過Acl，從而避免?；^程中發(fā)生α→γ→α相轉(zhuǎn)變，晶粒組織細(xì)化，反而對最終成品織構(gòu)改善不利(昭63-210238，昭64-55338)。因?；瘻囟鹊南拗?，為獲得較粗大的晶粒組織，必須增加?；瘯r(shí)間，如利用罩式爐退火1h以上，或在連續(xù)退火爐中退火2min以上。即便如此由于?；瘻囟容^低，晶粒粗化效果有限，磁感改善的效果有限。T.Kumano等研究表明在兩相區(qū)常化30min，冷卻速度低至0.2℃/s可以獲得最粗大的熱軋板晶粒組織，磁感最好(Journal of Materials Engineering and performance，Vol.4(4)，August 1995，P401～412)。前一種方式熱軋板在退火爐中均熱段處理很長時(shí)間，而后一種方式不但?；瘯r(shí)間長，而且冷卻時(shí)間很長，這兩種方式均增加退火爐的長度，設(shè)備投資大，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種無取向電工鋼?；幚沓杀镜汀⒌丸F損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟a.電工鋼帶的成分為C≤0.0050％，Si 0.1％～2.50％，Al≤1.0％，且Si+2Al≤2.50％，Mn0.10％～1.50％，P≤0.20％，S≤0.005％，N≤0.0025％，可添加Sn、Sb中的一種或兩種，總量不超過0.2％，其余為鐵和其它不可避免雜質(zhì)，以上為重量百分比；b.冶煉、連鑄、熱軋；c.?；幚?，將所得到的熱軋板進(jìn)行?；幚?，以5～15℃/s的加熱速度升高到Acl以上、1100℃以下溫度進(jìn)行均熱，均熱時(shí)間10s≤t≤90s；冷卻，采用兩階段冷卻首先從高溫狀態(tài)以≤15℃/s的冷卻速度將鋼帶冷卻到650℃以下，然后以保證板型前提下的速度冷卻到80℃以下；d.冷軋，以70～90％壓下率軋制成冷軋板；e.退火處理，對冷軋板進(jìn)行最終退火和涂層處理，以制成全工藝型冷軋無取向電工鋼板。
進(jìn)一步，冷軋板退火后，或退火涂層后再進(jìn)行1～10％的平整，以制成半工藝型冷軋無取向電工鋼板。
無取向電工鋼成品一般分為全工藝和半工藝兩種形式。全工藝是指鋼板表面有涂層，用戶沖片(電機(jī)鐵芯片)后直接組裝成電機(jī)鐵芯使用；半工藝是指鋼板表面無涂層或有涂層，用戶沖片(電機(jī)鐵芯片)后需要對鐵芯片進(jìn)行進(jìn)一步退火處理后才能組裝成電機(jī)鐵芯使用。
熱軋板?；幚砗笃骄Я３叽邕_(dá)到100μm以上。
本發(fā)明的原理介紹如下本發(fā)明者深入研究了?；瘻囟取r(shí)間與冷卻制度對晶粒組織與磁性的影響。將C0.0030％、Si0.60％、Mn0.25％、Al0.25％，P0.08％、S0.0035％和N0.0021％成分的連鑄坯進(jìn)行熱軋，熱軋板厚2.60mm。對熱軋板進(jìn)行不同工藝制度的?；幚?，然后冷軋到0.50mm。對冷軋板進(jìn)行750℃×30s退火，并進(jìn)行磁性檢測。結(jié)果見附圖。
圖1～圖3中不同?；瘻囟鹊臅r(shí)間為60s，650℃前的冷卻速度為5℃/s；圖4～圖5中退火溫度為1050℃，時(shí)間為60s；圖6～圖7中退火溫度為1050℃，650℃前的冷卻速度為5℃/s。本發(fā)明試驗(yàn)鋼的Ac1溫度為986℃。從試驗(yàn)結(jié)果可見，?；瘻囟瘸^Acl點(diǎn)，在高溫短時(shí)的情況下對磁性并沒有不利影響，反而可以進(jìn)一步降低鐵損，提高磁感。這主要是因?yàn)樵阡撡|(zhì)較為純凈的情況下，α與γ兩相區(qū)轉(zhuǎn)變范圍小，在短時(shí)的情況下轉(zhuǎn)變量小，相變對晶粒的影響不大。同時(shí)采用較低的冷卻速度，可以進(jìn)一步降低相變對晶粒和第二相析出物的影響。本發(fā)明對成分規(guī)定的原理如下C0.005％以下。C是強(qiáng)烈阻礙晶粒長大的元素，引起鐵損增加和磁時(shí)效，同時(shí)C是擴(kuò)大γ相區(qū)的元素，過量的C使?；幚頃r(shí)α與γ兩相區(qū)轉(zhuǎn)變量增加，大大降低Acl點(diǎn)，對結(jié)晶組織起細(xì)化作用，因此必須控制在0.005％以下。
Si0.10％～2.5％。Si是增加電阻率元素，是電工鋼最重要的合金元素，硅含量超過2.5％將不會(huì)發(fā)生相變，而低于0.1％將起不到降低鐵損的作用。
Al1.0％以下。Al是增加電阻率元素，是電工鋼最重要的合金元素，超過1.0％將使冶煉澆注困難，磁感降低。同時(shí)(Si+2Al)超過2.5％將不會(huì)發(fā)生相變。因此規(guī)定(Si+2Al)不超過2.5％是十分必要的。
Mn0.10％～1.50％。Mn與Si、Al一樣可以增加鋼的電阻率，降低鐵損，同時(shí)改善電工鋼表面狀態(tài)，減少熱脆的元素，因此有必要添加0.1％以上的含量。同時(shí)由于Mn是擴(kuò)大γ相區(qū)的元素，為提高?；瘻囟?Acl點(diǎn))，有必要將其含量限制在1.5％內(nèi)。
P0.2％以下。在鋼中添加一定的磷可以改善鋼板的加工性，但超過0.2％時(shí)反而使鋼板冷軋加工性劣化。
S0.005％以下。超過0.005％將使MnS等S化物析出量大大增加，強(qiáng)烈阻礙晶粒長大，鐵損劣化。
N0.0025％以下。超過0.0025％將使AlN等N化物析出量大大增加，強(qiáng)烈阻礙晶粒長大，鐵損劣化。
Sn、Sb表面偏析元素，添加少量可以改善成品織構(gòu)，提高磁感。一種或兩種以上總含量超過0.2％時(shí)對性能的改善效果不明顯提高。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明突破了傳統(tǒng)上?；瘻囟仍贏cl點(diǎn)以下的限制，通過提高?；瘻囟?，大大縮短了?；瘯r(shí)間，晶粒進(jìn)一步粗化(100μm以上)，同時(shí)聯(lián)合冷卻控制達(dá)到進(jìn)一步使AlN等析出物聚集長大、粗化。以此可以得到冷軋板最終退火時(shí)(0kl)織構(gòu)強(qiáng)、磁感高，同時(shí)晶粒易長大、鐵損更低的高效無取向電工鋼產(chǎn)品。同時(shí)?；瘯r(shí)間的減少使常化機(jī)組建造投資和運(yùn)營成本大大降低。


圖1為?；瘻囟葘彳埌寰Я３叽绲挠绊懀粓D2為?；瘻囟葘Υ鸥械挠绊?；圖3為?；瘻囟葘﹁F損的影響；圖4為冷卻速度對磁感的影響；圖5冷卻速度對鐵損的影響；圖6為?；瘯r(shí)間對磁感的影響；圖7為?；瘯r(shí)間對鐵損的影響。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1轉(zhuǎn)爐、RH真空處理及連鑄得到表一所示成分的連鑄坯，熱軋成2.5mm厚熱軋板。按照表2所示的工藝進(jìn)行?；幚恚撕笙?、冷軋成0.50mm厚的冷軋板，并進(jìn)行退火處理，然后表面涂絕緣層。磁性檢測結(jié)果如表2所示。
表1 wt％

表2


實(shí)施例2將實(shí)施例中表1成分1按照表2所示的常化工藝處理后，第一次冷軋后進(jìn)行700℃×30s的退火，然后進(jìn)行5％壓下率平整到0.5mm，對磁性測量試樣進(jìn)行780℃×1h退火處理，并進(jìn)行磁性測量，磁性檢測結(jié)果如表3所示。
表3

從表2和表3可見，本發(fā)明的工藝所得到的成品板的磁性比對比例工藝(低溫長時(shí)間或第一段更快速度冷卻)所得到的成品板的磁性具有明顯的優(yōu)勢。說明本發(fā)明規(guī)定成分與熱軋工藝生產(chǎn)的熱軋板通過Acl點(diǎn)以上、1100℃以下高溫短時(shí)退火、15℃/s冷卻到650℃以下的?；幚砗?，再經(jīng)冷軋、退火，可以得到磁感高、鐵損低，且成本低的高效無取向電工鋼產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟a.電工鋼帶的成分為C≤0.0050％，Si 0.1％～2.50％，Al≤1.0％，且Si+2Al≤2.50％，Mn0.10％～1.50％，P≤0.20％，S≤0.005％，N≤0.0025％，可添加Sn、Sb中的一種或兩種，總量不超過0.2％，其余為鐵和其它不可避免雜質(zhì)，以上為重量百分比；b.冶煉、連鑄、熱軋；c.?；幚?，將所得到的熱軋板進(jìn)行常化處理，以5～15℃/s的加熱速度升高到Ac1以上、1100℃以下溫度進(jìn)行均熱，均熱時(shí)間10s≤t≤90s；冷卻，采用兩階段冷卻首先從高溫狀態(tài)以≤15℃/s的冷卻速度將鋼帶冷卻到650℃以下，然后以保證板型的前提下的速度冷卻到80℃以下；d.冷軋，以70～90％壓下率軋制成冷軋板；e.退火處理，對冷軋板進(jìn)行最終退火和涂層處理，以制成全工藝型冷軋無取向電工鋼板。
2.如權(quán)利要求1所述的低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法，其特征是，冷軋板退火后，或退火涂層后再進(jìn)行1～10％的平整，以制成半工藝型冷軋無取向電工鋼板。
3.如權(quán)利要求1所述的低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法，其特征是，熱軋板常化處理后平均晶粒尺寸達(dá)到100μm以上。
全文摘要
低鐵損高磁感冷軋無取向電工鋼帶的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟a.成分為C≤0.0050％，Si≤2.50％，Al≤1.0％，且Si+2Al≤2.50％，Mn0.10％～1.50％，P≤0.20％，S≤0.005％，N≤0.0025％，可添加Sn、Sb中的一種或兩種，總量不超過0.2％，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)，以上為重量百分比；b.冶煉、連鑄、熱軋；c.?；幚?，將所得到的熱軋板進(jìn)行?；幚硪?～15℃/s的加熱速度升高到Ac
文檔編號C22C38/06GK1887512SQ20051002740
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者李保國, 王波, 劉獻(xiàn)東, 張丕軍, 張文學(xué), 陳曉 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司