專利名稱：一種高磁感無取向硅鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無取向硅鋼的制造方法，特別涉及一種高磁感無取向硅鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
無取向硅鋼是一種重要的磁性材料，廣泛應(yīng)用于各種電機(jī)、壓縮機(jī)等領(lǐng)域。一般情況下，其硅含量小于6.5%，鋁含量低于3%，低于0. 1 %，同時(shí)含有較少的雜質(zhì)元素。再實(shí)施熱軋、?；屠滠埞ば?，并進(jìn)行最終退火和涂覆絕緣層。對于無取向硅鋼來說，性能指標(biāo)主要包括材料鐵損、磁感和磁各向異性等。無取向硅鋼磁性能受材料成分、厚度、熱處理工藝等多種因素的影響。為了獲得超高磁感無取向硅鋼，通常采用較低的硅含量，降低材料電阻率，同時(shí)， 采用高的熱軋板?；瘻囟龋；瘻囟壬踔粮哌_(dá)1000°c。但由于硅、鋁含量較低，無取向硅鋼?；逶俳Y(jié)晶組織較為細(xì)小。細(xì)小的常化組織使得最終退火板中{Oki}面織構(gòu)強(qiáng)度低，相應(yīng)的磁感較低。同時(shí)，退火工藝同樣是影響材料磁感的關(guān)鍵因素。通常采用適當(dāng)?shù)木鶡釡囟群捅貢r(shí)間來獲得晶粒大小適當(dāng)?shù)耐嘶鸢濉Ｈ绻鶡釡囟雀?，保溫時(shí)間長，退火板晶粒粗大，材料中的{111}面織構(gòu)會增強(qiáng)，造成磁感降低；但如果晶粒直徑偏小，則材料的磁滯損耗偏大，增大了最終使用時(shí)的電機(jī)損耗。與慢速加熱相比，采用快速加熱退火時(shí)，成品板中存在很強(qiáng)的高斯織構(gòu)。另一方面，慢速加熱退火成品板中主要織構(gòu)組分是{111}<112>，而{110}<114>、{001}<120>和 {111}<110>組分很弱。(文獻(xiàn) Jong-Tae PARK，Jerzy A. SZPUNAR Sang-Yun CHA Effect of Heating Rateon the Development of Annealing Texture in Nonoriented Electrical SteelsISIJ International, Vol. 43(2003), No. 10，pp. 1611-1614)。因此，采用快速加熱的退火方式，可以抑制回復(fù)過程，同時(shí)獲得{110}和{100}面織構(gòu)核心，有效提高材料磁感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高磁感無取向硅鋼的制造方法，在保證鐵損的前提下， 利用熱軋板輕壓下措施及冷軋板快速加熱退火來生產(chǎn)高磁感無取向電工鋼。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高磁感無取向硅鋼的制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄無取向硅鋼化學(xué)成分重量百分比Si :0. 1 1%，A1 :0. 005 1%，C彡0.004%， Mn 0. 10 1. 50%,P ^ 0. 2%, S ^ 0. 005%,N ^ 0. 002%,Nb+V+Ti 彡 0. 006% ；其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，鋼水經(jīng)二次精煉處理，澆鑄成鑄坯；2)熱軋鑄坯加熱溫度1150°C 1200°C，均熱保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋終軋溫度830 900°C，在彡570°C溫度條件下進(jìn)行卷??；3)平整，對熱軋板進(jìn)行壓下量為2 5%的冷軋；4)?；?，對冷軋后的熱軋板進(jìn)行一次連續(xù)退火?；幚?，常化溫度不低于950°C， 保溫時(shí)間30 180s ；5)酸洗，冷軋將?；暹M(jìn)行酸洗，之后進(jìn)行多道次累計(jì)壓下量為70 80%的冷軋，軋制成目標(biāo)厚度的冷軋板6)退火，對冷軋后的冷軋板進(jìn)行快速加熱退火，升溫速率彡IOO0C /s，升溫到 800 1000°C保溫，保溫時(shí)間5 60s，然后以3 15°C /s冷卻速度緩慢冷卻至600 750 0C ；進(jìn)一步，退火氣氛為(體積比30% 70%)H2+(體積比70% 30%)N2，露點(diǎn)彡-25"C。影響無取向硅鋼磁感應(yīng)強(qiáng)度化5和B5tl的主要因素是化學(xué)成分和晶體織構(gòu)。硅、鋁或錳量提高，材料電阻率提高，Bm和^ci降低。理想的晶體織構(gòu)為(100) [uvw]面織構(gòu)，因?yàn)樗歉飨蛲郧译y磁化方向[111]不在軋面上。實(shí)際上不能得到這種單一的面織構(gòu)。一般存在有(100) [Oil], (111) [112]，(110)
, (112)
等織構(gòu)組分，其中(100)組分織構(gòu)只約占20%，基本屬于無取向混亂織構(gòu)，也就是磁各向同性。因此，調(diào)整成分和改善制造工藝使(100)組分加強(qiáng)和(111)組分減弱是提高磁感應(yīng)強(qiáng)度化5和B5tl的重要途徑。本發(fā)明的成分設(shè)計(jì)主要考慮以下幾點(diǎn)Si 能溶于鐵素體中形成置換固溶體，提高基體電阻率，降低鐵損，是電工鋼最重要的合金元素，但是Si惡化磁感，本發(fā)明著眼于一種超高磁感無取向硅鋼，所以Si含量較低，為0. 1 1%。Al 也是電阻率提高元素，可溶于鐵素體提高基體電阻率，粗化晶粒，降低鐵損，但同時(shí)也會使磁感降低。Al含量超過1. 5%將使冶煉澆注困難，磁感降低，且加工困難。Mn 與Si, Al 一樣可以增加鋼的電阻率，會使磁感降低，但Mn可以降低鐵損，可與不可避免夾雜物S形成穩(wěn)定的MnS，消除S對磁性的危害。因此有必要添加0. 1 %以上的含量。本發(fā)明Mn為0. 10% 1. 50%。P 0. 2%以下，在鋼中添加一定的磷可以改善鋼板的加工性。C、N、Nb、V、Ti 均為磁性不利元素，本發(fā)明中要求C彡0. 004%, S彡0. 005%, N彡0. 002%,Nb+V+Ti彡0. 006%，盡量減少對磁性能的劣化。板坯加熱溫度應(yīng)該低于鋼種夾雜物MnS、AlN的固溶溫度。本發(fā)明中加熱溫度設(shè)定為1150°C 1200°C，熱軋終軋溫度830 900°C，卷取溫度彡570°C，可以保證夾雜物未固溶并且獲得粗大的熱軋板晶粒。對熱軋板適量平整為本發(fā)明中獲得超高磁感無取向硅鋼的一個(gè)關(guān)鍵因素。本發(fā)明著眼于一種超高磁感的無取向硅鋼制造方法，因此，化學(xué)成分中，硅、鋁含量較低。而缺少硅、鋁等晶粒長大元素導(dǎo)致熱軋板常化過程中晶粒無法正常長大。同時(shí)，低硅無取向硅鋼在熱軋過程中，容易發(fā)生再結(jié)晶，因此，其熱軋板組織中細(xì)小的等軸再結(jié)晶晶粒較多，而軋制纖維組織很少。在?；皩彳埌迨┘訅合侣蕿? 5%的平整，能夠增加材料內(nèi)部形變儲能，從而使?；逶俳Y(jié)晶組織更為粗大。而當(dāng)平整壓下率過大時(shí)，則會因熱軋板內(nèi)部缺陷過多而影響常化板晶粒長大。熱軋板?；皖A(yù)退火的主要目的是改善成品的晶粒組織和織構(gòu)。對低硅無取向電工鋼研究的結(jié)果表明，冷軋前晶粒組織的粗大化將使冷軋板經(jīng)最終退火后{111}織構(gòu)組分減弱，對磁性有利的{Okl}織構(gòu)組分增強(qiáng)，同時(shí)析出物粗化使晶粒更容易長大，從而使磁感和鐵損得到了改善。本發(fā)明中，高磁感無取向硅鋼常化溫度不低于950°c，保溫時(shí)間30 180s。對磁性能有利的{110}高斯織構(gòu)晶粒通常在冷軋切邊帶中形核和長大，而如果升溫速率較慢，在溫度較低時(shí)，材料中會發(fā)生回復(fù)過程，從而降低材料中的點(diǎn)陣畸變，這樣，高斯織構(gòu)形核的幾率就大為降低了。采用快速加熱退火，能快速穿過不利織構(gòu)發(fā)展的溫度區(qū)間，使有利織構(gòu){Okl}面織構(gòu)有更好發(fā)展。從而使鐵損、磁感均有所優(yōu)化。緩慢冷卻可以降低退火板內(nèi)應(yīng)力，改善磁性能。本發(fā)明中對冷軋板采取快速加熱退火，退火升溫速率彡IOO0C /S，升溫到800 1000°C保溫，保溫時(shí)間5 60s，然后以3 15°C /s冷卻速度緩慢冷卻至600 750°C。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與常規(guī)的無取向硅鋼制造方法相比，在保證鐵損的前提下，本發(fā)明可以提高無取向硅鋼磁感最少200高斯。


圖1為熱軋板平整壓下量與最終退火板磁性能關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1(1)無取向硅鋼熱軋板，厚度2. 6匪，成分為Si 0. 799 %, Al 0. 4282 %， C 0. 0016%, Mn 0. 26 %, P ^ 0. 022 %, S ^ 0. 0033 %, N ^ 0. 0007 %, Nb 0. 0004 %，V 0. 0016%, Ti 0. 0009% ；其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。(2)對熱軋板進(jìn)行冷軋，壓下率1 10%。(3)進(jìn)行常化處理，?；鶡釡囟?70°C，保溫60s。之后對?；逅嵯?，然后冷軋到0. 5mm厚度。(4)利用實(shí)驗(yàn)室的通電加熱退火爐進(jìn)行快速加熱退火。升溫速率250°C /s，均熱溫度 850°C，保溫 13s。熱軋板經(jīng)過1 10%輕壓下后，常化板再結(jié)晶組織明顯變大，但成品板顯微組織差異不大。壓下量為4 6%時(shí)，成品板磁性能最優(yōu)，磁感B50達(dá)到1. 83T。性能如表1所示，熱軋板平整壓下量與最終退火板磁性能關(guān)系如圖1所示。表1、無取向硅鋼最終退火板磁性能
權(quán)利要求
1.一種高磁感無取向硅鋼的制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄無取向硅鋼化學(xué)成分重量百分比Si :0. 1 1%，Al :0. 005 1%，C彡0. 004%, Mn 0. 10 1. 50%, P^O. 2%, S^O. 005%, N 彡 0. 002%, Nb+V+Ti 彡 0. 006% ；其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)；轉(zhuǎn)爐或電爐煉鋼，鋼水經(jīng)二次精煉處理，澆鑄成鑄坯；2)熱軋鑄坯加熱溫度1150°C 120(TC，均熱保溫后進(jìn)行熱軋，熱軋終軋溫度830 90(TC，在彡570°C溫度條件下進(jìn)行卷??；3)平整，對熱軋板進(jìn)行壓下量為2 5%的冷軋；4)?；瑢滠埡蟮臒彳埌暹M(jìn)行一次連續(xù)退火?；幚恚；瘻囟炔坏陀?50°C，保溫時(shí)間30 180s ；5)酸洗，冷軋將常化板進(jìn)行酸洗，之后進(jìn)行多道次累計(jì)壓下量為70 80%的冷軋，軋制成目標(biāo)厚度的冷軋板；6)退火，對冷軋后的冷軋板進(jìn)行快速加熱退火，升溫速率>IOO0C /s，升溫到800 1000°C保溫，保溫時(shí)間5 60s，然后以3 15°C /s冷卻速度緩慢冷卻至600 750°C。
2.如權(quán)利要求1所述的高磁感無取向硅鋼的制造方法，其特征是，退火氣氛為體積比 30% 70% H2+體積比70% 30% N2,露點(diǎn)彡-25°C。
全文摘要
一種高磁感無取向硅鋼的制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄，無取向硅鋼化學(xué)成分重量百分比Si 0.1～1％，Al 0.005～1％，C≤0.004％，Mn 0.10～1.50％，P≤0.2％，S≤0.005％，N≤0.002％，Nb+V+Ti≤0.006％；余鐵；煉鋼、二次精煉，澆鑄成鑄坯；2)熱軋，加熱溫度1150℃～1200℃，終軋溫度830～900℃，≥570℃溫度下進(jìn)行卷??；3)平整，壓下量2～5％的冷軋；4)?；?，溫度不低于950℃，保溫時(shí)間30～180s；5)酸洗，冷軋，酸洗后進(jìn)行累計(jì)壓下量70～80％的冷軋；6)退火，升溫速率≥100℃/s，到800～1000℃保溫，保溫時(shí)間5～60s，后以3～15℃/s緩冷至600～750℃。本發(fā)明在保證鐵損的前提下，可以提高無取向硅鋼磁感最少200高斯。
文檔編號C22C38/14GK102453837SQ20101051787
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者朱雨華, 王子濤, 王波, 胡瞻源, 謝世殊, 鄒亮, 金冰忠, 陳曉, 馬愛華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司