專利名稱：一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無取向電工鋼的制造方法，特別涉及一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，解決傳統(tǒng)工藝生產高效無取向電工鋼?；杀靖摺⒅圃熘芷陂L等問題。
背景技術：
隨著電力、電器行業(yè)的進步，機電產品正朝著小型化、高精度化、高效率化方向發(fā)展，用普通冷軋硅鋼片制造的鐵芯難以滿足要求，開發(fā)低鐵損、高磁感的高效無取向系列電工鋼產品替代現(xiàn)行普通冷軋硅鋼片是機電產品減小體積、減輕重量、節(jié)約銅鐵消耗、提高效率的主要途徑。高效無取向硅鋼其磁性的主要特點是磁感高。傳統(tǒng)上其制造特點是熱軋后，利用熱軋板?；篃彳埌褰M織更均勻，使再結晶晶粒增多，防止瓦垅狀缺陷，同時使晶粒和析出物粗化，加強(110)和(100)組分，減少(111)組分，使磁性能明顯提高。為提高磁感，一般?；瘻囟仍?50°C以上。采用熱軋板常化帶來的問題一是制造成本高，二是制造周期長。中國專利CN1288070公開一種無取向硅鋼，其成分為C彡0. 008%、Si 0. 2 2. 50%,Mn 0. 15 0. 8%、Als 殘量 1. 50%、B 殘量 0. 0035%、P+Sn/SbO. 08 0. 45%、 S^O. 0030%,N ^ 0. 003%，余量為狗以及不可避免的夾雜。低溫熱軋、一次冷軋、干氣或濕氣退火的方法生產高效電機鐵芯。日本專利特開2004-169141提到成分為1.8%彡(Si+2A1)彡5%高牌號熱軋板免?；a，要求煉鋼過程添加REM、Mg和Ca的一種或兩種以上，同時嚴格控制 Ti ^ 0. 003%,熱軋時要求在950°C以上終軋，7000C以下卷取。其不足之處在于熱軋生產工藝條件苛刻，終軋溫度高，實際生產操作和控制難度很大。熱軋板省略退火的專利還有日本專利特開2008-260980，該專利要求成分體系，仍舊屬于含Si較高鋼種，其要求Si含量在1.5% 3.5%，(% Si+% Al)彡1.9%，熱軋時， 板坯加熱溫度很高，1230 1320°C，終軋溫度也在1050°C以上，同時要求700°C以下卷取， 其不足之處在于熱軋板坯加熱溫度高，在熱軋過程中MnS和AlN易細小彌散析出，惡化磁性能，難以除鱗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，在保證磁性能的前提下，通過煉鋼過程有利織構元素的添加、有害元素的成分控制，以及熱軋過程空冷時間控制和高溫卷取的配合，實現(xiàn)低成本的高效電工鋼的生產。為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄無取向硅鋼的化學成分重量百分比為C彡0.0040%，Si :0. 0.8%，Al 0. 002 1. 0 %，Mn :0. 10 % 1. 50 %，P 彡 0. 2 %，Sb :0. 04 % 0. 08 %，S 彡 0. 0030 %，N^ 0. 0020%, Ti ^ 0. 0020%，余鐵和不可避免雜質；按上述成分冶煉、澆鑄成鑄坯；2)熱軋、酸洗板坯加熱溫度1100°C 1150°C，終軋溫度860°C 920°C ；軋后空冷，空冷時間 (2+30XSb% )s ^ t ^ 7s ；在彡720°C條件下進行卷?。?)冷軋以70 78%壓下率軋制成目標厚度的冷軋板；4)退火冷軋板以彡15°C /s的加熱速度升溫到800 1000°C，保溫時間IOs 25s。進一步，退火氣氛為(體積比30% 70% ) H2+(體積比70% 30% ) N2,露點控制在-25°C -40°C。在本發(fā)明的成分設計中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，當Si含量達到一定水平時，其含量繼續(xù)增加，降低鐵損作用減弱，本發(fā)明Si含量為0. 1 0. 8%，大于0. 8%，B50難以達到高磁感要求。Al 可溶于鐵素體提高基體電阻率，粗化晶粒，降低鐵損，同時還可以脫氧固氮，但容易造成成品鋼板表層內氧化。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，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，還可防止熱脆，其也溶于鐵素體形成置換固溶體，有降低鐵損的作用。因此有必要添加0. 以上的含量。本發(fā)明Mn為0. 10% 1.50%，Mn含量低于 0. 有利作用不明顯，高于1.50%，Acl溫度降低，再結晶溫度降低，熱處理時發(fā)生α-γ 相變，劣化有利織構。P 0. 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%時反而使鋼板冷軋加工性劣化。S:對加工及磁性均有害，其與Mn形成細小的MnS質點，阻礙成品退火晶粒長大，嚴重惡化磁性，與狗形成低熔點FeS及或共晶體，易造成熱加工脆性。本發(fā)明 S彡0. 003%以下，超過0. 003%將使MnS等S化物析出量大大增加，強烈阻礙晶粒長大，鐵損劣化。本發(fā)明最佳控制范圍S ^ 0. 002%。C 對磁性有害，是強烈阻礙晶粒長大的元素，同時C是擴大、相區(qū)的元素，過量的 C使常化處理時α與Y兩相區(qū)轉變量增加，大大降低Acl點，對結晶組織起細化作用，引起鐵損增加。本發(fā)明C彡0. 004%，最佳范圍C彡0. 0020%。N:易形成AlN等細小彌散氮化物，強烈阻礙晶粒長大，鐵損劣化，本發(fā)明 N^O. 002%以下，超過0. 002%將使AlN等N化物析出量大大增加，強烈阻礙晶粒長大，鐵損劣化。Sb:活化元素，在表層或表層晶界處偏聚時，可以減少表層內氧化，防止活性氧沿晶界向鋼基滲透，改善織構，促使(100)和(110)組分增加，(111)組分減少，提高Β50效果十分顯著。本發(fā)明研究Sb在0. 04 0. 08%范圍改善磁性能效果最顯著。在高效電機鋼的研究中發(fā)現(xiàn)，將金屬Sb加入電工鋼時，它能提高{100} < uw > 織構組分，是提高電工鋼磁性的有效元素。由于金屬Sb將晶界隔離并且有選擇地影響再結晶鐵素體晶粒長大，削弱(111)晶粒長大的速度，隨著Sb的加入，軋材中的(111)晶粒數逐漸消失。本發(fā)明深入研究了熱軋工藝對Sb晶界偏析的影響，研究發(fā)現(xiàn)Sb改善有利織構的作用與熱軋后的冷卻過程密不可分，為了充分發(fā)揮Sb的有益作用，應在700°C左右進行緩冷，或者在700°C附近某一溫度下保溫一段時間。而700°C附近正是釙在無取向電工鋼中發(fā)生強烈晶界偏聚的溫度。參見圖1、圖 2，基本成分為 0. 26% Si、0. 52% ΑΙ,Ο. 65%Μη,0. 08%Ρ,0. 055% Sb、 < 0. 0030% C、< 0. 0020% N的鋼坯，經過熱軋、采用不同的空冷時間，然后720°C高溫卷取，冷軋，860°C退火，可以看到，空冷時間的范圍在3. 5 7S之間，磁性能處于較好水平。參見圖3、圖4，熱軋板卷取溫度與磁性能密切相關，高溫卷取可以使得熱軋板中心部纖維組織減少，邊部再結晶層增厚。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)Si含量為0. 1 0.8%的熱軋板，經過 720°C以上的卷取，熱軋板中間的纖維狀組織基本消失。本發(fā)明的有益效果與傳統(tǒng)無取向高效硅鋼制造工藝相比，本發(fā)明采用熱軋板不?；姆椒?，能夠獲得與傳統(tǒng)工藝相當的磁性能。鐵損可以達到4. 5ff/kg以下，磁感可以達到1. 78T以上。同時添加偏析元素Sb，按照(2+30XSb% )s < t ( 7s的軋后空冷時間進行生產，大量減少了熱軋層流冷卻水的用量。本發(fā)明的應用不僅能夠做到縮短鋼種的制造周期，同時還可以減少高效電工鋼的制造成本。利用本方法生產的高效電機鋼性能穩(wěn)定，與中國專利CN1288070相比，本發(fā)明成分中不涉及Sn的添加，與其專利中的磁性能相比本發(fā)明類似鋼種的鐵損比其低0. 2 1. 5W/Kg，磁感比其高至少20 100高斯。與現(xiàn)行的普通冷軋無取向電工鋼類似成分相比鐵損低0. 1 0. 2W/kg，磁感則比對應高0. IT以上。


圖1為0.Si，0. 055% Sb熱軋后空冷時間與磁性能的關系。圖2為0.Si，0. 055% Sb熱軋后空冷時間與磁性能的關系。圖3為0.Si，0. 055% Sb熱軋板在卷取溫度650°C下的金相組織照片。圖4為0.Si，0. 055% Sb熱軋板在卷取溫度720°C下的金相組織照片。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明。按表1的組分冶煉，鑄坯經加熱、粗軋、精軋、高溫卷取、酸洗、70 78%壓下率一次冷軋到0. 5mm的成品厚度、冷軋帶鋼經不同溫度的最終退火至成品。表2為表1中化學成份鋼種采用本發(fā)明生產方法及成品愛潑斯坦方圈測量的結果。表1實施例化學成份(％ )
權利要求
1.一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄無取向硅鋼的化學成分重量百分比為c彡0. 0040 %, Si :0. 0.8%，Al 0. 002 1. 0 %，Mn :0. 10 % 1. 50 %，P 彡 0. 2 %，Sb :0. 04 % 0. 08 %，S 彡 0. 0030 %， N^O. 0020%, Ti ^ 0. 0020%，余鐵和不可避免雜質；按上述成分冶煉、澆鑄成鑄坯；2)熱軋、酸洗板坯加熱溫度1100 °C 1150°C，終軋溫度860°C 920°C ；軋后空冷，空冷時間 (2+30XSb% )s ^ t ^ 7s ；在彡720°C條件下進行卷??；3)冷軋以70 78%壓下率軋制成目標厚度的冷軋板；4)退火冷軋板以彡15°C /s的加熱速度升溫到800 1000°C，保溫時間IOs 25s。
2.如權利要求1所述的磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，其特征是，退火氣氛為 (體積比30% 70% )壓+(體積比70% 30% )N2，露點控制在_25°C _40°C。
全文摘要
一種磁性優(yōu)良的高效無取向硅鋼制造方法，其包括如下步驟1)冶煉、澆鑄；無取向硅鋼的化學成分重量百分比為C≤0.0040％，Si0.1％～0.8％，Al0.002～1.0％，Mn0.10％～1.50％，P≤0.2％，Sb0.04％～0.08％，S≤0.0030％，N≤0.0020％，Ti≤0.0020％，余鐵和不可避免雜質；按上述成分冶煉、澆鑄成鑄坯；2)熱軋，板坯加熱溫度1100℃～1150℃，終軋溫度860℃～920℃；軋后空冷，空冷時間(2+30×Sb％)s≤t≤7s；在≥720℃條件下進行卷??；3)酸洗、冷軋，以70～78％壓下率軋制；4)退火，以≥15℃/s升溫到800～1000℃，保溫時間10s～25s。本發(fā)明在保證磁性能的前提下，通過煉鋼過程有利織構元素的添加、有害元素的成分控制，以及熱軋過程空冷時間控制和高溫卷取的配合，實現(xiàn)低成本的高效電工鋼的生產。
文檔編號C22C38/60GK102453844SQ20101051801
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月25日 優(yōu)先權日2010年10月25日
發(fā)明者劉獻東, 朱雨華, 王子濤, 王波, 胡瞻源, 謝世殊, 鄒亮, 金冰忠, 馬愛華, 黃杰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司