專利名稱：加工性能極好的低鐵損的非取向電工鋼薄板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用作電氣設(shè)備的鐵芯材料的加工性能和鐵損性能極好的非取向電工鋼薄板及其制備方法。
在全世界的電力和能源節(jié)約以及全球的環(huán)境保護(hù)的趨勢(shì)下，已經(jīng)強(qiáng)烈地需要改進(jìn)電氣設(shè)備的效率。特別是最近，隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的效率提高的發(fā)展，需要一種比目前現(xiàn)有材料有更好磁性，即較好的鐵損性能的材料，用于轉(zhuǎn)子或定子的非取向電工鋼薄板。
作為減少非取向電工鋼鐵損的方法，廣泛地和通常使用的方法是增加合金元素例如硅、鋁和錳等等以及增加電阻來(lái)減少非取向電工鋼薄板的鐵損，減少渦流損失。而且，確定成分之后，重要的是設(shè)法通過(guò)將成品板的晶粒直徑調(diào)整為大約100到150μm以優(yōu)化鐵損。
在加工性能方面，最近已經(jīng)證明如果成品板的晶粒直徑太大，那么在電機(jī)磁芯的沖壓過(guò)程中出現(xiàn)粗糙的波紋和毛邊等等。另一方面，如果成品板的晶粒直徑太小，磁芯的鐵損會(huì)惡化。為了克服這些問(wèn)題，在磁芯的沖壓過(guò)程中需要減少晶粒直徑，而在磁芯的消除應(yīng)力退火過(guò)程中在一定程度上需要增大晶粒。
大家都知道顯著地妨礙晶粒長(zhǎng)大的作為雜質(zhì)的最有害的析出物是具有相對(duì)低的固溶溫度的MnS。盡管在精煉鋼的過(guò)程中S量本身的減少可以減少析出物，但是在工業(yè)應(yīng)用上還有限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，公開的方法是通過(guò)使用稀土元素(REM)例如Ce和La等等固定鋼中的S以抑制細(xì)MnS的析出，而作為具有高固溶溫度的析出物(日本的未經(jīng)審查的專利公開號(hào)昭51-62115)，和通過(guò)使用Ca固定S(日本的未經(jīng)審查的專利公開號(hào)昭59-74213)來(lái)抑制細(xì)小的MnS析出。
然而，例如REM和S的析出物實(shí)際上有復(fù)雜的含氧形式，因?yàn)殡m然它們作為單質(zhì)來(lái)說(shuō)溶解溫度較高，但是它們是化合物析出物，因此部分溶解，并且與錳以細(xì)小析出物再次析出。這樣的話，如果REM和Ca的析出物變?yōu)镸nS的析出核心，那么將避免上述問(wèn)題。然而，例如，CaS是Ca和S的析出物，與MnS的晶格相匹配性差，當(dāng)含有一定量或更多的S且不能避免形成MnS時(shí)，CaS作為析出物核心的性能是差的。
本發(fā)明提供一種低鐵損的非取向電工鋼薄板及其制備方法，該非取向電工鋼薄板在電機(jī)磁芯沖壓過(guò)程中具有小晶粒直徑和極好的加工性能，而用戶在消除應(yīng)力退火之后具有充分生長(zhǎng)的大晶粒直徑和極好的加工性能。
本發(fā)明的要點(diǎn)如下(1)加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，其特征在于含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al(其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％)、0.0005到0.0200％的Mg和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；(2)加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al(其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％)、0.0005％或更多的Mg、0.0005％或更多Ca(其中Mg和Ca的總量是0.0200％或以下)和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；(3)加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al(其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％)、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的REM(其中Mg和REM的總量是0.0200％或以下)和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；(4)加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al(其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％)、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的Ca和0.0005％或以上的REM(其中Mg、Ca和PEM的總量是0.0200％或以下)和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；(5)按照(1)或(2)項(xiàng)的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，其特征在于在所說(shuō)的薄鋼板中含有的S數(shù)量不超過(guò)0.010％(重量％)；(6)一種加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于當(dāng)精煉鋼時(shí)用Al使鋼水脫氧，然后在其中加入Mg源，該鋼含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、0.0005到0.0200％的Mg、和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；
(7)一種加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于當(dāng)精煉鋼時(shí)用Al使鋼水脫氧之后在鋼水中加入至少一種或多種Mg源、Ca源和REM源，該鋼含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％或的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、0.0005或以上的Mg、0.0005％或以上的Ca、0.0005％或以上的REM，其中Mg、Ca和REM的總量為0.0200％或以下，和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成；(8)一種按照(6)或(7)項(xiàng)的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于重新加熱含有所說(shuō)成分的板坯，熱軋?jiān)摪迮?，熱軋之后或熱軋并退火之后，酸洗該熱軋的板，制備具有成品厚度的薄鋼板，其中通過(guò)單一的冷軋或兩道或多道冷軋，同時(shí)在其間實(shí)施中間退火，然后在連續(xù)退火作業(yè)線上在700到1,100℃溫度下使薄鋼板最終退火。
(9)按照(6)到(8)任何一項(xiàng)的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于在所說(shuō)的薄鋼板中含有的S數(shù)量不超過(guò)0.010％(重量％)。
在下面將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
本發(fā)明人將下列論點(diǎn)作為指導(dǎo)原則選擇加入到薄鋼板中的元素以制備晶粒生長(zhǎng)性能極好的材料。也就是說(shuō)，為了不析出細(xì)小的MnS，本發(fā)明人選擇元素(1)其S化合物在比MnS開始析出的溫度較高的溫度下開始析出，(2)其S化合物或氧化物可以作為MnS的析出核心，盡管MnS也析出。
作為(1)的選擇物，本發(fā)明選擇Mg，不同于在日本的未經(jīng)審查的專利公開號(hào)昭51-62115中使用的Ce和在日本未經(jīng)審查的專利公開號(hào)昭59-74213中使用的Ca。盡管關(guān)于MgS析出物的數(shù)據(jù)不是眾所周知，但是據(jù)估計(jì)在比MnS開始析出的溫度較高的溫度下MgS開始析出，因?yàn)閺淖杂赡艿挠^點(diǎn)來(lái)說(shuō)，MgS比MnS穩(wěn)定。
作為(2)的選擇物，除上述的元素之外，通過(guò)MnS與它們的S化合物和氧化物的晶格畸變?chǔ)臏y(cè)評(píng)非取向電工鋼薄板中含有的元素。由下面公式定義晶格畸變?chǔ)?
δ=｜a-a0｜/a0其中，a0:MnS的晶格常數(shù)a每種S化合物或氧化物的晶格常數(shù)。
該結(jié)果示于表1中。表1意思是與MnS的晶格畸變?cè)叫?，與MnS的一致性越好，且當(dāng)MnS析出時(shí)形成核心就越容易。在這種情況下，很清楚作為MnS的析出核心作用，MgS明顯地比其它化合物更有效。
表1每種化合物與MnS的晶格畸變
從以上測(cè)評(píng)可知它已經(jīng)說(shuō)明了加入作為助劑元素的Mg來(lái)抑制MnS的細(xì)小析出物和在薄鋼板中產(chǎn)生MgS是有效的，該MnS析出物對(duì)晶粒長(zhǎng)大產(chǎn)生副作用。
其次，本發(fā)明人進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Mg的作用，由于上述原因的結(jié)果可判斷Mg是有效的。在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)真空熔煉和將2.0％的Si、0.4％的Al、0.2％的Mn、0.0015％的C和0.0032％的S作為助劑元素加入到Fe中來(lái)制備熔融物料。此時(shí)，熔融物料中的氧足夠地低，大約為0.0003％。然后，將熔融物料分開并注入四個(gè)桶(bulk)中。在其中的一個(gè)桶(bulk)中沒(méi)有加入助劑，而在其它三個(gè)桶(bulk)中加入Ca化合物、Ce化合物和Mg化合物。
由此制備的上述鋼錠在重新加熱1,100℃的溫度之后經(jīng)過(guò)熱軋，并制成厚度為2.3毫米的熱軋薄板。在950和1,100℃的溫度下將該熱軋的板退火60秒，然后通過(guò)冷軋減小到最終厚度為0.50毫米。而且，在750℃的溫度下使該薄鋼板連續(xù)退火60秒，用切片(segment)方法測(cè)量它們的平均晶粒直徑，然后假定在用戶沖壓磁芯之后消除應(yīng)力退火，那么在750℃的溫度下使該薄鋼板經(jīng)過(guò)裝箱退火120分鐘，并測(cè)量磁性和平均晶粒直徑。
表2表示了每種助劑及其加入量，連續(xù)退火之后的晶粒直徑，以及裝箱退火之后磁性和晶粒直徑的測(cè)量結(jié)果。本文中，用SST方法測(cè)量磁性，并通過(guò)L和C方向的平均數(shù)表示在W15/50時(shí)的鐵損值(在最大磁通密度為1.5T和頻率為50Hz時(shí)的鐵損)。
從表2中可知標(biāo)號(hào)7和8的樣品(指加入Mg的情況)裝箱退火之后比其它樣品有較好的晶粒長(zhǎng)大。結(jié)果，裝箱退火之后在W15/50時(shí)的鐵損值不超過(guò)2.8W/千克，而且是很好的。
表2每種添加劑與磁性和晶粒直徑的關(guān)系
如上所述，本發(fā)明人最近發(fā)現(xiàn)形成MgS的方法，其作為提高非取向電工鋼薄板的晶粒長(zhǎng)大性能的方法，且已經(jīng)完成了本發(fā)明。
本發(fā)明人將下列情況作為指導(dǎo)原則選擇加入到薄鋼板中的元素以制備晶粒生長(zhǎng)性能極好的材料。它們是這些情況(1)重新加熱板坯或在高溫下使熱軋的板退火，(2)鋼中含有大量的S。
(1)是通過(guò)在高溫下重新加熱板坯代替使熱軋的板退火，完成熱軋之后有足夠的長(zhǎng)大晶體顆粒的情況，或通過(guò)在高溫下使熱軋的板退火企圖獲得較高的磁通密度的情況。另一方面，(2)假定在實(shí)際的煉鋼過(guò)程中增加S(是不可避免的雜質(zhì))的數(shù)量的情況。
如上所述，通過(guò)保證MgS作為MnS的析出核心的作用可以解決情況(2)，其與MnS具有很好晶格一致性然而，當(dāng)板坯重新加熱的溫度或熱軋薄板的退火溫度很高時(shí)，MgS的熱穩(wěn)定性是不可靠的。因此，本發(fā)明人設(shè)計(jì)了使CaS和/或REM的硫化物(其即使高溫下也很穩(wěn)定并易于變?yōu)榇值奈龀鑫?結(jié)合形成以解決情況(1)。
首先，在高溫下使熱軋的板退火的情況(1)時(shí)進(jìn)行下列試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)真空熔煉和將1.7％的Si、0.4％的Al、0.2％的Mn、0.0015％的C和0.0024％的S作為助劑元素加入到Fe中來(lái)制備熔融物料。此時(shí)，熔融物料中的氧足夠地低，大約為0.0003％。然后，將熔融物料分開并注入五個(gè)桶(bulk)中。在其中的一個(gè)桶(bulk)中沒(méi)有加入助劑，而在其它四個(gè)桶(bulk)中加入Mg合金或Mg合金加上Ca合金。
由此制備的上述鋼錠在重新加熱1,100℃的溫度之后經(jīng)過(guò)熱軋，并制成厚度為2.3毫米的熱軋薄板。在950和1,150℃的溫度下使該熱軋的板退火60秒，然后通過(guò)冷軋減小到最終厚度為0.50毫米。而且，在800℃的溫度下使薄鋼板經(jīng)過(guò)連續(xù)退火30秒，然后，如果用戶在沖壓磁芯之后消除應(yīng)力退火，就在750℃溫度下使該薄鋼板經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)，并測(cè)量磁性。
表3表示了每種助劑的加入量和磁性的測(cè)量結(jié)果。本文中，用SST方法測(cè)量磁性，并通過(guò)L和C方向的平均數(shù)表示在W15/50時(shí)的鐵損值(在最大磁通密度為1.5T和頻率為50Hz時(shí)的鐵損)。
表3每種添加劑的加入量與磁性之間的關(guān)系
按照表3，在熱軋薄板的退火溫度低到950℃的情況下，由于Mg加入總量為12ppm，所以鐵損值不超過(guò)3.0W/kg，且是良好的，如樣品3、5、7和9所示。認(rèn)為的原因是S變?yōu)镸gS(是熱穩(wěn)定的化合物)和比MnS(熱穩(wěn)定性較差)更粗的MgS析出物。
在熱軋制薄板的退火溫度高達(dá)1,150℃情況下，鐵損低于在950℃的溫度下樣品的鐵損。原因是在1,150℃下MnS又溶解了，在接著的連續(xù)退火時(shí)細(xì)小地析出，以及在消除應(yīng)力退火時(shí)妨礙了晶粒長(zhǎng)大。在只加入12ppmMg的樣品4中，盡管它比不加入Mg的樣品2好，但是它的作用小。這說(shuō)明在1,150下MgS在一定程度上溶解的可能性，結(jié)果在連續(xù)退火時(shí)形成細(xì)小的MnS。
另一方面，在除加入12ppm的Mg之外再加入Ca的樣品6、8和10中，盡管熱軋薄板的退火溫度是1,150℃，鐵損值也不超過(guò)3.0W/kg，而且是好的。估計(jì)的原因是正如開始時(shí)所料，即使在1,150℃的高溫下也形成很穩(wěn)定CaS。因此，在重新加熱板坯或在高溫下使熱軋薄板退火的情況(1)下，僅僅加入Mg是不夠的，而且需要加入Ca。
第二，在鋼中含有大量S的情況(2)下進(jìn)行下列試驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)真空熔煉和將2.1％的Si、0.3％的Al、0.2％的Mn和0.0012％的C，并以兩次改變的S量(28和47ppm)作為助劑元素加入到Fe中來(lái)制備熔融物料。此時(shí)，熔融物料中的氧足夠地低，大約為0.0003％。然后，將熔融物料分開并注入五個(gè)桶(bulk)中。在其中的一個(gè)桶(bulk)中沒(méi)有加入助劑，而在其它四個(gè)桶(bulk)中加入Ca合金或Ca合金加上Mg合金。
由此制備的上述鋼錠在重新加熱1,100℃的溫度之后經(jīng)過(guò)熱軋，并制成厚度為2.3毫米的熱軋薄板。在1,000℃的溫度下使該熱軋的板退火60秒，然后通過(guò)冷軋減小到最終厚度為0.50毫米。而且，在800℃的溫度下使薄鋼板經(jīng)過(guò)連續(xù)退火30秒，然后，如果用戶在沖壓磁芯之后消除應(yīng)力退火，就在750℃溫度下使該薄鋼板經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)，并測(cè)量磁性。
表4表示了每種助劑的加入量和磁性的測(cè)量結(jié)果。本文中，用SST方法測(cè)量磁性，并通過(guò)L和C方向的平均數(shù)表示在W15/50時(shí)的鐵損值(在最大磁通密度為1.5T和頻率為50Hz時(shí)的鐵損)。按照表4，在S數(shù)量低到28ppm情況下，由于Ca加入總量為20ppm，所以鐵損值不超過(guò)3.0W/kg，且是良好的，如樣品3、5、7和9所示。認(rèn)為的原因是S變?yōu)镃aS(是熱穩(wěn)定的化合物)和比MnS(熱穩(wěn)定性較差)更粗的CaS析出物。
在S數(shù)量增大到47ppm的情況下，鐵損低于在S數(shù)量低到28ppm情況下的鐵損。原因是增加了對(duì)晶粒長(zhǎng)大有不利影響的MnS含量，和在消除應(yīng)力退火時(shí)妨礙了晶粒長(zhǎng)大。在只加入20ppmCa的樣品4中，盡管它比不加入Ca的樣品2好，但是它的作用小。認(rèn)為這是因?yàn)椴粌H存在CaS而且當(dāng)S數(shù)量充裕時(shí)不可避免地存在MnS。
另一方面，在加入20ppm的Ca之外再加入Mg的樣品6、8和10中，即使當(dāng)S數(shù)量充裕到47ppm時(shí)，鐵損值也不超過(guò)3.0W/kg，而且是好的。認(rèn)為的原因是正如開始時(shí)所料，盡管S不能固定作為CaS的粗析出物，但是通過(guò)形成少量的與MnS有良好晶格一致性的MgS,MgS足夠起MnS析出核心的作用。因此，在含有大量S數(shù)量的情況(2)下，僅僅加入Ca是不夠的，而且需要加入Mg。
表4每種添加劑與磁性之間的關(guān)系
基于以上所述結(jié)果，本發(fā)明人最近發(fā)現(xiàn)一種組合加入Mg和Ca的方法而且完成了本發(fā)明，該方法作為提高非取向電工鋼薄板的晶粒長(zhǎng)大性能的方法，假設(shè)情況是(1)重新加熱板坯或在高溫下使熱軋薄板退火，和(2)鋼中含有大量的S。
此外，本發(fā)明人最近發(fā)現(xiàn)加入Mg和REM，或組合加入Mg、Ca和REM的方法并完成了本發(fā)明，其作為提高非取向電工鋼薄板的晶粒長(zhǎng)大性能的方法，如實(shí)施例6或7所示。
其次，在下文將說(shuō)明在本發(fā)明中限制數(shù)值條件的理由。
設(shè)定C的上限值為0.010％的理由是因?yàn)槿绻^(guò)0.010％，由于存在碳化物而降低鐵損值。
設(shè)定Mn的下限為0.1％和上限為1.5％的理由是因?yàn)槿绻鸐n小于0.1％，MnS細(xì)小地析出物和對(duì)晶粒長(zhǎng)大性能有極大地不利影響，而如果Mn超過(guò)1.5％，固溶體中的Mn使晶粒長(zhǎng)大性能惡化。而且，Mn的更理想范圍是0.2≤Mn≤1.0％。
Si和Al的范圍分別設(shè)定為0.1到4％的Si和0.1到4％的Al。理由是因?yàn)樵赟i和Al數(shù)量太小時(shí)，因?yàn)殡娮杪市?，所以在W15/50時(shí)鐵損值較低，當(dāng)Si和Al數(shù)量太多時(shí)，晶粒長(zhǎng)大的性能惡化。因此，確定了上述的范圍。而且，Si、Al和Mn的總量設(shè)定為不超過(guò)5.0％。這是因?yàn)楫?dāng)總量超過(guò)5.0％時(shí)晶粒長(zhǎng)大的性能將惡化。而且，更理想的范圍是0.5≤Si≤2.5％,0.2≤Al≤2.5％和1.5≤Si+Mn+Al≤3.5％。
Mg加入量的范圍定為0.0005到0.0200％。如實(shí)施例1所示，這是因?yàn)楫?dāng)Mg小于0.0005％時(shí)，形成太少的MgS，且它對(duì)改進(jìn)晶粒長(zhǎng)大性能無(wú)效，而超過(guò)0.0200％的Mg量在使加入Mg的作用達(dá)到飽和的范圍內(nèi)，不僅導(dǎo)致合金成本增加，而且不是很理想的。在Mg數(shù)量范圍內(nèi)，理想的范圍是0.0010到0.0100％，更具體地說(shuō)，更理想的范圍是控制Mg數(shù)量為0.0015到0.0050％。
此外，當(dāng)組合加入Mg和Ca時(shí)，Mg和Ca的含量分別定為0.0005％或以上。這是因?yàn)樽C明了通過(guò)加入5ppm或以上具有改進(jìn)晶粒長(zhǎng)大性能的作用，如表3和4所示。而且，Mg和Ca的總量定為0.0200％或以下。這是因?yàn)槿绻尤胨鼈兂鲂枰繒r(shí)該作用已達(dá)到飽和，不僅導(dǎo)致合金成本增加，而且不是很理想。至于Mg和Ca的含量，理想的范圍是0.0010到0.0100％，更具體地說(shuō)，更理想的范圍是控制它們的數(shù)量為0.0015到0.0050％。
當(dāng)組合加入Mg和REM時(shí)，Mg和REM的含量分別定為0.0005％或以上。這是因?yàn)樽C明了通過(guò)加入5ppm或以上具有改進(jìn)晶粒長(zhǎng)大性能的作用，如表10所示。而且，Mg和REM的總量定為0.0200％或以下。這是因?yàn)槿绻尤胨鼈兂鲂枰繒r(shí)該作用已達(dá)到飽和，不僅導(dǎo)致合金成本增加，而且不是很理想。在Mg和REM的總量中，理想的范圍是0.0010％到0.0100％，更具體地說(shuō)，更理想的范圍是控制它們的數(shù)量為0.0015到0.0050％。
此外，當(dāng)組合加入Mg、Ca和REM時(shí)，每種含量都是定為0.0005％或以上。這是因?yàn)樽C明了通過(guò)加入5ppm或以上具有改進(jìn)晶粒長(zhǎng)大性能的作用，如表11所示。而且，Mg、Ca和REM的總量定為0.0200％或以下。這是因?yàn)槿绻尤胨鼈兂鲂枰繒r(shí)該作用已達(dá)到飽和，不僅導(dǎo)致合金成本增加，而且不是很理想。至于Mg、Ca和REM的總量，理想的范圍是0.0015到0.0100％，更具體地說(shuō)，更理想的范圍是控制它們的總量為0.0015到0.0050％。
存在于鋼中的S數(shù)量上限定為0.010％。如實(shí)施例2和5所示，這是因?yàn)楫?dāng)S數(shù)量超過(guò)0.010％時(shí)，非常大量地形成細(xì)小的MnS，因此即使加入Ca或Mg，也不再能提高晶粒長(zhǎng)大的性能。在S數(shù)量為0.010％或以下的范圍內(nèi)，理想的范圍是0.005％或以下，更具體地說(shuō)，從磁性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，更理想的范圍是控制S數(shù)量為0.003％或以下。
其次，在下文將說(shuō)明在每種方法下的操作條件。
在包含上述成分的鋼中，在煉鋼過(guò)程中精煉時(shí)調(diào)整該成分。盡管在當(dāng)時(shí)加入Mg、Ca和REM，但是至少它們中之一必須在用Al使鋼水脫氧之后加入。理由是當(dāng)脫氧不夠時(shí)，即使加入Mg或C減REM，也不會(huì)形成MgS、CaS或REM的硫化物，而是形成MgO、CaO或REM的氧化物，因此提高晶粒長(zhǎng)大性能的作用消失。本文中，在鋁脫氧之前可以共同地采用例如用Si預(yù)先地使鋼水脫氧的方法。
Mg源和Ca源的類型沒(méi)有特別地規(guī)定，但是從加工容易的觀點(diǎn)等等來(lái)說(shuō)，分別由Fe-Mg-X和Fe-Ca-X(X是第三種元素)組成的合金等等是理想的。至于REM源，從加工容易等等的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，稀土金屬合金也是理想的。
同時(shí)，在日本的未經(jīng)審查的專利公開號(hào)平10-212555中公開了加入Mg的非取向電工鋼薄板，且要點(diǎn)是確實(shí)地形成MgO，以增加氧化物夾雜物成分中MgO比例，并減少對(duì)磁性有害影響的MnO的比例。然而，因?yàn)榧尤氲目扇芙獾匿X含量低到0.0001-0.002％，與本發(fā)明相比較脫氧作用是不夠的，因此很難形成MgS。另一方面，本發(fā)明人最新的認(rèn)識(shí)基于在加入0.1％或以上的Al以實(shí)施足夠的脫氧作用之后加入Mg，用于形成MgS，不是形成MgO。在上述意義上，本發(fā)明是基于完全不同于在日本的未經(jīng)審查的專利公開號(hào)H10-212555中公開的技術(shù)的概念的發(fā)明。
在后繼煉鋼過(guò)程的方法中，重加熱之后熱軋板坯，熱軋之后或熱軋且退火之后酸洗該熱軋的板，通過(guò)單一的冷軋或兩次或多次冷軋同時(shí)實(shí)施中間退火，以減少成品厚度。本文中，雖然最終的冷軋率沒(méi)有特別地規(guī)定，但是從磁性的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，最好設(shè)定為70到90％。
最終退火溫度的上限和下限分別定為700℃和1,100℃。理由是如果溫度小于700℃，再結(jié)晶不夠，在用戶后續(xù)的裝箱退火時(shí)使晶粒長(zhǎng)大困難，而如果溫度超過(guò)1,100℃，晶粒直徑太大，導(dǎo)致加工性能例如電機(jī)磁芯的沖壓等等和鐵損性能兩者的退化。在上述的范圍內(nèi)，退火溫度的較好的范圍是700-1,050℃。雖然退火時(shí)間沒(méi)有特別地規(guī)定，但是促進(jìn)從再結(jié)晶和生產(chǎn)率的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，退火時(shí)間最好是10到120秒。
實(shí)施例1在實(shí)驗(yàn)室中使具有1.0％的Si、0.9％的Al、0.3％的Mn、0.0015％的C和0.0038％的S成分的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。而且，當(dāng)分開和澆注熔融物料時(shí)，加入Mg合金，最后制備含4-210ppmMg的鋼錠。重新加熱該鋼錠之后，制備厚度為2.3毫米的熱軋薄板，在1,080℃下退火80秒和酸洗。然后通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在750℃下經(jīng)過(guò)最終退火40秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
在裝箱退火前后的晶粒直徑和裝箱退火之后的磁性的測(cè)量結(jié)果示于表5中。Mg加入量為5ppm或以上的樣品2-9在裝箱退火之后具有大的粒徑，在W15/50時(shí)鐵損值為2.8w/kg或以下，并且是好的。在這些樣品之中，加入量超過(guò)200ppm的樣品9是排除在本發(fā)明之外，因?yàn)榧尤隡g的作用達(dá)到飽和，因此該用量只增加合金成本。在這些樣品之中，證明與Mg加入量相當(dāng)?shù)淖銐蜃饔玫哪切悠肥荕g量為0.0010-0.0100％的樣品3-7。表5Mg加入量與磁性和晶粒直徑之間的關(guān)系
實(shí)施例2在實(shí)驗(yàn)室中使含有2.0％的Si、0.6％的Al、0.2％的Mn、0.0011％的C、0.0020％的Mg、和各種各樣變化的S量的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。由該材料制備厚度為2.2毫米的熱軋薄板，在1,080℃下退火50秒和酸洗。然后通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在750℃下經(jīng)過(guò)最終退火40秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
在裝箱退火前后的晶粒直徑和裝箱退火之后的磁性的測(cè)量結(jié)果示于表6中。S加入量為100ppm或以下的樣品1-5在裝箱退火之后具有大的粒徑，在W15/50時(shí)它們的鐵損值為2.8W/kg或以下，并且是好的。S加入量的較好的范圍是0.005％或以下，以樣品1-3的代表，且更具體地說(shuō)，含量為0.003％或以下的樣品1和2更好。表6S加入量與磁斷和晶粒直徑的關(guān)系
實(shí)施例3在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行真空熔煉，并制備具有2.0％的Si、0.4％的Al、0.5％的Mn、0.0012％的C、0.0031％的S和0.0021％的Mg成分的鋼錠。通過(guò)重新加熱和熱軋?jiān)摬牧现苽浜穸葹?.2毫米的熱軋薄板，在1,080℃下退火60秒和酸洗。然后通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在不同的溫度下進(jìn)行最終退火40秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
在裝箱退火前后的晶粒直徑和裝箱退火之后的磁性的測(cè)量結(jié)果示于表7中。在具有最終退火溫度為700-1,100℃的樣品2-8中，在W15/50時(shí)的鐵損值為2.8w/kg或以下，并且是好的。在樣品1的情況下，再結(jié)晶是不夠的，且不能測(cè)量粒徑，因?yàn)樽罱K退火溫度太低，而在裝箱退火之后粒徑較小，因?yàn)闃悠吠ㄟ^(guò)再結(jié)晶的過(guò)程和在后續(xù)的裝箱退火中晶粒長(zhǎng)大。在樣品9的情況下，磁性惡化，因?yàn)樽罱K退火之后的晶粒直徑過(guò)分地大，以致于偏離最適合于良好鐵損性能的粒徑。最終退火溫度的較好范圍是700-1,050℃，以樣品2-7為代表。表7最終退火溫度與磁性和晶粒直徑的關(guān)系
實(shí)施例4在實(shí)驗(yàn)室中使具有1.1％的Si、1.3％的Al、0.3％的Mn、0.0015％的C和0.0039％的S成分的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。而且，當(dāng)將熔融物料分開并注入六個(gè)桶(bulk)中時(shí)加入Mg和Ca合金，然后制備鋼錠。重新加熱該鋼錠到1,100℃的溫度之后，制備溫度為2.3毫米的熱軋薄板，在的溫度下950℃和1,150℃下退火60秒。然后酸洗該熱軋薄板，通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在800℃下進(jìn)行最終退火40秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
裝箱退火之后磁性的測(cè)量結(jié)果示于表8中。在Mg和Ca的總加入量為10ppm或以上的樣品5-12中，鐵損值為3.0W/kg或以下，且是良好的。在這些樣品之中，證明與Mg和Ca加入量相當(dāng)?shù)淖銐蜃饔玫哪切悠肥蔷哂蠱g和Ca總量為0.0010-0.0050％范圍內(nèi)的樣品5-10。在樣品11和12的情況下，該作用是飽和的。表8每種添加劑的加入量和磁性之間的關(guān)系
實(shí)施例5在實(shí)驗(yàn)室中使含有2.0％的Si、0.4％的Al、0.2％的Mn、0.0011％的C、0.0015％的Mg、0.0019％的Ca和各種變化的S量的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。由該材料制備厚度為2.2毫米的熱軋薄板，在970℃下退火50秒并酸洗。然后通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在790℃下經(jīng)過(guò)最終退火40秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
在裝箱退火前后的晶粒直徑和裝箱退火之后的磁性的測(cè)量結(jié)果示于表9中。在S加入量為100ppm或以下的樣品1-5中，鐵損值為3.0W/kg或以下，且是良好的。S加入量較好的范圍是0.005％或以下，以樣品1-3為代表。
表9每種添加劑的加入量與磁性的關(guān)系
實(shí)施例6在實(shí)驗(yàn)室中使具有1.2％的Si、1.2％Al、0.3％的Mn、0.0018％的C和0.0032％的S成分的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。而且，當(dāng)將熔融物料分開并注入六個(gè)桶(bulk)中時(shí)加入Mg和稀土金屬合金，然后制備鋼錠。重新加熱該鋼錠到1,100℃的溫度之后，制備厚度為2.3毫米的熱軋薄板，在的溫度下950℃和1,150℃下退火60秒。然后酸洗該熱軋薄板，通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在820℃下進(jìn)行最終退火30秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
裝箱退火之后磁性的測(cè)量結(jié)果示于表10中。在Mg和REM的總加入量為10ppm或以上的樣品5-12中，鐵損值為3.0W/kg或以下，且是良好的。在這些樣品之中，證明與Mg和REM加入量相當(dāng)?shù)淖銐蜃饔玫哪切悠肥蔷哂蠱g和REM總量為0.0010-0.0050％范圍內(nèi)的樣品5-10。
表10每種添加劑的加入量與磁性之間的關(guān)系
實(shí)施例7在實(shí)驗(yàn)室中使具有1.0％的Si、1.4％的Al、0.3％的Mn、0.0014％的C和0.0034％的S成分的熔融物料經(jīng)過(guò)真空熔煉。而且，當(dāng)將熔融物料分開并注入六個(gè)桶(bulk)中時(shí)加入Mg、Ca和稀土金屬合金，然后制備鋼錠。重新加熱該鋼錠到1,100℃的溫度之后，制備厚度為2.3毫米的熱軋薄板，在950℃和1,150℃的溫度下退火60秒。然后酸洗該熱軋薄板，通過(guò)冷軋使該熱軋薄板減小到0.50毫米的厚度，然后在800℃下進(jìn)行最終退火45秒。而且，切割樣品用于SST測(cè)量，假設(shè)用戶消除應(yīng)力退火，在750℃下經(jīng)過(guò)裝箱退火2小時(shí)。
裝箱退火之后磁性的測(cè)量結(jié)果示于表11中。在Mg、Ca和REM的總加入量為10ppm或以上的樣品5-12中，鐵損值為3.0W/kg或以下，且是良好的。在這些樣品之中，證明與Mg、Ca和REM加入量相當(dāng)?shù)淖銐蜃饔玫哪切悠肥蔷哂蠱g、Ca和REM總量為0.0015-0.0050％范圍內(nèi)的樣品5-10。
表11每種添加劑的加入量與磁性的關(guān)系
權(quán)利要求
1．一種加工性能極好的低鐵損的非取向電工鋼薄板，其特征在于含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1-1.5％的Mn、0.1-4％的Si、0.1-4％的Al，其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％,0.0005-0.0200％的Mg和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
2．一種加工性能極好的低鐵損的非取向電工鋼薄板，其特征在于含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的Ca、其中Mg和Ca的總量是0.0200％或以下、和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
3．一種加工性能極好的低鐵損的非取向電工鋼薄板，其特征在于含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的REM、其中Mg和REM的總量是0.0200％或以下、和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
4．一種加工性能極好的低鐵損的非取向電工鋼薄板，含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、其中后三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0％、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的Ca和0.0005％或以上的REM，其中Mg、Ca和REM的總量是0.0200％或以下，和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
5．按照權(quán)利要求1或2的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板，其特征在于在所說(shuō)的薄鋼板中含有的S數(shù)量不超過(guò)0.010％(重量％)；
6．一種加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于當(dāng)精煉鋼時(shí)用Al使鋼水脫氧，然后在其中加入Mg源，該鋼含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、0.0005到0.0200％的Mg、和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
7．一種加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法。其特征在于當(dāng)精煉鋼時(shí)用Al使鋼水脫氧之后在鋼水中加入至少一種或多種Mg源、Ca源和REM源，該鋼含有(重量％)0.010％或以下的C、0.1到1.5％的Mn、0.1到4％的Si、0.1到4％的Al、0.0005％或以上的Mg、0.0005％或以上的Ca、0.0005％或以上的REM。其中Mg、Ca和REM的總量為0.0200％或以下、和其余是由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。
8．一種按照權(quán)利要求6或7的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于重新加熱含有所說(shuō)成分的板坯，熱軋?jiān)摪迮鳎瑹彳堉蠡驘彳埱彝嘶鹬笏嵯丛摕彳埖陌?，在連續(xù)退火作業(yè)線上通過(guò)單一的冷軋或兩種或多種冷軋，同時(shí)在中間實(shí)施中間退火，制備具有成品厚度的薄鋼板，然后在700-1,100℃溫度下使薄鋼板最終退火。
9．按照權(quán)利要求6到8任何一項(xiàng)的加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板的制備方法，其特征在于在所說(shuō)的薄鋼板中含有的S數(shù)量不超過(guò)0.010％(重量％)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種加工性能極好的低鐵損非取向電工鋼薄板,其含有(重量%)0.010%或以下的C、0.1－1.5%的Mn、0.1－4%的Si、0.1－4%的Al、其中后面三個(gè)元素滿足公式Si+Mn+Al≤5.0%,和0.0005－0.0200%的Mg;或還含有0.005%或以上的Ca,其中Mg和Ca的總量是0.0200%或以下;或還含有0.005%或以上的REM,其中Mg和REM的總量是0.0200%或以下;或還含有0.005%或以上的Ca和REM,其中Mg、Ca和REM的總量為0.0200%或以下,以及其余由Fe和不可避免的雜質(zhì)組成。還涉及該電工鋼薄板制備方法。
文檔編號(hào)C21D8/12GK1326009SQ01119218
公開日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月7日
發(fā)明者村上建一, 諸星隆, 熊野知二, 川又龍?zhí)? 久保田猛, 瀬瀬昌文, 村上英邦, 金尾真一 申請(qǐng)人:新日本制鐵株式會(huì)社