專利名稱：一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金與加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷 軋無(wú)取向硅鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著高速馬達(dá)的高效化和小型化取得進(jìn)展，對(duì)無(wú)取向硅鋼磁性能的要求 越來(lái)越高，國(guó)外已在研究開(kāi)發(fā)高磁感、低鐵損的高效電機(jī)用冷軋無(wú)取向硅鋼。顯著影響無(wú)取 向硅鋼磁感和鐵損的因素主要有成分、雜質(zhì)含量、晶粒尺寸和晶粒取向。目前，對(duì)無(wú)取向硅 鋼中雜質(zhì)含量和晶粒尺寸的控制已達(dá)到相當(dāng)高的水平，想通過(guò)這兩個(gè)因素的控制來(lái)提高無(wú) 取向硅鋼磁性能的潛力已不大。要進(jìn)一步提高無(wú)取向硅鋼的磁性能，只能通過(guò)成分調(diào)整和 織構(gòu)改善來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于通過(guò)成分調(diào)整(即提高硅鋼中硅鋁的含量)來(lái)降低硅鋼鐵損的措施 往往使硅鋼的磁感降低，因此近年來(lái)人們逐漸把注意力放到了如何通過(guò)改善織構(gòu)來(lái)提高無(wú) 取向硅鋼磁性能的研究上來(lái)，改善織構(gòu)不僅可以降低硅鋼鐵損，而且還可以提高硅鋼磁感。
到目前為止改善無(wú)取向硅鋼織構(gòu)的方法大體可以分為以下三類(1)通過(guò)促使熱 軋帶中晶粒組織粗化來(lái)改善無(wú)取向硅鋼的織構(gòu)。但H. Yashiki等人(H. Yashiki,T. Kaneko. ISIJ International, 1990,30(4) 325)的研究結(jié)果表明，當(dāng)熱軋帶晶粒尺寸超過(guò)60 μ m 后，晶粒尺寸的改變對(duì)織構(gòu)的影響就很小了。(2)通過(guò)適量添加Sn、Sb、Cu、Mn等元素來(lái)改 善無(wú)取向硅鋼的織構(gòu)，其原因目前尚不清楚。(3)利用AlN的析出控制織構(gòu)。G. Lyudkovsky 等人(G. Lyudkovsky, J. M. Shapiro. Effect of aluminium content and processing in texture and permeability of lamination steels. Journal of Applied Physics, 1985, 57(1) :4235.)研究了 AlN對(duì)無(wú)取向電工鋼再結(jié)晶織構(gòu)形成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硅鋼成分、板 坯加熱溫度、卷取溫度等工藝參數(shù)都是通過(guò)對(duì)熱軋帶中析出的AlN量的影響來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)最終 產(chǎn)品磁性能的影響的，熱軋硅鋼帶中析出的AlN越多，冷軋后再結(jié)晶退火過(guò)程中析出的AlN 就越少，鋼中不利織構(gòu)組分{111}隨之減少，最終產(chǎn)品的磁性能就越好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼及其制造方 法，在(Si+Al) = 1. 1 1. 3%的冷軋無(wú)取向硅鋼中加入了適量的銅元素，在適當(dāng)?shù)臒彳埡?卷取工藝條件下，利用熱軋帶中析出的大量含銅化合物來(lái)促進(jìn)鋼中有利織構(gòu)組分{110}的 形成，減少不利織構(gòu)組分{111}的形成，從而使鋼的磁性能得以大大改善。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼，其化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為 Si 1. 08 1. 28%, Al 0. 02 0. 15 %，C 彡 0. 005%, Mn :0. 5 0. 6 %，P 彡 0. 007 %, S彡0. 003%, N ( 0. 005%, Cu 0. 1 0. 4，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。硅和鋁均能提高鐵的電阻率，降低其鐵損。但較高的硅鋁含量會(huì)使硅鋼的磁感降 低，因此盡可能低的硅鋁含量是高效電機(jī)用冷軋無(wú)取向硅鋼的基本特點(diǎn)。根據(jù)這一特點(diǎn)，本發(fā)明中硅鋼的(Si+Al)含量設(shè)計(jì)為1. 1 1. 3%，以使其既具有較低的鐵損，又具有較高的 磁感。Mn可以促進(jìn)冷軋無(wú)取向硅鋼中有利織構(gòu)組分{110}的形成，故本發(fā)明的硅鋼中加入 了 0. 5 0. 6%的錳。為了使熱軋帶中析出大量含銅化合物，本發(fā)明的硅鋼中加入了 0. 1
0.4%的銅。此外，盡量降低鋼中碳、硫、磷、氮的含量，以提高硅鋼的磁性能。故本發(fā)明中的 硅鋼要求其 C 彡 0. 005%, S 彡 0. 003%, P 彡 0. 007%, N 彡 0. 005%。該高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼的制造方法包括如下步驟(1)冶煉與鍛造真空感應(yīng)爐冶煉并鍛造，得到按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)化學(xué)成分如下的鍛坯Si :1.08
1.28%，Al :0. 02 0. 15%，，C 彡 0. 005%，Mn :0. 5 0. 6%，P 彡 0. 007%，S 彡 0. 003%, N彡0. 005%, Cu 0. 1 0. 4，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。鍛坯厚度為20 23_。(2)熱軋、卷取與酸洗鍛坯加熱溫度為1100 1150°C，軋制道次為5道次，總壓下率為90 91%，每道 次壓下率為25 40%，保證終軋溫度在900°C以上，卷取溫度為540 560°C。熱軋板經(jīng)酸 洗去氧化皮后，進(jìn)入冷軋工序(3)冷軋與退火采用一次冷軋法將酸洗后的熱軋板軋到成品厚度，一般為0.5mm，然后在干的 25% H2+75% N2 (露點(diǎn)低于0°C )保護(hù)氣氛中進(jìn)行成品退火。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果1.采用本發(fā)明的制造方法可得到高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼，其磁 感應(yīng)強(qiáng)度 B5tl > 1. 7T，鐵損 Pu < 4. OW/kg。2.由于本發(fā)明是利用熱軋帶中析出的大量含銅化合物來(lái)改善冷軋無(wú)取向硅鋼織 構(gòu)的，故有別于目前現(xiàn)有的冷軋無(wú)取向硅鋼的生產(chǎn)原理。生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求不高， 可廣泛應(yīng)用于不同裝備水平的冷軋無(wú)取向硅鋼生產(chǎn)廠家，工藝通用性較強(qiáng)。


圖1熱軋帶中的含銅化合物
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1化學(xué)成分(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為:C0. 0046，Si+Al = 1. 09+0. 05，Mn :0· 59，P 0. 0045%, S :0. 0014%, N :0. 0045%, Cu :0· 38，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)的鍛坯，經(jīng)IlOO0C 均熱后，進(jìn)行5道次熱軋，總壓下率為90 %，每道次壓下率為25 40 %，即由20mm — 12mm — 7. 2mm — 4. 4mm — 2. 7mm — 2. 0mm。終軋溫度為910°C，卷取溫度為540°C。熱軋板經(jīng)酸洗去氧 化皮后，用一次冷軋法冷軋到成品厚度0. 5mm，然后在干的25% H2+75% N2 (露點(diǎn)低于0°C ) 保護(hù)氣氛中進(jìn)行成品退火。所得成品的磁性能為B5Q = 1. 72T，鐵損P。= 3. 98W/kg。實(shí)施例2化學(xué)成分(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為=C0. 0041，Si+Al = 1. 12+0. 14，Mn 0. 56，P 0. 0048%, S 0. 0016%, N 0. 0044%, Cu 0. 17，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)的鍛坯，經(jīng)1150°C 均熱后，進(jìn)行5道次熱軋，總壓下率為90 %，每道次壓下率為25 40 %，即由2Imm — 12. 6mm—7. 6mm—4. 6mm —2. 8mm—2. Oram。終軋溫度為950°C，卷取溫度為560°C。熱軋板經(jīng)酸洗去氧 化皮后，用一次冷軋法冷軋到成品厚度0. 5mm，然后在干的25% H2+75% N2 (露點(diǎn)低于0°C ) 保護(hù)氣氛中進(jìn)行成品退火。所得成品的磁性能為=B5tl = 1. 71T，鐵損P。= 3. 94W/kg。實(shí)施例3
化學(xué)成分(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為:C0. 0045，Si+Al = 1. 10+0. 11，Mn :0· 58，P 0. 0046%, S :0. 0013%, N :0. 0023%, Cu :0· 30，其余為鐵和不可避免雜質(zhì)的鍛坯，經(jīng)1150°C 均熱后，進(jìn)行5道次熱軋，總壓下率為91 %，每道次壓下率為30 40 %，即由23mm - 13. 8mm —8. 3mm —5. Imm-3. 2mm—2. 1mm。終軋溫度為940°C，卷取溫度為550°C。熱軋板經(jīng)酸洗去氧 化皮后，用一次冷軋法冷軋到成品厚度0. 5mm，然后在干的25% H2+75% N2 (露點(diǎn)低于0°C ) 保護(hù)氣氛中進(jìn)行成品退火。所得成品的磁性能為B5Q = 1. 72T，鐵損P。= 3. 95W/kg。
權(quán)利要求
一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼，其特征在于化學(xué)成分按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)為Si1.08～1.28％，Al0.02～0.15％，C≤0.005％，Mn0.5～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu0.1～0.4，其余為鐵；硅鋼中(Si+Al)含量設(shè)計(jì)為1.1～1.3％。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼，其特征在 于制備步驟如下(1)冶煉與鍛造真空感應(yīng)爐冶煉并鍛造，鍛坯厚度為20 23mm ；(2)熱軋、卷取與酸洗鍛坯加熱溫度為1100 1150°C，軋制道次為5道次，總壓下率為90 91 %，每道次壓 下率為25 40%，保證終軋溫度在900°C以上，卷取溫度為540 560°C，熱軋板經(jīng)酸洗去 氧化皮后，進(jìn)入冷軋工序；(3)冷軋與退火采用一次冷軋法將酸洗后的熱軋板軋到厚度為0. 5mm，然后在露點(diǎn)低于0°C的25% H2+75% N2保護(hù)氣氛中進(jìn)行成品退火。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金與加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼及制造方法。其特征在于在(Si+A1)＝1.1～1.3％(重量百分?jǐn)?shù))的冷軋無(wú)取向硅鋼中加入了0.5～0.6％的錳和0.1～0.4％的銅，在適當(dāng)?shù)臒彳埡途砣」に嚄l件下，利用熱軋帶中析出的大量含銅化合物來(lái)促進(jìn)鋼中有利織構(gòu)組分{110}的形成，減少不利織構(gòu)組分{111}的形成，從而使鋼的磁性能得以大大改善。用本方法制造的高效電機(jī)用高磁感低鐵損冷軋無(wú)取向硅鋼，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B50＞1.7T，鐵損P1.5＜4.0W/kg。
文檔編號(hào)C22C33/04GK101831589SQ200910083999
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者曾燕屏, 李友國(guó) 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué);清華大學(xué)