專利名稱：高磁感系列無取向電工鋼及生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高磁感系列無取向電工鋼及生產(chǎn)方法，具體地說就是鐵損P1.5與現(xiàn)行普通冷軋無取向硅鋼低、中、高全系列牌號相當，而磁感B5000則較各對應牌號高0.12T以上的高磁感低鐵損系列冷軋無取向電工鋼的成分及生產(chǎn)方法。
背景技術：
在本發(fā)明前，市場大量使用的是普通無取向硅鋼，其Si、Al含量高，雖然鐵損低，但磁感也低，且熱加工尤其是后工序需進行脫[C]處理時極易產(chǎn)生表面氧化，惡化鐵損和磁感，其磁性難以滿足機電產(chǎn)品小型化、高精度化和高效率化要求。近年來，開發(fā)高磁感無取向硅鋼的研究有許多報道。例如新日鐵專利特開平8-143960“磁感高鐵損低的無取向電工鋼板制造方法”，要求Ti＜0.003％、Nb＜0.005％，熱軋后在700℃以上、A1溫度以下卷取，其不足之處在于成分中Ti、Nb等含量控制嚴格，一般煉鋼原料難以滿足要求，且熱軋卷取溫度高、范圍窄，控制也困難。還有新日鐵公開的特開平10-60531“控制精軋生產(chǎn)高磁感無取向硅鋼”及特開平10-605311“控制精軋生產(chǎn)低硅高磁感無取向硅鋼板”等要求熱軋精軋時，至少有1道次應變速度在150s-1以上，并且至少有一組機架間的張力在1.5kgf/mm2以上，精軋終了溫度在750℃或(Ar3+Ar1)/2左右，或?qū)嵤?00℃以上Ac1以下再結晶退火，其不足之處在于熱軋工藝條件苛刻，通常的熱軋設備難以實現(xiàn)。同時，上述技術產(chǎn)品均沒有形成系列，不利于生產(chǎn)廠和用戶生產(chǎn)組織及產(chǎn)品系列化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種低、中、高牌號高磁感系列無取向電工鋼及生產(chǎn)方法，使0.50mm厚成品P1.5在2.70～13.00W/kg范圍，B5000高達1.76～1.82T。
為達到本發(fā)明的目的，設計了一種高磁感系列無取向電工鋼，其特征在于鑄坯化學成分(按重量％)為C≤0.005、Si殘量～2.00、Mn 0.15～0.80、Alsol≤0.008、B≤0.0005、P+Sn/Sb 0.08～0.45、S≤0.0030、N≤0.0020，余量為Fe及不可避免的夾雜。為了達到本發(fā)明的最佳效果，本發(fā)明鑄坯化學成分中C的最佳范圍＜0.0028％、Alsol的最佳范圍＜0.005％、B的最佳范圍＜0.0003％、N的最佳范圍＜0.0015％，P+Sn/Sb 0.08％～0.45％且必須是復合添加。
本發(fā)明電工鋼的成分設計原則如下C對磁性有害，C間歇在α-Fe中使晶格畸變，增加鐵損、降低磁感，常溫下C還隨時間推移緩慢脫溶析出，使磁性惡化而引起磁時效。C含量高時，脫碳時間延長降低生產(chǎn)能力，提高增濕水溫增加成品鋼板表層內(nèi)氧化，同時還可能發(fā)生α→γ相變，惡化性能。本發(fā)明C≤0.005％，最佳范圍C＜0.0028％。
Si能溶于鐵素體形成置換固溶體，增加電阻率，降低渦流損失，但同時也使導磁性能變差，磁感下降，當Si含量達一定水平時，降低鐵損作用明顯減弱，惡化磁感作用顯著增加。本發(fā)明中Si為殘量～2.00％，大于2.00％時B5000難以達到高磁感要求。
Mn溶于鐵素體形成置換式固溶體，有降低鐵損的作用。同時Mn還與不可避免的夾雜物S形成穩(wěn)定的MnS，消除S對磁性的危害，本發(fā)明中Mn為0.15％～0.80％，低于0.15％有利作用不明顯，高于0.80％時，Ac1溫度降低，再結晶溫度低，熱處理易發(fā)生α→γ相變，破壞再結晶織構。
Al的作用與Si相似，提高基體電阻率、降低鐵損，但同時也惡化磁感，且易造成成品鋼板表層內(nèi)氧化。當Alsol在0.008％～0.14％范圍，易形成細小彌散AlN，阻礙成品再結晶及晶粒長大，對磁性極為不利，當Alsol含量高于0.14％時，鋼水發(fā)粘，不利于澆鑄，也不利于降低成本；本發(fā)明Alsol≤0.008％，最佳效果范圍為Alsol＜0.005％。
B易與N形成細微BN而阻礙成品退火時再結晶及再結晶晶粒長大，其微量存在亦對磁性性能十分有害，本發(fā)明中B≤0.0005％，最佳范圍為＜0.0003％。
S在鋼中呈不均勻分布，對加工性及磁性均有害，其與Mn形成細小的MnS質(zhì)點強烈阻礙成品退火晶粒長大，嚴重惡化磁性，與Fe形成低熔點FeS及FeS2或共晶體，易造成熱加工脆性。本發(fā)明中規(guī)定S≤0.0030％。
N為有害元素，成品退火過程中極易形成AlN、BN等細小彌散氮化物，會阻礙再結晶及再結晶晶粒長大，室溫下α-Fe中N的析出要引起磁時效，嚴重惡化磁性。本發(fā)明要求N≤0.0020％，最佳范圍N＜0.0015％。
P、Sn/Sb均是對磁性十分有利的元素，其中P提高電阻率，降低鐵損的作用比Si還強烈，且不明顯降低磁感，同時P還是正偏析元素，能促進再結晶，增加有利織構，P還能強化鐵素體，有利于改善鋼的沖片性能；Sn、Sb是活化元素，在表層或表層晶界處偏聚時，可減少表層內(nèi)氧化、防止活性氧沿晶界向鋼基滲透，其改善織構、降低鐵損、提高磁感的效果十分顯著。本發(fā)明規(guī)定P、Sn/Sb為復合添加，P+Sn/Sb復合添加量為0.08％～0.45％。P+Sn/Sb小于0.08％效果不明顯，大于0.45％要發(fā)生加工困難；Sb可替代Sn，但Sb有明顯抑制C由基體向表面擴散作用，不利于脫C的進行，當以Sb代Sn時，必須控制鑄坯C＜0.0028％。
為了達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明還設計了一種高磁感系列無取向電工鋼的生產(chǎn)方法，按通常無取向電工鋼方法冶煉，澆鑄，鑄坯經(jīng)≤1150℃均熱軋制，酸洗后用一次法冷軋到成品厚度，冷軋鋼帶進行成品再結晶退火或成品脫碳再結晶退火，當C＜0.0028％時退火氣氛用干氣，當C為0.0028％～0.005％時退火氣氛用室溫～60℃增濕，退火氣氛中H2/N2流量比為0.34～3.0，其特征在于鑄坯化學成分(按重量％)為C≤0.005、Si殘量～2.00、Mn 0.15～0.80、Alsol≤0.008、B≤0.0005、P+Sn/Sb 0.08～0.45、S≤0.0030、N≤0.0020，余量為Fe及不可避免的夾雜，鑄坯經(jīng)熱軋、酸洗、冷軋，冷軋后鋼帶成品再結晶退火或成品脫碳再結晶退火均熱溫度按TAnn(℃)＝786.83K+61.04Si(％)計算確定，K＝1.00～1.05，Si為鑄坯中Si含量。
本發(fā)明為防止鑄態(tài)的硫化物、氮化物在熱軋過程中重新固溶及彌散析出，熱軋均熱溫度≤1150℃，熱軋鋼帶經(jīng)退火或不退火處理，酸洗、用一次法冷軋到成品厚度。
本發(fā)明冷軋鋼帶成品再結晶退火或成品脫碳再結晶退火的均熱溫度根據(jù)鑄坯實際成分中Si含量進行選擇，其方法按TAnn(℃)＝786.83K+61.04Si(％)式計算確定。
其中K為系數(shù)，其取值范圍1.00～1.05，當采用快速升溫且鋼中Si含量偏低時，K值取中上限；當采用慢速升溫且Si含量偏高時，K值取中下限。
成品退火均熱溫度低于上述TAnn溫度范圍時，或再結晶速度慢，或再結晶組織不完善，難以實現(xiàn)高磁感低鐵損；成品退火均熱TAnn溫度高于上述溫度范圍要產(chǎn)生α-γ相變，破壞再結晶組織，惡化磁性。當C＜0.0028％時，退火氣氛用干氣，可保證成品鋼帶碳含量達無磁時效狀態(tài)；當C為0.0028％～0.005％時，退火氣氛用室溫～60℃增濕，增濕溫度低于室溫不能將C降到無磁時效水平，增濕溫度高于60℃易產(chǎn)生表層內(nèi)氧化。
本發(fā)明高磁感系列無取向電工鋼具有如下明顯優(yōu)點1、本發(fā)明高磁感系列無取向電工鋼P1.5在2.70～13.00W/kg范圍，磁感高達1.76～1.82T，與現(xiàn)行普通冷軋無取向硅鋼各對應牌號比較P1.5相當，B5000則分別比對應牌號高0.12T以上。2、本發(fā)明高磁感系列無取向電工鋼成分設計合理、生產(chǎn)方法簡單、性能穩(wěn)定，且成分—生產(chǎn)方法—磁性能系列化，易于生產(chǎn)組織和品質(zhì)管理及用戶使用。3、本發(fā)明高磁感系列無取向電工鋼較普通無取向電工鋼Si、Al等主合金含量低，有利于降低成本。
具體實施方式
本發(fā)明用實施例進一步加以說明。
實施例1用50kg真空爐冶煉本發(fā)明高磁感系列無取向電工鋼及對比例普通無取向電工鋼，鑄坯成分見表1。
實施例化學成分(％)表1
鑄坯經(jīng)開坯后熱軋軋成1.9～2.2mm厚鋼帶，經(jīng)退火或不退火處理、酸洗后用一次法冷軋到成品厚度0.50mm，冷軋鋼帶經(jīng)再結晶退火或脫碳再結晶退火至成品。表2為表1中(序號對應)的化學成分鋼采用本發(fā)明的生產(chǎn)方法及成品艾仆斯坦試片磁性比較。
實施例生產(chǎn)方法、磁性表2
從表2可見，本發(fā)明系列電工鋼鐵損P1.5覆蓋目前普通冷軋無取向硅鋼低、中、高牌號全系列鐵損范圍，而磁感B5000高達1.76～1.82T，比同牌號鐵損普通冷軋無取向硅鋼高0.12T以上。本系列電工鋼適宜作各類大、中、小型普通電機及高效率電機鐵芯。
權利要求
1.一種高磁感系列無取向電工鋼，其特征在于鑄坯化學成分(按重量％)為C≤0.005、Si殘量～2.00、Mn 0.15～0.80、Alsol≤0.008、B≤0.0005、P+Sn/Sb 0.08～0.45、S≤0.0030、N≤0.0020，余量為Fe及不可避免的夾雜。
2.根據(jù)權利要求1所述的高磁感無取向電工鋼，其特征在于鑄坯化學成分中C的最佳范圍＜0.0028％、Alsol的最佳范圍＜0.005％、B的最佳范圍＜0.0003％、N的最佳范圍＜0.0015％，P+Sn/Sb 0.08％～0.45％且必須是復合添加。
3.一種高磁感系列無取向電工鋼的生產(chǎn)方法，按通常無取向電工鋼方法冶煉，澆鑄，鑄坯經(jīng)≤1150℃均熱軋制，酸洗后用一次法冷軋到成品厚度，冷軋鋼帶進行成品再結晶退火或成品脫碳再結晶退火，當C＜0.0028％時退火氣氛用干氣，當C為0.0028％～0.005％時退火氣氛用室溫～60℃增濕，退火氣氛中H2/N2流量比為0.34～3.0，其特征在于鑄坯化學成分(按重量％)為C≤0.005、Si殘量～2.00、Mn 0.15～0.80、Alsol≤0.008、B≤0.0005、P+Sn/Sb 0.08～0.45、S≤0.0030、N≤0.0020，余量為Fe及不可避免的夾雜，鑄坯經(jīng)熱軋、酸洗、冷軋，冷軋后鋼帶成品再結晶退火或成品脫碳再結晶退火均熱溫度按TAnn(℃)＝786.83K+61.04Si(％)計算確定，K＝1.00～1.05，Si為鑄坯中Si含量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高磁感系列無取向電工鋼及生產(chǎn)方法,具體說是一種鐵損P
文檔編號C22C38/04GK1370850SQ0113822
公開日2002年9月25日 申請日期2001年11月27日 優(yōu)先權日2001年11月27日
發(fā)明者張新仁, 謝曉心, 熊梅, 盧鳳喜 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司