一种高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢及制造方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金与加工技术领域，特别涉及一种高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢及制造方法。其特征在于：在（Ｓｉ＋Ａ１）＝１．１～１．３％（重量百分数）的冷轧无取向硅钢中加入了０．５～０．６％的锰和０．１～０．４％的铜，在适当的热轧和卷取工艺条件下，利用热轧带中析出的大量含铜化合物来促进钢中有利织构组分｛１１０｝的形成，减少不利织构组分｛１１１｝的形成，从而使钢的磁性能得以大大改善。用本方法制造的高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢，其磁感应强度Ｂ５０＞１．７Ｔ，铁损Ｐ１．５＜４．０Ｗ／ｋｇ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金与加工
，特别涉及一种高效电机用高磁感低铁损冷 轧无取向硅钢及其制造方法。
技术介绍
近年来，随着高速马达的高效化和小型化取得进展，对无取向硅钢磁性能的要求 越来越高，国外已在研究开发高磁感、低铁损的高效电机用冷轧无取向硅钢。显著影响无取 向硅钢磁感和铁损的因素主要有成分、杂质含量、晶粒尺寸和晶粒取向。目前，对无取向硅 钢中杂质含量和晶粒尺寸的控制已达到相当高的水平，想通过这两个因素的控制来提高无 取向硅钢磁性能的潜力已不大。要进一步提高无取向硅钢的磁性能，只能通过成分调整和 织构改善来实现。由于通过成分调整(即提高硅钢中硅铝的含量)来降低硅钢铁损的措施 往往使硅钢的磁感降低，因此近年来人们逐渐把注意力放到了如何通过改善织构来提高无 取向硅钢磁性能的研究上来，改善织构不仅可以降低硅钢铁损，而且还可以提高硅钢磁感。 到目前为止改善无取向硅钢织构的方法大体可以分为以下三类(1)通过促使热 轧带中晶粒组织粗化来改善无取向硅钢的织构。但H. Yashiki等人(H. Yashiki,T. Kaneko. ISIJ International, 1990,30(4) 325)的研究结果表明，当热轧带晶粒尺寸超过60 μ m 后，晶粒尺寸的改变对织构的影响就很小了。(2)通过适量添加Sn、Sb、Cu、Mn等元素来改 善无取向硅钢的织构，其原因目前尚不清楚。(3)利用AlN的析出控制织构。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对无取向电工钢再结晶织构形成的影响，结果发现硅钢成分、板 坯加热温度、卷取温度等工艺参数都是通过对热轧带中析出的AlN量的影响来实现对最终 产品磁性能的影响的，热轧硅钢带中析出的AlN越多，冷轧后再结晶退火过程中析出的AlN 就越少，钢中不利织构组分{111}随之减少，最终产品的磁性能就越好。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢及其制造方 法，在(Si+Al) = 1. 1 1. 3%的冷轧无取向硅钢中加入了适量的铜元素，在适当的热轧和 卷取工艺条件下，利用热轧带中析出的大量含铜化合物来促进钢中有利织构组分{110}的 形成，减少不利织构组分{111}的形成，从而使钢的磁性能得以大大改善。本专利技术的技术方案为一种高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢，其化学成分按重量百分数计为 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，其余为铁和不可避免的杂质。硅和铝均能提高铁的电阻率，降低其铁损。但较高的硅铝含量会使硅钢的磁感降 低，因此尽可能低的硅铝含量是高效电机用冷轧无取向硅钢的基本特点。根据这一特点，本专利技术中硅钢的(Si+Al)含量设计为1. 1 1. 3%，以使其既具有较低的铁损，又具有较高的 磁感。Mn可以促进冷轧无取向硅钢中有利织构组分{110}的形成，故本专利技术的硅钢中加入 了 0. 5 0. 6%的锰。为了使热轧带中析出大量含铜化合物，本专利技术的硅钢中加入了 0. 1 0.4%的铜。此外，尽量降低钢中碳、硫、磷、氮的含量，以提高硅钢的磁性能。故本专利技术中的 硅钢要求其 C 彡 0. 005%, S 彡 0. 003%, P 彡 0. 007%, N 彡 0. 005%。该高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢的制造方法包括如下步骤(1)冶炼与锻造真空感应炉冶炼并锻造，得到按重量百分数计化学成分如下的锻坯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，其余为铁和不可避免的杂质。锻坯厚度为20 23_。(2)热轧、卷取与酸洗锻坯加热温度为1100 1150°C，轧制道次为5道次，总压下率为90 91%，每道 次压下率为25 40%，保证终轧温度在900°C以上，卷取温度为540 560°C。热轧板经酸 洗去氧化皮后，进入冷轧工序(3)冷轧与退火采用一次冷轧法将酸洗后的热轧板轧到成品厚度，一般为0.5mm，然后在干的 25% H2+75% N2 (露点低于0°C )保护气氛中进行成品退火。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果1.采用本专利技术的制造方法可得到高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢，其磁 感应强度 B5tl > 1. 7T，铁损 Pu < 4. OW/kg。2.由于本专利技术是利用热轧带中析出的大量含铜化合物来改善冷轧无取向硅钢织 构的，故有别于目前现有的冷轧无取向硅钢的生产原理。生产工艺简单，对设备要求不高， 可广泛应用于不同装备水平的冷轧无取向硅钢生产厂家，工艺通用性较强。附图说明图1热轧带中的含铜化合物具体实施例方式实施例1化学成分(以重量百分数计)为:C0. 0046，Si+Al = 1. 09+0. 05，Mn :0· 59，P 0. 0045%, S :0. 0014%, N :0. 0045%, Cu :0· 38，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经IlOO0C 均热后，进行5道次热轧，总压下率为90 %，每道次压下率为25 40 %，即由20mm — 12mm — 7. 2mm — 4. 4mm — 2. 7mm — 2. 0mm。终轧温度为910°C，卷取温度为540°C。热轧板经酸洗去氧 化皮后，用一次冷轧法冷轧到成品厚度0. 5mm，然后在干的25% H2+75% N2 (露点低于0°C ) 保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为B5Q = 1. 72T，铁损P。= 3. 98W/kg。实施例2化学成分(以重量百分数计)为=C0. 0041，Si+Al = 1. 12+0. 14，Mn 0. 56，P 0. 0048%, S 0. 0016%, N 0. 0044%, Cu 0. 17，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经1150°C 均热后，进行5道次热轧，总压下率为90 %，每道次压下率为25 40 %，即由2Imm — 12. 6mm—7. 6mm—4. 6mm —2. 8mm—2. Oram。终轧温度为950°C，卷取温度为560°C。热轧板经酸洗去氧 化皮后，用一次冷轧法冷轧到成品厚度0. 5mm，然后在干的25% H2+75% N2 (露点低于0°C ) 保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为=B5tl = 1. 71T，铁损P。= 3. 94W/kg。实施例3 化学成分(以重量百分数计)为:C0. 0045，Si+Al = 1. 10+0. 11，Mn :0· 58，P 0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效电机用高磁感低铁损冷轧无取向硅钢，其特征在于：化学成分按重量百分数计为：Ｓｉ：１．０８～１．２８％，Ａｌ：０．０２～０．１５％，Ｃ≤０．００５％，Ｍｎ：０．５～０．６％，Ｐ≤０．００７％，Ｓ≤０．００３％，Ｎ≤０．００５％，Ｃｕ：０．１～０．４，其余为铁；硅钢中（Ｓｉ＋Ａｌ）含量设计为１．１～１．３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾燕屏，李友国，
申请(专利权)人：北京科技大学，清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]