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

摘要

本发明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B

说明书

技术领域

本发明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其制造方法。

背景技术

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60μm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A1N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A1N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A1N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A1N越多，冷轧后再结晶退火过程中析出的A1N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。

发明内容

本发明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+A1)＝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。

本发明的技术方案为：

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≤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，本发明中硅钢的(Si+A1)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，故本发明的硅钢中加入了0.5～0.6％的锰。为了使热轧带中析出大量含铜化合物，本发明的硅钢中加入了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。故本发明中的硅钢要求其C≤0.005％，S≤0.003％，P≤0.007％，N≤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≤0.005％，Mn：0.5～0.6％，P≤0.007％，S≤0.003％，N≤0.005％，Cu：0.1～0.4，其余为铁和不可避免的杂质。锻坯厚度为20～23mm。

(2)热轧、卷取与酸洗

锻坯加热温度为1100～1150℃，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℃以上，卷取温度为540～560℃。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℃)保护气氛中进行成品退火。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1.采用本发明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B₅₀＞1.7T，铁损P_1.5＜4.0W/kg。

2.由于本发明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

具体实施方式

实施例1

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0046，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1100℃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℃，卷取温度为540℃。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℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.72T，铁损P_1.5＝3.98W/kg。

实施例2

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0041，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℃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21mm→12.6mm→7.6mm→4.6mm→2.8mm→2.0mm。终轧温度为950℃，卷取温度为560℃。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℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.71T，铁损P_1.5＝3.94W/kg。

实施例3

化学成分(以重量百分数计)为：C：0.0045，Si+Al＝1.10+0.11，Mn：0.58，P：0.0046％，S：0.0013％，N：0.0023％，Cu：0.30，其余为铁和不可避免杂质的锻坯，经1150℃均热后，进行5道次热轧，总压下率为91％，每道次压下率为30～40％，即由23mm→13.8mm→8.3mm→5.1mm→3.2mm→2.1mm。终轧温度为940℃，卷取温度为550℃。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℃)保护气氛中进行成品退火。所得成品的磁性能为：B₅₀＝1.72T，铁损P_1.5＝3.95W/kg。