[发明专利]磁性优异的无取向电工钢板及其制造方法

说明书

本发明涉及磁性优异的无取向电工钢板及其制造方法。根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，以重量％计，所述钢板包含Si：2.5至3.8％、Al：0.5至2.5％、Mn：0.2至4.5％、C：大于0％且小于等于0.005％、S：大于0％且小于等于0.005％、N：大于0％且小于等于0.005％、Nb：大于0％且小于等于0.004％、Ti：大于0％且小于等于0.004％、V：大于0％且小于等于0.004％、Ta：0.0005至0.0025％及余量的Fe和不可避免的杂质。

技术领域

本发明涉及无取向电工钢板及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种磁性优异的无取向电工钢板及其制造方法，所述无取向电工钢板用作电机、发电机等旋转设备的铁芯材料。

背景技术

无取向电工钢板主要用于将电能转换为机械能的电机，为了在转换过程中发挥高效率，要求无取向电工钢板具有优异的磁性能。特别是近年来，随着环境友好技术受到关注，提高电能消耗总量中占一半以上的电机效率变得非常重要。为此，磁性能优异的无取向电工钢板的需求也在增加。

对于无取向电工钢板的磁性能，主要通过铁损和磁通密度进行评价。铁损是指在特定磁通密度和频率下产生的能量损耗，磁通密度是指在特定磁场下得到的磁化程度。铁损越低，在相同条件下，可以制造出能效越高的电机，而磁通密度越高越能实现电机的小型化或减少铜损，因此制造出铁损低以及磁通密度高的无取向电工钢板很重要。

根据电机的运行条件，需考虑的无取向电工钢板的特性也不同。作为用于评价电机中使用的无取向电工钢板特性的标准，一般认为在常用频率50Hz下1.5T磁场施加于大多数电机时的铁损W_15/50最重要。但是，在具有各种用途的电机中W_15/50铁损并不是最重要的，根据主运行条件，也会评价不同频率或施加磁场中的铁损。特别是，最近用于电动汽车驱动电机的厚度为0.35mm的无取向电工钢板中，在很多情况下，1.0T或更小的低磁场和400Hz以上的高频下的磁性能很重要，因而用W_10/400等铁损来评价无取向电工钢板的特性。

为了增加无取向电工钢板的磁性能，通常采用的方法是加入Si等合金元素。通过加入这些合金元素能增加钢的电阻率，电阻率越高涡流损耗越低，从而可以降低整体铁损。另一方面，Si的加入量越增加，磁通密度越差，存在脆性增加的缺点，而且如果添加一定量以上，则无法冷轧，无法实现商业化生产。特别是，对于电工钢板，制造厚度越薄，铁损越低，但是脆性导致的轧制性下降成为致命的问题。已知可实现商业化生产的Si的最大含量为约3.5至4.0％，为了进一步增加钢的电阻率，可以加入Al、Mn等元素，以生产出磁性优异的最高级别的无取向电工钢板。

铁损可分为磁滞损耗(Hyteresis loss)、传统渦流损耗(Classical eddycurrent loss)、异常渦流损耗(Anomalous eddy current loss)等三类。此时，通过增加钢的电阻率可以获得的效果是减少涡流损耗，已知当电阻率增加到65μ·Ω·cm以上时，铁损降低效果会明显下降。因此，为了在电阻率高的成分体系中减少铁损，减少磁滞损耗很重要。减少磁滞损耗的方法包括：抑制可能干扰磁壁移动的析出物和非金属夹杂物的影响、降低残留应力、或使有利于磁性的织构发达。

一直以来，不断开发通过控制析出物或非金属夹杂物来降低无取向电工钢板的铁损的方法。作为现有技术之一，有一种技术是通过降低钢中的Al含量抑制微细AlN的析出，从而获得低铁损。作为另一种现有技术之一，有一种技术是除了降低Al铝含量，还控制由Si、Al和Mn的复合氧化物形成的夹杂物的组分，从而获得低铁损。

但是，这些方法在实践中难以实施，或者只有在非常有限的条件下，才会出现效果，并且实际上缺乏对造成磁性恶化的析出物的尺寸的了解，因此减少铁损的效果受到限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题