[发明专利]无取向硅钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无取向硅钢及其制造方法，特别涉及一种铁损及铁损各向异性优异的无取向硅钢及其制造方法。

背景技术

无取向硅钢主要用于制造中型及大型电动机(＞50HP)和发电机定子铁芯，以及能效要求高的小型电机的定转子铁芯。为实现电子设备的小型化并节省能源，需要所用无取向硅钢具有较低的铁损以及优异的铁损各向异性。

无取向硅钢的传统制造方法是通过使用包含2.5wt％以上硅、0.2wt％以上铝的铸坯来提高硅钢的电阻，从而降低无取向硅钢的铁损。但该方法要求最终退火温度为1000℃以上，故存在成本高、炉棍结瘤等问题。

为获得满足电子设备小型化、节能化要求的无取向硅钢，人们对无取向硅钢的成分、制造工艺进行了许多研究，试图开发出磁性优异的无取向硅钢。

美国专利US4560423采用按重量百分比计包含如下成分的铸坯：Si≥2.5％，Al≥1.0％，3.5％≤(Si+Al)≤5.0％，S≤0.005％，N≤0.004％，并采用两段式退火，即在850～1000℃的温度下保温30～120秒，接着在1050℃下保温3～60秒，获得了铁损P_15/50≤2.70W/kg(0.5mm厚的硅钢)的无取向硅钢。

日本公开专利JP1996295936S采用按重量百分比计包含如下成分的铸坯：C＜0.005％，Si：2.0～4.0％，Al：0.05～2％，Mn：0.05～1.5％，P≤0.1％，S≤0.003％，N＜0.004％，Sn：0.003～0.2％，Cu：0.015～0.2％，Ni：0.01～0.2％，Cr：0.02～0.2％，V：0.0005～0.008％，Nb＜0.01％，并通过将常化冷却速度控制为80℃/S以下，将冷轧压下率控制为88％以上以及最后进行两段式退火，获得了铁损较低的无取向硅钢。

美国专利US6139650通过在铸坯中添加Sb、Sn、以及稀土元素Se、Te等来控制硅钢中的S含量、表面氮含量等来将硅钢的铁损P_15/50(0.5mm厚的硅钢)控制在2.40W/kg以下。

上述现有技术虽然均将硅钢的铁损控制在较低的水平，但它们均没有涉及铁损各向异性，而众所周知，铁损各向异性将直接影响硅钢的晶体织构，是能否获得磁性优异的硅钢的关键因素之一。因此，同时具有较低铁损以及优异的铁损各向异性的无取向硅钢的研发具有重要的意义以及广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性优异的无取向硅钢及其制造方法。本发明中的无取向硅钢具有较低的铁损(硅钢在0.5mm厚度下的铁损P_15/50≤2.40W/kg)以及优异的铁损各向异性(≤10％)，可满足中大型发电机、电动机以及小型高效电机铁芯材料的使用要求。此外，本发明的方法具有成本低、效果稳定等优点。

本发明涉及一种无取向硅钢的制造方法，其顺序包括如下步骤：a)炼钢、b)热轧、c)常化、d)冷轧、以及e)退火，其特征在于，

通过所述炼钢步骤a)获得以重量百分比计包含如下成分的铸坯：C0.001～0.004％，Si 2.5～4.0％，Al 0.5～1.5％，Mn 0.10～1.50％，P≤0.02％，S≤0.002％，N≤0.003％，B≤0.005％，Mn/S≥300，Al/N≥300，其余为Fe和不可避免杂质；其中，

所述炼钢步骤a)包括转炉炼钢，其中转炉出钢的钢水温度T与碳含量[C]以及自由氧含量[O]之间满足下式：7.27×10³≤[O][C]e^(-1/T)≤2.99×10⁴；以及

在所述退火步骤e)中，将冷轧后的冷轧钢带加热到900～1050℃，并在0.5-1.5MPa的张力σ下进行保温，保温时间t为8-60秒。

在本发明的方法中，首先通过炼钢获得铸坯，接着对铸坯进行热轧以形成热轧钢带，然后对热轧钢带进行常化处理，接着对经常化处理的热轧钢带进行冷轧以形成冷轧钢带，最后对冷轧钢带进行最终的退火处理。

在本发明的方法中，考虑到降低制造成本以及有利于硅钢产品的质量稳定性，所述退火步骤e)中的保温时间t应限定为8-60秒。当保温时间t小于8秒时，晶粒未充分粗化，从而不利于降低无取向硅钢的铁损和铁损各向异性。而当保温时间t超过60秒时，成本提高，并且无取向硅钢的铁损和铁损各向异性未有进一步的改善。