一种高功率因数电机用无取向硅钢及生产方法技术

一种高功率因数电机用无取向硅钢，其组分及wt%为：C：≤0.0020%，Si：1.70～1.90%，Mn：0.10～0.20%，P：≤0.05%，S：≤0.0030%，Al：0.25～0.35%，Cr：0.05～0.50%，N：≤0.0020%；生产步骤：采用纯净钢模式冶炼并成坯；对铸坯加热；热轧；卷取；常化；酸洗；冷轧；在N2+H2气氛下成品退火；按常规进行冷却、涂层及精整。本发明专利技术厚度为0.50mm，铁损P1.5/50≤3.3W/kg，B5000≥1.74T。从电机仿真结果表明：本发明专利技术产品可以制造出高功率因数电机，获得相对更高的电机效率，且成分简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无取向硅钢及其生产方法，具体地属于一种高功率因数电机用无取向硅钢及生产方法。
技术介绍
近年来，地球变暖和大气污染等环境问题及能源短缺问题受到全世界高度关注。为了抑制地球持续变暖，必须提高能源利用效率，减排以CO2为主的温室气体。在我国，电机大约消耗国内总电力的60-70%，特别是工业电机要消耗掉70%以上的电力。相关报告表明，目前我国高效电机市场份额仅占整个电机市场的10％左右。为此，提高电机的性能与效率是一项长期而艰巨的任务，这就要求制造电机铁芯材料的无取向电工钢板进一步实现高性能化。高效电机对无取向电工钢的性能要求，主要包括：低铁损、高磁感：降低能耗、提高效率。低、高场的导磁性良好：可降低磁化电流和铜耗。低频和高频铁损低：可降低温升、提高效率、改善起动性能。各向同性好：可降低电机工作中的旋转损耗而提高效率。磁化曲线中的线性段范围宽：可降低非线性磁化引起的谐波损耗。皮膜薄、耐温、绝缘效果好：皮膜减薄能降低铁芯内的气隙率。屈强比高：可改善冲片加工性并降低边缘磁性恶化。经检索：中国专利申请号为200910273336.4的文献，公开了一种含Cr无取向电工钢及其生产方法。其化学组分为：C：0.001～0.015%，Mn：0.2～0.8%，Cr：0. 1～0.8%，Al：0.1～1.4%，Si：0.1～0.9%，P≤0.08%，S≤0.015%， N≤0.008%， 其余为Fe及不可避免的杂质；同时要满足：Si+ Al之和在：0.2～2.0%。该文献通过添加少量的Cr，获得一种屈强比高，冲片工艺性能好，片间铆接强度高，各向同性好，耐蚀性强，使模具使用寿命长的无取向电工钢，但没有考虑电机的功率因数和效率。中国专利申请号为201410556802.0的文献，公开了一种高效电机用无取向电工钢，其化学组分为：C：≤0.0030%，Si：1.9～2.1%，Mn：0.28～0.32%，Al：0.10～0.60%，P：0.01～0.06%，S≤0.0050%，Cu：0.10～0.30%，Sb：0.02～0.05%，N≤0.0030%，其余为Fe及不可避免的杂质；同时要满足：主合金元素之和：A1=（Si+Al+Mn）在2.0～3.0%，辅助元素之和：A2=(Cu+P+Sb)在0.16～0.40%，并且A1/ A2在6～18。该专利通过主辅元素的综合匹配，获得一种高磁感低铁损的无取向电工钢的生产方法，也没有考虑电机的功率因数和效率。中国专利申请号为CN200510027404.0的文献，公开了一种低铁损高磁感冷轧无取向电工钢带的生产方法，其.成分为C≤0.0050％，Si≤2.50％，Al≤1.0％，且Si+2Al≤2.50％，Mn：0.10％～1.50％，P≤0.20％，S≤0.005％，N≤0.0025％，可添加Sn、Sb中的一种或两种，总量不超过0.2％，其余为铁和不可避免杂质。热轧板进行常化处理：以5～15℃/s的加热速度升高到Ac1以上、1100℃以下温度进行均热，均热时间：10s≤t≤90s；冷却，采用两阶段冷却：以≤15℃/s将钢带冷却到650℃以下，然后以保证板型前提下的速度冷却到80℃以下。该专利重点在于常化工艺的控制，没有具体性能指标，也没有考虑电机的功率因数和效率。中国专利申请号为CN00115993.3的文献，公开了一种高效电机铁芯用系列电工钢，具体说是一种极高磁感低铁损冷轧无取向系列电工钢成分及生产方法。通过调整主合金元素含量，降低气体夹杂，添加偏析元素，采用低温热轧、一次法冷轧、干气或增湿气氛成品退火，使0.50mm产品P1.5为2.30～10.00W/kg，而B5000达1.73～1.82T，比普通冷轧无取向硅钢对应牌号分别高0.10T以上，最适宜作各类高效率电机铁芯。该专利涵盖范围太广，重点在于考虑偏析元素的作用，没有考虑铬当量与硅当量，也没有考虑电机的功率因数和效率。中国专利申请号为CN200510027401.7的文献，公开了一种具有高磁感的高牌号无取向电工钢及其制造方法，其成分重量百分比为：C≤0.0050％、N≤0.0030％、Si 1.50％～2.50％、Al 0.80％～1.30％、Mn 0.20％～0.50％、P≤0.030％、S≤0.005％、Sb 0.03％～0.10％、Sn 0.05％～0.12％、B 0.0005％～0.0040％、其余为铁和不可避免的夹杂；其中Sb和Sn选择其中一种。该专利成分中含Sn，因为Sn的熔点低，在成品退火时极易产生炉底辊结瘤现象，没有具体的性能范围，没有考虑铬当量与硅当量，也没有考虑电机的功率因数和效率。从以上文献来看， 均未认为通过提高电机的功率因数能够提高电机效率的认识及相应技术措施。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术仅通过将低铁损提高电机效率的不足，提供一种高功率因数电机用无取向硅钢及生产方法。实现上述目的的措施：一种高功率因数电机用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.0020%，Si：1.70～1.90%，Mn：0.10～0.20%，P：≤0.05%，S：≤0.0030%，Al：0.25～0.35%， Cr：0.05～0.50%，N：≤0.0020%，其余为Fe及不可避免残余含量；并同时满足2.3≤Sieq≤2.5和0.80≤Creq≤0.85；磁性能：P1.5/50≤3.3w/kg，B5000≥1.74T。其在于：Sieq的计算公式为：式中：Si、Mn及Al均按质量百分比进行计算。其在于：Creq的计算式为：式中：Si、Mn、Al、C、Cr、P、S及N均按质量百分比进行计算。生产一种高功率因数电机用无取向硅钢的方法，其步骤：1）采用纯净钢模式冶炼并连铸成坯；2）对铸坯加热，控制其升温速度为6～10℃/min，均热温度在1100～1160℃，均热时间为30～60min；3) 进行热轧，控制粗轧温度为1000～1050℃；控制精轧入口温度为950～1000℃，控制终轧温度750～850℃，并控制轧后热轧板的厚度不低于2.0mm；4）进行卷取，控制卷取温度在650～750℃；随后缓冷至室温；5）进行常化，控制其升温速度不低于20℃/S，控制均热段温度不低于950℃，均热时间不少于1min，常化结束后空冷至室温；6）进行酸洗，酸液温度控制在80～95℃，酸洗时间不少于1min；7）进行冷轧，轧制到0.50mm成品厚度，并控制第1道次的压下率不小于30%，总压下率不低于75%；8）在N2+H2气氛下进行成品退火，并控制升温速度不低于25℃/S，均热段退火温度不低于920℃，均热时间不少于30S；控制均热段露点为-20～0℃、钢板通板速度不低于70m/min；9）按常规进行冷却、涂层及精整。本专利技术中各元素及主要工艺的作用及机理如下：1）通过Cr对磁性和物理冶金的贡献及对硅钢组织结构的影响、Cr与Mn在硅钢中的复合作用等研究发现，可以采取以Cr替代部分Si+Al所起的作用；在本专利技术中，Cr 不仅能提高电阻率而降低涡流损耗，而且还可以促进硅钢再结晶组织的发达和完善，有利于改善磁性及冲片加工性。所以本专利技术中添加了少量的Cr。考虑到Cr与其它元素的复合作用，故提出采用Cr当量(Creq) 进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高功率因数电机用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.0020%，Si：1.70～1.90%，Mn：0.10～0.20%，P：≤0.05%，S：≤0.0030%，Al：0.25～0.35%， Cr：0.05～0.50%，N：≤0.0020%，其余为Fe及不可避免残余含量；并同时满足2.3≤Sieq≤2.5和0.80≤Creq≤0.85；磁性能：P1.5/50≤3.3w/kg，B5000≥1.74T。

【技术特征摘要】
1.一种高功率因数电机用无取向硅钢，其组分及重量百分比含量为：C：≤0.0020%，Si：1.70～1.90%，Mn：0.10～0.20%，P：≤0.05%，S：≤0.0030%，Al：0.25～0.35%， Cr：0.05～0.50%，N：≤0.0020%，其余为Fe及不可避免残余含量；并同时满足2.3≤Sieq≤2.5和0.80≤Creq≤0.85；磁性能：P1.5/50≤3.3w/kg，B5000≥1.74T。2.如权利要求1所述的一种高功率因数电机用无取向硅钢，其特征在于：Sieq的计算公式为：式中：Si、Mn及Al均按质量百分比进行计算。3.如权利要求1所述的一种高功率因数电机用无取向硅钢，其特征在于：Creq的计算式为：式中：Si、Mn、Al、C、Cr、P、S及N均按质量百分比进行计算。4.生产如权利要求1所述的一种高功率因数电机用无取向硅钢的方法，其步骤：1）采用纯净钢模式冶炼并连铸成坯；2）对铸坯加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大军，石文敏，杜光梁，陈圣林，杨光，吕黎，万政武，欧阳页先，曹亢，
申请(专利权)人：武汉钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42