本发明专利技术涉及制备非取向电工钢的方法，所述钢具有改善的磁性能和改善的抗皱纹状变形、脆化、喷嘴堵塞以及磁老化的能力。含铬钢由钢熔体制备出，将钢熔体铸造成薄板坯或通常的板坯，冷却，热轧和／或冷轧成钢带成品。对钢带成品再进行至少一次退火处理，由此获得磁性能，使得本发明专利技术的钢带适合用于电力机械例如电机或者变压器中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与相关申请的相互参考本申请涉及并且要求2002年5月8日提交的美国临时申请60/378,743的优先权。
技术介绍
在各种电力机械和装置中，特别是在要求钢片所有方向上铁损低和磁导率高的电机中，均广泛使用非取向电工钢作为磁芯材料。本专利技术涉及制备铁损低和磁导率高的非取向电工钢的方法，该方法中，将钢熔体凝固成铸锭或连铸板坯，并且进行热轧和冷轧，获得钢带成品。对钢带成品进行至少一次获得磁性能的退火处理，从而使本专利技术的钢带适合用于电力机械例如电机或者变压器中。市售的非取向电工钢典型地分成两类冷轧电机叠片钢(″CRML″)和冷轧非取向电工钢(″CRNO″)。CRML通常用于要求极低铁损在经济上难以合算的场合。这样的场合典型地要求非取向电工钢的最大铁损约4瓦特/磅(约9W/kg)，在1.5T和60Hz条件下测得的最小磁导率为约1500G/Oe(高斯/奥斯特)。在这些应用中，所用钢片典型地被加工成约0.018-0.030英寸(约0.45-0.76mm)的名义厚度。CRNO一般用在要求磁性能更好的具有较高要求的场合。这样的场合典型地要求非取向电工钢的最大铁损约2W/#(约4.4W/kg)，在1.5T和60Hz条件下测得的最小磁导率为约2000G/Oe。在这些应用中，所用钢片典型地被加工成约0.0006-0.025英寸(约0.15-0.63mm)的名义厚度。非取向电工钢一般有两种形式，通常称作“半加工”钢或者“完全加工”钢。“半加工”指的是产品在使用之前必须退火，才能形成适当的晶粒尺寸和织构，释放出加工应力，并且，如果需要，才能够提供适当的低碳含量以避免发生老化。“完全加工”指的是在将钢带加工成叠片之前，就已经充分获得了磁性能，即已形成所述的晶粒尺寸和织构，而且，为防止发生磁退化，碳含量已降低至约0.003％(重量)或更低。上述级别的钢除非希望释放制造应力，否则不要求在制造成叠片之后进行退火。非取向电工钢主要用于旋转装置，例如电机或者发电机中，在这些场合，要求在相对于钢片轧制方向的所有方向上，磁性能均匀一致。非取向电工钢的磁性能可能受到钢片成品的厚度、体积电阻率、晶粒尺寸、化学纯度和结晶织构的影响。通过减小钢片成品的厚度、提高钢片中的合金含量以提高体积电阻率或者将两种方法组合，能够降低涡流引起的铁损。在已确立的用于制备非取向电工钢的方法中使用的典型(但不受此限制的)合金添加元素是硅、铝、锰和磷。非取向电工钢可以含有最多约6.5％(重量)的硅、最多约3％(重量)的铝、最多约0.05％(重量)的碳(加工过程中必须降至低于约0.003％(重量)，以防止发生磁退化)、最多约0.01％(重量)的氮、最多约0.01％(重量)的硫，余者是铁以及少量炼钢方法附带的其它杂质。为了获得最佳的磁性能，希望在最终退火之后获得适当的大晶粒尺寸。最终退火后的钢片的纯度可能对磁性能有显著影响，因为分散相、夹杂物和/或析出相的存在能够抑止晶粒正常长大，阻止获得希望的晶粒尺寸和织构，因而，不能在成品形式中获得希望的铁损和磁导率。此外，最终退火期间的夹杂物和/或析出相在AC磁化期间阻碍畴壁运动，从而进一步降低最终产品的磁性能。如上所述，钢片成品的结晶织构，即构成电工钢带的晶粒的取向分布在决定最终产品的铁损和磁导率时非常重要。由米勒指数定义的<100>和<110>织构分量具有较高的磁导率；相反，<111>型织构分量具有较低的磁导率。非取向电工钢按照添加元素例如硅、铝和类似元素的比例来区分。这类合金添加元素的作用是提高体积电阻率，以便在AC磁化期间抑止涡流的产生，从而降低铁损。这些添加元素还通过提高硬度改善冲制性能。合金添加元素对铁的体积电阻率的影响如方程I所示(I)ρ＝13+6.25(％Mn)+10.52(％Si)+11.82(％Al)+6.5(％Cr)+14(％P)式中，ρ是钢的体积电阻率(单位μΩ-cm)，％Mn，％Si，％Al，％Cr和％P分别是钢中锰、硅、铝、铬和磷的重量百分数。含有的硅和其他元素的添加量低于约0.5％(重量)以获得最高约20μΩ-cm的体积电阻率的钢一般可被归类为电机叠片钢；硅或其他元素添加量约为0.5-1.5％(重量)以获得约20-30μΩ-cm的体积电阻率的钢一般可被归类为低硅钢；硅或其他元素添加量约为1.5-3.0％(重量)以获得约30-45μΩ-cm的体积电阻率的钢一般可被归类为中硅钢；以及，最后，硅或其他元素添加量约大于3.0％(重量)以获得高于约45μΩ-cm的体积电阻率的钢一般可被归类为高硅钢。硅、铝添加元素对钢有不利影响。众所周知，大量添加硅，特别是当硅含量高于约2.5％时，会使钢变脆，以及使温度敏感性更高，即韧脆转变温度可升高。硅还可能与氮反应，形成可能损害非取向电工钢的物理性能和引起磁“老化”的氮化硅夹杂。适当采用的添加铝可以最大程度地减小氮对非取向电工钢的物理性能及磁性能的影响，因为铝会在浇注和/或热轧前的加热后的冷却期间与氮反应形成氮化铝夹杂。但是，添加铝会影响钢的熔炼和浇注，因为它会使耐火材料受到更严重的磨损，特别是会使用于在板坯浇注期间输送钢液的耐火材料部件发生堵塞。铝还会使在冷轧之前氧化皮的去除变得更困难，从而影响热轧钢带的表面质量。铁中添加合金元素例如硅、铝等还会影响奥氏体的数量，如方程II所示(II)γ1150℃＝64.8-23*Si-6l*Al+9.9*(Mn+Ni)+5.1*(Cu+Cr)-14*P+694*C+347*N式中，γ1150℃是在1150℃(2100°F)下形成的奥氏体的体积百分数，％Si，％Al，％Cr，％Mn，％P，％Cr，％Ni，％C和％N分别是钢中硅、铝、锰、磷、铬、镍、铜、碳和氮的重量百分数。典型地，含有约高于约2.5％Si的合金全部是铁素体，即在加热或冷却期间不发生体心立方的铁素体相向面心立方的奥氏体相的相变。众所周知，全部铁素体的电工钢采用薄或厚板坯铸造很复杂，原因是存在“皱纹状变形(ridging)”的倾向。皱纹状变形是在热轧钢片的冶金结构中出现局部不均匀所产生的缺陷。上述的非取向电工钢的制备方法已很成熟。这些方法典型地包括制备具有要求组成的钢熔体；将钢熔体浇注成厚度约2-20英寸(约50-500mm)的铸锭或板坯；将铸锭或板坯加热至典型地高于约1900°F(约1040℃)的温度下；以及，热轧成厚度约0.040英寸(约1mm)或更大的钢片。随后采用各种工艺路线对热轧钢片进行处理，所述工艺路线可以包括酸洗或者，任选地，在酸洗之前或之后对热轧钢片进行退火；采用一个或多个步骤冷轧至要求的产品厚度；以及，最终退火，有时，随后进行表面光整轧制，以获得要求的磁性能。在制备非取向电工钢的最常用示例性方法中，连铸出厚度大于约4英寸(约100mm)但小于约15英寸(约370mm)的板坯；将其重新加热至高温，随后进行热粗轧步骤，使板坯变成厚度大于约0.4英寸(约10mm)但小于3英寸(约75mm)的过渡板材；以及，热轧成适合于进一步处理的厚度大于约0.04英寸(约1mm)但小于0.4英寸(约10mm)的钢带。如上所述，厚板坯铸造方法提供实施多个热压下步骤的机会，如果适当采用多个热压下步骤，能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备体积电阻率至少２０μΩ－ｃｍ、峰值奥氏体体积分数γ１１５０℃至少５ｗｔ％的非取向电工钢的方法，包括如下步骤： ａ）制备非取向电工钢熔体，其组成包含：以重量％计： 最多约６．５％硅 最多约５％铬 最多约０．０５％碳 最多约３％铝 最多约３％锰，以及 余者基本是铁和残留物； ｂ）铸造出厚度约２０－３７５ｍｍ的钢板坯； ｃ）提供处于某一温度的钢板坯－－－ ｃ）将所述钢板坯加热至低于Ｔ↓［ｍａｘ］但高于Ｔ↓［ｍｉｎ］的温度，所述温度由下式确定： Ｔ↓［ｍｉｎ′］℃＝７５９－４４３０（％Ｃ）－１９４（％Ｍｎ）＋４４５（％Ｐ）＋１８１（％Ｓｉ）＋３７８（％Ａｌ）－２９．０（％Ｃｒ）－４８．８（％Ｎ）－６８．１（％Ｃｕ）－２３５（％Ｎｉ＋１１６（％Ｍｏ） Ｔ↓［ｍａｘ′］℃＝１６３３＋３９７０（％Ｃ）＋２３６（％Ｍｎ）－６８５（％Ｐ）－２０７（％Ｓｉ）－４５５（％Ａｌ）＋９．６４（％Ｃｒ）－７０６（％Ｎ）＋５５．８（％Ｃｕ）＋２４７（％Ｎｉ）－１５６（％Ｍｏ） ｄ）将所述板坯热轧成厚度约０．３５－１．５ｍｍ的热轧钢带，其中，所述热轧提供至少７００的名义应变，该名义应变采用下述方程确定（需要说明的是，对存在至少Ｘ％的奥氏体的钢采用至少一次减薄）： ε名义＝＊＊＊。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：JW舍恩，R小科姆斯托克，
申请(专利权)人：AK资产公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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