高强度无取向硅钢、及其制造方法和应用技术

本申请公开了一种高强度无取向硅钢，化学成分按照质量百分比计包括：C≤0.0030％；Si：1.30％‑2.00％；Mn：0.30％‑0.70％；P：0.02％‑0.10％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Al：0.10％‑0.40％，Sb：0.01％‑0.07％，Nb+V+Ti≤0.0060％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。本申请还公开了高强度无取向硅钢的应用及制造方法。本发明专利技术提供的一种新的硅钢，保证磁性能合格的前提下，满足屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa的要求。

High strength non oriented silicon steel, and its manufacturing method and Application

This application discloses a high strength non-oriented silicon steel with chemical composition as follows: C < 0.0030%; Si: 1.30% 2.00%; Mn: 0.30% 0.70%; P: 0.02% 0.10%; S < 0.0040%; N < 0.0030%; Al: 0.10% 0.40%; Sb: 0.01% 0.07%; Nb + V + 0.0060%; remainder Fe and other unavoidable impurity elements. The application also discloses the application and manufacturing method of high strength non oriented silicon steel. The new silicon steel provided by the invention can satisfy the requirements of yield strength (> 270MPa) and tensile strength (> 410MPa) on the premise that the magnetic properties are qualified.

【技术实现步骤摘要】
高强度无取向硅钢、及其制造方法和应用
本申请涉及钢铁加工
，特别是涉及一种高强度无取向硅钢、及其制造方法和应用。
技术介绍
高速工业电机需要电机转子高速运转，通常转速为6000～15000r/min，主要特点是转子速度高，定子绕组电流和铁芯中的磁通频率高，功率密度和损耗密度大。高速电机主要应用在空调或冰箱的离心式压缩机上，其中体积小，重量轻的高速电机在汽车，航空，船舶等领域也有广泛的应用。高速工业电机在高速运转时会产生巨大的离心力，要求所使用的电工钢片具有足够高的强度抵抗离心力，由于电机设计时严苛的定转子间隙，所以对电机用无取向硅钢的机械性能要求很高，因此除了满足基本的磁性能要求外，还对力学性能有了更高的要求，即屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa。现有技术存在的问题至少包括：成本高，难以同时满足高的磁性能和机械性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度无取向硅钢、及其制造方法和应用，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请实施例公开一种高强度无取向硅钢，化学成分按照质量百分比计包括：C≤0.0030％；Si：1.30％-2.00％；Mn：0.30％-0.70％；P：0.02％-0.10％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Al：0.10％-0.40％，Sb：0.01％-0.07％，Nb+V+Ti≤0.0060％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。优选的，在上述的高强度无取向硅钢中，化学成分按照质量百分比计包括：C：0.0025％，Si：1.66％，Mn：0.47％，Sb：0.039％，Al：0.282％，P：0.040％，S：0.0039％，N：0.0017％，余量为Fe。优选的，在上述的高强度无取向硅钢中，化学成分按照质量百分比计包括：C：0.0020％，Si：1.63％，Mn：0.49％，Sb：0.041％，Al：0.294％，P：0.039％，S：0.0029％，N：0.0008％，余量为Fe。本申请还公开了一种高强度无取向硅钢，应用于工业电机的电工钢片。相应的，本申请还公开了一种高强度无取向硅钢的制造方法，依次包括冶炼、铸造、热轧、冷轧和退火，其中，热轧，首先在1120-1150℃下将铸造的锻坯保温2h以上，随后经热轧机不少于7道次轧制，终轧温度为800～900℃，卷取温度为600～800℃。优选的，在上述的高强度无取向硅钢的制造方法中，所述铸造采用连续浇铸方式。优选的，在上述的高强度无取向硅钢的制造方法中，铸造工序中，将冶炼获得的钢液采用连续浇铸得到220mm厚连铸坯，热轧工序中，经热轧机不少于7道次轧制获得2.0-3.5mm厚热轧带钢；所述冷轧将热轧带钢轧制到成品厚度0.50mm。优选的，在上述的高强度无取向硅钢的制造方法中，所热轧的总压下率为98.4％-99.1％，每道次压下率为12％-30％。优选的，在上述的高强度无取向硅钢的制造方法中，退火气氛为氮气和氢气混合气体，其中氢气占比为4％-30％，露点温度控制在0～30℃，退火温度为850～950℃，退火带速为90-120m/min。本申请还公开了一种高强度无取向硅钢的制造方法，包括：(1)冶炼：获得钢液；(2)浇铸：将步骤(1)所获得的钢液采用连续浇铸得到220mm厚连铸坯；(3)热轧：在1120-1150℃下将步骤(2)得到的铸坯保温2h以上，随后经热轧机不少于7道次轧制，获得2.0-3.5mm厚热轧带钢，总压下率为98.4％-99.1％，每道次压下率为12％-30％，终轧温度为800～900℃，卷取温度为600～800℃；(4)冷轧：采用5机架连轧机组，将热轧带钢轧制到成品厚度0.50mm；(5)退火：在连续退火炉中进行退火，气氛为氮气和氢气混合气体，其中氢气占比为4％-30％，露点温度控制在0～30℃，退火温度为850～950℃，退火带速为90-120m/min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的一种新的硅钢，保证磁性能合格的前提下，满足屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa的要求。具体实施方式本案专利技术人经过大量实验意外的发现，采用本案配方以及其制造工艺，获得的无取向硅钢磁感B50不仅在1.70T以上，而且屈服强度和抗拉强度也明显高于高速工业电机对硅钢的要求。该无取向硅钢的化学成分为：C：≤0.0030％；Si：1.30％-2.00％；Mn：0.30％-0.70％；P：0.02％-0.10％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Al：0.10％-0.40％，Sb：0.01％-0.07％，Nb+V+Ti≤0.0060％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。该高强度冷轧无取向硅钢的制造方法，包括如下步骤：(1)冶炼：按照化学成分百分比，通过转炉、RH真空炉等获得钢液；(2)浇铸：将步骤(1)所获得的钢液采用连续浇铸得到220mm厚连铸坯。(3)热轧：在1120-1150℃下将步骤(2)得到的铸坯保温2h以上，随后经热轧机不少于7道次轧制，获得2.0-3.5mm厚热轧带钢，总压下率为98.4％-99.1％，每道次压下率为12％-30％，终轧温度为800～900℃，卷取温度为600～800℃。(4)冷轧：采用5机架连轧机组，将热轧带钢轧制到成品厚度0.50mm。(5)退火：在连续退火炉中进行退火，气氛为氮气和氢气混合气体，其中氢气占比为4％-30％，露点温度控制在0～30℃，退火温度为850～950℃，退火带速为90-120m/min。为保证硅钢磁性能，在添加Al和Si元素的基础上添加少量的Sb，利用Sb的晶界偏聚改善钢的最终退火织构，合金元素Mn可以提高硅钢的强度，P的固溶强化作用也是提高强度的一个重要方法，但是P会产生脆性，所以要对P的含量加以控制。通过化学成分设计，合理控制Al、Si、Mn、P等元素的含量，以及热轧、冷轧、退火等工艺的控制。本专利技术制得的无取向硅钢磁感强度B50≥1.69T，铁损P1.5/50≤4.2W/kg，屈服强度≥270MPa，抗拉强度≥410MPa。本专利技术的化学成分含量设计时主要考虑以下几点：Si：是硅钢的主要元素，提高电阻率的主要元素，促进晶粒长大，降低铁损。但是Si含量过高会降低磁感，因此本专利技术的Si含量为1.30％-2.00％。Al：也是硅钢降低铁损的主要元素，作用和Si元素相似，但是Al含量过高会导致炼钢困难，本专利技术的Al含量为0.10％-0.40％。Mn：Mn与S可形成MnS，防止生成FeS而导致热脆现象，同时与Si、Al作用相似，提高电阻率，降低铁损。本专利技术的Mn含量为0.30％-0.70％。P：可以提高电阻率，促使晶粒长大，降低铁损。P同样可以提高硬度和改善冲片性，但当P含量过高时，产品发脆，冷加工性变差。因此本专利技术添加0.02％-0.10％的P。Sb：可在晶界处偏聚阻碍{111}晶粒形核，可阻碍冲片退火时表面形成小晶粒，降低铁损，改善磁性。因此本专利技术添加0.01％-0.07％的Sb。C、N、S、Nb、V、Ti：均为硅钢磁性不利元素，本专利技术要求：C：≤0.0030％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Nb+V+Ti≤0.0060％，尽量减少对磁性能的恶化。本专利技术通过下列实施例作进一步说明：根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度无取向硅钢，其特征在于，化学成分按照质量百分比计包括：C≤0.0030％；Si：1.30％‑2.00％；Mn：0.30％‑0.70％；P：0.02％‑0.10％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Al：0.10％‑0.40％，Sb：0.01％‑0.07％，Nb+V+Ti≤0.0060％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种高强度无取向硅钢，其特征在于，化学成分按照质量百分比计包括：C≤0.0030％；Si：1.30％-2.00％；Mn：0.30％-0.70％；P：0.02％-0.10％；S≤0.0040％；N≤0.0030％；Al：0.10％-0.40％，Sb：0.01％-0.07％，Nb+V+Ti≤0.0060％，余量为Fe及其它不可避免的杂质元素。2.根据权利要求1所述的高强度无取向硅钢，其特征在于，化学成分按照质量百分比计包括：C：0.0025％，Si：1.66％，Mn：0.47％，Sb：0.039％，Al：0.282％，P：0.040％，S：0.0039％，N：0.0017％，余量为Fe。3.根据权利要求1所述的高强度无取向硅钢，其特征在于，化学成分按照质量百分比计包括：C：0.0020％，Si：1.63％，Mn：0.49％，Sb：0.041％，Al：0.294％，P：0.039％，S：0.0029％，N：0.0008％，余量为Fe。4.权利要求1至3任一所述的高强度无取向硅钢，应用于工业电机的电工钢片。5.权利要求1至3任一所述的高强度无取向硅钢的制造方法，其特征在于，依次包括冶炼、铸造、热轧、冷轧和退火，其中，热轧，首先在1120-1150℃下将铸造的锻坯保温2h以上，随后经热轧机不少于7道次轧制，终轧温度为800～900℃，卷取温度为600～800℃。6.根据权利要求5所述的高强度无取向硅钢的制造方法，其特征在于，所述铸造采用连续浇铸方式。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑娟，李化龙，焦兰，刘俭，
申请(专利权)人：张家港扬子江冷轧板有限公司，江苏省沙钢钢铁研究院有限公司，江苏沙钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32