具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板及其生产方法、以及使用它的铁芯、磁屏蔽设备技术

本发明专利技术提供具有超高磁通量密度和低磁芯损耗的非取向电工薄钢板，特征在于：包含一种钢，用ｗｔ％表示，含有：Ｓｉ：０．４％或更少，Ｎｉ：２．０％－６．０％，和Ｍｎ：０．５％或更少，其余由Ｆｅ和不可避免的杂质组成；在２５００Ａ／ｍ的磁场强度下的磁通量密度Ｂ↓［２５］为１．７０Ｔ或更高，在５０００Ａ／ｍ的磁场强度下的磁通量密度Ｂ↓［５０］为１．８０Ｔ或更高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种非取向电工薄钢板，用作电工设备的铁芯，具有前所未有的磁性能，如超高磁通量密度和低铁芯损耗；优良的可成形性，如优异的冲压性能；和优异的抗锈蚀性，涉及使用所述非取向电工薄钢板制造的产品，并涉及其生产方法。主要通过加入Si和Al进行了降低非取向电工薄钢板的芯损耗的工作，这样做降低了由于在其使用过程中流过构成铁芯的每块薄钢板的涡流损耗产生的焦耳热。然而，在包含铁芯的旋转电机的能量损耗中，不能忽略由于铜损耗产生的能量损耗，这是由于流过缠绕在铁芯周围的绕线的电流产生的焦耳热损耗。为了降低铜损耗，减小把磁芯激发到一定磁场强度所需的电流密度是有效的，所以，用相同的励磁电流表现出更高磁通量密度的材料的开发不可避免。即开发具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板是必要的。通过实现具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板，使旋转电机和铁芯小型化成为可能，并且对于其中安装旋转电机和铁芯的运动物体，如汽车或电动汽车，通过整体重量降低来降低在运行过程中的能量损耗也成为可能。此外，在旋转电机的情况下，增大了扭矩，可以实现更小尺寸和更高功率的旋转电机。这样，如果可实现具有超高磁通密度的非取向电工薄钢板，不仅可降低旋转电机和铁芯在工作期间的能量损耗，而且可获得对包括其的整个设备系统的难估计的延伸效应。现将描述具有高磁通量密度的非取向电工薄钢板的传统生产方法。在日本已审专利公开S62-61644中，公开了一种通过控制热轧精轧温度为1000℃或更高在热轧后粗化晶体结构的方法，此外在冷轧前粗化晶体结构同时去除精轧退火过程。然而，在实际的精热轧过程中，存在难以消除在薄钢板卷纵向上的不均匀温度分布的缺点，因此，磁性能沿着其纵轴方向而变化，因为轧辊咬合钢薄板卷端部时轧制速度与稳定轧制状态下的轧制速度不同。同时，日本未审专利公开S54-76422和S58-136718中，公开了一种通过在700℃-1000℃之间的高温卷取热轧薄钢板并用其中保留的热量使薄钢板卷退火的一种自退火方法，作为降低由于附加热轧薄钢板退火过程产生的成本提高和在冷轧之前粗化晶体结构的一种措施。然而，在这些专利公开的实施方案中，由于同样的原因，在α相区域内进行所有的自退火，限制了冷轧前晶体结构的粗化。此外，在日本已审专利公开H8-32927中，公开了一种工艺，酸洗由一种钢材组成的热轧薄钢板，该钢材中含有小于0.01％的C、0.5％-3.0％的Si、0.1％-1.5％的Mn、0.1％-1.0％的Al、0.005％-0.016％的P和小于0.005％的S，然后以5％-20％的冷轧压下量冷轧酸洗后的薄板，在850℃-1000℃之间的温度使冷轧薄板退火0.5-10分钟，或者在750℃-850℃之间的温度退火1-10小时，然后进行最终退火。与传统热轧钢薄板退火方法相比，这种方法在改进磁通量密度方面是不够的，不能满足用户对改进非取向电工薄钢板磁性能的要求。此外，作为通过改进一次再结晶织构来改进非取向电工薄钢板磁性能的方法，在日本未审专利公开S55-158252中公开了通过加入Sn，日本未审专利公开S62-180014公开了通过加入Sn和Cu，日本未审专利公开S59-100217公开了通过加入Sb改善织构来制造磁性能优异的非取向电工薄钢板的方法。然而，即使加入这些织构控制元素，如Sn、Cu或Sb，也不能满足用户对具有超高磁通量密度和低磁芯损耗的非取向电工薄钢板的需求。作为另一种方法，如日本未审专利公开S57-35626中所述，进行了生产工艺方面的改进，如设计最终的退火热循环。然而，该尝试结果表明尽管可以看到磁芯损耗的改进，但是对磁通量密度改进的作用很小。有三种通过加入Ni获得高磁通量密度的已知技术，如下所述。在日本未审专利公开H6-271996中，公开了一种获得高磁通量密度和低铁芯损耗的方法，即除了Ni以外，加入Sn、Sb、Cu等元素。然而，在实际生产中，存在提高生产成本的问题，因为要求在快速冷却固化后或者在快速冷却后把材料重新加热到不低于AC3相变温度的温度，控制由Ar3到Ar1的两相区域内的冷却速度。此外，在日本未审专利公开H8-246108中，公开了一种通过加入Ni实现的具有高磁通量密度和低各向异性的材料。然而，在实际生产中，要求通过使其加热到不低于AC3温度的温度来使材料最终退火，所以，存在由于加Ni钢的内部氧化容易降低磁芯损耗性能的问题。此外，在日本未审专利公开H8-109449中，公开了一种通过加入Ni而具有高磁通量密度和低各向异性的材料及其生产方法。然而，在实际生产方法中，热轧钢板的退火或其自退火是必需的，不可能解决在退火过程中由于发生Ni的内部氧化而容易降低磁芯损耗性能的问题。如上所述，传统技术不能生产不仅具有低磁芯损耗而且具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板，所以，不能满足对于非取向电工薄钢板的上述要求。本专利技术概述本专利技术特征不仅在于提供一种具有超高磁通量密度的加Ni钢，而且在于提供能够获得超高磁通量密度和低各向异性的一种低成本方法，而不要求任何特殊的热处理，这种特征通过减少除了Ni以外的合金的加入量并加入P来获得。此外，通过在α相区域内进行低温最终退火可以防止Ni的内部氧化，这样，使得在2500A/m的磁场强度下的磁通量密度B25(低于B50)达到1.70T或更高成为可能，同时，使通过公式(2)计算的磁通量密度B25R首次达到1.65T或更高。在本专利技术中，Ni的加入和Si、Al和Mn的控制加入，通过使薄钢板表面层中锈蚀层的内层部分致密，并且因此通过抑制氯离子的侵蚀，可以明显增强抵抗特别是氯化钠等还抗海洋风化性(marine weatherresistance)。此外，也很清楚，适量加入P可以进一步增强由于加入Ni产生的抗锈蚀性。此外，在本专利技术中，最新发现在传统的抗风化钢中加入的Nb明显降低非取向电工钢板的磁通量密度，通过控制Nb的加入量，可以成功地开发同时具有抗锈蚀性、抗风化性和磁性能的具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板。由于上述研究，根据本专利技术的具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板甚至可以在不适合于传统非取向电工薄钢板加工的靠近海岸的环境中的工厂等中加工和储存。同时，也可以防止在运输过程中的锈蚀，这是在简化包装方面的优点。此外，在磁性开关磁芯中，金属裸露表面的抗锈蚀性是重要的，因为开关的端部表面在每次开关操作时经受冲击，所以，在开关可能暴露于氯化钠等的环境中，需要一种措施，例如把开关本身装入专门的外壳中。然而，通过使用根据本专利技术的具有超高磁通量密度和抗锈蚀性的非取向电工薄钢板，在目前为止几乎不能使用的腐蚀性环境中使用磁性开关成为可能。此外，通过使用根据本专利技术的具有超高磁通量密度和抗锈蚀性的非取向电工薄钢板，磁性开关可以小型化，并且还提高了吸引力，因为即使减小励磁电流和线圈的绕线匝数，由于超高磁通量密度的作用，也可以获得强吸引力。本专利技术的目的是解决传统技术的问题，提供一种具有超高磁通量密度和低磁芯损耗的非取向电工薄钢板。本专利技术的要点如下(1)一种具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板，特征在于包含一种钢，用wt％表示，含有Si0.4％或更少，Ni2.0％-6.0％，Mn0.5％或更少，和P0.01％-0.2％，其余由Fe和不可避免的杂质组成；磁通量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有超高磁通量密度的非取向电工薄钢板，特征在于：包含一种钢，用ｗｔ％表示，含有： Ｓｉ：０．４％或更少， Ｎｉ：２．０％－６．０％， Ｍｎ：０．５％或更少，和 Ｐ：０．０１％－０．２％， 其余由Ｆｅ和不可避免的杂质组成；磁通量密度Ｂ↓［２５］为１．７０Ｔ或更高，磁通量密度Ｂ↓［５０］为１．８０Ｔ或更高。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川又龙太郎，久保田猛，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]