一种薄规格无取向硅钢及其制备方法技术

一种薄规格无取向硅钢及其制备方法，属于电工钢及其轧制技术领域，解决传统高牌号无取向硅钢力学偏低、新型超高强硅钢磁性偏差的技术问题，解决方案为：薄规格无取向硅钢的制备方法包括以下步骤：转炉冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种薄规格无取向硅钢及其制备方法


[0001]本专利技术属于电工钢及其轧制
，具体涉及一种薄规格无取向硅钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]电工钢是一种功能材料，一直以来被认为电工钢最重要的性能是磁性能，但随着电机行业的蓬勃发展，对电工钢的力学提出了更高的要求：
[0003]一方面，对于大型发电机转子所用的磁轭钢：磁轭作为转子的主体，有悬挂磁极的作用，故转子在旋转过程中对磁轭所用材料的力学有很高的要求，在一些机型上由高强热轧碳钢板替换为了硅钢；
[0004]另一方面，对于中大型电机转子：因尺寸较大，旋转过程离心力很大，对转子用的硅钢片也有很高的力学要求。
[0005]目前电机发展最火热的当属新能源汽车驱动电机，这类电机虽属于中小型电机，但目前80％以上的驱动电机是内置式永磁驱动电机，这种电机设计转速日趋超高速化，最高转速已大于2万转/分，且转子结构复杂。转子隔磁桥处的应力集中无法避免，必须使用强度较高的硅钢片。
[0006]电机的设计不同，则对硅钢片的力学等级要求不同。无取向硅钢的力学强度在平行于轧制方向表现最低，所以从硅钢材料的使用安全性角度出发，以轧制方向力学强度作为评价无取向硅钢的力学强度指标更为科学。传统高牌号无取向硅钢，使用高Si、Al合金、高纯净度成分设计，以及高常化温度、高退火温度热处理工艺设计，具备优良的磁性能，但轧制方向屈服强度Rp0.2仅为380～420MPa，强度不足，所以高强度无取向硅钢是当前无取向硅钢的热门研究方向之一。
[0007]中国专利一种“Rm≥600MPa的优良磁性能无取向电工钢及其生产方法”(申请号：201310420802.3)，公开了主要在常规成分基础上添加Ni来增加固溶强化效果。文献《实验室研制含Ni高强度无取向电工钢》，也研究了Ni对硅钢磁性和力学的影响。添加Ni元素对硅钢的力学和磁感有明显的好处，但加Ni导致硅钢合金成本高，不具备市场竞争力。
[0008]中国专利“一种大型发电机转子用无取向电工钢及生产方法”(申请号：201510652112.X)，公开了采用的强化方法为VN析出强化，以及成品残留未再结晶组织的位错强化。细小析出物和位错对磁性能有很大的恶化影响，故该方法虽屈服强度高达600MPa，但磁性能很差，只能用于对磁性要求较低的转子。
[0009]中国专利一种“电动汽车驱动电机用无取向硅钢及其制备方法”，公开了采用的主要强化方法为未完全再结晶的位错强化。该产品可直接用于电机转子，消应力退火后再应用于电机定子。但实际研究表明，未完全再结晶的产品经消应力退火后磁性能仍然偏差，很难达到电机定子对硅钢磁性的高要求。
[0010]中国专利“一种屈服强度≥600MPa高速电机转子用无取向硅钢及生产方法”(申请号：201711245381.X)，公开了采用的强化方法主要为成品残留未再结晶组织的位错强化。
且相对于C、N含量添加过量Nb，使Nb主要处于固溶状态，以抑制退火再结晶过程。但同样存在成品磁性能很差的不足。
[0011]中国专利一种“高速电机用无取向硅钢生产方法”(申请号：201910578952.4)，公开了采用成品残留未再结晶组织的位错强化，并使用二次冷轧方法，存在磁性能差、生产工序长、生产成本高的不足。

技术实现思路

[0012]为了克服现有技术的不足，解决传统高牌号无取向硅钢力学偏低、新型超高强硅钢磁性偏差的技术问题，本专利技术提供一种薄规格无取向硅钢及其制备方法，使用细晶强化和Si、Mn的固溶强化，产品具备优异的力学和磁性能，可同时用于定转子，可满足当前绝大部分新能源汽车驱动电机的使用需求。
[0013]本专利技术的设计构思为：
[0014]本专利技术针对传统高牌号无取向硅钢力学偏低，新型超高强硅钢磁性偏差的现状，通过采用Si、Mn固溶强化、细晶强化，专利技术一种轧制方向屈服强度Rp0.2≥425MPa的薄规格无取向电工钢，该产品具备优异的力学和磁性能，可同时用于定转子，可满足当前绝大部分新能源汽车驱动电机的使用需求。
[0015]生产方法中，通过限定Si wt％、Al wt％、Mn wt％的配比，使材料在热轧温度区间处于α单相区，确保精轧机轧制负荷不突变，保障热轧顺行。同时规定连铸二冷区冷速，杜绝成品出现轻微的瓦垅状缺陷。通过限定热轧厚度，并多次摸索合理的常化温度区间，确保冷轧无断带发生。最关键的，摸索出退火温度和退火速度、成品厚度的对应关系，使不同厚度规格的产品都具备合适的晶粒尺寸，保障产品力学性能的前提下兼顾磁性能。
[0016]为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：
[0017]一种薄规格无取向硅钢，其化学成分及其重量百分比为：C≤0.005％，Si：2.0
‑
4.0％，Mn：0.20
‑
2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al：0.30
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1.4％，N≤0.005％，Ti≤0.005％，Nb≤0.005％，并且(Si wt％+1.3Al wt％)/Mn wt％≥2.1，3.0≤Si wt％+Mn wt％≤4.4，其余为铁及不可避免的杂质。
[0018]C、S、N、Ti、Nb都是钢中不可避免的杂质元素，对于本专利技术中薄规格无取向硅钢的力学性能实质上不构成影响。考虑到生产过程、用户使用过程中含该类元素析出相的析出，以及对磁性能构成不利影响，所以该类元素含量尽可能低。考虑到现有技术的控制水平，所以C、S、N、Ti、Nb元素含量的上限都设定为0.005％。
[0019]Si、Mn是固溶强化的决定性元素，是保障本专利技术中薄规格无取向硅钢力学性能的前提条件。若Si、Mn含量过低，通过调整成品组织也可实现本专利技术的力学要求，但磁性能太差。若Si、Mn含量过高，则无法进行冷轧，或轧制频繁断带、成材率较低。Si、Al、Mn的配比同样至关重要，因为Si、Al是扩大α相区元素，Mn是扩大γ相区元素。高合金硅钢热轧难度很大，若材料在精轧温度区间存在γ相，则精轧过程轧制负荷会发生突变，极有可能导致轧制失张、钢卷跑偏，导致轧废或设备损害，严重则酿成生产事故。因此本专利技术对Si wt％、Al wt％、Mn wt％的比例有严格限制。综合考虑，并经多次摸索，Si、Mn、Al成分设计为：Si：2.0
‑
4.0％，Mn：0.20
‑
2.0％，Al：0.30
‑
1.4％，并且(Si wt％+1.3Al wt％)/Mn wt％≥2.1，3.0％≤Si wt％+Mn wt％≤4.4％。
[0020]Al基本没有固溶强化作用，但可以提高材料电阻率，降低产品铁损。Al过高时连铸过程中大包水口和结晶器水口易堵塞。Al过低时，易在钢材基体中形成细小的AlN析出物。
[0021]P是特别有效的固溶强化元素，但其易在晶界偏聚，造成钢板冷脆性。本专利技术固溶强化不倚靠P元素，为防止钢板冷脆，规定P≤0.02％。
[0022]进一步地，所述薄规格无取向硅钢带材的厚度为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄规格无取向硅钢，其特征在于：所述薄规格无取向硅钢的化学成分及其重量百分比为：C≤0.005％，Si：2.0
‑
4.0％，Mn：0.20
‑
2.0％，P≤0.02％，S≤0.005％，Al：0.30
‑
1.4％，N≤0.005％，Ti≤0.005％，Nb≤0.005％，并且(Si wt％+1.3Al wt％)/Mn wt％≥2.1，3.0≤Si wt％+Mn wt％≤4.4，其余为铁及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种薄规格无取向硅钢，其特征在于：所述薄规格无取向硅钢带材的厚度为0.20～0.35mm，轧制方向屈服强度Rp0.2≥425MPa。3.一种如权利要求1所述薄规格无取向硅钢的制备方法，包括以下步骤：转炉冶炼
→
RH精炼
→
连铸
→
加热炉加热
→
热轧
→
常化
→
酸洗
→
冷轧
→
退火
→
涂层，其特征在于：1)、所述连铸过程中二冷区铸坯冷却速度为14～23℃/min；2)、所述热轧工序：要求热轧带材的厚度≤2.0mm；3)、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘振东，林媛，张文康，吴昆，赵向东，赵建伟，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：