【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种电工钢及其制造方法，尤其涉及一种中频磁性能优良的高强度无取向电工钢及其制造方法。
技术介绍
1、无取向电工钢板是制造电动机、发电机的重要金属软磁材料。近年来，随着全球对节能和环保需求的日益加大，新能源汽车行业得到了快速发展，推动了驱动电机用无取向电工钢材料的发展。为了提升驱动电机的工作效率和比功率密度，电机高速化是一个重要的发展趋势，而随着电机设计转速的提高，驱动电机运行时无取向电工钢承受的离心力也相应提高。为了保证高速旋转下的电机安全性，对无取向电工钢的强度提出了更高的要求。
2、同时，由于当电机旋转磁场的极对数不变时，电机转速与工作频率成正比，所以电机转速的提高也带来电机工作频率的提高，目前新能源汽车驱动电机的工作频率已提升到400～2000hz的中频水平。在这种中频工况下，无取向电工钢的损耗(铁损)远大于普通电机使用的50、60hz工频下的损耗。
3、对此，为了提高无取向电工钢的强度，一般是采取固溶强化、析出强化、晶粒微细化等方法。此外，为了降低铁损，依据公开号为cn104726794a和cnl04294185a的中国专利的报道，最常用的降低铁损的方法是提高钢中的si、al含量，以显著提高成品钢板的电阻率，进而降低铁损。或者，向钢中加入一定含量的p、cr，也可以降低成品钢板的铁损，尤其是高频状态下的铁损。然而，这些措施在通常也会限制常化温度的提高，降低冷轧可制造性，同时还会劣化成品钢板的磁通密度。
4、日本专利jp 2011-99163 a提出一种高强度无取向电工钢的制造方
5、日本专利jp2013-44009 a提出一种转子用无取向电工钢的制造方法，其成分特点：c：≤0.01％，si：1.0-3.0％，mn：0.05-2.0％，al：0.1-2.0％，s+as+nb+ti+v+zr+n≤0.018，ti，nb，v，zr这类元素的碳氮析出物将强烈抑制电工钢的再结晶过程，从而达到细化晶粒，提高机械强度的目的。
6、但是，上述现有技术在利用这些强化机理使钢板达到了高强度的情况下，无取向电工钢的电磁性能会降低。而且，合金含量升高后成本显著上升，同时固溶强化增加了轧制前的强度，使得轧制难度加大。因此，在无取向电磁钢板中不容易兼顾高强度和优良的磁特性，特别是中频磁特性。
技术实现思路
1、本公开的目的在于提供一种中频磁性能优良的高强度无取向电工钢及其制造方法。该方法通过化学成分设计优化，利用金属材料相变的有利因素，优化热轧、冷轧轧制工艺，实现在一次冷轧或者有中间退火的二次冷轧条件下，稳定产出磁性能优良的高强度无取向电工钢板。
2、为实现上述目的，提供中频磁性能优良的高强度无取向电工钢，本公开的一个实施方式涉及一种无取向电工钢，其特征在于，化学成分(按质量百分数计算，除非特别声明，下文中的元素含量％均指质量百分数。)控制在以下范围：c：0～0.0035％、si：3.0～4.0％、mn：0.1～2.0％、p：0～0.1％、s：0～0.003％、al：0～0.005％、cr：0.01～5.0％、ni：0.01～5.0％、n：0～0.002％，余量为fe及其它不可避免的杂质，按质量百分数计算的si、a1、cr、ni、mn含量满足如下条件：si％+al％+cr％-0.5×ni％-0.5×mn％≤2.5。本文中，例如“si％”是指si元素质量百分含量的数值，例如si含量3.0wt.％时，“si％”按3.0计算。
3、在另一个实施方式中，本公开的无取向电工钢，化学成分(按质量百分数计算)控制在以下范围：c：0～0.0035％、si：3.0～4.0％、mn：0.1～2.0％、p：0～0.1％、s：0～0.003％、al：0～0.005％、cr：0.01～5.0％、ni：0.01～5.0％、n：0～0.002％，还含有0.003％以上的sn和/或0.003％以上的sb，两者总和介于0.003～0.3％，余量为fe及其它不可避免的杂质，按质量百分数计算的si、al、cr、ni、mn含量满足如下条件：si％+al％+cr％-0.5×ni％-0.5×mn％≤2.5。
4、本公开的化学成分的设计原理如下：
5、c：0～0.0035％，c强烈阻碍成品带钢晶粒长大，容易与nb、v、ti等结合形成细小析出物，从而引起损耗增加并产生磁时效，因此，本公开的无取向电工钢中，c含量必须严格控制在0.0035％以下。
6、si：3.0～4.0％，si是增加电阻率降低铁损有效元素，并且相比mn、a1、ni等其它固溶强化元素具有更高的固溶强化能力。因此，si是平衡地兼顾高强度化和低铁损化而最有效的元素。本公开的无取向电工钢中，如果si含量为3.0％以下，则无法得到上述效果。因此，将si含量设置为大于3.0％。另一方面，如果si含量过高，则制造性、尤其是电工钢板的加工性会降低。另外，如后所述，通过适当地控制电工钢板的晶粒组织，能够抑制加工性的降低。但是，如果si含量超过4.0％，则冷加工性会降低。因此，si含量为4.0％以下。优选si含量为3.5％以下。
7、mn：0.1～2.0％，mn可以提高电阻率，与s反应形成mns，防止沿晶界形成低熔点的fes所引起的热脆现象，因此，本公开的无取向电工钢中，0.1％以上mn的加入是必要的，而mn含量超过2.0％时，在成品退火中晶粒不会充分生长，铁损增大。因此，mn含量设定为2.00％以下。
8、p：0～0.1％，p会沿晶界偏聚，含量超过0.10％会加剧电工钢板脆性，因此本公开的无取向电工钢中，p含量为0.1％以下。
9、s：0～0.003％，s是对电工钢磁性有害元素，s含量超过0.003％时，将使mns、cu2s等有害夹杂物数量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，恶化钢的磁性，因此，本公开的无取向电工钢中，s含量为0.003％以下。
10、al：0～0.005％，al显著降低冷轧可轧性。如果al含量变多，则存在磁滞损耗劣化从而磁特性下降的倾向。因此，为了抑制由磁滞损耗的劣化而引起的磁特性的下降，优选减少al含量。特别地，al含量超过0.005％时，会在钢中析出微细的氮化物而阻碍热轧板退火、成品退火中的晶粒生长，磁特性劣化。因此，本公开的无取向电工钢中，al含量设定为0.005％以下。
11、cr：0.01～5.0％，cr可以增加电阻率，能减少涡流损耗、降低高频铁损。另一方面，cr含量超过5.0％时，磁通密度降低、成本变高。同时考虑到cr在实际工业生产中的残留，无法完全去除。因此，本公开的无取向电工钢中，cr含量设定为0.01～5.0％。
12、ni：0.01～5.0％，ni对电工钢进行固溶强化，并且提高电工钢的电阻从而降低铁损，同本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分控制为：C：0～0.0035％、Si：3.0～4.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0～0.1％、S：0～0.003％、Al：0～0.005％、Cr：0.01～5.0％、Ni：0.01～5.0％、N：0～0.002％，余量为Fe及其它不可避免的杂质，
2.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分控制为：C：0～0.0035％、Si：3.0～4.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0～0.1％、S：0～0.003％、Al：0～0.005％、Cr：0.01～5.0％、Ni：0.01～5.0％、N：0～0.002％，进一步含有0.003％以上的Sn和/或0.003％以上的Sb，两者含量总计为0.003～0.3％，余量为Fe及其它不可避免的杂质，
3.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分含有：C：0～0.0035％、Si：3.0～4.0％、Mn：0.1～2.0％、P：0～0.1％、S：0～0.003％、Al：0～0.005％、Cr：0.01～5.0％、Ni：0.01～5.
4.根据权利要求3所述的无取向电工钢，按质量百分数计，其进一步含有0.003％以上的Sn和/或0.003％以上的Sb，两者含量总计为0.003～0.3％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的无取向电工钢，其铁损P10/400，即400Hz频率、磁通密度为1.0T条件下的铁损为13.0W/Kg以下。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的无取向电工钢，其磁通密度B50为1.64T以上。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的无取向电工钢，其屈服强度为430MPa以上，抗拉强度为550MPa以上。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的无取向电工钢，其板厚为0.35mm以下。
9.一种无取向电工钢的制造方法，其特征在于，其包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的无取向电工钢的制造方法，所述连铸坯为经过铁水预处理、转炉冶炼、RH精炼以及连续浇铸之后制造。
11.根据权利要求9或10所述的无取向电工钢的制造方法，热轧工序中，将连铸坯以1000～1200℃加热后，实施热轧制造热轧钢板。
12.根据权利要求9或10所述的无取向电工钢的制造方法，采用一次冷轧时，压下率为75％～95％，采用具有中间退火的二次冷轧时，第二轧程的压下率为45～75％。
13.根据权利要求9或10所述的无取向电工钢的制造方法，所述成品退火为连续退火，所述成品退火温度范围为900～1100℃。
14.根据权利要求9或10所述的无取向电工钢的制造方法，获得的无取向电工钢板的铁损P10/400，即400Hz频率、磁通密度为1.0T条件下的铁损为13.0W/Kg以下，磁通密度B50为1.64T以上；屈服强度为430MPa以上，抗拉强度为550MPa以上。
...【技术特征摘要】
1.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分控制为：c：0～0.0035％、si：3.0～4.0％、mn：0.1～2.0％、p：0～0.1％、s：0～0.003％、al：0～0.005％、cr：0.01～5.0％、ni：0.01～5.0％、n：0～0.002％，余量为fe及其它不可避免的杂质，
2.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分控制为：c：0～0.0035％、si：3.0～4.0％、mn：0.1～2.0％、p：0～0.1％、s：0～0.003％、al：0～0.005％、cr：0.01～5.0％、ni：0.01～5.0％、n：0～0.002％，进一步含有0.003％以上的sn和/或0.003％以上的sb，两者含量总计为0.003～0.3％，余量为fe及其它不可避免的杂质，
3.一种无取向电工钢，其特征在于，按质量百分数计，其化学成分含有：c：0～0.0035％、si：3.0～4.0％、mn：0.1～2.0％、p：0～0.1％、s：0～0.003％、al：0～0.005％、cr：0.01～5.0％、ni：0.01～5.0％、n：0～0.002％，fe及其它不可避免的杂质，
4.根据权利要求3所述的无取向电工钢，按质量百分数计，其进一步含有0.003％以上的sn和/或0.003％以上的sb，两者含量总计为0.003～0.3％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的无取向电工钢，其铁损p10/400，即4...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝允卫，王波，张峰，房现石，李登峰，石宙，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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