变频电机用无取向电工钢及其生产方法技术

本发明专利技术涉及变频电机用无取向电工钢及生产方法。其解决目前强度高但韧性差，不能满足变频电机需要且工艺复杂等不足。措施：其化学组分及ｗｔ％为：Ｃ：０．００１～０．０１５％，Ｍｎ：０．３～０．９％，Ｃｒ：０．４～１．６％，Ａｌ：０．１～１．２％，Ｓｉ：０．９～１．６％，Ｐ≤０．０８％，Ｓ≤０．０１５％，Ｎ≤０．００８％，其余为Ｆｅ及残余；并满足：Ｓｉ＋Ａｌ之和的ｗｔ％在１．４～２．２％，Ｃｒ＋Ｍｎ之和的ｗｔ％在０．７～２．５％，Ｃｒ／Ｍｎ在０．９～２．０；其方法：洁净钢工艺冶炼并连铸成坯；对坯加热；粗轧；精轧，控制其前４道次的累计压下率为８０～９５％；卷取；自然冷却至室温；酸洗；冷轧；脱碳；均热；按常规进行冷却、涂层及精整。本发明专利技术工艺简单、低频和工频铁损低、高频铁损较低、磁感较高、耐蚀性和冲片性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无取向电工钢及生产方法，具体属于变频电机用无取向电工钢及其生 产方法，其主要用于制造冰箱空调压缩机、伺服控制电机等变频电机铁芯。
技术介绍
随着电气技术的发展，要求电机在低起动电流(励磁电流小)下的起动转矩高，但 对于普通感应电机，高起动转矩与低起动电流是矛盾的，根据电机原理，低起动电流时起动 转矩小，难以起动。变频技术可以解决这对矛盾，低起动电流下需要高起动转矩时可以提高 磁化频率。另外变频技术的优势就是可以根据负载的需要来调整输入电流的大小以达到节 能的目的。但目前普通无取向电工钢制造的铁芯难以适合变频电机使用。因为变频电机工 作的磁化频率范围宽，基频工作点与工频(50Hz)有差别，要求无取向电工钢具有(1)良好的低场磁性能和高场磁性能低起动电流所产生的气隙磁场小，起动转矩低，起动性能差。要得到高起动转矩有 两条途径一是通过变频技术增大起动时的磁化频率，二是提高硅钢铁芯材料的低场磁性。 高场磁性能好能提高铁芯的抗饱和能力。(2)低的低频铁损PiWM^J即低的磁滞损耗Ph)和高频铁损电机有起、停和低速运行状态，要求在低频甚至直流状态下工作，因此硅钢铁芯材 料的磁滞损耗Ph越低越好。提高磁化频率是提高电机效率的有效途径。但频率的提高会 使电机的损耗成频率的指数式增大，从而提高电机的温升和降低电机的效率。所以要求硅 钢片的高频铁损低以保证电机的较小温升和高效率。(3)高磁导率、不同方向的导磁一致性良好低起动电流要求容易磁化、磁导率高。导磁一致性良好可降低电机工作中的旋转 损耗。(4)磁化曲线中的线性段范围宽、线性度高磁化曲线中的线性段范围宽、线性度高可改善变频电机的控制性能并且降低因非 线性磁化所引起的谐波损耗。(5)冲片加工性好、表面粗糙度低、皮膜薄、耐温、绝缘效果好变频电机的优势之一就是小型轻量化，而体积小、重量轻要求减小叠片时的片间 间隙和铁芯内的气隙、增大叠片系数和铁芯中铁的有效含量，这要求其加工性好(毛刺 小)、表面粗糙度低、皮膜薄，并且要求皮膜的绝缘效果好、能耐温，否则由于电机的温升破 坏了叠片间的绝缘而使铁芯的涡流损耗急剧增大而导致电机被烧毁。但目前的普通无取向电工钢只适应于工频(50Hz)磁化，只是将B25(1(1或B5(1(1Q和 Pi.。/5。或Pu。工频磁性作为主要指标而提出明确的要求，对于上述性能没有提出要求。实 际上工频磁性较好的硅钢其高频磁性能及低场和高场磁性不一定好。另外，磁性能各指标 之间、磁性与机械性能之间存在相互矛盾的问题磁感高的硅钢一般是铁损较高、强度较 低，低铁损硅钢的磁感也较低、强度虽然高但韧性差。显然，这都不能满足变频电机的需要，难以发挥变频技术的优势和特点。因此，变频技术的发展迫切需要开发适合于变频电机用 无取向电工钢。传统的普通无取向电工钢中高牌号的生产工艺中要经常化炉进行常化，其不足是 工艺程序复杂，工序能耗较高，生产效率偏低，成材率不高，从而导致生产成本增加。因此， 在生产中如果通过成分的调整，能缩短工艺流程、取消常化工艺生产出无取向电工钢中高 牌号，那么，对节能降耗、提高生产效率、降低成本具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种冶炼轧制工艺简单、性能好、低频和工 频铁损低、高频铁损较低、磁感较高、耐蚀性和冲片性好的变频电机用无取向硅钢及其生产 方法。实现上述目的的技术措施变频电机用无取向电工钢，其化学组分及重量百分比为C:0.001 0.015%， Mn :0. 3 0. 9 %，Cr :0. 4 1. 6 %，A1 :0. 1 1. 2 %，Si :0. 9 1. 6 %，P 彡 0. 08 %， S^ 0.015%, N^ 0. 008%，其余为Fe及不可避免的杂质；同时要满足Si与A1之和的重 量百分比在1. 4 2. 2 %，Cr与Mn之和的重量百分比在0. 7 2. 5 %，Cr/Mn在0. 9 2. 0。生产权变频电机用无取向电工钢的方法，其步骤1)采用洁净钢的冶炼工艺进行冶炼，并连铸成坯；2)将连铸成坯加热到950 1300°C，控制其在炉时间1. 5 3个小时；3)进行粗轧，控制其出口温度为800 1050°C，其累计压下率控制为90 95% ；4)进行精轧，控制其前4道次的累计压下率为80 95 %，轧制温度控制在700 900 °C ；5)进行卷取，其卷取温度控制在600 800°C ；6)自然冷却至室温；7)进行酸洗，酸洗液温度控制在70 100°C，并采用水冷却至彡30°C，酸洗时间为 1 5分钟；8)进行冷轧，根据用户对钢板厚度要求控制各道次压下率；9)进行脱碳，脱碳温度控制在750 950°C，通板速度为50 120米/分钟，露点 温度控制在0 60°C ；10)进行均热，均热温度控制在750 950°C，通板速度为50 120米/分钟，在H2和N2混合气或全H2气氛中进行；11)按常规进行冷却、涂层及精整。各元素在本专利技术中的作用及机理本专利技术从Si、Al、Cr、Mn等元素的物理性能出发，通过研究Cr、Mn元素对磁性的贡 献及对硅钢组织结构的影响、(Si+Al)与(Cr+Mn)的物理冶金贡献、(Cr+Mn)的复合作用，采 取以(Cr+Mn)替代部分(Si+Al)作用的新颖思路，从而开发并生产出在中(Si+Al) %添加一 定量的Cr并适当搭配Mn%、冶炼轧制工艺性能好、低生产成本、低频和工频铁损低、高频铁 损较低、磁感较高、耐蚀性和冲片性好的变频电机用无取向硅钢。低场磁性的提高要求加入降低磁各向异性和磁致伸缩的元素(提高Si % )，降低高频铁损的主要靠加入能显著提高材料电阻率的元素(提高Si%*Al%)。Cr、Mn虽然 能提高电阻率、降低涡流损耗但幅度没有Si、A1明显，因此，(Cr+Mn)只能起到替代部分 (Si+Al)的作用，需要根据铁损与磁感的平衡和匹配来选取Si、Al和Cr、Mn的最佳平衡点。 另外，以(Cr+Mn)替代部分(Si+Al)的作用一方面可改善冶炼工艺性能和轧制工艺性能，能 降低对热轧过程温度和成品退火工艺参数的敏感性，使工艺参数选择范围扩大、工艺稳定 性好，工艺适应能力强、磁性能波动范围小，可改善热轧板组织并可取消常化工艺而降低生 产成本；另一方面，加Cr后使耐蚀防锈能力增强，屈强比提高、冲片性能得到改善。①Cr对物理冶金的贡献Cr对临界点A3有特殊的影响，当< 7. 00%含量时，随Cr含量增加，A3点下降，Cr 含量增至7. 0%时，A3点降至最低点830°C，Cr含量再增加时，A3点却急剧升高。Cr能提高 电阻率、降低使涡流损耗降低(涡流损失的降低有利于高频磁性能)。Cr能起固溶强化作 用，可改善机械性能(提高强度、改善韧性)。加Cr使钢液凝固时产生明显的枝晶，而枝晶 易被打碎作为新的形核质点，因而提高形核率、促进等轴晶发达、防止柱状晶严重而导致的 表面缺陷。②(Cr+Mn)对本征磁性的贡献(Cr+Mn)复合作用能提高电阻率、降低涡流损耗；另外，Cr%低时，磁性转变温度 (居里温度Te)随Cr%的增加而稍增，超过5% Cr后，Te随Cr %的增加而降低，因此少量Cr 加入到钢中能使！^升高，由公式Ms2 ^ 3N2ub2(1-T本文档来自技高网...

【技术保护点】
变频电机用无取向电工钢，其化学组分及重量百分比为：Ｃ：０．００１～０．０１５％，Ｍｎ：０．３～０．９％，Ｃｒ：０．４～１．６％，Ａｌ：０．１～１．２％，Ｓｉ：０．９～１．６％，Ｐ≤０．０８％，Ｓ≤０．０１５％，Ｎ≤０．００８％，其余为Ｆｅ及不可避免的杂质；同时要满足：Ｓｉ与Ａｌ之和的重量百分比在１．４～２．２％，Ｃｒ与Ｍｎ之和的重量百分比在０．７～２．５％，Ｃｒ／Ｍｎ在０．９～２．０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄璞，冯大军，杜光梁，祝晓波，骆忠汉，张先贵，毛炯辉，万政武，叶九美，王雄奎，张凤泉，钟祈海，包超，胡友国，刘其中，李传，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]