專利名稱：無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼及生產方法
技術領域：
本發明涉及無取向硅鋼及其生產方法，具體地說是不需對熱軋板進行常化處理即可生產出較同等Si含量普通冷軋無取向硅鋼鐵損更低、磁感更高并具有良好耐酸腐蝕性能的全新系列無取向硅鋼產品及其生產方法。該產品非常適合制作各類電機尤其是各類高效率電機鐵芯，有利于降低硅鋼生產和制造成本、減少貯運和使用過程的銹蝕及提高電機在惡劣環境中運行的壽命和穩定性。
背景技術：
在本發明前，市場上大量使用的是普通冷軋無取向硅鋼，難以適應機電行業及鐵芯制造技術的發展。上世紀后期，有關硅鋼生產設備和技術先進的國家和企業即開始大力研究開發鐵損Pl. 5/50值與普通無取向硅鋼相當，而磁感B5000則較普通無取向硅鋼高O. 05 O.1OT以上的高磁感無取向硅鋼以滿足機電產品不斷小型化、高精度化和高效率化 要求。目前，日本有多家公司已經開發出了 O. 35mm和O. 50mm兩種厚度規格的多個全工藝或半工藝高磁感無取向硅鋼產品，并分別建立了企業標準，例如JFE公司的JNE、JNA、RP、RM(川崎制鐵)和BF、BS (日本鋼管)高磁感無取向硅鋼產品，住友金屬公司的SX系列及新日鐵公司的NC系列高磁感無取向娃鋼產品等；中國武鋼公司已經開發出了 O. 35mm和O. 50mm兩種規格共計26個牌號X-全系列商業用高磁感冷軋無取向硅鋼，并以其為技術基礎制定了《高磁感冷軋無取向硅鋼帶(片)》GB/T25046-2010國家標準，該標準已于2011年6月I日開始發布實施；中國寶鋼公司已開發出了 O. 35mm和O. 50mm兩種厚度規格AH系列6個牌號全工藝和AR系列2個牌號半工藝產品高磁感無取向硅鋼并建立企業標準。雖然上述產品均實現了低鐵損高磁感化，但其各牌號鋼總體合金化程度尤其是Si含量仍較高，生產工藝中還必須增加熱軋板常化退火工序才能保證磁性指標，同時其和普通硅鋼產品一樣不耐腐蝕，在生產、貯運和電機制造、使用過程易銹蝕損耗，也難以保證在惡劣環境中運行電機的壽命和穩定性。

發明內容
本發明的目的是在現有普通和高磁感無取向硅鋼基礎上通過降低Si含量、添加少量微合金元素和組合加工工藝參數等技術措施，提供一種無需對熱軋板進行常化退火處理即可生產出磁感B5000達到1. 70T以上、鐵損Pl. 5/50小于4. 70W/kg，并具有較好耐酸腐蝕性能的無取向硅鋼及其生產方法。實現上述目的的措施
無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為C 彡 O. 0050%、S1:0. 30 2. 50%、Mn :0. 15 O. 80%、Als :0. 25 O. 80%、P 彡 O. 050%、S 彡 O. 0050%、N 彡 O. 0050%、Ti ( O. 0050%、Sn+Cu :0. 20 O. 45% 且 Sn 及 Cu 均不為零，余量為Fe及不可避免的夾雜。優選的C< O. 0030%、P < O. 020%、S < O. 0030%、N < O. 0030%、Ti < O. 0030%。
生產無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其步驟
1)冶煉并鑄成還;
2)將鑄坯加熱并均熱到1080 1150°C；
3)進行常規熱軋；
4)熱軋帶卷取，控制卷取溫度在720 780V；
5)熱軋板按常規酸洗；
6)酸洗板按常規進行一次性冷軋至成品厚度；
7)冷軋板進行退火，控制退火溫度在860 980°C，退火氣氛為N2+H2混合氣體，退火時間控制在3 8分鐘。優選的控制鑄坯加熱溫度在1080 1120°C。優選的控制卷取溫度在740 780°C。其特征在于熱軋卷取后直接空冷至室溫，或堆垛空冷或在溫度不低于150°C的坑中進行緩冷至室溫。其特征在于當冷軋鋼帶中CS 0. 0028%時，退火氣氛為干態H2+N2混合氣體。本發明鋼化學成分設計的原則如下
C :間隙在α -Fe中，使晶格畸變，顯著增加鐵損、降低磁感，對磁性有害，成品中的C在常溫下隨時間推移可脫溶析出引起時效惡化磁性。原料C含量過高，用于脫碳時間要延長而降低機組速度和生產能力，同時提高增濕水溫則增加成品鋼板表面氧化而惡化性能。本發明規定C彡O. 0050，最佳范圍< O. 0028%。S1:溶于鐵素體，提高基體電阻率、降低渦流損耗，顯著降低鐵損，但同時也使導磁性能變差，降低磁感，當Si含量達到一定水平時，繼續增加Si含量，降低鐵損的作用減弱、惡化磁感的作用增加。本發明規定Si范圍為O. 3(Γ2. 50%，小于O. 30%時產品太軟不適合一般使用，大于2. 50%時Β5000難以達到高磁感要求。Mn:溶于鐵素體有降低鐵損的作用，與不可避免的夾雜物S形成穩定的MnS，減少S對磁性的危害，還可防止熱脆。本發明規定Mn范圍為O. 15^0. 50%，低于O. 15%時固S能力不足，高于O. 50%時，度降低，成品退火易發生α — Y相變，破壞再結晶組織。Als :作用與Si相似，溶于鐵素體，提高基體電阻率、粗化晶粒，同時還可以脫氧、固氮，在明顯降低鐵損但同時也降低磁感。本發明規定Al范圍為O. 25、. 80%。低于O. 25%時有利作用不明顯，高于O. 80%時極易造成鋼板內氧化惡化性能。P:少量溶于鐵素體，可顯著提高基體電阻率降低鐵損，其同時又是正偏析元素，有利促進再結晶和再結晶晶粒長大，微量添加對普通硅鋼或普通高磁感磁性改善十分有利，但在本發明特征成分鋼中，P的添加對磁性和耐酸蝕性能改善沒有明顯作用。本發明規定P 彡 O. 050%，最佳范圍< O. 020%。S :對加工性及磁性均有害，與Mn形成細小彌散MnS質點阻礙成品退火晶粒長大，嚴重惡化磁性，與Fe形成低熔點FeS及FeS2或共晶體，易造成熱加工脆性。本發明規定S 彡 O. 005%，最佳范圍< O. 0030%。N :易與Al，Ti等形成細小彌散的氮化物質點，成品退火過程中會阻礙再結晶和再結晶晶粒長大，α-Fe中固溶的N室溫下會脫溶析出引起磁時效，嚴重惡化機電產品性能，本發明規定N彡O. 005%，最佳范圍< O. 0030%。
T1:可溶于鐵素體，但提高基體電阻率降低鐵損的作用不明顯，因其是強C、N化物形成元素，其細小彌散質點的析出會嚴重阻礙再結晶和再結晶晶粒長大，對磁性十分有害，本發明規定Ti ( O. 005%，最佳范圍< O. 0030%。Sn、Cu :均溶于鐵素體，均能顯著提高基體電阻率、降低鐵損，同時Sn又是正偏析元素，有利促進再結晶和改善再結晶織構，其在表面或晶界處偏聚可減少表層內氧化和活性氧沿晶界向鋼基滲透；Cu又是改善低合金鋼抗大氣腐蝕性能的十分有效元素，還可使殘留鋼中的S進一步無害化。本發明規定Sn、Cu必須是復合添加，Sn+Cu復合添加范圍為O. 2(Γ0. 45%且Sn及Cu均不為零，低于O. 20%時不能實現低鐵損高磁感和高耐酸腐蝕性能，高于O. 45%時也沒有更多效果，且增加生產成本。本發明與現有技術相比，其特點
I)本發明鋼較同鐵損級別的普通和高磁感無取向硅鋼Si合金化程度低，但其Pl. 5/50可達中高牌號無取向硅鋼水平，磁感Β5000較普通無取向硅鋼高O. 08Τ以上，與同鐵損級別 的高磁感無取向娃鋼相當。2)本發明具有普通和高磁感無取向硅鋼所不具備的優良耐酸腐蝕性能。3)本發明不需在線對熱軋板進行常化退火處理也可使成品獲得良好綜合磁性，較普通中高牌號和高磁感無取向硅鋼簡化了一道主要生產工序，可明顯降低生產成本、提高生產線產能。4)用本發明鋼可制作的各類電機尤其是各類高效率電機，對提高長期在惡劣環境中運行電機的穩定性和延長電機使用壽命十分有利，還可降低硅鋼生產、貯運和使用過程的銹蝕損耗。
具體實施例方式下面對本發明予以詳細描述
表I為本發明各實施例及對比例鑄還化學成分列表；
表2為本發明各實施例及對比例的主要生產工藝及參數列表；
表3為本發明各實施例及對比例由不同狀態熱軋板生產出成品的磁性、酸腐蝕率列表。本發明各實施例及對比例按照以下主要步驟和工藝參數范圍生產
1)冶煉并鑄成還;
2)將鑄坯加熱并均熱到1100 11800C；
3)進行常規熱軋；
4)熱軋帶卷取，控制卷取溫度在711 770°C;熱軋卷取后分別直接空冷或堆垛空冷或在大于150°C的坑中緩冷至室溫。5)熱軋板按常規酸洗；
6)酸洗板按常規進行一次性冷軋至成品O.50mm厚度；
7)冷軋板進行退火，控制退火溫度在870 960°C，退火氣氛分別為干或濕N2+H2混合氣體，退火均熱時間控制在4 6分鐘。表I 本發明實施例及對比例鑄坯化學成分(重量％計)
權利要求
1.無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼，其組分及重量百分比含量為C =< 0. 0050%、S1:0. 30 2. 50%、Mn :0. 15 0. 80%、Als :0. 25 0. 80%、P =< 0. 050%、S =< 0. 0050%、N =< 0. 0050%、Ti ( 0. 0050%、Sn+Cu :0. 20 0. 45% 且 Sn 及 Cu 均不為零，余量為Fe及不可避免的夾雜。
2.如權利要求1所述的無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼，其特征在于C< 0. 0030%、P < 0. 020%、S < 0. 0030%、N < 0. 0030%、Ti < 0. 0030%。
3.生產權利要求1所述的無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其步驟 1)冶煉并鑄成還; 2)將鑄坯加熱并均熱到1080 1150°C； 3)進行常規熱軋； 4)熱軋帶卷取，控制卷取溫度在720 780V； 5)熱軋板按常規酸洗； 6)酸洗板按常規進行一次性冷軋至成品厚度； 7)冷軋板進行退火，控制退火溫度在860 980°C，退火氣氛為N2+H2混合氣體，退火時間控制在3 8分鐘。
4.如權利要求3所述的生產無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其特征在于控制鑄坯加熱溫度在1080 1120°C。
5.如權利要求3所述的生產無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其特征在于控制卷取溫度在740 780°C。
6.如權利要求3所述的生產無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其特征在于熱軋卷取后直接空冷至室溫，或堆垛空冷或在溫度不低于150°C的坑中進行緩冷至室溫。
7.如權利要求3所述的生產無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼的方法，其特征在于當冷軋鋼帶中CS 0. 0028%時，退火氣氛為干態H2+N2混合氣體。
全文摘要
無需常化的高磁感低鉄損耐酸蝕無取向硅鋼及生產方法其組分及重量百分比含量為C≤0.0050%、Si0.30～2.50%、Mn0.15～0.80%、Als0.25～0.80%、P≤0.050%、S≤0.0050%、N≤0.0050%、Ti≤0.0050%、Sn+Cu0.20～0.45%且Sn及Cu均不為零；生產步驟冶煉并鑄成坯；將鑄坯加熱并均熱到1080～1150℃；常規熱軋；卷取；酸洗；一次性冷軋至成品厚度；退火。本發明鋼Si合金化程度低,但其P1.5/50可達中高牌號無取向硅鋼水平，磁感B5000較普通無取向硅鋼高0.08T以上，與同鐵損級別的高磁感無取向硅鋼相當。且對提高長期在惡劣環境中運行電機的穩定性和延長電機使用壽命十分有利，還可降低生產、貯運和使用過程的銹蝕損耗。
文檔編號C22C38/16GK103014503SQ20121049972
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者張新仁, 謝曉心, 歐陽頁先, 駱忠漢, 陳圣林, 毛炯輝, 祝曉波, 王向欣, 呂黎 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司