CN202111570264.7一种无取向电工钢及其制备方法

权利要求

1.一种无取向电工钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

冶炼钢水，冶炼得到的钢水成分以质量百分比计包括C：0.0010～0.0050％，Si≤2.5％，Al≤0.01％，Mn≤0.80％，P≤0.10％，S≤0.0070％，N≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质；

将所述钢水采用薄带铸轧工艺连铸成钢卷，钢板厚为1.5～2.5mm，卷取温度为680～780℃；

对下线钢卷退火处理，所述下线钢卷退火是在箱式炉中采用无氧化保护气氛保温退火，升温速度控制为5～10℃/min，均热温度控制为700℃～800℃，保温时间为1～2h；

将退火处理后的钢卷自然冷却至室温；

对冷却后的钢卷酸洗；

将酸洗后的钢卷冷轧成厚度为0.500±0.010mm的无取向电工钢成品；

对无取向电工钢成品退火处理。

2.根据权利要求1所述的无取向电工钢的制备方法，其特征在于：所述钢水连铸成钢卷时的卷取温度为700℃～750℃。

3.根据权利要求1所述的无取向电工钢的制备方法，其特征在于：所述下线钢卷退火处理的均热温度控制为750℃～780℃。

4.根据权利要求1所述的无取向电工钢的制备方法，其特征在于：所述酸洗使用的酸液采用质量百分比浓度为5～10％的盐酸溶液，酸液的温度控制在70℃～90℃。

5.根据权利要求1所述的无取向电工钢的制备方法，其特征在于：所述酸洗后的钢卷冷轧的轧制道次控制为3～5道次。

6.根据权利要求1所述的无取向电工钢的制备方法，其特征在于：所述对无取向电工钢成品退火处理的退火温度控制在850℃～920℃，机组速度控制为60～100m/min。

说明书

一种无取向电工钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及电工钢技术领域，特别涉及一种无取向电工钢及其制备方法。

背景技术

无取向电工钢是制造洗衣机、电冰箱、空调、电扇等家用电器以及微型和中小型电机的必要材料，用量非常大，往往占电工钢产量的70％以上。其中，冷轧无取向电工钢因具有磁感应强度高、工艺简单、制造成本低等特点，非常适合于制造微型和中小型电机，可提高电机效率，降低电耗，并能减小电机体积，节约电机制造用材。目前，国内无取向电工钢产能已经饱和并趋于过剩，行业竞争日趋激烈。而传统生产无取向电工钢的工艺需要增加热轧及常化等工序，工艺流程复杂，生产周期较长，生产成本较高，竞争优势较低。因此，面对日益紧张的竞争压力，进一步提高无取向电工钢的电磁性能和加工性能、降低生产成本是冷轧无取向电工钢的发展出路。

中国专利CN00115993.3公开了一种高效电机铁芯用系列电工钢及其生产方法，具体说是一种极高磁感低铁损冷轧无取向系列电工钢及其生产方法。其通过调整主合金元素含量，降低气体夹杂，添加偏析元素，并采用低温热轧、一次法冷轧、干气或增湿气氛成品退火，使0.50mm产品的P
_1.5/50达到2.30～10.00W/kg，而B
₅₀₀₀达到1.73～1.82T，比普通冷轧无取向硅钢对应牌号分别高0.10T以上，适宜制作各类高效率电机铁芯，亦适宜制作普通电机铁芯，可提高电机效率、改善运行指标、实现节能降耗。但该无取向电工钢需要添加偏析元素P和Sn，同时在生产工艺中也需要热轧板常化。

中国专利CN200980128838.6公开了一种无方向性电磁钢铸坯及其制造方法，在无方向性电磁钢铸坯的制造方法中，制造以质量百分比计含有Si：0.1％～7.0％、Mn：0.1％以上、Al：0.2％～5.0％及Cr：0.1％～10％、剩余部分包含Fe及不可避免杂质的钢水；在所述钢水中添加REM：0.0005％～0.03％；对所述添加有REM的钢水进行铸造，由此制造无方向性电磁钢铸坯。但该无方向性电磁钢铸坯需要添加REM稀土元素，成本较高。

中国专利CN200910089675公开了一种高效电机用无取向电工钢的制造方法，采用铸坯热装、控制热轧、卷取、常化，酸洗、冷轧成薄钢带、成品退火等工艺生产磁性为P
_1.5/50≤4.1W/kg、B
₅₀₀₀≥1.78T的磁性优良的高效电机用无取向电工钢及制造方法。但该高效电机用无取向电工钢的制造方法中需要对热轧板常化。

中国专利CN02112304.7公开了一种无取向电工钢生产方法，是一种双辊薄带连铸制造无取向电工钢的方法。该方法将硅含量在0-3.5％的钢水，经过两个转动结晶辊，形成凝壳，从结晶辊导出，形成铸带，铸带进入在线热轧机，热轧变形量控制在5％-25％，经热轧机轧制后卷取，对于Si含量小于2％的热轧板按540-600℃的卷取温度卷取。但该方法对Si含量小于2％的热轧板按540-600℃的卷取温度卷取，不采用热轧板的常化工艺，最终不能生产达到高效无取向电工钢的水平。

因此，采用工艺流程简单、生产周期短、制取成本低，且无需热轧板常化的方法制备不需添加偏析或稀土等贵重元素的无取向电工钢，以提高竞争优势，是无取向电工钢生产亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不添加偏析或稀土等贵重元素且磁性能好、成材率高的无取向电工钢以及一种工艺流程简单、生产周期短、制取成本低，且无需热轧板常化的无取向电工钢的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无取向电工钢，以质量百分比计，其成分包括C：0.0010～0.0050％，Si≤2.5％，Al≤0.01％，Mn≤0.80％，P≤0.10％，S≤0.0070％，N≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述无取向电工钢中C含量为0.0020～0.0035％。

优选地，所述无取向电工钢中Si含量为0.3～1.8％。

优选地，所述无取向电工钢中Al≤0.003％。

本发明提供的一种无取向电工钢，对其相关组分含量的控制与作用机理如下。

C：0.0010％～0.0050％，若碳含量高于0.0050％，如果后续工艺不能进行脱碳退火，则碳高会产生磁时效；而若碳含量低于0.0010％，则生产难度增大，造成成本增加。因此，将无取向电工钢中的C含量控制在0.0010％～0.0050％，并且，C含量最好控制在0.0020％～0.0035％。

Si≤2.5％，Si是提高电阻率、降低铁损的主要元素，其含量高于2.5％时无取向电工钢的磁感应强度会明显降低。因此，将Si控制在Si≤2.5％，并且Si含量最好控制在0.3～1.8％。

Mn≤0.8％，Mn能提高电阻率，易与S结合形成MnS，适当的Mn含量可以控制MnS第二相的最佳析出和长大，但若Mn含量高于0.8％，会造成成本增加，轧制稳定性变差，对板型质量不利。

P≤0.10％，P能提高电阻率、促使晶粒长大，降低铁损。P含量高于0.10％，会沿晶界偏聚，造成冷轧断带。

S≤0.0050％，S是有害元素，易与锰形成细小的MnS，可强烈阻碍无取向电工钢成品退火时的晶粒长大，从而影响无取向电工钢的磁性能，因此其含量必须控制在0.005％以下。

Al≤0.01％，与Si作用相似，Al能降低铁损，但高含量Al会造成浇铸困难。并且热轧时易析出细小AlN，阻碍成品中晶粒长大，影响电工钢的磁性能，且降低磁感应强度。因此，将无取向电工钢中的Al含量控制在Al≤0.01％，并且，最好控制在Al≤0.003％。

N≤0.0030％，N是产生磁时效的元素，易形成细小AlN质点抑制晶粒长大，影响磁性能。

本发明还提供了一种无取向电工钢的制备方法，包括如下步骤：

冶炼钢水，冶炼得到的钢水成分以质量百分比计包括C：0.0010～0.0050％，Si≤2.5％，Al≤0.01％，Mn≤0.80％，P≤0.10％，S≤0.0070％，N≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质；

将所述钢水采用薄带铸轧工艺连铸成钢卷，钢板厚为1.5～2.5mm，卷取温度为680～780℃；

对下线钢卷退火处理，升温速度控制为5～10℃/min，均热温度为700℃～800℃，保温时间为1～2h；

将退火处理后的钢卷自然冷却至室温；

对冷却后的钢卷酸洗；

将酸洗后的钢卷冷轧成厚度为0.500±0.010mm的无取向电工钢成品；

对无取向电工钢成品退火处理。

进一步地，所述钢水连铸成钢卷时的卷取温度为700℃～750℃。

进一步地，所述对下线钢卷退火处理是在箱式炉中采用无氧化保护气氛保温退火，均热温度为750℃～780℃。

进一步地，所述酸洗使用的酸液采用质量百分比浓度为5～10％的盐酸溶液，酸液的温度控制在70℃～90℃。

进一步地，所述酸洗后的钢卷冷轧的轧制道次控制为3～5道次。

进一步地，所述对无取向电工钢成品退火处理的退火温度控制在850℃～920℃，机组速度控制为60～100m/min。

本发明提供的一种无取向电工钢，无需添加偏析元素或稀土元素等贵重元素，通过对C、Si、Al等重要元素含量的控制以及生产工艺的控制，可以使无取向电工钢具有优良的磁性能和较高的成材率。

本发明提供的一种无取向电工钢的制备方法，通过控制薄带铸轧时的卷取温度为680～780℃，并通过在退火时控制箱式炉的均热温度为700～800℃、升温速度为5～10℃/min、保温时间为1～2h，可以形成充分再结晶组织、获得比较均匀的铁素体组织，在成品退火后能提高成品板晶粒的尺寸和有利织构组分，提高产品的磁性水平，使得制得的无取向电工钢具有优良的磁性能和较高的成材率。并且本发明提供的一种无取向电工钢的制备方法，不需要热轧板常化工序，不仅工艺流程简单、生产周期短，而且容易组织实施，制取成本低，具有较强的行业竞争优势，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无取向电工钢的制备方法流程图；

图2为本发明实施例提供的无取向电工钢的制备方法中双辊薄带连铸生产的热轧板的全厚度组织图；

图3为本发明实施例提供的无取向电工钢的制备方法中箱式炉生产的热轧的全厚度组织。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种无取向电工钢，以质量百分比计，其成分包括C：0.0010～0.0050％，Si≤2.5％，Al≤0.01％，Mn≤0.80％，P≤0.10％，S≤0.0070％，N≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其中，无取向电工钢中的C含量最佳为0.0020～0.0035％。

其中，无取向电工钢中的Si含量最佳为0.3～1.8％。

其中，无取向电工钢中最好是Al≤0.003％。

参见图1，本发明实施例提供的一种无取向电工钢的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)冶炼钢水，冶炼得到的钢水成分以质量百分比计包括C：0.0010～0.0050％，Si≤2.5％，Al≤0.01％，Mn≤0.80％，P≤0.10％，S≤0.0070％，N≤0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

步骤2)将冶炼得到的钢水采用薄带铸轧工艺连铸成钢卷，钢板厚为1.5～2.5mm，在对薄带铸轧工艺浇铸的钢板卷取时，若卷取温度高于780℃，钢板表面氧化严重损耗大，若卷取温度低于680℃，钢板的形变组织比例高，影响钢的磁性能，因此，将卷取温度控制为680～780℃。并且，卷取温度控制在700℃～750℃最佳。本发明实施例提供的无取向电工钢的制备方法中双辊薄带连铸生产的热轧板的全厚度组织如图2所示，从图2可以看出，除边部有再结晶组织外，热轧板中心部位均为变形带组织。

步骤3)对下线钢卷进行退火处理。作为本发明的一种具体实施方式，对下线钢卷的退火处理在箱式炉中进行，并采用无氧化保护气氛进行保温退火。箱式炉在升温时，如果升温速度高于10℃/min，则设备投资大，若升温速度低于5℃/min，退火时间较长，影响生产效率，因此，将升温速度控制为5～10℃/min。

如果箱式炉的均热温度高于800℃，则耗能高增加成本，如果箱式炉的均热温度低于700℃，会影响钢带充分再结晶和产品磁性，因此将箱式炉的均热温度控制为700～800℃。并且，箱式炉的均热温度最好为750℃～780℃。

对于保温时间，如果保温时间大于2h，能耗高增加成本，如果保温时间小于1h，则钢带再结晶不充分，有利织构少，因此，将箱式炉的保温时间控制为1～2h。本发明实施例提供的无取向电工钢的制备方法中箱式炉保温退火处理后的热轧板的全厚度组织如图3所示，从图3可以看出，所得热轧板的全厚度组织均为再结晶组织，且晶粒均匀，达到了常化工艺的处理效果。

步骤4)将退火处理后的钢卷自然冷却至室温。

步骤5)对冷却后的钢卷酸洗去除氧化铁皮。作为本发明的一种具体实施方式，酸洗使用的酸液为质量百分比浓度在5～10％的盐酸溶液，酸液的温度控制在70℃～90℃。

步骤6)将酸洗后的钢卷冷轧成厚度为0.500±0.010mm的无取向电工钢成品，冷轧的轧制道次控制为3～5道次。

步骤7)对无取向电工钢成品退火处理。作为本发明的一种具体实施方式，对无取向电工钢成品退火处理的退火温度控制在850℃～920℃，机组速度控制为60～100m/min。

本发明实施例提供的一种无取向电工钢的制备方法，采用薄带铸轧生产高效无取向电工钢、并适当控制其他工艺路线和工艺参数，特别通过对下线钢卷箱式炉保温退火形成充分再结晶组织、获得比较均匀的铁素体组织，使得后续得到的成品在退火处理后能够提高成品钢板的晶粒尺寸和有利织构组分，大大提高产品的磁性水平。并且，本发明实施例提供的一种无取向电工钢的制备方法，工艺流程简单、生产周期短，容易组织实施，制取成本低，具有较强的行业竞争优势。

下面通过实施例和对比例对本发明提供的一种无取向电工钢的制备方法做具体说明。

实施例1

采用洁净钢冶炼工艺冶炼钢水，以质量百分比计，冶炼得到的钢水成分包括C：0.0010，Si：2.05％，Al：0.01％，Mn：0.80％，P：0.10％，S：0.0070％，N：0.0030％，其余为Fe及不可避免的杂质。

将上述成分钢水经薄带铸轧(即双辊浇铸+一个机架平整轧制)连铸成钢板厚为1.5的钢卷，其中，卷取温度控制为680。

然后将下线热卷立刻进行箱式炉保温退火处理，采用无氧化保护气氛保护，如可以用N
₂等稳定性气体进行保护，控制箱式炉升温速度为5℃/min，均热温度控制为700℃℃，保温时间1h。

将退火处理后的钢卷自然冷却至室温。

进行酸洗，酸洗使用的酸液为质量百分比浓度在5％的盐酸溶液，酸液的温度控制在70℃。

将酸洗后的钢卷冷轧成厚度为0.490mm的无取向电工钢成品，冷轧的轧制道次控制为3道次。

再将冷轧得到的无取向电工钢成品进行退火处理，退火处理温度控制在850℃，机组速度控制为60m/min。

最后按常规进行冷却、涂层、表面质量检查及精整。

本发明实施例Si含量、工艺和成品磁性检测情况如表1所示。

实施例2

实施例2与实施例1的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为2.05％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成及无取向电工钢制备工艺过程相同。虽然实施例2与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量及工艺过程中的工艺参数都略有不同，但其质量百分比含量及工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量和无取向电工钢的制备方法的工艺参数范围之内。本发明实施例Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示。

对比例1

对比例1与实施例1的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为2.05％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的其他组成元素相同。虽然对比例1与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量略有不同，但其质量百分比含量都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量的范围之内。但对比例1的工艺过程中没有进行箱式炉保温退火处理工艺，其他工艺过程与实施例1相同。虽然对比例1与实施例1其他的工艺过程中的工艺参数略有不同，但其工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢制备方法的工艺参数范围之内。本对比例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示

实施例3和实施例4

实施例3和实施例4与实施例1的不同在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量不同，实施例3和实施例4冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为1.55％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成及无取向电工钢制备工艺过程与实施例1相同。虽然实施例3和实施例4与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量及工艺过程中的工艺参数都略有不同，但其质量百分比含量及工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量和无取向电工钢的制备方法的工艺参数范围之内。本发明实施例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示。

对比例2

对比例2与实施例3和实施例4的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为1.55％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成相同。虽然对比例1与实施例3和实施例4冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量略有不同，但其质量百分比含量都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量的范围之内。但对比例2的工艺过程中没有进行箱式炉保温退火处理工艺，其他工艺过程与实施例3和实施例4相同。虽然对比例2与实施例3和实施例4其他的工艺过程中的工艺参数略有不同，但其工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢制备方法的工艺参数范围之内。本对比例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示

实施例5和实施例6

实施例5和实施例6与实施例1的不同在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量不同，实施例5和实施例6冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为1.10％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成及无取向电工钢制备工艺过程与实施例1相同。虽然实施例5和实施例6与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量及工艺过程中的工艺参数都略有不同，但其质量百分比含量及工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量和无取向电工钢的制备方法的工艺参数范围之内。本发明实施例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示。

对比例3

对比例3与实施例5和实施例6的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为1.10％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成相同。虽然对比例3与实施例5和实施例6冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量略有不同，但其质量百分比含量都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量的范围之内。但对比例3的工艺过程中没有进行箱式炉保温退火处理工艺，其他工艺过程与实施例5和实施例6相同。虽然对比例3与实施例5和实施例6其他的工艺过程中的工艺参数略有不同，但其工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢制备方法的工艺参数范围之内。本对比例的Si含量、工艺和成品磁性检测情况如表1所示。

实施例7和实施例8

实施例7和实施例8与实施例1的不同在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量不同，实施例7和实施例8冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为0.65％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成及无取向电工钢制备工艺过程与实施例1相同。虽然实施例7和实施例8与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量及工艺过程中的工艺参数都略有不同，但其质量百分比含量及工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量和无取向电工钢的制备方法的工艺参数范围之内。本发明实施例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示。

对比例4

对比例4与实施例7和实施例8的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为0.65％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成相同。虽然对比例4与实施例7和实施例8冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量略有不同，但其质量百分比含量都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量的范围之内。但对比例4的工艺过程中没有进行箱式炉保温退火处理工艺，其他工艺过程与实施例7和实施例8相同。虽然对比例4与实施例7和实施例8其他的工艺过程中的工艺参数略有不同，但其工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢制备方法的工艺参数范围之内。本对比例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示

实施例9和实施例10

实施例9和实施例10与实施例1的不同在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量不同，实施例9和实施例10冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为0.35％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成及无取向电工钢制备工艺过程与实施例1相同。虽然实施例9和实施例10与实施例1冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量及工艺过程中的工艺参数都略有不同，但其质量百分比含量及工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量和无取向电工钢的制备方法的工艺参数范围之内。本发明实施例的Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示。

对比例5

对比例5与实施例9和实施例10的相同之处在于冶炼得到的无取向电工钢钢水中的Si含量为0.35％，冶炼得到的无取向电工钢钢水的元素组成相同。虽然对比例5与实施例9和实施例10冶炼得到的无取向电工钢钢水中的其他元素的质量百分比含量略有不同，但其质量百分比含量都处于本发明提供的无取向电工钢的对应组分含量的范围之内。但对比例5的工艺过程中没有进行箱式炉保温退火处理工艺，其他工艺过程与实施例9和实施例10相同。虽然对比例5与实施例9和实施例10其他的工艺过程中的工艺参数略有不同，但其工艺参数的值都处于本发明提供的无取向电工钢制备方法的工艺参数范围之内。本对比例Si含量、是否箱式炉保温退火和成品磁性检测情况如表1所示

表1

从表1可以看出，在Si≤2.5％的范围内，无取向电工钢中Si的含量减少，则无取向电工钢的铁损P
_1.5/50和B
₅₀₀₀会相应增大，说明Si是提高无取向电工钢电阻率、降低铁损的主要元素。同时，在无取向电工钢中的Si含量相同的情况下，在制备无取向电工钢的工艺过程中，如果下线热卷不进行箱式炉保温退火，则制得无取向电工钢的铁损P
_1.5/50和磁感B
₅₀₀₀相对于下线热卷立刻进行箱式炉保温退火制得的无取向电工钢的铁损P
_1.5/50和磁感B
₅₀₀₀而言，磁感B
₅₀₀₀会有所升高，而铁损P
_1.5/50会有所降低。这说明相比于对比例的制备无取向电工钢的过程中下线热卷不进行箱式炉保温退火，本发明实施例提供的一种无取向电工钢的制备方法，在制备过程中对下线热卷立刻进行箱式炉保温退火，能够明显提高制得的无取向电工钢的磁性能，即制得的无取向电工钢的磁感高，铁损低。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。