低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制
主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响
为， 是对成品样艾卜斯坦试片再进行了一次分剪 （即由 9!! 77 8 9! 77 分剪成 9 片 3!! 77 8 9! ， 残余加工应力增加所至。 77） !&# 成分与磁性的关系 分析磁性与成分关系可以看出： 在本研究特 征钢中， 当其他合金及夹杂元素含量相接近时， 并表现 .2、 $% 含量不同与磁性有明显的对应关系， 出不同的特点。 ! & # & " .2 对磁性的影响 由第一次后工序试验结果可以看出： 当 $% 等 其他元素含量一定时， 若# （ .2） 由 3 & #! ( 左右提 则 $3 ! 6 % 6! 由 " & *63 A < BC 降到 高到 " & 9! ( 左右， 铁 损 降 低 了 ! & 3’# A < BC， ’6 !!! 由 " & 64" A < BC， 磁感降低了 ! & !36 E； 由第二 3 & *96 E 降到 3 & *"! E， 次后工序试验结果可以看出： 当 $% 等其他元素含 （ .2） 由 3 & ** ( 提高到 " & 6! ( ， 其平 量一定时，# 均 $3 ! 6 % 6! 则 由 " & 636 A < BC 降 为 " & 94* A < BC， 平均 ’6 !!! 则由 3 & 4!: E $3 ! 6 % 6! 仅降低! & 3"4 A < BC， 降为 3 & *’4 E，’6 !!! 却降低了 ! & !9’ E。 由此可以认为， .2 仍然是影响磁性的主要因 素， 即继续提高 # （ .2） ， 可以继续降低铁损， 同时 亦降低磁感， 但增 .2 降低铁损的幅度已远不如其 在普通无取向硅钢中尤其中等硅含量时强烈， 而 降低磁感的幅度却明显增大。# （ .2）对磁性的影 响关系见图 3。 ! & # & # $% 对磁性的影响 由第二次后工序试验可知： 当# （.2） 为3 ! 4! " ， （$%） 由无 $% （!&!!’ ( ） 提 而其他元素含量一定时， # 到 !& 96 ( 时， 其平均 $3 ! 6 % 6! 由 "& #’9 A< BC 降低到 ， "&*"3 A< BC $3 ! 6 % 6! 降低了 !& ":" A< BC，’6 !!! 由 3& 则降低了 !&!!’ E， 而当 # （$%） 再 43" E 降为 3&4!’ E， 提高到 !&*! ( 时，$3 ! 6 % 6! 为 "&:’6 A< BC，’6 !!! 为 3& *"4 E， $3 ! 6 % 6! 则进一步降低了!&"6’ A< BC， ’6 !!! 降低 了 !&!": E。由第一次后工序试验可知： 在# （.2） 为 且其他元素含量相同时，# （$%F） 提高 3&#! ( 左右、 平均 -3&6< 6! 则降低了!&:"3 A< BC， 平均 >6 !!! !&96 ( ， 仅降 低 !& !3: E； 而当 # （.2）为 "& 9! ( 左 右 时， （$%F） 提高 !&96 ( ， 平均 -3&6< 6! 则降低了 !& 9#’ A< # 平均 ’6 !!! 反而提高了 !&!!# E。分析认为， 本研 BC、 究特征钢复合含有 -、 ., 等正偏析元素增加了钢抗 内氧化能力， 致使 $% 不易被氧化， 可以充分发挥 $% 提高基体电阻率等有利作用， 并可促进再结晶和再 结晶织构完善， 有利提高磁性。可以认为， $% 亦是影 响磁性的主要元素之一， 但其降低铁损幅度比 .2 大， ・ 69 ・
主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响
2003年10月October 2003钢 铁 研 究Research on Iron &S teel第5期(总第134期)N o.5 (Sum134)・电磁材料・主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响谢晓心 张新仁(武汉钢铁集团公司)摘 要 研究了主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响。
结果表明,在研究条件下S i 和Al 均为基本合金化元素,但Al 降低铁损的幅度较大,恶化磁感作用小,热轧板常化能降低铁损,缓冷可明显改善磁感,采用一次冷轧法可获得较好的综合磁性,适当提高退火温度可使不同状态的热轧板成品性能基本趋于同一水平。
关键词 高磁感 无取向 电工钢 成分 工艺 磁性EFFECT OF COMPOSITION AN D TECHN OLOG Y OF N ON -ORIENTE D E LECTRIC STEE L WITH U LTRA -LOW CORE LOSS AN D HIGH MAGNETIC IN DUCTION ON ITS MAGNETIC PR OPERTIESX ie X iaoxin Zhang X inren (Wuhan Iron and S teel C orp.)Synopsis This paper describes the effect of com position and technology of non -oriented electric steel with ultra -low coreloss and high induction on its magnetic properties.The research results can be summarized as follows :S i and Al are both basic alloying elements under given condi 2tions ,but Al is stronger in lowering coreloss and weaker in deteriorating induction than S i.,the coreloss can be lowered by normalizing of hot -rolled strip and the induction can be im proved by slow cooling of hot -rolled strip ,better com prehensive magnetic properties can be gained by single cold -rolling ,properly incerasing the tem pering tem perature can lead the hot -rolled product under different conditions to have uniform properties.K eyw ords high induction non -oriented electric steel com position technology magnetic properties联系人:谢晓心,工程师,武汉市(430080)武钢技术中心高新所1 前 言大中型电机较多注重运行安全而要求有极好的散热效果,传统的观点多是选用极低铁损的高牌号无取向硅钢作铁芯材料,又因其与中小电机比较具有较高的效率,故对铁芯材料磁感没有更多要求。
无取向电工钢LGW600研产实践
累， 结合涟钢独特的 Ｒ Ｈ单联生产工艺 ， 最终
确定 Ｌ Ｗ６０生 产工 艺 为 ： 水 预处 理 一转 Ｇ ０ 铁
速， 使用含碳量低 的耐火材料及中包覆盖剂 、 保护渣等。连铸拉速控制在 ３６～ ．ｍ ｍｎ ． ４０ ／ ｉ，
根据该钢 种 Ｓ 高 、 ｌ 的特性 ， ｉ Ａ高 对结 晶器 振动
损曲线 、 磁导率 曲线 和视在功 率曲线。主要
检测铁 损 Ｐ． 、 感 应 强 度 Ｂ。 其 它 检 测 磁 ， 主要 包 括 电工 钢 显微 硬 度 Ｈ ５ 粗糙 度 、 Ｖ 、 屈
无取 向电工钢 Ｌ Ｗ６０研产实践 Ｇ ０
技 术 中心 甘 绍君 彭 明耀
摘
周
要
峰
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王仕华
通过 Ｈ Ｔ—Ｂ Ｆ—Ｒ ＭＰ Ｏ Ｈ…Ｃ Ｐ Ｓ
次 冷轧工艺流程 ， 成功研发无取 向电工钢 Ｌ Ｗ６０， Ｇ ０ 该牌
号 电工钢经浙江天磁有限公司退火涂层后 ， 磁性能铁损 Ｐ 。 ３６ ／ ｇ磁感 Ｂ 。 为 ．ｗ Ｋ ； ∞为 １７ Ｔ， ． ３ 产 品板 型和表 面质 量 良好 ， 能满 足下游 电机和电器行业制作高效电机的要 求。
炉冶炼 一 Ｈ精炼 一 Ｒ 连续铸钢 一 热连轧 一冷
轧。 １２成分 设计 ．
曲线 和二冷段水量进行相 应的调整 。 热连 轧 的核心在 于合适 的温度 制度 和压
根据市场客户对 Ｌ Ｗ６０磁性能要求以 Ｇ ０
下制度。铸 坯加 热时 ， 中存在 的 Ｍ Ｓ和 钢 ｎ
ＡＮ等 夹杂 物 固溶 ， 随后 的热 轧过 程 中 ， １ 在 由， 人炉铁 水需经过铁水预处理进行深脱硫 ， 脱硫后需
【CN110106447A】一种高磁感无取向电工钢及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910352194.4(22)申请日 2019.04.28(71)申请人 首钢智新迁安电磁材料有限公司地址 064400 河北省唐山市迁安市西部工业区兆安街025号申请人 北京首钢股份有限公司(72)发明人 刘中华 王付兴 安冬洋 胡志远 朱玉秀 张保磊 程林 侍爱臣 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所11302代理人 马苗苗(51)Int.Cl.C22C 38/06(2006.01)C22C 38/04(2006.01)C22C 38/02(2006.01)C21D 8/12(2006.01)C21D 1/26(2006.01)(54)发明名称一种高磁感无取向电工钢及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高磁感无取向电工钢及其制备方法，本发明提供的一种高磁感无取向电工钢，按重量百分数计，所述电工钢的化学成分如下：Si ：2.8-3.4％，Mn ：0.1-0.5％，ALs ：0.3-0.7％，S n ：0.03-0.06％，P ≤0.02％，N ≤0.002％，S≤0.002％，Ca≤0.001％，其余是Fe及不可避免杂质。
权利要求书1页 说明书3页CN 110106447 A 2019.08.09C N 110106447A权 利 要 求 书1/1页CN 110106447 A1.一种高磁感无取向电工钢，其特征在于，按重量百分数计，所述电工钢的化学成分如下：Si：2.8-3.4％，Mn：0.1-0.5％，ALs：0.3-0.7％，Sn：0.03-0.06％，P≤0.02％，N≤0.002％，S≤0.002％，Ca≤0.001％，其余是Fe及不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高磁感无取向电工钢，其特征在于，所述电工钢厚度为0.2mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种高磁感无取向电工钢，其特征在于，所述电工钢铁损P1.0/400≤11.0W/Kg。
高磁感系列无取向电工钢及生产方法[发明专利]
![高磁感系列无取向电工钢及生产方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/18281d8fa98271fe900ef90f.png)
专利名称：高磁感系列无取向电工钢及生产方法专利类型：发明专利
发明人：张新仁,谢晓心,熊梅,卢凤喜
申请号：CN01138224.4
申请日：20011127
公开号：CN1370850A
公开日：
20020925
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种高磁感系列无取向电工钢及生产方法,具体说是一种铁损P与现行普通冷轧无取向硅钢低、中、高全系列牌号相当,而磁感B则较各对应牌号高0.12T以上的高磁感低铁损系列冷轧无取向电工钢的成分及生产方法。
通过调整主合金元素含量,降低气体夹杂及氮化物形成元素含量,添加偏析元素,采用低温热轧、一次法冷轧、按T=786.83K+61.04Si(%)确定退火均热温度、在干气或增湿气氛中进行成品退火,使0.50mm产品P为2.70～13.00W/kg,而B达1.76～1.82T,具有良好铁损和磁感配合。
本系列电工钢适宜作各类大、中、小型普通电机及高效率电机铁芯。
申请人：武汉钢铁(集团)公司
地址：430081 湖北省武汉市青山区厂前
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：江钊芳
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低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制张新仁 谢晓心摘 要：采用正交方案研究了不同Si 、Mn 、P 、Sn/Sb 、B 、N 等元素组成试料及后工序主要工艺参数对磁性影响规律,提出了可供大生产试制P 15/50=4.00-8.00 W/kg 范围、B 50比现行对应各牌号普通硅钢高0.1 T(B 50≥1.75～1.80 T)以上、适合作中小型高效电机铁芯材料的低铁损高磁感系列无取向电工钢成分及主要工艺参数组成方案。
关键词：高磁感 低铁损 无取向电工钢 高效电机RESEARCH AND DEVELOPMENT OF LOW IRON LOSS HIGH MAGNETIC INDUCTIVITY NON —ORIENTEDSILICON STEEL SERIESZhang Xinren Xie Xiaoxin (Wuhan Iron and Steel Corp.)Abstract ：The present paper has probed into the law about influences of test samples consisting of different elements such as Si, Mn, P, Sn, Sb, B and N and main down stream process parameters on the magnetic performance by way of orthogonal plan and in the meanwhile advanced a process planincluding the main chemical compositions and process parameters for large scale production of low iron loss, high magnetic inductivity and non oriented silicon steel series particularly suitable for iron cores of small and medium sized high efficiency motors. The range of P 15/50 for this steel series is 4.00 to 8.00 W/kg and B 50 of this steel is 0.1T Gs hgher than that of the common brand silicon steel sheets.Keywords ：high magnetic inductivity low iron loss non oriented silicon steel high efficiency motor ▲1 前 言随着电力、电器行业的进步,机电产品正朝着小型化、高精度化、高效率化方向发展,用普通冷轧硅钢片制造的铁芯难以满足要求,开发低铁损、高磁感冷轧无取向系列电工钢产品替代现行普通冷轧硅钢片是机电产品减小体积、减轻重量、节约铜铁消耗、提高效率的主要途径。
目前,日本、美国、法国、德国和俄罗斯都在生产P 15/50=3.50～5.00 W/kg 、B 50=1.72～1.73 T 的0.50mm 厚度规格低碳、低硅高磁感电工钢产品用来制造高效电机，其中,日本提出冷冻机和空调压缩机的电机效率要达到85%;美国1989年4～90 kW 小电机系列中已有1/3 是高效电机［1］,并在1992年颁布的能源政策和节能法令中规定:自1997年10月24日起美国和北美地区不允许生产和使用一般效率电动机［2］。
本研究以Si、Mn为主要合金元素,辅以P、Sn/Sb等偏析元素微合金化,以B进行N的无害化处理,并调整组合常化、冷轧、退火温度及退火气氛、露点等后工序主要工艺参数,在确保基体电阻率的前提下,通过改善再结晶组织、织构,提高钢基抗内氧化能力,研制适合制作中小型高效电机铁芯的低铁损高磁感无取向系列电工钢。
2 试验方法2.1 成分、工艺试验钢成分中Si、Mn、P、Sn、N/B比分4水平,设计调整范围Si:残量～2.00%、Mn:0.20%～2.00%、Sn/Sb:残量～0.30%、P:残量～0.30%、N/B比:残量～2.00%,各试料成分正交组合方案L16(45)见表1。
表1 试料成分及试验工艺正交组合方案L16(45)后工序主要工艺参数分4水平,其设计调整范围常化温度为850～1000 ℃;退火温度为840～1 000 ℃;H2/N2比为1/3～3/1;增湿水温为室温～60℃。
各试料试验工艺正交组合方案L16(45)见表1。
2.2 试验方法本研究及对比试验钢用10 kg真空感应炉熔炼,钢锭烧透经锻造开坯成80×25×L(单位mm),锻坯经1 120～1 150 ℃×30 min加热,在可逆式轧机上轧成2.3 mm厚热轧带,热轧带经3.5 min常化退火后酸洗,由φ250 mm 轧机一次法冷轧,目标厚度按0.48 mm控制,将冷轧板切成300×30(单位mm)艾卜斯坦试片,经3.2 min脱碳再结晶退火至成品。
为验证本研究结果,取现场大生产DGX2铸坯重熔,进行工艺、磁性性能对比,其编号为“0”。
2.3 工艺补充试验在完成一个周期全部试验后,取15号试料及0号对比料进行后工序工艺补充试验,工艺补充试验方案见表2。
表2 工艺补充试验方案2.4 检验分析试验料均进行C、Si、Mn、P、S、Alsol、B、N、Sn/Sb、Cu分析,成品样进行P10/50、P15/50、B10、B50测定,磁性结果为艾卜斯坦双片纵向值。
为调查成分因素对磁性的影响,用每种试料全部试验结果的算术平均值进行了正交分析;为调查工艺因素对磁性的影响,对每种试料的16种工艺试验结果进行了正交分析:为深入研究,对每种试验料中的典型试样用金相、X—光衍射、电镜进行了分析,其中部分试样还进行了图象仪、膨胀仪测定。
3 结果分析及讨论3.1 磁性试料的平均P15/50、B50值及其最大值、最小值见表3,工艺补充试验结果见表4。
表3 16种试料平均磁性表4 工艺补充试验结果由表3、表4可以看出,本研究试料的平均P15/50值大部分与普通无取向硅钢中间牌号相当,少数试料已接近高牌号,而其磁感B50则均较相应牌号高0.1 T以上,比目前武钢已开发出的高效电机钢 DGX1、DGX2还要高0.05 T以上。
若成分、工艺按最佳方案组合,预计铁损、磁感还将有进一步改善。
3.2 成分与性能实际冶炼试料成分较正交设计方案因数水平的组成目标值有一定波动,其中N/B比值在0.34～3.42范围之间,偏离设计水平组合较大,进行正交分析时将其剔除。
Si、Mn、Sn/Sb、P等4个因素水平的极差分析见图1～2。
图1 成分因素水平对铁损的影响图2 成分因素水平对磁感的影响由图1～2可以看出,成分因素水平影响铁损显著性顺序是Si＞Sn/Sb＞P＞Mn,影响磁感显著性顺序是Sn/Sb＞Si＞P＞Mn。
Si对P15/50和B50值的影响与已知的规律完全相同,即随着Si含量的增加铁损显著下降、磁感也明显恶化。
Mn对磁性的影响与Si不同,在1～2水平范围内降低铁损的同时还能提高磁感;至水平3时获得最低铁损,磁感有所降低;至水平4时铁损、磁感则同时恶化。
究其原因是Mn在合适范围内随其含量的提高,可提高电阻率、改善织构,即降低铁损又不明显恶化磁感［3］,当Mn含量过高、Si含量水平较低时,较高的热处理温度将会导致某些成分偏析区发生α→γ相变,破坏再结晶及再结晶织构,恶化成品磁性。
本研究部分试料相转变点分析见表5。
表5 部分试料相转变点试料相变点温度/℃Ac1Ac2Ar1Ar24 994 1036 928 900 8 962 1009 879 838 12 1012 1060 930 91215 在1060℃范围内没发生相变16 在1060℃范围内没发生相变P在本研究范围内随其因素水平的提高,磁感、铁损同时得到改善,有利作用十分明显。
可以认为,P在显著提高电阻率的同时,又可发展成品再结晶织构,与以往的研究结果［4］一致。
Sn/Sb对磁性的影响特征与P十分类似,但比P作用更强烈。
金相分析表明,在其他各元素含量相近时,含Sn/Sb钢晶粒均匀、晶界平直,尤其是成品表面层无内氧化,见图3。
图象仪分析表明,含Sn/Sb钢平均晶粒尺寸较大,且晶粒直径分布(用晶粒面积的几何重心标定)与其距表面深度不相关。
X—光衍射分析表明,含Sn/Sb钢有利织构组分明显增强。
进一步证实文献［5］的研究结果是可信的。
(a)不含Sn/Sb (b)含Sn/Sb图3 晶粒晶界形貌综合分析还表明,在Si、Mn合金元素含量水平一定,且后工序工艺参数相同时,P、Sn/Sb复合添加较单一添加对改善金相组织和织构参数、提高磁性水平的效果更加显著,其作用机制有待进一步研究。
部分试验金相、织构特征参数及磁性比较见表6。
表6 部分试验金相、织构特征参数及磁性比较注:(1)长度：μ，面积：μ2(2)R为晶粒直径与其距表面深度相关性试验中,虽然N/B比值难以按设计控制,但从磁性数据得出,N/B比≈0.50～1.20时有较好的磁性。
分析认为,其值高时有细小氮化物析出,低时B则构成有害夹杂［5］。
3.3 工艺与磁性后工序主要工艺参数对磁性的影响随试料成分因素水平不同而异,但综合分析每种试料的16种工艺组合试验磁性结果可以看出其总体趋势。
(1)热轧板常化温度水平对磁性的影响随原料成分因素不同而异。
在Si因素为低水平或实际Si/Mn含量比值较低(约＜1.5)时,随着温度因素水平的提高,铁损呈增加趋势,磁感在水平2获得最大值后即明显下降,这与3.2中所述α→γ相变比率增加、破坏再结晶及再结晶织构有关;在Si因素水平较高或实际Si/Mn比值较高(约≥1.5)时,常化温度因素水平的提高,对铁损影响不显著,而使磁感有所降低。
可以认为,本研究特征成分的钢与普通无取向硅钢明显不同的特点之一是:适当低的常化温度因素水平有利于磁性的改善。
(2)成品退火温度对磁性的影响也因主合金含量不同而异。
在Si因素为低水平或实际Si/Mn含量比值较低(约＜1.5)时,随着温度因素水平的提高,铁损、磁感同时恶化;在Si因素水平较高或实际Si/Mn比值较高(约≥1.5)时,退火温度因素水平提高,铁损随之降低,而磁感变化不明显。
究其原因,亦与Si、Mn等元素含量比值是否导致发生α→γ相变有关。
可以认为,在不发生α→γ相变前提下,根据主合金元素含量的不同,选择合适高的退火温度因素水平有利再结晶及再结晶织构的形成和再结晶晶粒长大,明显改善磁性。