[发明专利]高效电机铁芯用系列电工钢

说明书

本发明涉及一种高效电机铁芯用系列电工钢，具体地说就是铁损P1.5与现行普通冷轧无取向硅钢各级别相当、磁感B5000较各对应牌号分别高0.10T以上、具有极高磁感的低铁损冷轧无取向系列电工钢的成分及生产方法。

在本发明前，市场大量使用的普通无取向硅钢Si、Al含量高，且高牌号还采用两次冷轧、两次退火法生产，成品极易产生表层氧化，不但成本高，也无法实现高磁感，难以满足机电产品不断朝小型化、高精度化和高效率化方向发展的要求。近几年已商品化的高磁感无取向电工钢，有日本川崎制铁株式会社高岛稔等1997年在《Materia Japan》第36卷发表的通过添加Al和稀土元素、改变夹杂物的大小及分布、控制再结晶晶粒直径，开发出的50RMA350电工钢，其艾仆斯坦试片经750℃×2h消除应力退火后P_1.5＝3.12W/kg，B₅₀₀₀＝1.75T；同年日本福山材料研究中心日裹昭等在《NKK技术》上发表的以Si、Al为主要成分、降低夹杂物含量、最佳化冷轧前组织以控制再结晶织构，开发出的全工艺电工钢产品NKBF1～3，其P_1.5分别为5.50、4.70、3.50W/kg，B₅₀₀₀分别为1.80、1.77、1.75T，半工艺电工钢产品NKBS1～3经750℃×2小时退火后P_1.5分别为4.10、3.40、3.00W/kg，B₅₀₀₀分别为1.79、1.77、1.75T。上述材料有较高的磁感，不足之处在于它们没有形成系列，且均属于中低牌号级别，不能满足制作各类高效电机铁芯要求。

本发明的目的是提供一种高效电机铁芯用系列电工钢的成分和生产方法，生产出低、中、高系列牌号的极高磁感无取向电工钢，使0.50mm成品铁损P_1.5在2.30～10.00W/kg范围，而磁感B₅₀₀₀高达1.73～1.82 T，适宜作各种类型高效率电机铁芯，满足电机产品提高效率、改善综合运行指标和节能降耗要求。

为了达到本发明的目的，设计了一种高效电机铁芯用系列电工钢，其特征在于钢的铸坯化学成分(按重量％计)为：C≤0.008、Si 0.20～2.50、Mn 0.15～0.80、Als残量～1.50、B残量～0.0035、P+Sn/Sb 0.08～0.45、S≤0.0030、N≤0.0030，余量为Fe及不可避免的夹杂。为达到本发明最佳效果，本发明铸坯化学成分中C的最佳范围＜0.0030％、N的最佳范围＜0.0020％、P+Sn/Sb含量为0.08～45％必须是复合添加。

本发明电工钢成分设计的原则如下：

C：对磁性有害，间歇在α-Fe中的C常温下可随时间推移脱溶析出引起磁时效。若C含量过高，用于脱碳时间延长而降低机组生产能力，提高增湿水温则增加成品钢板表层内氧化恶化性能，本发明C≤0.008％，最佳范围C＜0.0030％。

Si：能溶于铁素体形成置换固溶体，提高基体电阻率、降低铁损，但恶化磁感，当Si含量达一定水平时，其含量继续增加，降低铁损作用明显减弱。本发明中Si为0.20～2.50％，小于0.20％时P_1.5不能降到10.00W/kg以下，大于2.50％时B₅₀₀₀难以达到高磁感要求，且有加工困难。

Mn：能与不可避免的夹杂物S形成稳定的MnS，消除S对磁性危害，还可防止热脆，其亦溶于铁素体形成置换式固溶体，有降低铁损的作用。本发明中Mn为0.15～0.80％，低于0.15％有利作用不明显，高于0.80％时，Ac₁温度降低，再结晶温度低，热处理易发生α→γ相变，破坏再结晶织构。

Al：可溶于铁素体提高基体电阻率、粗化晶粒、降低铁损，对磁感恶化作用比Si小，同时还可以脱氧、固氮，但极易造成成品钢板表层内氧化。本发明中Als范围为残量～1.50％。Als超过1.50％时B₅₀₀₀达不到高磁感要求，且有加工困难，当要求B₅₀₀₀≥1.76T时，钢中Als为残量。

B：本身对磁性没有贡献，仅作为固定不可避免的气体夹杂N而添加。本发明中B加入范围为残量～0.0035％，超过0.0035％时会构成新的夹杂恶化磁性，当铸坯中N＜0.0020％时，B一般为残量。