[发明专利]一种高牌号无取向硅钢及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及一种具有优良磁性能的高牌号无取向电工钢及其制造方法。

背景技术

高牌号无取向硅钢主要用于制造大型电动机和发电机铁芯，其磁性的主要特点是铁损极低。传统上其制造特点是硅含量在2.5％以上，再添加0.2％以上的铝，以增加钢中的电阻，从而降低铁损。再实施热轧、常化和冷轧工序，并进行最终退火和涂覆绝缘层。为降低铁损，最终退火温度要求达到1000℃以上，甚至1075℃。但是，高温退火所带来的问题一是成本高，二是带钢表面附着的氧化物被氢气还原为铁而堆积在炉辊表面，从而引起炉辊结瘤。为防止炉辊结瘤，延长炉辊的使用寿命，通常采用改善炉辊材质，如使用碳套辊、陶瓷涂层辊以及在高温区使用漂浮器等措施，改善炉辊材质的办法实际上并没有得到很好的效果，使用漂浮器的办法增加了设备投资，同时在高温下漂浮器的使用风险较大。

美国专利No4666534指出，对于生产Si含量＜2.0％，Al含量在0.10％～0.20％之间，Mn含量在1.0％～1.5％电工钢时，向钢中同时添加0.02％～0.2％Sn和＜0.005％B，控制B/N比在0.5～1.5，可以获得低铁损和高磁感的电工钢。日本专利平3-24250中提到住友金属公司在生产高Al(0.5％-1.0％)的3％Si钢中添加适当含量的B，可防止形成内氧化层和内氮化层，并促进晶粒长大，同时可以使磁各向异性减小。

发明内容

本发明的目的是提供一种高牌号无取向硅钢及其制造方法，以实现在保证磁性能的前提下，利用较低的退火温度来生产高牌号电工钢，降低炉底辊结瘤，避免带钢划伤。

本发明的技术方案为：一种高牌号无取向硅钢，其化学成分重量百分配比为：Si：2.5～3.5％，Al：0.5～1.5％，C≤0.004％，Mn：0.10～1.50％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.002％，B≤0.005％，B/(C+N)＝0.5～2.0；其余为铁和不可避免的杂质。

优选地，B/(C+N)＝0.8～1.5。在高硅(2.5～3.5％)高Al(0.5～1.0％)钢的研究中发现，钢水中B和N的作用与C含量密不可分，往钢水中添加＜0.005％B，优化C、B和N含量，使B/(C+N)＝0.5～2.0(0.8～1.5最优)。C能促进B的扩散，使B与N优先形成BN，以BN为核心析出粗大的AlN，防止热轧时析出细小的AlN，从而可以获得性能优良的磁性能。

Si：能溶于铁素体中形成置换固溶体，提高基体电阻率，降低铁损，是电工钢最重要的合金元素，当Si含量达到一定值时，其含量继续增加，降低铁损作用明显减弱，本发明2.5％≤Si≤3.5％，硅含量超过3.5％加工困难。

Al：可溶于铁素体提高基体电阻率，粗化晶粒，降低铁损，同时还可以脱氧固氮，但容易造成成品钢板表层内氧化。Al含量超过1.5％将使冶炼浇注困难，磁感降低，且加工困难。

Mn：与Si、Al一样可以增加钢的电阻率，降低铁损，可与不可避免夹杂物S形成稳定的MnS，消除S对磁性的危害，还可防止热脆，其也溶于铁素体形成置换固溶体，有降低铁损的作用。因此有必要添加0.1％以上的含量。本发明Mn为0.10％～1.50％，Mn含量低于0.1％有利作用不明显，高于1.50％，Ac1温度降低，再结晶温度降低，热处理时发生α-γ相变，劣化有利织构。

P：0.02％以下，在钢中添加一定的磷可以改善钢板的加工性，但对于高Si电工钢P超过0.02％时反而使钢板冷轧加工性劣化。

S：对加工及磁性均有害，其与Mn形成细小的MnS质点，阻碍成品退火晶粒长大，严重恶化磁性，与Fe形成低熔点FeS及FeS₂或共晶体，易造成热加工脆性。本发明S≤0.005％以下，超过0.005％将使MnS等S化物析出量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化。

C：对磁性有害，是强烈阻碍晶粒长大的元素，同时C是扩大γ相区的元素，过量的C使常化处理时α与γ两相区转变量增加，大大降低Ac1点，对结晶组织起细化作用，引起铁损增加。本发明Si≥2.5％已属于完全铁素体，如果含量超过0.004％会发生磁时效，因此规定C≤0.004％。

N：易形成AlN等细小弥散氮化物，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化，本发明N≤0.002％以下，超过0.002％将使AlN等N化物析出量大大增加，强烈阻碍晶粒长大，铁损劣化。