[发明专利]高屈服强度的无取向电工钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无取向电工钢板及其制造方法，尤其涉及高屈服强度的无取向电工钢板及其制造方法。具体包括：RH精炼过程中钢液钙处理及钢中的非金属夹杂物控制技术，板坯加热和热轧粗轧、精轧过程控制技术，以及成品带钢的连续退火和成品晶粒控制技术。

背景技术

近年来，随着人们对节能、环保的日益重视，各类电机、压缩机、发电机等正逐渐向小型、精密、高效方向发展。相应的，要求作为原材料的无取向电工钢板，在保持高磁感、低铁损的同时，还要具有良好的机械性能，尤其是较高的屈服强度，以同时满足终端用户实物质量和冲片加工的需要。实际生产过程中，视用户、模具、产品的差异，成品带钢的屈服强度往往要求高于270MPa，部分钢种成品带钢的屈服强甚至要求高于280MPa，并作为生产商的交货标准被纳入技术协议。

为了获得最佳的电磁性能、屈服强度，通常采用增加钢中的硅、铝元素含量，以提高钢的强度、硬度，进而改善钢的屈服强度；同时，相应的调整常化、连退等热处理模式，以有效促进晶粒长大，改善成品带钢的电磁性能。但采用该法，会额外增加钢的制造成本，在相同工艺条件下，调整硅、铝元素含量不当，还容易造成带钢轧制模式不匹配，轧制过程中出现边裂、断带等问题。

此外，随着精炼设备脱气能力的不断加强，对影响成品磁性的C、N等固溶强化元素含量，提出了更为苛刻的要求，希望它们能够稳定控制在0.005％或以下的较低水平，这也在很大程度上恶化了钢的屈服强度。

研究表明，利用部分化学元素的固溶强化和晶粒细化效应，可以有效改善无取向电工钢板的屈服强度：

1、增加钢中的C、N、P等元素含量，利用其固溶强化效应，提高无取向电工钢板的屈服强度。

2、增加钢中的Si、Mn等元素含量，利用其固溶强化效应，提高无取向电工钢板的屈服强度。

3、增加钢中的Cu、Cr、Ni等元素含量，利用其固溶强化效应，提高无取向电工钢板的屈服强度。

4、增加钢中的Nb、V、Ti、Zr等元素含量，利用其晶粒细化效应，提高无取向电工钢板的屈服强度。

第一种方法，由于含有C、N等气体元素，炼钢过程控制精度较低，改善效果不稳定。此外，钢中含有较高的C、N等元素时，还容易产生磁时效，恶化钢的电磁性能。而钢中含有较高的P元素时，容易阻碍钢液深脱碳，并导致带钢产生冷脆。

第二种方法，增加了钢中Si、Mn等元素含量，可以有效降低钢的铁损，但同时会恶化钢的磁感。此外，提高钢中的Si、Mn等元素含量，还容易造成轧制过程不稳定。

后两种方法，额外增加了钢中贵金属Cu、Cr、Ni、Nb、V、Ti、Zr等元素含量，会大幅增加钢的制造成本，且工频磁场钢的电磁性能也很差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高屈服强度的无取向电工钢板及其制造方法，可以显著降低炼钢过程中添加的合金数量，节省大量合金费用，具有操作方便、控制简便，成本低廉，精确控制等优点。

本发明的基本思路是，采用RH精炼钙处理控制钢中的非金属夹杂物，采用温度、轧制模式工艺调整控制钢中的夹杂物析出，从而可以实现在较低的退火温度下，有效控制成品带钢组织的晶粒尺寸，以获得电磁性能、屈服强度优良的成品带钢。同时，该法还可以降低炼钢过程中的合金数量，具有操作控制简便，生产成本低廉，控制精度高性高等优点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

RH精炼冶炼过程中，在钢液脱氧、合金化之后，进行钙处理作业。利用钙处理中钙的汽化，以及大颗粒CaO夹杂的上浮、去除，可以有效控制钢中的非金属夹杂物种类、数量。钙处理后的钢液非常纯净，非金属夹杂物主要为大颗粒的CaO、AlN，成品带钢组织的晶粒尺寸适中，电磁性能、屈服强度优良。

具体地，高屈服强度的无取向电工钢板，其化学成分重量百分比为：C≤0.005％、Si：0.1～2.6％、Mn：0.1～0.7％、P≤0.2％、S≤0.005％、Al：0.1～0.8％、N≤0.005％，Ca/S 1.5～2.8，其余为Fe以及不可避免的杂质。

进一步，还包括Sb和Sn中一种以上，其总量控制在0.01～0.2％，以重量百分比计。

在本发明机械性能优良的无取向电工钢板的设计中：

C：0.005％以下。C是强烈阻碍成品晶粒长大的元素，容易导致钢的铁损增加和产生磁时效，并给后续的脱碳带来困难，因此必须严格控制在0.005％以下。