無取向電工鋼板及其製備方法與流程

2024-03-31 09:43:05 1

本發明涉及一種無取向電工鋼板及其製備方法。

背景技術：

無取向電工鋼板用作電機、發電機等旋轉機器和小型變壓器等靜止機器的鐵芯材料，對決定電工設備的能效起到重要的作用。在這種電工鋼板的特性中，可以列舉的典型的特性為鐵損和磁通密度，其中鐵損越低越好，磁通密度越高越好。鐵損表示磁化時通過材料中產生的熱等而消失的能量，鐵損越低則越能減少通過熱而損耗的能量，因此比較重要。此外，磁通密度是表示在單位大小磁場強度下的磁化程度值，其值越高，用相同的能量感應出的磁化越大。因此，磁通密度的值越大，在相同體積的電工鋼板中傳遞更大的能量。

其中，磁通密度由單位體積的磁化力來評價，因此在單位體積的鋼板中容易磁化的易磁化元素即鐵原子的比率非常重要。一般來說，無取向電工鋼板主要使用的元素si、al、mn為非磁性原子，因此若這些元素的合金量多，則在高磁場下鋼板經最大磁化後的飽和磁通密度值下降，在單位磁場強度下的磁通密度值b50也會下降。然而，為了減少在鋼板中感應出的渦流損耗，需要增加鋼板的電阻率，因此不可避免地需要添加非磁性合金元素si、al、mn等的合金量，並且為了克服由此導致的磁通密度的下降，需要進行用於控制織構(crystaltexture)的研究。

技術實現要素：

技術問題

本發明的一實現例提供一種無取向電工鋼板的製備方法。

本發明的另一實現例提供一種無取向電工鋼板。

技術方法

本發明的一實施例的無取向電工鋼板的製備方法包括：對板坯進行加熱後進行熱軋來製備熱軋板；對所述熱軋板進行熱軋板退火；對完成所述熱軋板退火的鋼板進行冷軋來製備冷軋板；及對所述冷軋板進行冷軋板退火，所述進行冷軋板退火的步驟中的冷軋板退火溫度和所述進行熱軋板退火的步驟中的熱軋板退火溫度之差為100℃以下。

所述進行熱軋板退火的步驟可在熱軋板退火溫度比在所述進行熱軋來製備熱軋板的步驟中進行熱精軋時的溫度高150℃以上的溫度下實施。

在所述進行熱軋板退火的步驟中，從熱精軋時的溫度到熱軋板退火溫度的退火時間可為兩分鐘以下。

在所述進行冷軋板退火的步驟中，冷軋板退火時間可為五秒以上。

完成所述熱軋板退火的鋼板的晶粒粒徑可為80μm以上。

所述板坯以重量％計可包括al：0.0005％至0.02％、sn：0.005％至0.15％、p：0.001％至0.15％及s：0.0008％至0.015％，並且包括餘量的fe及雜質。

所述板坯可進一步包括sb：0.005％至0.15％，並且([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]值為40以上。

所述板坯以重量％計可進一步包括si：1.5％至4.0％、mn：0.02％至3.0％、c：大於0且0.005％以下、n：大於0且0.005％以下及ti：大於0且0.003％以下。

本發明的一實現例的無取向電工鋼板以電工鋼板的全部組成100重量％為計，包括al：0.0005％至0.02％、sn：0.005％至0.15％、p：0.001％至0.15％及s：0.0008％至0.015％，並且包括餘量的fe及雜質。

所述無取向電工鋼板可進一步包括sb：0.005％至0.15％，並且([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值為40以上。

在所述無取向電工鋼板的織構(crystaltexture)中，以歐拉取向為準具有(30，0，45)取向的晶粒體積分率可為以歐拉取向為準具有(10，0，45)取向的晶粒體積分率的1.5倍以上。

發明效果

本發明的一實現例能夠提供一種磁通密度高的無取向電工鋼板。

附圖說明

圖1為表示{具有(30，0，45)取向的晶粒的體積分率}/{具有(10，0，45)取向的晶粒的體積分率}和br值之間關係的圖表。

圖2為表示([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]值和br值之間關係的圖表。

圖3為表示冷軋板退火溫度和br值之間關係的圖表。

具體實施方式

參見附圖及詳細後述的實施例，應能清楚理解本發明的優點和特徵、以及用於實現這些優點和特徵的方法。但是，本發明並不局限於以下公開的實施例，可由各種不同的形式實現。本實施例只是用於完整地公開本發明，且為了向本領域技術人員完整地告知發明的範疇而提供的，本發明應由權利要求的範疇來定義。在說明書全文中相同的附圖標記表示相同的結構要素。

因此，為了避免本發明的解釋不清楚，在幾個實現例中未具體說明公知的技術。除非有其他定義，在本說明書中使用的所有用語(包括技術用語和科學用語)可以表達本發明所屬技術領域的技術人員共同理解的含義。在說明書全文中，當提到某一部分「包括」某結構要素時，除非有特別相反的記載，該表述不排除其他結構要素，而表示可進一步包括其他結構要素。此外，除非在句子中特別提到，單數形式的表述還包括複數形式的表述。

除非有特別說明，％表示重量％。

下面說明本發明的一實現例的無取向電工鋼板的製備方法。

首先提供板坯。

所述板坯以板坯的全部組成100重量％為計，可包括al：0.0005％至0.02％、sn：0.005％至0.15％、p：0.001％至0.15％及s：0.0008％至0.015％，並且包括餘量的fe及雜質。

所述板坯可進一步包括sb：0.005％至0.15，並且([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值為40以上。其中，[al]、[sn]、[sb]、[p]及[s]分別表示al、sn、sb、p及s的重量％。

此外，所述板坯以板坯的全部組成100重量％為計，可進一步包括：si：1.5％至4.0％、mn：0.02％至3.0％、c：大於0且0.005％以下、n：大於0且0.005％以下、及ti：大於0且0.003％以下。

下面說明限制成分的理由。

若添加的al為0.0005％以上，則能提高鋼板的電阻率而減少鐵損；但若添加的al超過0.02％，則有可能降低磁通密度。

若添加的sn為0.005％以上，則在退火時sn會偏析於晶界中，從而能夠抑制{111}織構的形成；但若添加的sn超過0.15％，則有可能在熱軋及冷軋工序中導致包括表面缺陷在內的軋制性的下降。

若添加的sb為0.005％以上，則在退火時sb會偏析於晶界中，從而能夠抑制{111}織構的形成；但若添加的sb超過0.15％，則有可能在熱軋及冷軋工序中導致包括表面缺陷在內的軋制性的下降。

若添加的p為0.001％以上，則會增加電阻率而降低鐵損，並且偏析於晶界中而抑制損害磁性的{111}織構的形成，並形成有利的織構{100}；但若添加的p超過0.15％，則有可能降低冷軋性。

若添加的s為0.0008％以上，則s會偏析於表面上，並且降低{100}面的表面能，從而能夠在{100}面上發展較強的織構。但若添加的s超過0.015％，則有可能因為偏析於晶界中而降低加工性。

此外，([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值可為40以上。更為具體地，可為40以上且240以下。當([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值為40至240時，磁通密度優異。當([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值小於40時，鋼板的磁通密度下降。對此將在後面在實施例中進行描述。

若添加的si為1.5％以上，則能降低渦流損耗；但若超過4.0％，則有可能增加脆性而降低軋制性。

若添加的mn為0.02％以上，則能增加電阻率而降低鐵損。但若超過3.0％，則有可能減小飽和磁通密度。

若c超過0.005％，則有可能擴大奧氏體區域，並且增加產生相變的溫度區，在最終退火時抑制鐵素體的晶粒成長，從而增加鐵損。

若n超過0.005％，則有可能形成氮化物，抑制晶粒成長而降低磁性。

若ti超過0.003％，則有可能形成微小的碳化物和氮化物，從而抑制晶粒成長，織構變差。

此外，所述板坯可為具有當加熱到a1溫度以上時不會產生奧氏體相變的組分系統的板坯。

加熱上述板坯後進行熱軋而製備熱軋板。

板坯加熱溫度可為1250℃以下。若超過1250℃，則板坯中的析出物有可能在固溶之後在熱軋時微量析出。

在熱軋時，可經過一次以上的熱軋道次進行熱軋。

此外，最後一次熱軋道次(熱精軋)可在920℃以下的溫度下實施。更為具體地可為800℃至920℃。以後，若在比熱精軋溫度高150℃以上的溫度下對在920℃以下的溫度下完成精軋的熱軋板實施兩分鐘以內的熱軋板退火，則能獲得在鋼板的中心部和表面部的所有區域中晶粒大小均勻的熱軋退火板。由此，能夠獲得(30，0，45)取向分率高達(10，0，45)取向分率的1.5倍以上的織構而提高磁通密度。

之後，對熱軋板進行熱軋板退火。熱軋板退火溫度可為比熱精軋時的溫度高150℃以上的溫度。此外，熱軋板退火溫度的範圍可為900℃至1200℃。在此，熱軋板退火溫度表示熱軋板退火時的熱軋板最高溫度。此外，在進行熱軋板退火時，從熱精軋時的溫度到熱軋板退火溫度的退火時間可為兩分鐘以下。

若在比熱精軋溫度高150℃以上的溫度下實施兩分鐘以內的熱軋板退火，則能獲得在鋼板的中心部和表面部的所有區域中晶粒大小均勻的熱軋退火板。由此，能夠獲得(30，0，45)取向的分率高達(10，0，45)取向分率的1.5倍以上的織構而提高磁通密度。對此將在後面在實施例中進行描述。

此外，在完成所述熱軋板退火的鋼板的表面部和厚度方向中心部的所有區域中，晶粒粒徑可為80μm以上。若小於80μm，則晶粒未能充分成長，有可能降低電工鋼板的磁性。

此外，在完成所述熱軋板退火的鋼板的表面部和厚度方向中心部的所有區域中，晶粒粒徑可為80μm以上且700μm以下。由於在鋼板的表面部和厚度方向中心部的所有區域中晶粒具有80μm以上且700μm以下的均勻的大小，因此能夠提高電工鋼板的磁性。

之後，對完成熱軋板退火的熱軋退火板進行冷軋而製備冷軋板。進行所述冷軋時的壓下率可為50％至95％。

之後，對所述冷軋板進行冷軋板退火。可在比熱軋板退火溫度低100℃以下的溫度區域的冷軋板退火溫度下實施冷軋板退火。此外，冷軋板退火時間可為五秒以上。

若冷軋板退火溫度和熱軋板退火溫度之差大於100℃，則即使將冷軋板退火時間保持五秒以上，也不能獲得(30，0，45)取向的分率高達(10，0，45)取向分率的1.5倍以上的織構。對此將在後面在實施例中進行描述。

下面說明本發明的一實現例的無取向電工鋼板。本發明的一實現例的無取向電工鋼板以電工鋼板的全部組成100重量％為計，可包括al：0.0005％至0.02％、sn：0.005％至0.15％、p：0.001％至0.15％及s：0.0008％至0.015％。

所述無取向電工鋼板可進一步包括sb：0.005％至0.15％，並且([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]的值為40以上。其中，[al]、[sn]、[sb]、[p]及[s]分別表示al、sn、sb、p及s的重量百分比(％)。至於限定無取向電工鋼板中成分的理由，則與限定板坯中成分的理由相同，因此不再贅述。

在所述無取向電工鋼板的織構中，以歐拉取向為準具有(30，0，45)取向的晶粒的體積分率可為以歐拉取向為準具有(10，0，45)取向的晶粒的體積分率的1.5倍以上。若具有(30，0，45)取向的晶粒的體積分率為具有(10，0，45)取向的晶粒的體積分率的1.5倍以上，則能提高磁通密度。

圖1為表示{具有(30，0，45)取向的晶粒的體積分率}/{具有(10，0，45)取向的晶粒的體積分率}和br值之間關係的圖表。

為了考慮鋼板密度而評價磁通密度值，如以下方式根據考慮到鋼板密度的磁通密度(br)值來評價鋼板的磁通密度。

br＝7.87/(7.87-0.0.065×[si]-0.1105×[al])×b50

其中，[si]為si的添加量(重量％)，[al]為al的添加量(重量％)。

b50為由5000a/m的電流感應在鋼板中的磁通密度值。

之所以考慮非常規磁通密度值的密度，是因為隨著鋼中的si及al的添加量的增加，鋼中的鐵原子分率減少，隨之飽和磁通量減少，只有考慮到這一點才能評價通過織構實現的磁通密度的提高。

參見圖1可知，以歐拉取向為準具有(30，0，45)取向的晶粒的體積分率為以歐拉取向為準具有(10，0，45)取向的晶粒的體積分率的1.5倍以上時，考慮到密度的鋼板的磁通密度優異。

下面，通過實施例進行詳細說明。但以下實施例只是示意地表示本發明，本發明的內容並不限於以下實施例。

[實施例1]

製備板坯，所述板坯以重量％計包括：si：3.0％、mn：0.4％、c：0.002％、n：0.003％及ti：0.001％，並且以al：0.0005％至0.02％、sn：0.005％至0.15％、sb：0.005％至0.15％、p：0.001％至0.15％及s：0.0008％至0.015％的範圍包括sn、sb、p、s及al，經過調節sn、sb、p、s及al的含量，所述板坯具有圖2的x軸所示的([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]值。

在1150℃下加熱所述板坯後進行熱軋而製備熱軋板。熱軋時的熱精軋在900℃下實施。之後，在1100℃下進行熱軋板退火後進行冷軋，並在1050℃下實施五秒鐘的冷軋板退火。從熱精軋時的溫度到熱軋板退火溫度的退火時間為兩分鐘。

參見圖2可知，當([sn]+[sb]+[p]+20×[s])/[al]值為40以上時，磁通密度優異。

[實施例2]

製備板坯，所述板坯以重量％計包括：si：3.0％、mn：0.4％、c：0.002％、n：0.003％、ti：0.001％、al：0.004％、sn：0.03％、sb：0.03％、p：0.05％及s：0.005％，並且包括餘量的fe及雜質。在1150℃下加熱所述板坯後進行熱軋而製備熱軋板。熱軋時的熱精軋在900℃下實施。之後，在1100℃下進行熱軋板退火，並進行冷軋而製備冷軋板。從熱精軋時的溫度到熱軋板退火溫度的退火時間為兩分鐘。在圖3所示溫度下對所述冷軋板實施五秒鐘的冷軋板退火。

參見圖3可知，當冷軋板退火溫度和熱軋板退火溫度之差為100℃以下時，磁通密度優異。

以上，參照附圖對本發明的實施例進行了說明，但本發明所屬領域的技術人員可以理解，在不改變技術思想或必要特徵的情況下，本發明可由其他形式實施。

因此，上述實施例在所有方面上是示意性的，而不是限制性的。本發明的保護範圍應以所附的權利要求書為準而非上述詳細說明，由權利要求書的含義、範圍及等同概念導出的所有變更或變更後的形式，均屬於本發明的保護範圍。