无取向电工钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无取向电工钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 无取向电工钢板作为在旋转机械中将电能转换为机械能所需的重要的铁芯材料， 为了节省能量，重要的是具有其磁特性即低的铁损耗和高的磁通密度。
[0003] 在此，铁损耗为在能量的转换过程中转变为热量而消失的能量，因此铁损耗越低 就越有效，磁通密度作为产生动力的力量，其越高就越有效。
[0004] 作为驱动电机使用的电工钢板，为了在高速旋转时获得良好的特性，需要具有良 好的高频铁损耗，为此需要有高的电工钢板的固有电阻率，并且需要适当地控制结晶粒径。
[0005] 这是因为，当固有电阻较低时，涡流损失会变大，从而电机效率急剧变差，在高速 旋转用中很难应用。
[0006] 因此，固有电阻的范围优选为60~80 μ Ω · cm。
[0007] 以往，为了提尚固有电阻通常添加 Si、Al及Mn等合金兀素。
[0008] 然而，这些合金元素的添加会使材料变轻，当Si超过3. 4wt %时会产生无法进行 冷轧的问题，并且具有固有电阻不能超过60μ Ω · cm的问题。
[0009] 因此，为了提高高频铁损耗，应缩减杂质从而使磁区易于移动，但是当大量使用合 金元素时，由于杂质元素的含量变高会导致磁性变差的问题。
【发明内容】
[0010] 本发明的一实施例提供一种无取向电工钢板。
[0011] 本发明的另一实施例提供一种无取向电工钢板的制造方法。
[0012] 本发明的一实施例的无取向电工钢板，以重量％为计，包括Si :2. 0~3. 5%、Mn : 0· 5 ~3. 5%、Cr :0· 5 ~3. 5%、Al :大于 0%且 0· 8% 以下、C :0· 004% 以下、S :0· 004% 以 下、N :0. 004%以下、Ti :0. 004%以下、P :0. 004%以下、满足以下式1到式3的组成中的任 一个范围的Sn和Sb，残量为Fe及其他不可避免添加的杂质，
[0013] 并且可满足以下的式4到式6，
[0014] 0. 010%^ Sn ^ 0. 080%......式 1
[0015] 0. 005%^ Sb ^ 0. 050%......式 2
[0016] 0. 01%^ [Sn] + [Sb] ^ 0. 10%......式 3
[0017] (其中，[Sn]及[Sb]为Sn及Sb的重量％。）
[0018] 2. 5%^ [Si] + [A1] ^ 3. 5%......式 4
[0019] I. 2%^ [Cr] + [Mn] ^ 6. 8%......式 5
[0020] 4.1%^ [Si]+ [Al]+ ([Mn]/2)+ ([Cr]/2) ^5.9%......式 6
[0021] (其中，[Si]、[A1]、[Μη]及[Cr]为 Si、Al、Mn 及 Cr 的重量％。）
[0022] 此外，进一步包括：Cu :0. 025%以下及Se :0. 0080%以下，并且所述Se及Cu可满 足[Se] + [0.5XCu]彡 0.01% (其中，[Se]及[Cu]为 Se 及 Cu 的重量％ )。
[0023] 此外，所述电工钢板可包括Mg :0. 003 %以下。
[0024] 此外，所述电工钢板的维氏硬度（Hv)可为220以下。
[0025] 此外，所述电工钢板的固有电阻值可为60~80 μ Ω · cm。
[0026] 此外，所述电工钢板的微细组织内的晶粒的大小可为50~150 μm。
[0027] 本发明的一实施例的无取向电工钢板的制造方法，包括以下步骤：
[0028] 提供板坯，所述板坯以重量％为计，包括Si :2. 0~3. 5%、Mn :0. 5~3. 5%、Cr : 0· 5 ~3· 5%、A1 :大于 0%且 0· 8% 以下、C :0· 004% 以下、S :0· 004% 以下、N :0· 004% 以下、 Ti :0. 004%以下、P :0. 004%以下、满足以下式1到式3的组成中的任一个范围的Sn和Sb， 残量为Fe及其他不可避免添加的杂质；
[0029] 对所述板坯以1100°C~1250°C的温度进行再加热后，进行轧制而制造热轧钢板； 对所述热轧钢板进行轧制而制造冷轧钢板；及对所述冷轧钢板进行最终退火。
[0030] 此外，所述板坯可满足以下的式4到式6，
[0031] 0. 010%^ Sn ^ 0. 080%......式 1
[0032] 0. 005%^ Sb ^ 0. 050%......式 2
[0033] 0. 01%^ [Sn] + [Sb] ^ 0. 10%......式 3
[0034] (其中，[Sn]及[Sb]为Sn及Sb的重量％。）
[0035] 2. 5%^ [Si] + [A1] ^ 3. 5%......式 4
[0036] I. 2%^ [Cr] + [Mn] ^ 6. 8%......式 5
[0037] 4.1%^ [Si]+ [Al]+ ([Mn]/2)+ ([Cr]/2) ^5.9%......式 6
[0038] (其中，[Si]、[Al]、[Μη]及[Cr]为 Si、Al、Mn 及 Cr 的重量％。）
[0039] 在所述热轧步骤中，热轧的最终轧制可在800°C以上的温度下进行。
[0040] 可进一步包括对所述热轧钢板在850~1150°C的温度下进行热轧板退火的步骤。
[0041] 所述最终退火温度可为750~1050 °C。
[0042] 本发明提供一种无取向电工钢板，该无取向电工钢板适当地控制在钢中添加的合 金元素中的Si、Mn、Al、Cr、Se、Cu、Sn或Sb的含量，从而明显地改善了磁特性。
【具体实施方式】
[0043] 参照下面的详细描述的实施例会清楚地理解本发明的优点和特点以及实现这两 者的方法。但本发明并不局限于下面公开的实施例，可通过不同的多种形式实现，本实施 例只是为了完整地公开本发明，并为了向本领域技术人员完整地告知本发明的范畴而提供 的，本发明只由权利要求的范畴来定义。在整个说明书中相同的附图标记表示相同的结构 要素。
[0044] 本发明的一实施例的无取向电工钢板，以重量％为计，包括Si :2. 0~3. 5%、Mn : 0· 5 ~3. 5%、Cr :0· 5 ~3. 5%、Al :大于 0%且 0· 8% 以下、C :0· 004% 以下、S :0· 004% 以 下、N :0. 004%以下、Ti :0. 004%以下、P :0. 004%以下、满足以下式1到式3的组成中的任 一个范围的Sn和Sb，残量为Fe及其他不可避免添加的杂质，
[0045] 并且可满足以下的式4到式6，
[0046] 0. 010%^ Sn ^ 0. 080%......式 1
[0047] 0. 005%^ Sb ^ 0. 050%......式 2
[0048] 0. 01%^ [Sn] + [Sb] ^ 0. 10%......式 3
[0049] (其中，[Sn]及[Sb]为Sn及Sb的重量％。）
[0050] 2. 5%^ [Si] + [A1] ^ 3. 5%......式 4
[0051] I. 2%^ [Cr] + [Mn] ^ 6. 8%......式 5
[0052] 4.1%^ [Si]+ [Al]+ ([Mn]/2)+ ([Cr]/2) ^5.9%......式 6
[0053] (其中，[Si]、[Al]、[Μη]及[Cr]为 Si、Al、Mn 及 Cr 的重量％。）
[0054] 此外，可进一步包括：Cu :0.025%以下及Se :0.0080%以下，并且所述Se、Cu可满 足[Se] + [0.5XCu]彡 0.01% (其中，[Se]及[Cu]为 Se 及 Cu 的重量％ )。
[0055] 所述电工钢板可包括Mg :0. 003 %以下。
[0056] 下面，对限制构成本发明的成分元素的范围和成分元素间的添加比率的理由进行 说明。
[0057] [Si :2. 0 ~3. 5 重量％ ]
[0058] Si起到提高材料的比电阻而降低铁损耗的作用。当添加量低于2. 0%时，高频铁 损耗的改善效果不足，当添加量超过3. 5%时，材料的硬度会上升，从而导致生产性及冲压 性能变差。更为详细地，可为2. 8~3. 3%。
[0059] [Al :0· 8 重量％ 以下]
[0060] Al起到提高材料的比电阻而降低铁损耗的作用。
[0061] 当Al超过0. 8%时，在连续铸造时会改变其模具的物性而很难进行连续铸造，因 此会大幅降低生产性。此外，在退火时会促进表面氧化，并且与Cr结合而生成析出物，从而 导致磁性变差。
[0062] [Mn :0· 5 ~3. 5 重量％ ]
[0063] Mn起到提高材料的比电阻而改善铁损耗，并且形成硫化物的作用。
[0064] 当添加量为0. 5%以下时，没有高频铁损耗的改善效果，当添加量超过3. 5%时， 助长对磁性不利的[111]集合组织的形成而急剧降低磁通密度。更为详细地，可为1. 5~ 2. 5%〇
[0065] [Cr :0· 5 ~3. 5 重量％ ]
[0066] Cr起到提高材料的比电阻而改善铁损耗的同时防止材料硬度上升的作用。
[0067] 为了保证高频铁损耗需要添加0. 5%以上，当添加量超过3. 5%时，助长对磁性不 利的集合组织的成长而急剧降低磁通密度。更为详细地，可为1. 5%~3. 5%。
[0068] [Cu :0· 025 重量％ 以下]
[0069] Cu与钢中的S结合而制造硫化物，或者单独形成微细的分散相，或者与Se结合 而形成微细的析出物，从而降低晶粒的成长性，所以可为0.025%以下。更为详细地，可为 0· 006% 以下。
[0070] [Se :0· 0080 重量％ 以下]
[0071] Se与钢中的Cu结合而形成Cu2Se、Cu3Se2、CuSe及CuSe 2，并且遏制晶粒的成长性， 因此可添加0. 0080%以下。当添加量超过0. 0080%以上时，微细析出物的量会急剧增加， 从而导致磁性变差。更为详细地，可为0. 007%以下。
[0072] [Sn 及 Sb]
[0073] Sn及Sb会偏析在钢板的表面及晶粒边界上，从而起到遏制在退火时的表面氧化， 并且改善集合组织的作用。
[0074] 在本发明中，Sn及Sb可以分别单独添加，也可混合添加这两种元素。
[0075] 当单独添加 Sn时，该添加量可为0.01~0.08%。更为详细地，可为0.01~ 0· 03%〇
[0076] 当添加量为0. 01%以下时，起不到作用，当添加量为0. 08%以上时，会偏析在晶 粒边界上而降低韧性，从而相对磁性改善降低生产性。
[0077] 此外，当单独添加 Sb时，添加量可为0.005~0.05%。更为详细地，可为0.005~ 0. 03%。当添加量低于0. 005 %时，起不到作用，当添加量超过0. 05 %时，会偏析在晶粒边 界上而降低韧性，从而相对磁性改善降低生产性。
[0078] 此外，当混合添加 Sn及Sb时，优选为0.01%彡[Sn] + [Sb]彡0· 10% (其中，[Sn] 及[Sb]为Sn及Sb的重量％ )。
[0079] 当Sn和Sb的总量低于0. 01 %时，起不到添加效果，当添加量超过0. 1 %时，夹杂 物的分数会增加，从而导致磁性变差。
[0080] 其他可包括C、S、N、Ti及P。
[0081] C产生磁时效，因此优选限制为0. 004%以下，进一步优