[发明专利]一种无取向电工钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域。具体地说，本发明涉及一种无取向电工钢板(a non-oriented electrical steel sheet)及其制造方法，尤其涉及一种生产成本低、铁损低且磁导率高的适用于工业电机的无取向电工钢板及其制造方法。

背景技术

随着世界各国对节能要求的不断提高，对电机的效率和节能提出了更高的要求。要提高电机效率，必须设法降低电机的损耗。电机的损耗大体分为如下几类：定转子铜损耗、基本铁损耗、机械损耗和杂散损耗。其中铜损耗约占总损耗的40％，铁损耗占总损耗的20％，它们都与电机的制造材料电工钢板的磁感和磁导率有关。提高电工钢板的磁感应强度和磁导率可以降低铜铁损耗和铁损耗，因此具有低铁损和高磁导率的无取向电工钢板是制造高效电机的首选材料。

通常，为了获得较低的铁损耗，一般选择添加Si、Al等元素来提高材料的电阻率。比如，日本专利JP-A-55-73819公开到，通过添加适量的Al并调整退火气氛，可减少钢板表面的内氧化层，从而获得优异的磁性能。类似地，日本专利JP-A-54-68716和JP-A-61-87823公开到，通过添加Al、添加REM、或者优化退火的冷却速度，可提高磁性能。

然而，单单通过添加Si、Al等合金元素，或者同时配合相应的工艺优化来提高磁性能是有局限性的，因为众所周知，Si和Al的添加会导致磁感下降，导致电工钢板的磁导率降低，从而降低电机的使用效率。

美国专利US 4545827公开了一种低铁损、高磁导率的无取向电工钢板的制造方法，通过调整C含量(wt％)控制产品碳化物析出，同时采取平整技术获得3.5-5.0ASTM的铁素体晶粒及易磁化织构组分，但是该专利的成分体系是低Si、高C。而C含量高易发生磁时效，引起铁损增加。

美国专利US 6428632公开了一种各向异性小、加工性能好、可应用在高频区域的无取向电工钢，该专利要求钢板性能满足公式B₅₀(L+C)≥0.03W_15/50(L+C)+1.63和W_10/400(D)/W_10/400(L+C)≤1.2的条件，能够制造出效率高于92％的高效电机。但该专利的无取向电工钢主要用于高频旋转电机，其生产成本较高，因而不适用于普通工业电机。

因此，开发出生产成本低、适用于工业电机的铁损低且磁导率高的无取向电工钢板具有广阔的市场前景。为开发出这种钢板，本发明人基于如下思路设计研究方案：通过控制热轧过程的空冷时间和终轧温度，使钢中夹杂物粗大化，促进热轧板再结晶比例和晶粒长大，获得低铁损高磁导率的无取向电工板，生产出满足提高普通工业电机、高效和超高效工业电机效率所需的无取向电工钢板。具体而言，提供一种适用制造工作磁密为1.0～1.6T区间工业电机的无取向硅钢，利用该钢板制造的电机的效率可以提高1％。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提供一种无取向电工钢板，其铸坯所包含的成分以重量百分比计为：

Si：0.1～2.0wt％，Al：0.1～1.0wt％，Mn：0.10～1.0wt％，C：≤0.005wt％，P：≤0.2wt％，S：≤0.005wt％，N：≤0.005wt％，余量为Fe以及不可避免的杂质，

并且该钢板的磁导率满足以下关系式(1)和(2)：

μ₁₀+μ₁₃+μ₁₅≥13982-586.5P_15/50(1)；

μ₁₀+μ₁₃+μ₁₅≥10000(2)，

其中，μ₁₀、μ₁₃、μ₁₅分别是50Hz时1.0T、1.3T、1.5T磁感强度下的相对磁导率；而P_15/50是在1.5T磁感强度下50Hz时的铁损，计算关系式(1)时，不考虑P_15/50的实际单位是瓦特/千克(W/kg)，将其作为无量纲的数值。

优选该钢板的磁导率满足以下关系式(3)：

μ10+μ13+μ15≥11000(3)。

上述钢板中，可视情况而选择性地添加Sn或Sb的一种或两种，添加的Sn和Sb中的一种或两种的总含量控制在≤0.3wt％。

换句话说，本发明可提供一种无取向电工钢板，其铸坯所包含的成分以重量百分比计为：