无取向电工钢板及其制造方法与流程

本发明的一实施方案提供一种无取向电工钢板及其制造方法。具体地，本发明的一实施方案通过适当添加mo、ti、nb和v，并在最终退火后的冷却过程中控制在特定温度范围内的时间来抑制细小碳氮化物形成的无取向电工钢板及其制造方法。涉及一种磁性和强度都优异的无取向电工钢板及其制造方法。

背景技术：

1、在将电能转换为机械能的电动机终主要使用无取向电工钢板。为了在能量转换过程终发挥高效率，需要更加改善电工钢板的特性。

2、特别是最近，随着代替内燃机的电动机驱动的环保汽车受到关注，作为电动机驱动用的芯材的无取向电工钢板的需求量不断增加。为此同时提高无取向性电工钢板的磁特性和强度的方法备受关注。

3、无取向电工钢的磁特性主要用铁损和磁通密度来评价。铁损是指在特定的磁通密度和频率下发生的能量损失，磁通密度是指在特定的磁场下获得的磁化程度。铁损越低，在相同条件下可以制造的能效高的电动机，磁通密度越高，电动机可越小型化或者可降低铜损。因此，制造具有低铁损和高磁通密度的无取向性电工钢板是重要的。通过使用具有这些特性的无取向电工钢板，可以制造出具有优异效率和扭矩的驱动电机，从而可以提高环保车辆的行驶里程和输出功率。

4、另一方面，无取向电工钢板的特性还应考虑电动机的运行条件。作为评价电动机用无取向电工钢特性的通用标准，广泛采用在50hz商用频率下施加1.5t磁场时的铁损w15/50。但是，用于环保车辆的驱动电机的厚度为0.35mm以下的无取向电工钢板，在1.0t以下的低磁场和400hz以上的高频下的磁特性往往很重要。在许多情况下，无取向电工钢板的特性是用w10/400铁损来评价的。

5、此外，用于环保车辆驱动用电动机的高效无取向电工钢板需要具备优异的强度和磁性。环保车辆用驱动电动机主要设计为永磁体被插入到转子的形式，为了使永磁体插入式电动机发挥出优异的性能，永磁体应位于转子外部，以便其尽可能靠近固定子。

6、然而，如果电工钢板的强度低，当电动机高速旋转时，被插入到转子的永磁体可能会因离心力而脱离。因此，需要高强度的电工钢板来确保电动机的性能和耐久性。

7、作为同时提高无取向电工钢板的磁性能和强度的常用方法是添加si、al或mn等合金元素。通过添加这些合金元素来提高钢的比电阻，则可以降低涡流损耗，从而降低总铁损。

8、此外，合金元素被用作铁中的替代元素而被固溶，以产生强化效果以增加强度。

9、另一方面，随着si、al、mn等合金元素添加量的增加，具有磁通密度降低，脆性增加的缺点。如果添加量超过一定量，则无法进行冷轧，无法进行商业生产。特别是电工钢板的厚度越薄，高频铁损越好，脆性导致的轧制性劣化成为致命的问题。

10、根据电动机的设计意图，有时会使用即使磁性能有所下降也是强度有所改善的电工钢板。作为制造此目的的电工钢板的方法，有利用间隙元素析出的方法和细化晶粒的方法。

11、为了通过电动机的小型化来提高转速或增加被插入到转子的永磁体的效果的时候，使用尽管电工钢板的磁性能略有下降也是强度显着提高的电工钢板制成的转子。

12、此时，当形成含有c、n、s等间隙型固溶元素的微细析出物时，虽然强度增加效果好，但铁损迅速恶化，反而会降低电机的效率.减小晶粒尺寸的方法的缺点在于，由于未再结晶部分的夹杂，增加了钢板材料的不均匀性，从而增加了批量生产的产品的质量偏差。

13、为了解决上述问题，有一种通过控制最终退火工序的冷却速度来制造同时提高磁性和强度的无取向电工钢板的方法。但是，该方法制造的钢板存在因未再结晶部混杂而材质不均匀的问题，难以应用于大批量生产工艺中。

14、此外，以往提出的同时提高磁性和强度的技术大多因制造成本增加、生产性和收率下降或改善效果不佳而被忽视。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明的一实施例提供一种无取向电工钢板及其制造方法。具体地，本发明的一实施方案通过适当添加mo、ti、nb和v，并在最终退火后的冷却过程中控制在特定温度范围内的时间来抑制细小碳氮化物形成的无取向电工钢板及其制造方法。

3、(二)技术方案

4、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，以重量％计，所述无取向电工钢板包含si：3.3至4.0％、al：0.4至1.5％、mn：0.2至1.0％、c：0.0015至0.0040％、n:0.0005至0.0020％、s:0.0005至0.0025％、mo:0.005至0.01％、ti:0.0005至0.0020％、nb:0.0005至0.0020％以及v:0.0005至0.0020％，余量包含fe和不可避免的杂质，

5、满足下式1。

6、[式1]

7、1.75≤([mo]+[ti]+[nb]+[v])/([c]+[n])≤4.00

8、(式1中，[mo]、[ti]、[nb]、[v]、[c]和[n]各自表示mo、ti、nb、v、c和n的含量(重量％)。)

9、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，

10、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，平均晶粒直径为55至80μm，

11、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，粒径50nm以下的碳化物、氮化物、碳氮化物中的至少一种的分布密度为0.5个/mm2以下。

12、通过下面的式2计算的值为500至2000。

13、[式2]

14、[平均晶粒直径(μm)]2×[晶粒直径为50nm以下的碳化物、氮化物、碳氮化物中的至少一种的分布密度(pcs/mm2)]

15、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，进一步包含sn：0.015至0.1重量％、sb：0.015至0.1重量％、p：0.005至0.05重量％中的至少一种。

16、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，进一步包含cu：0.05重量％以下、b：0.002重量％以下、mg：0.005重量％以下、zr：0.005重量％以下中的至少一种。

17、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，电阻率为50μω·cm以上。

18、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，密度为7.55g/cm3以上。

19、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，0.2％偏移屈服强度(rp0.2)440mpa以上。

20、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板，0.2％偏移屈服强度(rp0.2)为上屈服强度(reh)的98.5％以上。

21、根据本发明的一个实施例的无取向电工钢板的制造方法包含，制造板坯的步骤，以重量％计，所述板坯包含si：3.3至4.0％、al：0.4至1.5％、mn：0.2至1.0％、c：0.0015至0.0040％、n:0.0005至0.0020％、s:0.0005至0.0025％、mo:0.005至0.01％、ti:0.0005至0.0020％、nb:0.0005至0.0020％以及v:0.0005至0.0020％，余量包含fe和不可避免的杂质，满足下式1，对板坯进行热轧以制造热轧板的步骤；对热轧板进行冷轧以制造冷轧板的步骤；以及对所述冷轧板进行最终退火的步骤。

22、[式1]

23、1.75≤([mo]+[ti]+[nb]+[v])/([c]+[n])≤4.00

24、(式1中，[mo]、[ti]、[nb]、[v]、[c]和[n]各自表示mo、ti、nb、v、c和n的含量(重量％)。)

25、所述最终退火步骤包括在910至1000℃的均热温度下进行均热的步骤，以及在25秒内从均热温度冷却至600℃的冷却步骤。

26、进一步包含在制造热轧板的步骤之后，在850至1150℃的温度下对热轧板进行退火的步骤。

27、最终退火步骤是在氢气(h2)和氮气(n2)混合的气氛中进行退火。

28、(三)有益效果

29、根据本发明的一个实施例，通过提供一种同时提高磁性和强度的无取向电工钢板，有助于提高环保车辆的驱动电机的性能。