[發明專利]高頻磁性優異的高硅電工鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 201510347487.5
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104946967B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 房現石;馬愛華;郝允衛;王波;張峰;劉獻東;黃昌國;鄒亮;李登峰;馬長松
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C21D6/00;C21D1/26
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙)31228
• 代理人: 楊丹莉,李丹

技術領域

本發明涉及一種鋼材料及其制造方法，尤其涉及一種電工鋼及其制造方法。

背景技術

電工鋼主要用來制造電機和變壓器的鐵芯，是電力、電訊工業中重要的金屬軟磁材料。硅含量對電工鋼的磁性能有著重要的影響，隨著硅含量的增加，電工鋼表現出優異的軟磁性能，尤其是，當硅含量超過5.0wt.％的硅含量較高的電工鋼的高頻鐵損低，其磁致伸縮系數接近于零，降噪效果明顯，非常適合制造中、高頻電機以及作為變壓器、音頻和視頻磁頭材料、扼流線圈和高頻下的磁屏蔽材料。

然而，一旦鋼材料中硅含量超過5wt.％時，鋼材料將變得既硬又脆，從而使其冷加工性能嚴重惡化。圖1為Fe-Si合金的部分二元平衡相圖。從圖1可以看出，當Si>5.0wt.％，Fe-Si合金從高溫無序相A2(體心立方晶體，對應空間群是Im3m)狀態緩慢冷卻時，會發生兩種固態相變：1)當溫度達到790℃左右時，從A2無序相向B2有序相(β′-CuZn型晶體結構，對應空間群Pm3m)轉變；以及2)當溫度達到550℃左右時，B2有序相進一步向D0₃有序相(BiF₃型晶體結構，對應空間群Fm3m)轉變。B2和D0₃有序相會減少合金中滑移系數量，阻礙滑移變形，這是導致高硅電工鋼脆性的根本原因。

為了改善電工鋼的加工性能，公開號為JP6184708A，公開日為1994年7月5日，名稱為“具有優良的室溫加工性的高硅鋼片”的日本專利文獻公開了一種高硅鋼材料。該高硅鋼材料的各化學元素的質量百分配比為：Si：5.0-7.0％，C：0.001-0.01％，Mn：0.01-0.5％，Sol.Al：0.001-0.01％，O：0.001-0.01％，其余是Fe和不可避免的雜質。

此外，公開號為JP6220590A，公開日為1994年8月9日，名稱為“具有優良加工性能的高硅電工鋼”的日本專利文獻也記載了一種高硅電工鋼以改善電工鋼的加工性能，其化學成分按質量百分數為：Si：4-10％，C≤0.01％，Mn≤0.5％，P≤0.01％，S≤0.01％，Al≤0.2％，N≤0.01％，O≤0.02wt％，余量Fe和不可避免的雜質。

上述兩篇日本專利文獻所公開的技術方案都是通過高真空熱處理使得晶界偏析氧元素含量降低到30at.％以下來實現晶界和晶粒尺寸的控制。

公告號為JP 5170037B2，公開日為2009年12月10日，名稱為“高硅鋼板及其制造方法”的日本專利文獻記載了一種高硅鋼板。該高硅鋼板的各化學元素(wt.％)為：C≤0.02％，Si：4.5-7.5％，Mn≤2.0％，Al≤3.0％，P≤0.2％，N≤0.02％以及O≤0.02％，以形成液相中的1100-1300℃的溫度范圍下的0.005-1.0％的沉淀，余量的Fe和不可避免的雜質。

上述日本專利文獻所公開的技術方案需要采用步驟較為復雜的化學氣相沉積法來制備Si含量為4.5-7.5％的高硅電工鋼，并利用在1100-1300℃產生的液態析出物來抑制晶粒長大，從而使得鋼板的平均晶粒尺寸不超過薄板的厚度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高頻磁性優異的高硅電工鋼，該電工鋼高頻軟磁性能優異，且具有優良的加工性能。

為了實現上述目的，本發明提出了一種高頻磁性優異的高硅電工鋼，其化學元素質量百分配比為：

Si：5.5-7.0％；

Mn：0.015-0.10％；

Zn、Co、V、Sn、Cr、Sb、Nb、Ni、Cu、Bi、B的至少其中之一，其總添加量為0.0010-0.50％；

余量為Fe和其他不可避免的雜質；

所述高頻磁性優異的高硅電工鋼的微觀結構含有B2有序相或B2有序相+D0₃有序相，其中B2有序相的平均尺寸d滿足：55≤d≤exp(125×Si-0.87)+2×10³×c^-1.5，其中d的單位為nm，c表示350-850℃溫度區間內的冷卻速率，其單位為℃/s，式中的Si表示Si元素的質量百分含量。