无取向半工艺电工钢50W300牌号的研发

涟钢科技与管理 2019年第1期
·1·
无取向半工艺电工钢50W300牌号的研发
王仕华 田 飞 吴泽交 谢 凯
（涟钢技术中心）
摘 要 通过铁水脱硫→转炉→RH 真空精炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→罩退→平整→重卷→消除应力退火等生产工艺，采用C ≤0.003%，Si+Als ≤1.80%成分体系，成功开发出无取向半工艺电工钢50W300牌号。

消除应力退火后产品铁损值P 15/50达到2.75w/kg ，磁感应强度B 5000达到1.68T ，达到国标50W300牌号磁性要求。

对比实验炉820℃和850℃消除应力退火后磁性能值，850℃消除应力退火后铁损值优于820℃消除应力退火后的铁损值，磁感强度变化不大。

工业炉内800℃消除应力退火磁性能值优于实验炉820℃和850℃消除应力退火磁性能值。

关键词 无取向；半工艺；50W300；磁性能
近年来，由于节能环保的迫切需要，电工钢产品向绿色、环保、节能方面发展迅速，低铁损、高磁感是电工钢发展方向，绿色制造是电工钢发展主流，研究证明，含涂层电工钢在冲片时，绝缘涂层的破损不仅会影响电工钢性能、叠装系数和防蚀能力，而且破损的碎屑会漂浮于空气中，形成粉尘，对生产加工环境和生产人员的身体健康造成危害[1]。

无取向半工艺电工钢是没有涂层硅钢产品，具有环保、制造成本低、价格便宜、磁性能好、加工性能优等特性，适应国家政策方向，满足电机行业高效及超高效发展方向。

无取向半工艺电工钢是区别于全工艺无取向电工钢制造工艺的电工钢产品，冷轧完后需经不完全退火、3%~10%临界变形，冲片后再进行消除应力退火和发蓝处理。

为满足市场对提高电工钢磁性能要求，结合我司多年来对无取向半工艺电工钢研究经验，经过对化学成分、消除应力退火温度的研究，开发出低铁损、高磁感的半工艺无取向电工钢50W300。

1 试制开发
根据全工艺无取向电工钢50W300牌号标准对磁性能的要求，通过对化学设计、工艺路线及工艺参数确定，采用C ≤0.003%，Si+Als ≤1.80%
及加微量元素X 的成分体系，按全工艺无取向电工钢生产工艺要求生产至冷轧硬卷，然后经罩式退火炉进行不完全退火和3%~5%平整变形，然后取30×300mm 横纵各8片的试样在箱式炉和工业炉中消除应力退火，用爱泼斯坦方圈磁性能检测仪器检测磁性能。

工艺路线：铁水脱硫→转炉→RH 真空精炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→罩退→平整→重卷→消除应力退火。

2 试制结果及讨论
2.1 化学成分设计
冶炼50W300化学成分控制见表1所示。

碳、硫等夹杂元素对电工钢来说是有害元素，不仅使铁损增高，磁感降低，碳高也会引起磁时效，故本试验采取低碳和低夹杂元素控制；硅和铝成分对铁损降低有利，但高硅和高铝使制造成本增加，本试验采用低硅低铝设计是在保证磁性能的条件下降低制造成本。

2.2 试样加工及力学性能结果
在钢卷上取力学性能检测样和磁性能检测样板，力学能检测结果如表2所示；磁性能检测样
表1 50W300化学成分控制表（质量分数%）
项目 C Si Mn Als P S X 设计值 ≤0.003
1.20～1.40 0.30～0.50
0.20～0.40
≤0.020
≤0.0050.040～0.060
实际值
0.0026 1.33 0.39 0.29 0.018
0.0035
0.049
2019年第1期 LYS Science-Technology& Management
·2·为1000mm×板宽的板样，经剪板机切成100mm×板宽的条料，再在冲片机上制成横纵各8片30mm×300mm 的磁性能检测试样。

无取向半工艺电工钢经3%~10%平整变形后，下游直接冲成电机定子和转子，对原料的力
学性能具有一定的要求，根据文献[2]资料显示，高的力学性能，有利于提高冲片性、降低冲模的磨损、冲片毛刺降低和提高模具寿命，由表2可知，此牌号的屈强比达到94%以上，硬度HV5达到180，对下游冲片加工提供了有利条件。

表2 消除应力前力学性能检测结果
牌号
厚度/mm
屈服强度Rm/MPa
抗拉强度Rp/MPa
延伸率δ/A80
硬度/HV5 50W300 0.5
444
472
25
180
2.3 消除应力退火 2.
3.1 实验炉消除应力退火
将取好条样放入箱式退火炉进行消除应力退火，退火保温温度设定820℃、850℃，保护气氛采用80%氮和20%氢，露点设定为-30℃，保温60 min 后控温冷却，在冷却至500℃时，通入水蒸汽进行发蓝处理，露点由-30℃调整到+40℃，处理60 min ，让表面形成一层致密的Fe 3O 4作为绝缘膜代替涂层，不仅绝缘效果好，而且环保。

总退火时间设定为8 h ，如图1 中a 图所示。

2.3.2 工业炉消除应力退火
在工业炉中，将样条随已冲好的无取向半工艺电工钢定子一起放入工业炉中消除应力退火。

退火保温温度设定800℃，保护气氛采用80%氮和20%氢，露点设定为-30℃，保温60min 后控温
冷却，在冷却至500℃左右时，通入水蒸汽进行发蓝处理，处理60 min ，总退火时间设定为8 h ，退火曲线如图1中b 图所示。

退火温度是影响电工钢铁损的关键因素之一，铁损值随退火温度的升高而降低，消除应力退火过程中，在消除平整变形和冲压对钢带产生应力的同时，为了提高磁性能，将消除应力退火温度提高，有利于晶粒度长大和均匀。

退火温度愈高，消除残余应力的速度越快，材料磁性能越好。

但是，当退火温度达到一定高度时，就会发生а—γ相变，冷却时可能因再结晶相变而导致а相晶粒细化，磁性能恶化[3]。

故在实验炉中将消除应力退火温度设定为820℃和850℃，保温时间为60 min 。

在工业炉中，为了降低客户生产成本，故采用800℃的温度消除应力退火，保温60 min 。

a ：实验炉；
b ：工业炉 图1 消除应力退火曲线示意图
(a)
(b)
涟钢科技与管理 2019年第1期
·3·
2.4 磁性能检测结果
消除应力退火试样冷却至室温后，在爱泼斯坦方圈磁性能检测仪器上检测磁性能，结果如表3所示。

由表3可知，50W300无取向半工艺电工钢在实验炉中消除应力退火保温温度由820℃升高到850℃时，最大铁损降低0.1 W/kg ，最小磁感应强度未发生变化；在工业炉中800℃消除应力退火温度下，铁损低于实验炉0.1 W/kg 左右。

经两种消除应力退火后磁性能均好于国家标准50W300牌号的要求。

表3 消除应力退火后无取向半工艺50W300牌号磁性能值
样号 厚度/mm
检测密度ρ/(kg ·dm -3)消除应力退火保温温度/℃ 最大铁损P 15/50 /(W ·kg -1
) 最小磁感应
强度B5000/T
1#（实验炉） 0.5 7.75 820 2.88 1.68 2#（实验炉） 0.5 7.75 850 2.78 1.68 1#（工业炉） 0.5 7.75 800 2.74 1.68 2#（工业炉）
0.5 7.75 800
2.75
1.68
3 结语
a. 采用C ≤0.003%，(Si+Als)≤1.80%成分体系，经罩退加平整工艺，无取向半工艺电工钢50W300牌号在消除应力退火后，磁性能优于国家标准。

b. 消除应力退火前屈强比达到94%以上，硬度HV5达到180，对下游冲片加工提供了有利条件。

c. 通过实验炉与工业炉消除应力退火后磁性能对比，工业炉800℃保温60 min ，铁损优于实验炉850℃的铁损值，磁感应强度值无变化。

参与文献
1 蔡权. 电工钢分切加工中表面绝缘涂层损伤研究. 广东工业大学硕士学位论文,2018(6).
2 何忠治. 电工钢[M]. 北京:冶金工业出版社,2012.
3 诺维柯夫 NN. 金属热处理理论[M]. 北京:机械工工业与民用建筑出版社,1978:74.
2250热轧高强薄规格轧制工艺技术研究
项目通过大量的实验研究和现场数据的采集分析，对板坯-中间坯-成品、加热-粗轧-精轧-卷取、工艺-设备-控制-操作等进行多维度研究，制定高强薄规格酸洗板高品质表面质量及稳定轧制技术全工序一体化控制策略，并分步在现场实验及推广应用，解决了采用热卷箱后带钢表面产生擦伤性氧化铁皮缺陷、上游机架轧机振动、工
作辊表面氧化膜剥落及尾部轧破等技术难题，实现了高强薄规格产品稳定轧制，表面质量降等率和高强薄规格轧破率降低到实施前的20%，涟钢2250热轧生产线成为国内少数几家批量稳定生产高品质高强薄规格酸洗板的厂家。

2250热轧生产线高强薄规格酸洗板轧制关键技术的开发与应用，为企业创造了明显的经济效益和社会效益。

科技成果。