一种低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法与流程

本发明属于无取向硅钢冶金制造，尤其涉及一种低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法。

背景技术：

1、无取向硅钢是电气工业的核心软磁材料，主要用于各类电机、变压器铁芯制造，其磁性能直接决定电气设备的能效、温升与运行稳定性。无取向硅钢在冲压、剪切、折弯等加工过程中会产生大量机械应力，引发晶粒畸变、位错密度增加，导致硅钢铁损升高、磁感下降、磁各向异性加剧，大幅降低电机工作效率。因此，成型后消除应力退火工艺是修复无取向硅钢磁性能、保障高端电机稳定运行的关键工序。目前行业内针对消除应力退火无取向硅钢的制备工艺已有大量研究，但普遍存在退火工艺适配性差、晶粒均匀度不足、夹杂物管控不佳、高低温磁性能稳定性差等问题，严重制约高端无取向硅钢的性能升级。

2、文献1公开了一种消除应力退火后磁性能优良的无取向硅钢及其制造方法，该专利公开了通过优化硅、铝、锰基础合金成分，配合常规消除应力退火提升硅钢磁性能的技术方案。但其退火工艺参数区间宽泛，未针对加工后的残余应力梯度进行精准适配，对于大变形量冲压成型的硅钢工件，应力消除不彻底，残留位错较多；同时该技术未严格管控钢中微量碳、氮夹杂析出，退火过程中易生成细小弥散的碳氮化物，钉扎晶粒边界，抑制晶粒充分回复再结晶，导致成品高频铁损偏高，在新能源电机高频工况下能效表现不佳，且产品力学性能与磁性能的协同性较差。

3、文献2公开了一种无取向硅钢的生产方法、无取向硅钢及其应用，该专利采用低温短时消除应力退火工艺，旨在简化生产流程、降低能耗。但该工艺存在明显技术短板：低温短时退火无法彻底消除硅钢深层残余应力，工件长期服役过程中易出现应力二次释放，引发铁芯形变、电机噪音增大；同时该技术忽略了退火气氛的精准调控，退火过程中硅钢表面易发生轻微氧化、渗氮现象，破坏表面绝缘层完整性，导致硅钢叠片电阻降低，涡流损耗增加，无法满足高端精密电机的使用要求。

4、现有消除应力退火无取向硅钢技术普遍存在应力消除不彻底、磁性能稳定性差、批量一致性不足、高频工况适配性弱、工艺通用性差等问题，无法兼顾低铁损、高磁感、高尺寸稳定性及低成本生产的多重需求，因此亟需研发一种工艺精准、性能优异、适配性广的消除应力退火无取向硅钢制备技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中消除应力退火无取向硅钢应力消除不彻底、晶粒均匀度差、铁损偏高、磁感稳定性不足、批量生产一致性差、高端工况适配性弱的缺陷，提供一种低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢及其制备方法。本发明通过精准优化合金成分配比、设计梯度升温可控降温的消除应力退火工艺、严控退火气氛与洁净度，彻底消除硅钢加工残余应力，细化均匀晶粒组织，抑制有害夹杂物析出，大幅降低硅钢高低频铁损、提升磁感强度，同时保障产品尺寸稳定性与批量性能一致性，适配新能源高端电机、精密电气设备的长期稳定服役需求，且工艺简单可控、生产成本低，适合工业化批量生产。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，包括炼钢连铸、热轧、酸洗冷轧、成品消除应力退火、精整处理工序；其特征在于：所述消除应力退火具体工艺参数如下：

4、梯度升温阶段：分为低温预热段、中温升温段、高温匀热段三个梯度，全程采用氮气保护惰性气氛，氧气含量≤10ppm；

5、所述低温预热段温度300～400℃，升温速率5～8℃/min，保温3～5min；

6、所述中温升温段温度400～650℃，升温速率3～5℃/min，保温4～6min；

7、所述高温匀热段温度650～780℃，升温速率2～3℃/min，保温8～12min；

8、精准保温阶段：梯度升温完成后，在720～780℃恒温保温10～15min，保温阶段炉内气氛为纯氮气保护，露点控制在-40～-30℃，严格杜绝氧化、渗氮、脱碳现象发生；

9、可控冷却阶段：保温完成后采用分段缓冷工艺，第一段以4～6℃/min的冷却速率降温至500℃，第二段以2～3℃/min的冷却速率降温至室温，全程保持惰性气氛保护；

10、所述无取向硅钢按质量百分比计其化学成分包括：si：1.0%～1.8%，mn：0.20%～0.40%，als：0.25%～0.45%，p≤0.015%，s≤0.002%，c≤0.002%，n≤0.0015%，余量为fe及不可避免的微量杂质。

11、进一步的，炼钢连铸工序采用转炉炼钢+rh真空精炼工艺，真空精炼时间≥15min，彻底去除钢中碳、氮、氧有害杂质，保证钢水洁净度；连铸采用低过热度浇注，过热度控制在15～25℃，抑制铸坯粗大晶粒生成。

12、进一步的，热轧工序将连铸坯加热至1180～1220℃，保温20～30min，采用多道次轧制，终轧温度850～890℃，卷取温度620～660℃。

13、进一步的，酸洗冷轧工序采用盐酸酸洗去除表面氧化铁皮，酸洗温度75～85℃，酸洗时间8～12min；冷轧采用五机架连续冷轧，冷轧压下率控制在78%～85%。

14、进一步的，精整处理工序平整延伸率控制在0.3%～0.5%。

15、进一步的，无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.2%，mn：0.30%，als：0.35%，p：0.012%，s：0.0018%，c：0.0018%，n：0.0012%，余量为fe及不可避免杂质。

16、进一步的，无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.5%，mn：0.35%，als：0.40%，p：0.010%，s：0.0015%，c：0.0015%，n：0.0010%，余量为fe及不可避免杂质。

17、进一步的，无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.0%，mn：0.25%，als：0.30%，p：0.013%，s：0.0020%，c：0.0020%，n：0.0013%，余量为fe及不可避免杂质。

18、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

19、本发明采用三段梯度升温、精准恒温、分段可控冷却的退火工艺，可逐层消除硅钢表层、中层、深层的冲压加工残余应力，应力消除率可达98%以上，彻底解决传统退火工艺应力残留、二次释放的问题。成品硅钢工件尺寸形变误差≤0.02mm/m，长期服役无形变、无翘曲，电机运行噪音降低3～5db，尺寸稳定性远优于现有技术产品。

1.一种低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，包括炼钢连铸工序、热轧工序、酸洗冷轧工序、成品消除应力退火工序、精整处理工序；其特征在于：所述消除应力退火工序具体工艺参数如下：

2.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述炼钢连铸工序采用转炉炼钢+rh真空精炼工艺，真空精炼时间≥15min，彻底去除钢中碳、氮、氧有害杂质，保证钢水洁净度；连铸采用低过热度浇注，过热度控制在15～25℃，抑制铸坯粗大晶粒生成。

3.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述热轧工序将连铸坯加热至1180～1220℃，保温20～30min，采用多道次轧制，终轧温度850～890℃，卷取温度620～660℃。

4.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述酸洗冷轧工序采用盐酸酸洗去除表面氧化铁皮，酸洗温度75～85℃，酸洗时间8～12min；冷轧采用五机架连续冷轧，冷轧压下率控制在78%～85%。

5.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述精整处理工序平整延伸率控制在0.3%～0.5%。

6.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.2%，mn：0.30%，als：0.35%，p：0.012%，s：0.0018%，c：0.0018%，n：0.0012%，余量为fe及不可避免杂质。

7.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.5%，mn：0.35%，als：0.40%，p：0.010%，s：0.0015%，c：0.0015%，n：0.0010%，余量为fe及不可避免杂质。

8.根据权利要求1所述的低铁损高磁感消除应力退火无取向硅钢的制备方法，其特征在于：所述无取向硅钢按质量百分比计化学成分：si：1.0%，mn：0.25%，als：0.30%，p：0.013%，s：0.0020%，c：0.0020%，n：0.0013%，余量为fe及不可避免杂质。