專利名稱：特別適合于生產(chǎn)電磁疊片組的熱扎鋼帶材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有這樣特征的低碳熱軋鋼帶材其在生產(chǎn)切割疊片組(lamination pack)例如電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子中可以代替至今用于這些用途的冷軋帶材。
背景技術(shù)：
例如WO2004/013365和EP1411138公開(kāi)了具有特殊化學(xué)-物理特性的非定向晶粒磁性帶材，經(jīng)冷軋和退火處理，使得該帶材在切割后適用于生產(chǎn)疊片組例如電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子。
還已知，冷軋涉及當(dāng)考慮所需的成本和時(shí)間時(shí)相當(dāng)繁重的操作周期。這些已知類型帶材的另外特征在于相對(duì)高的硅含量，并且特征還在于具有并不特別細(xì)晶粒的組織。事實(shí)上，已知通常用于上述用途技術(shù)中的鋼帶材通常顯示出＞0.5％的硅含量，具有含不特別細(xì)甚至一般低于ASTM標(biāo)準(zhǔn)7級(jí)的鐵素體晶粒的組織，以便增強(qiáng)其磁導(dǎo)率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有減少的硅含量且厚度為0.65-1.5mm的低碳熱軋鋼帶材，其顯示出無(wú)需后續(xù)冷軋或附加處理，具有特殊的冶金學(xué)和幾何學(xué)特性，以及涉及平面度和硬度，這些性質(zhì)可能使其特別(而非專門)適合于生產(chǎn)疊片，該疊片經(jīng)切割可形成適合于上述用途的多層組。
依據(jù)本發(fā)明的帶材優(yōu)選(而非專門)由“薄板坯”型生產(chǎn)線內(nèi)系統(tǒng)制造，與本申請(qǐng)人的國(guó)際公開(kāi)WO2004/026497中描述的系統(tǒng)相似，如圖5中示意所示，并且如權(quán)利要求1所述，其特征在于低的硅含量(低于0.03％)和高于ASTM E 112標(biāo)準(zhǔn)9級(jí)細(xì)度的組織，具有0.65-1.5mm的厚度，＜0.02mm的平行度級(jí)別和≥1.3μm的粗糙度。
平均厚度優(yōu)選為0.65-1.0mm，具有±0.05mm的嚴(yán)格公差，而平行度優(yōu)選甚至低于0.01mm。經(jīng)過(guò)可能的酸洗和表皮光軋操作，依據(jù)本發(fā)明的帶材的硬度值可達(dá)到HRB 55/70或HV 110/140。
由于空氣存在于粗糙度引起的間隙中，帶材的特定粗糙度≥1.3μm有助于阻止切割工件在堆疊形成多層時(shí)緊密連接在一起，通常上面描述的特征使得這種類型的熱軋帶材特別適合于精細(xì)切割而無(wú)需對(duì)切割工件做任何修整和矯直，因而使得它們準(zhǔn)備好進(jìn)行后續(xù)的堆疊步驟，這些步驟通常在生產(chǎn)線內(nèi)并且自動(dòng)地進(jìn)行，因此消除了在傳統(tǒng)系統(tǒng)中需要的修整和矯直操作。
從下面參照附圖的描述，本發(fā)明鋼帶材的這些及其它目的、優(yōu)勢(shì)和特征將變得更為明顯。
圖1顯示了依據(jù)本發(fā)明的帶材卷中分別在每個(gè)卷材的頭部、中間和尾部統(tǒng)計(jì)檢測(cè)到的給定尺寸晶粒的存在頻率的點(diǎn)線圖； 圖2顯示以放大倍數(shù)×1000觀察時(shí)相同帶材的顯微組織的細(xì)節(jié)； 圖3顯示了對(duì)許多從本發(fā)明帶材切割的工件實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的毫米級(jí)毛刺的分布； 圖4示意顯示了如何計(jì)算堆積因子(依據(jù)意大利標(biāo)準(zhǔn)UNI EN 10126的軋制參數(shù))，下面以其作為疊片切割工件平行度和毛刺存在的指示； 圖5示意顯示了一種設(shè)備，例如上面提及的國(guó)際公開(kāi)WO2004/026497的設(shè)備，優(yōu)選地用于制造本發(fā)明的帶材；和 圖6顯示了依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的帶材的制造周期之間對(duì)比的流程圖。
具體實(shí)施例方式 如上所述，依據(jù)本發(fā)明的熱軋鋼帶材無(wú)需退火處理就能夠替代冷軋帶材用于經(jīng)切割生產(chǎn)磁性片的疊片組。所述鋼帶材的厚度是0.65-1.5mm，優(yōu)選0.65-1.0mm，具有±0.05mm的嚴(yán)格公差和＜0.02mm、優(yōu)選0.01mm的平行度級(jí)別。
雖然依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁性帶材的特征在于＞0.5％的硅含量和具有低于ASTM E112標(biāo)準(zhǔn)7級(jí)的細(xì)度的鐵素體晶粒以便增強(qiáng)磁導(dǎo)率，依據(jù)本發(fā)明的帶材盡管硅含量極低(＜0.03％)并且晶粒細(xì)度高于上面提及標(biāo)準(zhǔn)的9級(jí)，然而顯示了與被熱軋并隨后退火以增加鐵素體晶粒尺寸的那些非定向晶粒硅基帶材相當(dāng)?shù)拇判蕴卣?。這似乎是由于鐵素體晶粒的顯著均勻性，其中70％的晶粒顯示出上述ASTM標(biāo)準(zhǔn)9-12級(jí)的細(xì)度，因此特別確保了相同帶材的磁導(dǎo)性。盡管晶粒尺寸在鋼的磁導(dǎo)率方面起著基本作用，然而實(shí)驗(yàn)測(cè)試實(shí)際上顯示了在此方面，無(wú)論晶粒尺寸如何，晶粒均勻性的特征也非常重要。
參考圖1，可觀測(cè)到依據(jù)本發(fā)明的帶材的顯微組織有多細(xì)，事實(shí)上，其中超過(guò)80％的晶粒的尺寸小于與ASTM E 112標(biāo)準(zhǔn)9級(jí)相應(yīng)的尺寸，因此具有好于9級(jí)本身的細(xì)度。
細(xì)并且特別均勻的鐵素體晶粒的均勻性特征也可特別地由圖2所示的放大一千倍的顯微照片看出。
現(xiàn)在談及本發(fā)明帶材的另一特征，即切割毛刺的微小高度，市場(chǎng)上要求其上限為0.04mm，圖3的坐標(biāo)圖清楚地顯示了本發(fā)明的帶材如何充分滿足這樣的極限，0.04mm的值似乎未達(dá)到該極限。
為了確定鋼帶材的平面度和平行度的特征，對(duì)于期望應(yīng)用的產(chǎn)品(即磁性片的疊片組，特別而非專門用于生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子)，通常提及定義為規(guī)則形狀多層組的重量(P)與具有相同尺寸的實(shí)心鋼塊的重量(P’)之比的堆積因子。顯然，堆積因子的最高值可能達(dá)到等于1，如參考圖4可見(jiàn)，其中左側(cè)顯示了多層組而右側(cè)顯示了實(shí)心鋼塊。通過(guò)所述因子P/P’獲得多層組的平行度的量度，或換言之，因毛刺或厚度不均勻性引起可能存在的間隙的檢測(cè)。在帶材的每個(gè)位置上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明這樣的因子與冷軋帶材相比非常高，其在0.90-0.99之間，不但不在與＜0.02mm的平行度級(jí)別對(duì)應(yīng)的最高值的范圍內(nèi)，并且甚至低于0.01mm。
對(duì)于連續(xù)熱軋，在如圖5示意圖解的設(shè)備中生產(chǎn)依據(jù)本發(fā)明的帶材，如作為文獻(xiàn)WO2004/026497主題的類型的設(shè)備，從該設(shè)備可獲得具有上述特征的本發(fā)明的帶材。特別地，布置(lay-out)的較低部分涉及可能的酸洗和表皮光軋操作，來(lái)自軋制步驟的帶材可以經(jīng)受這些操作，因此能夠達(dá)到與HRB55/70或HV110/140相應(yīng)的硬度值。
在圖6的流程圖中，在右側(cè)清楚地指示了本發(fā)明帶材在這類系統(tǒng)中的制造周期的主要步驟，因此指出了與依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(其包含冷軋)的制造周期相比具有較少的步驟數(shù)目，盡管給出的性能結(jié)果相當(dāng)。
當(dāng)應(yīng)用不需要磁性特征的具體極限時(shí)，依據(jù)本發(fā)明的帶材是具有非定向晶粒的冷軋硅基帶材的有效替代方案，這已通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試所證明，實(shí)驗(yàn)測(cè)試給出下表1中所列的結(jié)果。應(yīng)注意，這些實(shí)驗(yàn)測(cè)試是在由依據(jù)本發(fā)明的帶材獲得的多層組上進(jìn)行的，換言之，與由現(xiàn)有技術(shù)的帶材經(jīng)過(guò)冷軋、退火和表皮光軋(1％)獲得的相似組比較，經(jīng)過(guò)熱軋而沒(méi)有另外的處理。
表1
其中 -W1T和W1.5T是以瓦特/Kg為單位的鋼的磁損，以50Hz的交變磁場(chǎng)中分別以1.0和1.5特斯拉的磁感應(yīng)(極化)測(cè)量； -B2500-B5000-B10000是以特斯拉為單位的磁感應(yīng)值(極化)，分別以磁場(chǎng)強(qiáng)度H為2500、5000、10000A/m且以50Hz交變的磁場(chǎng)中測(cè)得。
-周期1熱軋+酸洗+表皮光軋 -周期2熱軋+酸洗+冷軋(＞70％)+退火+表皮光軋。
通過(guò)觀察表中列出的結(jié)果可注意到本發(fā)明熱軋帶材的性能在品質(zhì)方面完全可與依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的帶材的品質(zhì)相比，所述現(xiàn)有技術(shù)的帶材還經(jīng)受冷軋、退火和表皮光軋?zhí)幚怼?br>
已發(fā)現(xiàn)磁導(dǎo)率的值事實(shí)上非常相似(最高差別在B10000下為0.6％)，而本發(fā)明帶材的磁損甚至更低。
還清楚，依據(jù)本發(fā)明的鋼的制造相比依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的鋼的制造更經(jīng)濟(jì)，既是由于較少量的硅添加又是由于消除了冷軋和退火步驟，如上面已經(jīng)評(píng)論的。這種節(jié)約可達(dá)到與總制造成本約15％的量相應(yīng)的值。
依據(jù)本發(fā)明的鋼的另一優(yōu)勢(shì)是避免了傳統(tǒng)的非定向晶粒硅鋼的臨界狀態(tài)，該硅鋼的板坯必須在比其它鋼所需溫度更高的溫度(高約200℃)下加熱，所述其它鋼不含硅且在隨后的冷軋步驟前必須以受控過(guò)程較緩慢地冷卻，以避免板坯本身的裂紋。
最后，在下面給出了本發(fā)明帶材的化學(xué)分析的典型例子，然而應(yīng)記住，除較低含量的碳和硅外這不是粘結(jié)組合物的情形，如以前已提及的C≤0.06％、Mn 0.10-0.20％、Si＜0.03％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.10％、Ni≤0.12％、Mo≤0.03％、Al 0.030±0.050％。
權(quán)利要求
1.用于制造電工鋼片的熱軋鋼帶材，該鋼帶材具有0.65-1.5mm的厚度和細(xì)的晶粒組織，其特征在于該帶材具有＜0.03％的硅含量、＜0.02mm的平行度級(jí)別并且70％的鐵素體晶粒在ASTM E 112標(biāo)準(zhǔn)的9級(jí)和12級(jí)之間，無(wú)需任何附加的退火和冷軋步驟即獲得這些特征。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的鋼帶材，其特征在于至少80％的鐵素體晶粒具有比所述標(biāo)準(zhǔn)9級(jí)相應(yīng)的尺寸更小的尺寸。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2的鋼帶材，其特征在于該鋼帶材具有0.65-1mm的厚度，和對(duì)應(yīng)于±0.05mm的公差。
4.依據(jù)權(quán)利要求1或2的鋼帶材，其特征在于該鋼帶材顯示出＜0.01mm的平行度級(jí)別。
5.依據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的鋼帶材，其特征在于該鋼帶材還顯示出≥1.3μm的粗糙度。
6.依據(jù)權(quán)利要求4和5的鋼帶材，其特征在于堆積因子(P/P’)≥0.90。
7.依據(jù)權(quán)利要求1或2的鋼帶材，其特征在于在酸洗和表皮光軋之后顯示出HRB 55/70或HV 110/140的硬度值。
8.依據(jù)權(quán)利要求1或2的磁性帶材，其特征在于該帶材具有下面的組成C≤0.06％、Mn 0.10-0.20％、Si＜0.03％、P≤0.010％、S≤0.005％、Cr≤0.10％、Ni≤0.12％、Mo≤0.03％、Al 0.030±0.050％。
全文摘要
厚度為0.65-1.5mm且具有減少的硅含量的熱軋低碳鋼帶材可特別有利地用于生產(chǎn)冷切割疊片的多層組，所有這些產(chǎn)品均由許多需要具有基本平行度、平面度且沒(méi)有毛刺的疊置鋼片組成，所述熱軋低碳鋼帶材提供了通常用于此目的的冷軋、非定向晶粒硅鋼帶材的替代方案。所述鋼帶材的特征在于硅含量＜0.03％，厚度優(yōu)選約0.65-1mm，±0.05mm的減小的公差，＜0.02mm的平行度級(jí)別和細(xì)且均勻的晶粒組織，70％的鐵素體晶粒在ASTM E 112標(biāo)準(zhǔn)的9級(jí)和12級(jí)之間。
文檔編號(hào)C21D8/12GK101336304SQ200680051785
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者喬瓦尼·阿爾維迪 申請(qǐng)人:喬瓦尼·阿爾維迪