專利名稱：磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軟磁鋼，尤其涉及一種用于磁懸浮列車的高性能軟磁鋼。
隨著磁懸浮列車進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營，用于磁懸浮試驗(yàn)線的普通軟磁鋼板已不能滿足商業(yè)運(yùn)營磁懸浮列車安全性、可靠性和環(huán)保節(jié)能性的需要。
本發(fā)明的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼，即具有優(yōu)良力學(xué)性能、高磁感和高電阻率的軟磁鋼成分重量百分比為C0.010～0.070％Si1.0～2.0％Mn0.30～0.80％ P≤0.020％S≤0.01％ AlT0.020～0.090％Cr0.60～1.0％ Cu0.20～0.60％Ti≤0.008％N≤0.01％Ni≤0.8％ Ca≤100ppm其余為鐵和不可避免的夾雜。
本發(fā)明的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法為包括鑄造工藝、熱軋工藝、正火工藝及正火后的冷卻速度的控制等工藝。
其中軟磁鋼平均晶粒尺寸在15～30μm之間。
其中鑄造工藝最好為連鑄工藝，其中澆鑄溫度≤1600℃，最好≤1580℃，拉坯速度在0.80～1.0m/min之間。
其中熱軋工藝用再結(jié)晶控軋法(RCR)進(jìn)行熱軋，鑄坯均熱溫度≤1250℃，最好≤1200℃，當(dāng)均熱溫度大于1200℃時(shí)，原始奧氏體晶粒尺寸過大；精軋開軋溫度≤1050℃，最好≤1000℃，以降低精軋的終軋溫度；精軋最后3道次累積壓下率≥45％，道次壓下率≥10％，最好≥15％，細(xì)化再結(jié)晶奧氏體晶粒，防止奧氏體晶粒異常長大；終軋溫度≤950℃，最好控制在870～900℃；軋后冷卻速度≥1℃/s，最好≥2.5℃/s，通過γ→α相變細(xì)化熱軋板坯的鐵素體的晶粒。
其中正火工藝，鋼板正火溫度控制在930℃～970℃；正火時(shí)間按爐內(nèi)裝料量而定，一般正火時(shí)間取1.5～2.5℃/mm×鋼板厚度，最好1.9～2.1℃/mm×鋼板厚度；鋼板正火出爐后，當(dāng)鋼板溫度≥650℃時(shí)，可采用強(qiáng)制風(fēng)冷，冷卻速度控制在0.5～2℃/s之間，當(dāng)鋼板溫度≤650℃時(shí)，鋼板自然空冷到室溫。
本發(fā)明的磁懸浮列車用軟磁鋼具有高強(qiáng)度、高韌性，又具有高磁感、高電阻率，以及優(yōu)良的抗磁時(shí)，特別適用于磁懸浮列車軌道中的必須吸收承載力、導(dǎo)向力和驅(qū)動(dòng)力的側(cè)面導(dǎo)向板。
本發(fā)明添加Ni元素合金化和Ca處理，并適當(dāng)控制熱軋和正火處理過程，使成品組織晶粒尺寸在15～30μm，獲得優(yōu)異的機(jī)械性能和電磁性能，尤其低磁場下的電磁性能B300達(dá)0.90T以上。
對(duì)于Si≥1.6％的軟磁鋼來說，當(dāng)正火后鋼的平均晶粒尺寸達(dá)到30μm以上時(shí)，其機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性劣化，而當(dāng)正火后鋼的平均晶粒尺寸小于15μm時(shí)，其電磁性能尤其低磁場下的電磁性能嚴(yán)重惡化。因此要同時(shí)保證軟磁鋼具有優(yōu)異的電磁性能和機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性，合金化是唯一途徑。一般認(rèn)為加入Mn或Ni能改善其機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性，但加入過多的Mn會(huì)損害其電磁性能，因此本發(fā)明加入Ni來改善軟磁鋼的機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性而不損害其電磁性能。眾所周知Ni是一種鐵磁性材料，F(xiàn)e-Ni合金是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，在鐵基合金中加入Ni不但不會(huì)降低材料的電磁性能，而且會(huì)進(jìn)一步改善電磁性能，鋼中加Ni還可以降低銅脆現(xiàn)象，減輕熱軋過程的開裂，提高軟磁鋼的電阻率及改善耐大氣腐蝕性。為此本發(fā)明的鋼中加入Ni≤0.80％，取得了良好的結(jié)果。
對(duì)鋼進(jìn)行Ca處理，改善鋼中硫化物形態(tài)，提高軟磁鋼的電磁性能、提高軟磁鋼沖擊韌性及改善其沖擊韌性的各向異性，同時(shí)還進(jìn)一步改善軟磁鋼低磁場下的電磁性能。
為改善軟磁鋼的電磁性能，控制正火后軟磁鋼的平均晶粒尺寸是一個(gè)重要手段，當(dāng)正火后鋼的晶粒尺寸小于15μm，雖然可以提高鋼的機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性，但電磁性能尤其低磁場下的電磁性能急劇惡化，因?yàn)榫Я３叽鐪p小時(shí)，晶界面積增加，晶界釘軋磁疇壁運(yùn)動(dòng)的作用加強(qiáng)；當(dāng)鋼的平均晶粒尺寸大于30μm時(shí)，雖然電磁性能進(jìn)一步改善，但其機(jī)械性能尤其低溫沖擊韌性嚴(yán)重惡化。因此控制正火后鋼的平均晶粒尺寸在15～30μm之間是適宜的。另外該鋼還應(yīng)具有一定的抗老化性和耐大氣腐蝕性。
其生產(chǎn)過程為通過連鑄工藝、再結(jié)晶控軋法進(jìn)行熱軋、正火工藝及控制正火后的冷卻速度制造本發(fā)明的軟磁鋼。并控制軟磁鋼平均晶粒尺寸在15～30μm之間。
其中鋼水的澆鑄溫度為1580℃，拉坯速度為～0.90m/min，連鑄坯在線火焰切割后，供熱軋。連鑄坯在加熱爐中均熱220分鐘，均熱溫度為1200℃，粗軋采用7道次軋制工藝(230mm→80mm)，精軋開軋溫度為970℃，采用4道次軋制工藝(80mm→30mm)，終軋溫度為870℃，軋后采用水幕強(qiáng)制冷卻，冷卻速度～1.85℃/s。熱軋板正火溫度為950℃，正火時(shí)間為55min，正火后鋼板在線強(qiáng)制風(fēng)冷至～650℃左右(冷卻速度～1.07℃/s)，然后自然空冷至室溫。
表1化學(xué)成分重量％

表2機(jī)械性能對(duì)比

由表2可見，本發(fā)明的軟磁鋼具有良好的沖擊韌性，其0℃橫向沖擊功及0℃縱向沖擊功均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于比較例，同時(shí)具有高磁感，B4000以及低磁場下電磁性能B300均大于比較例，由此可見，本發(fā)明的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼具有優(yōu)良力學(xué)性能、高磁感和高電阻率。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮列車用高性能軟磁鋼，其成分重量百分比為C0.010～0.070％Si1.0～2.0％Mn0.30～0.80％ P≤0.020％S≤0.01％ AlT0.020～0.090％Cr0.60～1.0％ Cu0.20～0.60％Ti≤0.008％N≤0.01％Ni≤0.8％ Ca≤100ppm其余為鐵和不可避免的夾雜。
2.如權(quán)利要求1所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法包括如下步驟鑄造工藝、熱軋工藝、正火工藝及正火后的冷卻速度的控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼，其特征在于，軟磁鋼平均晶粒尺寸在15～30μm之間。
4.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法，其特征在于，所述鑄造工藝最好為連鑄工藝，其中澆鑄溫度≤1600℃，拉坯速度在0.80～1.0m/min之間。
5.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法，其特征在于，所述熱軋工藝為再結(jié)晶控軋法進(jìn)行熱軋，鑄坯均熱溫度≤1250℃；精軋開軋溫度≤1050℃；精軋最后3道次累積壓下率≥45％，道次壓下率≥10％；終軋溫度≤950℃；軋后冷卻速度≥1℃/s。
6.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法，其特征在于，所述正火工藝中，鋼板正火溫度控制在930℃～970℃；正火時(shí)間為1.5～2.5℃/mm×鋼板厚度。
7.如權(quán)利要求2所述的磁懸浮列車用高性能軟磁鋼的制造方法，其特征在于，正火后的冷卻速度控制方法為鋼板正火出爐后，當(dāng)鋼板溫度≥650℃時(shí)，采用強(qiáng)制風(fēng)冷，冷卻速度控制在0.5～2℃/s之間，當(dāng)鋼板溫度≤650℃時(shí)，鋼板自然空冷到室溫。
8.如權(quán)利要求1或2所述的高性能軟磁鋼，其特征在于，所述的軟磁鋼適用于磁懸浮列車。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁懸浮列車用高性能軟磁鋼，其成分重量百分比為C0.010～0.070％ Si1.0～2.0％ Mn0.30～0.80％ P≤0.020％ S≤0.01％Al
文檔編號(hào)C22C38/34GK1410584SQ0112693
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月29日
發(fā)明者劉自成, 孫煥德, 甘青松 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司