CN103436796B

CN103436796B - 一种变频压缩机用无取向电工钢及其生产方法

Info

Publication number: CN103436796B
Application number: CN201310407203.8A
Authority: CN
Inventors: 冯大军; 万政武; 祝晓波; 骆忠汉; 曹阳; 杜光梁; 叶九美; 毛炯辉; 石文敏
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN103436796A

Abstract

一种变频压缩机用无取向电工钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.015%，Si：2.0～2.5%，Al：0.15～0.55%，Mn：0.15～0.55%，Cr：0.01～0.039%，Sn≤0.12%，P≤0.08%，S≤0.015%，N≤0.008%；生产工艺：采用洁净钢工艺冶炼并连铸成坯；将连铸成坯加热；粗轧；精轧；卷取；常化；酸洗；冷轧；脱碳；均热；按常规进行冷却、涂层及精整。本发明在保证磁性能，即P_1.5/50≤2.65w/kg，B₅₀≥1.68T的前提下，兼顾了较好的的机械性能，即伸长率与屈强比之比在0.37～0.43，同时满足了制造变频压缩机铁芯的高速冲片和磁性能要求。

Description

一种变频压缩机用无取向电工钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及无取向电工钢及其生产方法，具体地属于一种变频压缩机用无取向电工钢及其生产方法。

背景技术

随着变频压缩机技术的迅速发展，对其铁芯材料提出了一些特殊要求：不仅要有良好的的电磁性能，而且要有适合高速冲床使用的机械加工性能。但是，目前在变频压缩机上应用的无取向电工钢，很难做到两者兼顾。要么磁性能很好，加工性能较差；要么加工性能很好，电磁性能又较差。

变频压缩机要求无取向电工钢具有：1、低铁损，以保证高速旋转时温度不超过规定值。2、高磁感，以减轻其重量和体积。3、机械性能适度，以满足高速旋转强度要求。4、伸长率和屈强比匹配，以满足高速冲片要求。

对于无取向电工钢，必须做到电磁性能与机械性能的兼顾。优良的电磁性能和适度的机械性能的获得都需要成分与工艺的最优化。优良的电磁性能需要添加适当的硅铝元素，而添加较多的(Si+Al)，一方面引起加工硬化，增加轧制难度；另一方面使强度升高脆性增加，影响用户冲片。无取向电工钢的冲片性的好坏取决于材质硬度、加工工艺及设备精度。目前，变频压缩机铁芯多采用自动高速冲床连续叠片而成，对无取向电工钢的冲片性要求更高。只有适当的材质才能满足高速冲片要求。无取向电工钢的正常冲压包括冲剪和拉断两个过程，其断面应有剪切面和断裂面。在适当的模具间隙条件下，剪切面约占2/3。如果材质较硬，韧性差脆性强，剪切面就会减少，铆接强度将降低；相反，材质较软，韧性好脆性差，剪切面就会增加，断裂面相应减少，毛刺将会加大。因此，适当的机械性能是无取向电工钢具有良好冲片性的前提条件之一。

《一种高磁感变频压缩机用无取向电工钢及其制备方法》(CN201210142261)公开了一种高磁感变频压缩机用无取向电工钢及其制备方法，涉及无取向电工钢生产技术领域。其化学成分重量百分比分别为：Si：2.6-2.9%，Mn：0.4-0.55%，Al：0.8-1.0%，S：0.001-0.0025％，N：0.001-0.0025％，Sn：0.025-0.035%，P≤0.011％，C：0.001-0.0025％，其余为Fe和不可避免的杂质。该专利中硅铝元素含量高，生产难度大，没有考虑机械性能对后续加工性能的影响，也没有涉及屈强比和冲片性。《变频电机用无取向电工钢及生产方法》(CN200910273335.X)，其化学组分及wt%为：C：0.001~0.015%，Mn：0.3~0.9%，Cr：0.4~1.6%，Al：0.1~1.2%，Si：0.9~1.6%，P≤0.08%，S≤0.015%，N≤0.008%，其余为Fe及残余，并满足：Si+Al之和的wt%在1.4~2.2%，Cr+Mn之和的wt%在0.7~2.5%，Cr/Mn在0.9~2.0[4]；该专利的硅铝元素含量较低，磁性能难以满足高速变频压缩机的要求。《一种磁性优良的压缩机用无取向电工钢生产方法》(JP20050330829)，采用Si+Al≥1.9% 的成分，控制热轧板退火后的粒径200μm以上，钢中含有Sn、Sb的1种或2种，含量在0.02%~0.4%。最好添加REM、Mg、Ca的1种或2种以上，含量在0.0005%~0.0020%[8]；该专利以在硅铝中添加少量合金元素为主，没有涉及冲片性。《一种磁性和冲片加工性优良的压缩机用无取向电工钢》(JP20040072045)，加入Sn：0.01%~0.40%、Cu：0.1%~1.0%、Ca：0.001%~0.03%、REM(稀土)：0.001%~0.02%[10]。该专利要求控制加工硬化指数N值在0.25以下、下屈服强度／抗拉强度在0.635以上。消除应力退火后W15/50为2.6~2.8(W／kg)，B50为1.71(T)，冲片加工性优良的性能指标。该专利的铁损偏高，难以满足变频压缩机要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述文献中存在的不足，提供一种能同时满足制造变频压缩机铁芯的高速冲片和磁性能要求，使磁感B₅₀≥1.68T，铁损P_1.5/50≤2.65 w/kg，伸长率与屈强比之比在0.37～0.43的变频压缩机用无取向电工钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

一种变频压缩机用无取向电工钢，其化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.015%，Si：2.0～2.5%，Al：0.15～0.55%，Mn：0.15～0.55%，Cr：0.01～0.039%， Sn≤0.12%，P≤0.08%，S≤0.015%， N≤0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质；同时满足：（Si+ Al）在2.5～3.0%，并且（Cr+ Mn）/（Si+ Al）≥0.15；性能：磁感B₅₀≥1.68T，铁损P_1.5/50≤2.65 w/kg，伸长率与屈强比之比在0.37～0.43。

优选地：Mn的重量百分比为0.15～0.23%。

优选地：Si的重量百分比为2.2～2.35%。

生产一种变频压缩机用无取向电工钢，其步骤：

1）采用洁净钢的冶炼工艺进行冶炼，并连铸成坯；

2）将连铸成坯加热到950～1200℃，控制其在炉时间：1.5～3h；

3）进行粗轧，控制其出口温度为900～1050℃，其累计压下率控制为90～95%；

4）进行精轧，控制其前4道次的累计压下率为85～95%，出口温度控制在700～900℃；

5）进行卷取，其卷取温度控制在500～700℃，并自然冷却至室温；

6）进行常化，常化均热温度控制在800～1000℃，机组速度为25～35m/min；

7）进行酸洗，酸液温度控制在70～100℃，并采用水冷却至≤30℃，酸洗时间为1～5min；

8）进行冷轧，控制各道次压下率在10～35%，控制至成品厚度；

9）进行脱碳，脱碳温度控制在750～950℃，通板速度为60～110 m/min，露点温度控制在0～60℃；

10）进行均热，均热温度控制在900～1050℃，通板速度为60～110 m/min，在常规的H₂和N₂混合气或全H₂气氛中进行；

11）按常规进行冷却、涂层及精整。

本发明中主要组分及工艺的机理及作用：

本发明从Si、Al、Cr 、Mn等元素的物理性能出发，通过研究Cr+Mn元素对磁性的贡献及对硅钢组织结构的影响、(Si+Al)与(Cr+Mn)的物理冶金贡献、(Cr+Mn)的复合作用，采取以(Cr+Mn)替代部分(Si+Al)作用的新颖思路，在(Si+Al)中添加一定量的Cr、Mn和Sn开发出一种电磁性能优良、机械性能和韧脆比（即伸长率与屈强比的比值）较好的变频压缩机用无取向电工钢。

传统的无取向电工钢降低铁损的主要靠提高Si%和Al%含量，达到提高材料电阻率的目的。Cr、Mn虽然也能提高电阻率、降低涡流损耗，但幅度没有Si、Al明显，因此，(Cr+Mn)只能起到替代部分(Si+Al)的作用，需要根据铁损与磁感的平衡和匹配来选取Si、Al和Cr、Mn的最佳平衡点。另外，以(Cr+Mn)替代部分(Si+Al)的作用一方面可改善冶炼工艺性能和轧制工艺性能，能降低对热轧过程温度和成品退火工艺参数的敏感性，使工艺参数选择范围扩大、工艺稳定性好，工艺适应能力强、磁性能波动范围小；另一方面，加Cr后使耐蚀防锈能力增强，屈强比提高，韧脆比适中，使冲片性得到改善。另外，添加微量的Sn，可使Sn沿晶界偏聚，进一步改善织构和提高磁性。

本发明与现有技术相比，在保证磁性能，即P_1.5/50≤2.65w/kg，B₅₀≥1.68T的前提下，兼顾了较好的的机械性能，即伸长率与屈强比之比在0.37～0.43，同时满足了制造变频压缩机铁芯的高速冲片和磁性能要求。

附图说明

附图1为本发明的铁损与(伸长率/屈强比)的关系图;

图中黑点表示铁损。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）采用洁净钢的冶炼工艺进行冶炼，并连铸成坯；

2）将连铸成坯加热到950～1200℃，控制其在炉时间：1.5～3h；

8）进行冷轧，控制各道次压下率在10～35%，控制至成品厚度为0.350±0.010mm；

11）按常规进行冷却、涂层及精整。

表1 本发明各实施例及对比例的取值列表

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（一）

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（二）

表2 本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表（三）

表3 本发明各实施例及对比例性能检测情况列表

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.生产一种变频压缩机用无取向电工钢，其步骤：

1）采用洁净钢的冶炼工艺进行冶炼，并连铸成坯；其铸坯的化学组分及重量百分比为：C：0.001～0.015%，Si：2.39～2.5%，Al：0.15～0.55%，Mn：0.20～0.25%，Cr：0.01～0.039%， Sn:0.068～0.12%，P≤0.08%，S≤0.015%， N≤0.008%，其余为Fe及不可避免的杂质；同时满足：（Si+ Al）在2.5～3.0%，并且（Cr+ Mn）/（Si+ Al）≥0.15；性能：磁感B₅₀≥1.68T，铁损P_1.5/50≤2.65 w/kg，伸长率与屈强比之比在0.37～0.43；

2）将连铸成坯加热到950～1200℃，控制其在炉时间：1.5～3h；

5）进行卷取，其卷取温度控制在500～565℃，并自然冷却至室温；

10）进行均热，均热温度控制在955～1050℃，通板速度为60～110 m/min，在常规的H₂和N₂混合气或全H₂气氛中进行；

11）按常规进行冷却、涂层及精整。