本發(fā)明屬于薄帶鑄軋，涉及一種基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法。
背景技術(shù)：
1、無取向硅鋼作為一種重要的軟磁材料，主要用于制造各種電機(jī)的鐵芯。家用電器行業(yè)是無取向硅鋼最重要的下游行業(yè)之一，年消耗無取向硅鋼約400萬噸。家用電器行業(yè)硅鋼原料大部為50w1300、50w800等中低牌號(hào)無取向硅鋼，用于制造冰箱、空調(diào)壓縮機(jī)鐵芯等部件。鑄鋁鐵芯由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易被廣泛應(yīng)用于中小型電機(jī)和定頻壓縮機(jī)中。鐵芯在生產(chǎn)過程中，一般先將成品硅鋼板按一定形狀和尺寸沖裁成定轉(zhuǎn)子散片，散片再通過鉚接的方式疊裝成定轉(zhuǎn)子鐵芯。為了消除硅鋼片邊部沖裁應(yīng)力降低電機(jī)鐵芯損耗，鐵芯裝配之前會(huì)進(jìn)行退火處理。定轉(zhuǎn)子鐵芯常用退火溫度為700～800℃，保溫時(shí)間為120～180min，確保定轉(zhuǎn)子鐵芯沖裁變形區(qū)域金屬發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶降低鐵芯磁滯損耗。
2、50w1300、50w800等中低牌號(hào)無取向硅鋼一般都是通過依序進(jìn)行的煉鋼、連鑄、熱軋、酸洗、冷軋、再結(jié)晶退火+涂層+精整工藝制備而成。熱軋厚度2.50～3.00mm，冷軋厚度0.50mm，退火溫度800～950℃，退火時(shí)間60～120s。顯然與壓縮機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯高達(dá)120～180min的退火時(shí)間相比，無取向硅鋼在再結(jié)晶退火階段的時(shí)間非常短。故是否可以將兩次退火工序進(jìn)行整合，值得探討。兩次退火工序之間，是成品硅鋼板沖裁和疊裝過程。常規(guī)流程如取消再結(jié)晶退火過程，直接對(duì)軋硬板進(jìn)行沖裁。由于軋硬板冷軋壓下量大，一般大于80％，加工硬化嚴(yán)重，鋼板強(qiáng)度達(dá)到900mpa以上，故難以進(jìn)行沖裁。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)流程制備壓縮機(jī)用無取向硅鋼、鐵芯制備技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種基于薄帶鑄軋的壓縮機(jī)用無取向硅鋼。本發(fā)明的方法，鋼水成分采用低硅無鋁成分設(shè)計(jì)，通過薄帶鑄軋直接獲得厚度為0.65mm熱軋薄基板，省去鑄坯連鑄、鑄坯加熱，并大幅減少熱軋壓下量；上述熱軋薄基板經(jīng)過酸洗和一道次冷軋后，直接進(jìn)行鐵芯沖裁和疊裝，然后借助鐵芯退火工序，進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理和再結(jié)晶退火。
2、本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：
3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，所述方法包括如下步驟：
4、1)鋼水冶煉
5、在不添加al、p、sn和sb的情況下進(jìn)行煉鋼，鋼水化學(xué)成分以質(zhì)量百分比計(jì)包括：
6、c：0.0015～0.0030％，s：0.0015～0.0030％，si：0.95～1.05％，
7、mn：0.20～0.30％，p≤0.015％，al：≤0.003％，nb≤0.003％，
8、v≤0.003％，ti≤0.003％，cr≤0.02％，ni≤0.02％，
9、cu≤0.02％，n≤0.0020％，其它為fe及不可避免的夾雜；
10、2)薄帶鑄軋
11、利用雙輥鑄軋工藝進(jìn)行連鑄得到鑄帶，再經(jīng)一道次熱軋成熱軋薄帶，其中終軋溫度t控制為880～920℃，且終軋溫度t進(jìn)一步控制為t＝(ar1-60)～(ar1-50)℃，其中ar1為γ/α相變溫度，單位℃；
12、熱軋完成后卷取，卷取溫度控制為≥680℃，卷取后空冷至室溫，獲得熱軋卷；
13、其中ar1根據(jù)下式確定：
14、ar1＝872℃+1000(11*[si]－14*[mn]+21*[al])，
15、其中[si]、[mn]、[al]分別為si、mn、al的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；
16、3)酸洗工序
17、采用鹽酸酸洗，酸液溫度控制為75～85℃；漂洗水溫度控制為45～55℃，酸洗和漂洗速度控制為150～200mpm，酸洗時(shí)間控制為45～60s；
18、4)冷軋工序
19、采用單機(jī)架軋機(jī)進(jìn)行一道次冷軋，將熱軋基板軋制成軋硬鋼卷。
20、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括：
21、5)分條-沖裁-疊裝
22、將軋硬鋼卷進(jìn)行分條得到分條卷，分條卷沖裁成定轉(zhuǎn)子單片，定轉(zhuǎn)子單片疊裝成壓縮機(jī)用定轉(zhuǎn)子鐵芯。
23、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括：
24、6)鐵芯退火制備
25、將壓縮機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵芯在925℃保溫150min，以確保定轉(zhuǎn)子鐵芯硅鋼基體和沖裁變形區(qū)域金屬均發(fā)生完全再結(jié)晶，其中晶粒尺寸控制為80～100μm。
26、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在鋼水冶煉工序，采用60～80％鐵水+20～40％廢鋼進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煉鋼，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)c：0.020～0.050％，s≤0.0025％，p≤0.015％；然后經(jīng)過真空冶煉及合金化得到鋼水。
27、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在薄帶鑄軋工序，利用雙輥鑄軋工藝進(jìn)行連鑄，控制鋼液開始澆注溫度為1580～1590℃，將鋼液經(jīng)中間包澆入由旋轉(zhuǎn)的鋼輥和側(cè)封板組成的熔池內(nèi)，鋼水與鋼輥的結(jié)晶輥面接觸后快速凝固并成形，得到厚度為1.80mm的鑄帶，連鑄速度為60m/min；鑄帶在惰性氣體保護(hù)下通過熱箱進(jìn)入軋機(jī)，經(jīng)一道次熱軋將厚度1.80mm的鑄帶熱軋成厚度為0.65mm的熱軋薄帶。
28、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在酸洗工序，采用鹽酸四級(jí)酸洗：1級(jí)酸液濃度為30～50g/l，2級(jí)酸液濃度為70～90g/l，3級(jí)酸液濃度為100～120g/l，4級(jí)酸液濃度為140～160g/l，1級(jí)酸液中fe2+濃度≤130g/l，2級(jí)酸液中fe2+濃度≤100g/l，3級(jí)酸液中fe2+濃度≤85g/l，4級(jí)酸液中fe2+濃度≤50g/l。
29、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在冷軋工序，控制工作輥粗糙度為1.5～2.5μm，獲得表面粗糙度≥0.80μm的軋硬鋼卷。
30、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在冷軋工序，軋硬鋼卷的厚度控制為0.50mm。
31、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在分條-沖裁-疊裝工序，將軋硬鋼卷進(jìn)行分條得到分條卷，分條卷在高速?zèng)_床設(shè)備中沖裁成定轉(zhuǎn)子單片；其中沖床模具中凸凹模間隙控制為0.30mm，沖裁斷面撕裂區(qū)域面積控制為40～60％；定轉(zhuǎn)子單片疊裝成壓縮機(jī)用定轉(zhuǎn)子鐵芯。
32、根據(jù)本發(fā)明的基于薄帶鑄軋生產(chǎn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼的方法，優(yōu)選地，在鐵芯退火制備工序，加熱和保溫過程采用純n2進(jìn)行保護(hù)；然后以2～10℃/min的速度進(jìn)行冷卻，冷卻至發(fā)藍(lán)溫度500℃后，通入水蒸氣，并保溫1小時(shí)；發(fā)藍(lán)處理完成后，關(guān)閉蒸汽閥，然后繼續(xù)通入純n2進(jìn)行保護(hù)，隨爐冷卻至100℃，取出鐵芯。
33、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種無取向硅鋼，所述無取向硅鋼采用前述方法生產(chǎn)，其中無取向硅鋼的鐵損p1.5/50≤3.5w/kg，磁感b5000≥1.76t。
34、本發(fā)明中各元素的作用分析如下：
35、c：0.0015～0.0030％，s：0.0015～0.0030％，si：0.95～1.05％，mn：0.20～0.30％，p≤0.015％，al：≤0.003％，nb≤0.003％，v≤0.003％，ti≤0.003％，cr≤0.02％，ni≤0.02％，cu≤0.02％，n≤0.0020％，其它為fe及不可避免的夾雜。
36、c、s、n：在無取向硅鋼中c、s、n均為有害元素，導(dǎo)致鐵損增加、磁感降低；但c、s含量越低，煉鋼成本越高。為了滿足所述基于薄帶鑄軋的壓縮機(jī)用無取向硅鋼成品磁性能的要求，兼顧生產(chǎn)成本，c：0.0015～0.0030％，s：0.0015～0.0030％，n≤0.0020％；
37、si、al、mn：si和al能夠增加鋼板的電阻率進(jìn)而降低無取向硅鋼鐵損；mn與s形成mns，雖然影響晶粒長(zhǎng)大，但是避免了在晶界形成低熔點(diǎn)的fes，以避免熱脆。所以，傳統(tǒng)流程制備無取向硅鋼時(shí)，均采用si+al+mn的設(shè)計(jì)。但是本發(fā)明薄帶鑄軋工藝中，但al在煉鋼過程形成的al2o3夾雜物會(huì)在熔池側(cè)封板逐漸堆積并結(jié)瘤，一旦結(jié)瘤物被鋼流沖下進(jìn)入鑄輥，將導(dǎo)致連鑄斷帶，故本發(fā)明嚴(yán)格控制al≤0.003％；si能夠降低無取向硅鋼鐵損，但同時(shí)會(huì)降低磁感，綜合考慮所述基于薄帶鑄軋的壓縮機(jī)用無取向硅鋼成品磁性能以及可軋性和成本，控制si含量在0.95～1.05％之間，控制mn含量在0.20～0.30％之間。
38、nb、v、ti、cr、ni、cu：nb、v、ti、cr、ni、cu在無取向硅鋼中同時(shí)會(huì)導(dǎo)致鐵損增加、磁感降低。故控制nb≤0.003％，v≤0.003％，ti≤0.003％，cr≤0.02％，ni≤0.02％，cu≤0.02％；
39、p：磷是殘余元素，要求控制p≤0.015％。
40、由以上內(nèi)容可以看出，本發(fā)明借助壓縮機(jī)鐵芯退火的特殊工藝，通過鑄軋工藝獲得厚度為0.65mm的熱軋卷，經(jīng)一次冷軋后得到厚度為0.50mm軋硬鋼卷；軋硬鋼卷免退火直接進(jìn)行分條-沖裁-疊裝，獲得壓縮機(jī)用定轉(zhuǎn)子鐵芯；不僅通過節(jié)省工序，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，同時(shí)通過充分發(fā)揮鑄軋工藝和鐵芯退火工藝的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)用無取向硅鋼同時(shí)滿足低鐵損和高磁感要求。
41、有益技術(shù)效果
42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及相應(yīng)的技術(shù)方案至少能夠獲得如下的有益技術(shù)效果：
43、(1)鋼液經(jīng)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的鋼輥直接得到厚度為1.80mm的鑄帶，與傳統(tǒng)工藝采用220mm鑄坯相比，大幅減少后續(xù)熱軋和冷軋的壓下量，避免大壓縮比的熱軋+冷軋?jiān)斐蔁o取向硅鋼織構(gòu)中α和γ組分顯著提高，包括{111}<110>、{111}<112>、{112}<100>組分；進(jìn)而增加{100}<0vw>理想織構(gòu)的比例，提高成品磁感。
44、(2)通過薄帶鑄軋直接得到厚度為0.65mm的熱軋卷，與傳統(tǒng)工藝低硅無取向硅鋼采用厚度2.50～2.75mm熱軋卷經(jīng)五機(jī)架軋制厚度0.50mm冷軋卷相比，可以直接借助單機(jī)架軋機(jī)一道次軋制獲得厚度為0.50mm厚度的冷軋卷。不僅降低了冷軋生產(chǎn)難度，提高了生產(chǎn)效率，還由于加工硬化量由80％以上大幅度減小至23％，使冷軋卷可以直接進(jìn)行分條-沖裁-疊裝，獲得壓縮機(jī)用定轉(zhuǎn)子鐵芯。
45、(3)通過精確控制熱軋終軋溫度，終軋溫度t為880～920℃，且t＝(ar1-60)～(ar1-50)℃，實(shí)現(xiàn)熱軋?jiān)诟邷罔F素體區(qū)完成。避免了軋后相變導(dǎo)致的晶粒細(xì)化，同時(shí)借助鐵芯高溫退火，控制成品鋼板發(fā)生完全再結(jié)晶，晶粒尺寸80～100μm；厚度0.50mm無取向硅鋼成品，鐵損p1.5/50≤3.5w/kg，磁感b5000≥1.76t。
46、(4)采用單機(jī)架軋機(jī)進(jìn)行一道次冷軋，控制工作輥粗糙度為1.5～2.5μm，獲得表面粗糙度≥0.80μm的軋硬鋼卷，為后續(xù)發(fā)藍(lán)處理創(chuàng)造條件；并通過發(fā)藍(lán)處理，在硅鋼片層間形成氧化鐵絕緣涂層，減少常規(guī)流程涂敷涂層工序。
47、(5)分條卷在高速?zèng)_床設(shè)備中沖裁成定轉(zhuǎn)子單片，沖床模具中凸凹模間隙0.30mm，控制沖裁斷面撕裂區(qū)域面積為40～60％，利于后續(xù)熱處理過程中形成較厚氧化層，增大轉(zhuǎn)子籠條和鐵芯間的接觸電阻，減少雜散損耗，提高電機(jī)效率。
48、(6)本發(fā)明采用雙輥薄帶連鑄+免退火鐵芯沖壓+鐵芯高溫退火的方法，較常規(guī)工藝省略熱軋加熱、常化、鐵芯沖壓前鋼板退火和涂敷涂層等工藝，并大幅降低熱冷軋壓下量，是一種節(jié)能、環(huán)保的短流程生產(chǎn)技術(shù)。