专利名称：磁悬浮列车用高性能软磁钢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种软磁钢，尤其涉及一种用于磁悬浮列车的高性能软磁钢。
随着磁悬浮列车进入商业运营，用于磁悬浮试验线的普通软磁钢板已不能满足商业运营磁悬浮列车安全性、可靠性和环保节能性的需要。
本发明的磁悬浮列车用高性能软磁钢，即具有优良力学性能、高磁感和高电阻率的软磁钢成分重量百分比为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其余为铁和不可避免的夹杂。
本发明的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法为包括铸造工艺、热轧工艺、正火工艺及正火后的冷却速度的控制等工艺。
其中软磁钢平均晶粒尺寸在15～30μm之间。
其中铸造工艺最好为连铸工艺，其中浇铸温度≤1600℃，最好≤1580℃，拉坯速度在0.80～1.0m/min之间。
其中热轧工艺用再结晶控轧法(RCR)进行热轧，铸坯均热温度≤1250℃，最好≤1200℃，当均热温度大于1200℃时，原始奥氏体晶粒尺寸过大；精轧开轧温度≤1050℃，最好≤1000℃，以降低精轧的终轧温度；精轧最后3道次累积压下率≥45％，道次压下率≥10％，最好≥15％，细化再结晶奥氏体晶粒，防止奥氏体晶粒异常长大；终轧温度≤950℃，最好控制在870～900℃；轧后冷却速度≥1℃/s，最好≥2.5℃/s，通过γ→α相变细化热轧板坯的铁素体的晶粒。
其中正火工艺，钢板正火温度控制在930℃～970℃；正火时间按炉内装料量而定，一般正火时间取1.5～2.5℃/mm×钢板厚度，最好1.9～2.1℃/mm×钢板厚度；钢板正火出炉后，当钢板温度≥650℃时，可采用强制风冷，冷却速度控制在0.5～2℃/s之间，当钢板温度≤650℃时，钢板自然空冷到室温。
本发明的磁悬浮列车用软磁钢具有高强度、高韧性，又具有高磁感、高电阻率，以及优良的抗磁时，特别适用于磁悬浮列车轨道中的必须吸收承载力、导向力和驱动力的侧面导向板。
本发明添加Ni元素合金化和Ca处理，并适当控制热轧和正火处理过程，使成品组织晶粒尺寸在15～30μm，获得优异的机械性能和电磁性能，尤其低磁场下的电磁性能B300达0.90T以上。
对于Si≥1.6％的软磁钢来说，当正火后钢的平均晶粒尺寸达到30μm以上时，其机械性能尤其低温冲击韧性劣化，而当正火后钢的平均晶粒尺寸小于15μm时，其电磁性能尤其低磁场下的电磁性能严重恶化。因此要同时保证软磁钢具有优异的电磁性能和机械性能尤其低温冲击韧性，合金化是唯一途径。一般认为加入Mn或Ni能改善其机械性能尤其低温冲击韧性，但加入过多的Mn会损害其电磁性能，因此本发明加入Ni来改善软磁钢的机械性能尤其低温冲击韧性而不损害其电磁性能。众所周知Ni是一种铁磁性材料，Fe-Ni合金是一种性能优良的软磁材料，在铁基合金中加入Ni不但不会降低材料的电磁性能，而且会进一步改善电磁性能，钢中加Ni还可以降低铜脆现象，减轻热轧过程的开裂，提高软磁钢的电阻率及改善耐大气腐蚀性。为此本发明的钢中加入Ni≤0.80％，取得了良好的结果。
对钢进行Ca处理，改善钢中硫化物形态，提高软磁钢的电磁性能、提高软磁钢冲击韧性及改善其冲击韧性的各向异性，同时还进一步改善软磁钢低磁场下的电磁性能。
为改善软磁钢的电磁性能，控制正火后软磁钢的平均晶粒尺寸是一个重要手段，当正火后钢的晶粒尺寸小于15μm，虽然可以提高钢的机械性能尤其低温冲击韧性，但电磁性能尤其低磁场下的电磁性能急剧恶化，因为晶粒尺寸减小时，晶界面积增加，晶界钉轧磁畴壁运动的作用加强；当钢的平均晶粒尺寸大于30μm时，虽然电磁性能进一步改善，但其机械性能尤其低温冲击韧性严重恶化。因此控制正火后钢的平均晶粒尺寸在15～30μm之间是适宜的。另外该钢还应具有一定的抗老化性和耐大气腐蚀性。
其生产过程为通过连铸工艺、再结晶控轧法进行热轧、正火工艺及控制正火后的冷却速度制造本发明的软磁钢。并控制软磁钢平均晶粒尺寸在15～30μm之间。
其中钢水的浇铸温度为1580℃，拉坯速度为～0.90m/min，连铸坯在线火焰切割后，供热轧。连铸坯在加热炉中均热220分钟，均热温度为1200℃，粗轧采用7道次轧制工艺(230mm→80mm)，精轧开轧温度为970℃，采用4道次轧制工艺(80mm→30mm)，终轧温度为870℃，轧后采用水幕强制冷却，冷却速度～1.85℃/s。热轧板正火温度为950℃，正火时间为55min，正火后钢板在线强制风冷至～650℃左右(冷却速度～1.07℃/s)，然后自然空冷至室温。
表1化学成分重量％
表2机械性能对比
由表2可见，本发明的软磁钢具有良好的冲击韧性，其0℃横向冲击功及0℃纵向冲击功均远远高于比较例，同时具有高磁感，B4000以及低磁场下电磁性能B300均大于比较例，由此可见，本发明的磁悬浮列车用高性能软磁钢具有优良力学性能、高磁感和高电阻率。
权利要求
1.一种磁悬浮列车用高性能软磁钢，其成分重量百分比为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其余为铁和不可避免的夹杂。
2.如权利要求1所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法包括如下步骤铸造工艺、热轧工艺、正火工艺及正火后的冷却速度的控制。
3.如权利要求1或2所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢，其特征在于，软磁钢平均晶粒尺寸在15～30μm之间。
4.如权利要求2所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法，其特征在于，所述铸造工艺最好为连铸工艺，其中浇铸温度≤1600℃，拉坯速度在0.80～1.0m/min之间。
5.如权利要求2所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法，其特征在于，所述热轧工艺为再结晶控轧法进行热轧，铸坯均热温度≤1250℃；精轧开轧温度≤1050℃；精轧最后3道次累积压下率≥45％，道次压下率≥10％；终轧温度≤950℃；轧后冷却速度≥1℃/s。
6.如权利要求2所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法，其特征在于，所述正火工艺中，钢板正火温度控制在930℃～970℃；正火时间为1.5～2.5℃/mm×钢板厚度。
7.如权利要求2所述的磁悬浮列车用高性能软磁钢的制造方法，其特征在于，正火后的冷却速度控制方法为钢板正火出炉后，当钢板温度≥650℃时，采用强制风冷，冷却速度控制在0.5～2℃/s之间，当钢板温度≤650℃时，钢板自然空冷到室温。
8.如权利要求1或2所述的高性能软磁钢，其特征在于，所述的软磁钢适用于磁悬浮列车。
全文摘要
本发明提供一种磁悬浮列车用高性能软磁钢，其成分重量百分比为C0.010～0.070％ Si1.0～2.0％ Mn0.30～0.80％ P≤0.020％ S≤0.01％Al
文档编号C22C38/34GK1410584SQ0112693
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月29日 优先权日2001年9月29日
发明者刘自成, 孙焕德, 甘青松 申请人:宝山钢铁股份有限公司