高效压缩机用冷轧电工钢的研制开发
摘要
高效压缩机用冷轧电工钢是一种市场广阔并向高性能发展的电工钢产品，研发高性能的压缩机用电工钢，具有重要实际应用价值。
本文以鞍钢目前冷轧无取向电工钢AW23的制备工艺为研究内容，选择实验室工艺优化和大生产试制为研究方法，采用金相组织观察、TEM分析、织构测试及磁性能测量为研究手段，对高效压缩机用冷轧电工钢进行了如下研究：
1、依据成分设计来实现低铁损；
2、通过热轧工序高温卷取温度制度替代常化工艺研究，以获得有利的热轧组织状态；
3、罩式退火工艺及平整工艺参数的优化研究；
4、高效压缩机用冷轧电工钢的大生产试制并进行实际应用。
通过上述研究，得出主要结论如下：
1、热轧工艺采用高温卷取及其相关技术可以替代常化工艺，达到高效电工钢产品所需的原始热轧组织形态；
2、通过采用低温退火和大压下平整技术，可以保证用户冲片退火后获得优异的电磁性能，铁损P_(1.5)≤4.0 W／kg，磁感B_(5000)≥1.69T。
3、通过采用成分设计、优化的工艺参数在大生产中进行了试制，产品性能为铁损P_(1.5)≤4.0 W／kg，磁感B_(5000)控制在1.71T～1.73T范围，达到了研发的目标；电工钢板尺寸精度直接影响用户装机效果和产品磁性能的体现，试制产品实测钢卷头尾厚度偏差达到了≤10μm水平；宽1000mm规格产品同板差均小于7μm，满足用户使用条件。
4、通过批量生产过程的数据统计以及产品实际应用情况，说明产品设计合理，工艺可行，满足了高端压缩机制造行业对产品高效要求。
Cold rolling electric steel used for high efficiency compressor is a kind of electric steel products which its markets will be wide and its properties will be high performance. The study on electric steel used for high efficiency compressor has a great actual applied value.The preparation technology of non-oriented electric steel AW23 of ANSteel at present is researched in the paper. The methods of technology optimization in the Laboratory and advanced development in the factory are chosen. The research means of metallurgical structure observation, TEM analysis, texture test and magnetic properties measurement are adopted. Cold rolling electric steel used for high efficiency compressor is researched as follows:1)designed by composition to low core loss;2) adopting system of high temperature coiling in stead of normalizing technology in hot rolling process to obtain favored original structure state;3)optimizing parameters of cover annealing technology and flattening technology.4)The whole advanced development project for cold rolling electric steel used for high efficiency compressor.Researches above draw a conclusion as follows:1) High temperature coiling and other correlative technologies in stead of normalizing technology in hot rolling process are adopted to achieve origin texture form of hot rolling needed.2) Low temperature annealing and flattening technique of great percentage of reduction are adopted to ensure user excellent magnetic properties after punching and annealing, core loss P_(1.5)≤4.0 W/kg and magnetic induction B_(5000)≥1.69T.3) The advanced development in the factory has been progressed by designing components and using optimum technology parameters. Properties of product are that core loss P_(1.5) is not more than 4.0 W/kg and magnetic induction B5000 ranges from 1.71T to 1.73T, which reaches the aim of research and development. dimensional accuracy of electric steel plate direct influence users' installed result and product's magnetic property externalization. actual measure steel reel head and tail's thickness deviation of trial manufacture products reach≤10μm level; the same plate's difference of width specification 1000mm's products reach≤10μm, meet user's service conditions.
4) The statistical data of batch production in the factory and the actual applied instances show that the design of the product is reasonable, the technology is feasible and properties of product reach high efficiency requirements for advanced compressor manufacturing in the market.
本文以鞍钢目前冷轧无取向电工钢AW23的制备工艺为研究内容，选择实验室工艺优化和大生产试制为研究方法，采用金相组织观察、TEM分析、织构测试及磁性能测量为研究手段，对高效压缩机用冷轧电工钢进行了如下研究：
1、依据成分设计来实现低铁损；
2、通过热轧工序高温卷取温度制度替代常化工艺研究，以获得有利的热轧组织状态；
3、罩式退火工艺及平整工艺参数的优化研究；
4、高效压缩机用冷轧电工钢的大生产试制并进行实际应用。
通过上述研究，得出主要结论如下：
1、热轧工艺采用高温卷取及其相关技术可以替代常化工艺，达到高效电工钢产品所需的原始热轧组织形态；
2、通过采用低温退火和大压下平整技术，可以保证用户冲片退火后获得优异的电磁性能，铁损P_(1.5)≤4.0 W／kg，磁感B_(5000)≥1.69T。
3、通过采用成分设计、优化的工艺参数在大生产中进行了试制，产品性能为铁损P_(1.5)≤4.0 W／kg，磁感B_(5000)控制在1.71T～1.73T范围，达到了研发的目标；电工钢板尺寸精度直接影响用户装机效果和产品磁性能的体现，试制产品实测钢卷头尾厚度偏差达到了≤10μm水平；宽1000mm规格产品同板差均小于7μm，满足用户使用条件。
4、通过批量生产过程的数据统计以及产品实际应用情况，说明产品设计合理，工艺可行，满足了高端压缩机制造行业对产品高效要求。
Cold rolling electric steel used for high efficiency compressor is a kind of electric steel products which its markets will be wide and its properties will be high performance. The study on electric steel used for high efficiency compressor has a great actual applied value.The preparation technology of non-oriented electric steel AW23 of ANSteel at present is researched in the paper. The methods of technology optimization in the Laboratory and advanced development in the factory are chosen. The research means of metallurgical structure observation, TEM analysis, texture test and magnetic properties measurement are adopted. Cold rolling electric steel used for high efficiency compressor is researched as follows:1)designed by composition to low core loss;2) adopting system of high temperature coiling in stead of normalizing technology in hot rolling process to obtain favored original structure state;3)optimizing parameters of cover annealing technology and flattening technology.4)The whole advanced development project for cold rolling electric steel used for high efficiency compressor.Researches above draw a conclusion as follows:1) High temperature coiling and other correlative technologies in stead of normalizing technology in hot rolling process are adopted to achieve origin texture form of hot rolling needed.2) Low temperature annealing and flattening technique of great percentage of reduction are adopted to ensure user excellent magnetic properties after punching and annealing, core loss P_(1.5)≤4.0 W/kg and magnetic induction B_(5000)≥1.69T.3) The advanced development in the factory has been progressed by designing components and using optimum technology parameters. Properties of product are that core loss P_(1.5) is not more than 4.0 W/kg and magnetic induction B5000 ranges from 1.71T to 1.73T, which reaches the aim of research and development. dimensional accuracy of electric steel plate direct influence users' installed result and product's magnetic property externalization. actual measure steel reel head and tail's thickness deviation of trial manufacture products reach≤10μm level; the same plate's difference of width specification 1000mm's products reach≤10μm, meet user's service conditions.
4) The statistical data of batch production in the factory and the actual applied instances show that the design of the product is reasonable, the technology is feasible and properties of product reach high efficiency requirements for advanced compressor manufacturing in the market.
引文
[1] 金延，晓敏．电工钢的发展[J]，金属功能材料，2003，6：45-46
[2] 何忠治．电工钢，北京：冶金工业出版社[M]，1996
[3] 甘青松，周俞生，何忠治．双辊薄带连铸对无取向电工钢组织和性能的影响[J]，特殊钢，2004，5：16-18
[4] 干勇．薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析，上海金属，2006，2：1-8
[5] 陈卓．电工钢学术委员会第八届三次会议[J]，电工钢，2005，4：5-11
[6] Yoshihiko Oda, Yasushi Tanaka,Nobuo Yamagami, Atsushi Chinoand Katsumi Yamada.Ultra-low Sulfur Non-oriented Electrical Steel Sheets for Highly Efficient Motors,NKB-CORE [J], NKK TECHNICAL REVIEW 2002, 87:12-18
[7] 刘光穆，郑柏平，焦国华．薄板坯与厚板坯生产电工钢的比较与分析[J]，钢铁，2004，10：28-31
[8] 王良芳．我国电工钢生产现状及发展建议[J]，中国冶金，2004，7：16-22
[9] 黄昌国，储双杰，陈晓，陈卓蕾．富有前途的电工钢新涂层—自粘接涂层[J]，材料保护，2004，1：60-61
[10] 龚洪烈，张红梅．冷轧无取向电工钢的表面涂层研究进展[J]，化工时刊，2001，8：10—11
[11] Atsuhito Honda, Yoshio Obata, Susumu Okamura. History and Recent Development of Non-Oriented Electrical Steel in Kawasaki Steel[J], Kawasaki steel technical report 1998,39:13-20
[12] 刘良田．超低碳电工钢碳的控制[J]，武钢技术，2000，3：1-5
[13] 储双杰．生产工艺参数对无取向电工钢磁．性的影响[J]，特殊钢，2003，2：33-35
[14] 陈妍，许营，王赫男．新日铁公司在中国申请电工钢专利技术综述[J]，信息导刊，2004，6：8-10
[15] Shiozaki M Kurosaki Y. Zur darstellung allgemeiner texture [J].Materials Engineering, 1989,11:37-43
[16] 钱玉麟．近终形技术的开发现状—双辊薄带连铸工艺在高Si电工钢中的应用[J]，上海钢研，2002，2：33-38
[17] 桥本鸿和．一种晶粒取向硅钢的生产方法[J]，日本公开特许公报，1987，62：4-6
[18] 刘光穆，郑柏平，焦国华．薄板坯与厚板坯生产电工钢的比较与分析[J]，钢铁，2004，39：28-31
[19] 王东．高硅电工钢的特性及应用[J]，电工材料，2001，3：26-29
[20] 何忠治．电工钢的现状与展望[J]，中国冶金，2001，4：5-11
[21] 孙珍宝等．合金钢手册[M]，北京：冶金工业出版社，1984，9
[22] 启明．电工钢板性能的改进[J]，金属功能材料，2005，5：21-27
[23] 陈国钧等．金属软磁材料与热处理[M]，北京：机械工业出版社，1996，7：126-131
[24] 鲁锋，李友国，桂福生，赵宁．热轧终轧温度对冷轧无取向电工钢析出物的影响[J]，钢铁研究学报，2002，14：34-36
[25] 陈凌峰，黄望芽．热轧卷取温度对无取向电工钢性能的影响[J]，宝钢技术，2004，1：33-35
[26] 中国机械工程学会热处理分会编第一版[M]，北京：机械工业出版社，1999：128-135
[27] Zhang Yizhong．浦项近期产品的研发及扩建动向[J]，冶金信息导刊，2002，4：53-56
[28] 高振宇，李文儒，李文权，于宁，王铁军，高毅．汽车发动机电机铁芯用钢(ADW2)研制开发[J]，鞍钢技术，2003，1：21-23
[29] Y．KUROSAKI等(日)．氧化物形状对半工艺型无取向电工钢片磁性的影响，摘自“ISIJ”，1996，6：8-12
[30] 李文权，高振宇，罗理，孟劲松，孙群．夹杂物对电工钢磁性能影响的初步分析[J]，鞍钢技术，2004，1：15-18
[31] 张新仁，谢晓心．主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响[J]，钢铁研究，2003，5：53-59
[32] 薛国庆，王静松，何宇明，陈文满，朱斌，胡万强．中间包钢水电脉冲孕育处理对电工钢连铸坯组织的影响[J]，特殊钢，2004，2：53-55
[33] 张新仁．低磁场特性优良的无取向电工钢板开发成功[J]，武钢技术，1999，6：28-32
[34] 许顺生．金属X射线学[M]，上海：科技出版社，1962：232-254
[35] 毛卫民．金属材料的晶体学织构与各向异性[M]，北京：科学出版社，2002．8：54-59
[36] 卢凤喜，阮安甫．未来电工钢发展趋势[J]，电工钢，2003，4：33-38
[37] 李俊．我国制冷压缩机行业与电工钢产业发展互动关系分析，电工钢，2004，1：5-9
[38] 路林林，周晓东．提高无取向电工钢半有机涂层产品焊接性的试验研究[J]，宝钢技术，2004，2：34-36
[39] 魏天斌，苏金萍．对2000年中国与周边国家电工钢产量和消费量的调研及建议[J]，钢铁研究，2001，6：54-56
[40] BungeH. J. Zur darstellung allgemeiner texture[J], Z. Metallkde, 1965, 65: 872
[41] Roe R J. Description of crystallite orientation in polycrystalline materials Ⅲ, general solution of pole figure inversion[J], J. Appl. Phys, 1965, 36: 2024
[42] Imhof J. An approximative determination of the orientation distribution function [J], In: Proc. ICOTOMS, 1978: 149
[43] S. Matthies. Kristall and Technik, 1981, 16: 10
[44] Ruer D, Baro R. A new method for the deteimination of the texture of materials of cubic structure from incomplete reflection pole figures [J], Adv. X-Ray Anal, 1977, 20: 187
[45] Liang Zhide, XuJiazhen, Wang Fu. In; Proc. ICOTOM 6, Tokyo, 1981, 12: 59
[46] 梁志德，徐家桢，王福．织构材料的三维取向分析术-ODF分析[M]，东北工学院出版社，1986：117-118
[47] 毛卫民．金属材料的晶体学织构与各向异性[M]，科学出版社，2002：9-10
[48] 王轶农．电场作用下金属再结晶织构的研究[D]，东北大学博士论文，1999，12
[49] 胡晓军．北京科技大学博士学位论文[D]，北京科技大学，2000，12
[50] 雍岐龙．钢铁材料中的第二相，第一版，北京：冶金工业出版社，2006，7：588
[51] 陈家祥等．连续铸钢手册，北京：冶金工业出版社，1990，12：488
[2] 何忠治．电工钢，北京：冶金工业出版社[M]，1996
[3] 甘青松，周俞生，何忠治．双辊薄带连铸对无取向电工钢组织和性能的影响[J]，特殊钢，2004，5：16-18
[4] 干勇．薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析，上海金属，2006，2：1-8
[5] 陈卓．电工钢学术委员会第八届三次会议[J]，电工钢，2005，4：5-11
[6] Yoshihiko Oda, Yasushi Tanaka,Nobuo Yamagami, Atsushi Chinoand Katsumi Yamada.Ultra-low Sulfur Non-oriented Electrical Steel Sheets for Highly Efficient Motors,NKB-CORE [J], NKK TECHNICAL REVIEW 2002, 87:12-18
[7] 刘光穆，郑柏平，焦国华．薄板坯与厚板坯生产电工钢的比较与分析[J]，钢铁，2004，10：28-31
[8] 王良芳．我国电工钢生产现状及发展建议[J]，中国冶金，2004，7：16-22
[9] 黄昌国，储双杰，陈晓，陈卓蕾．富有前途的电工钢新涂层—自粘接涂层[J]，材料保护，2004，1：60-61
[10] 龚洪烈，张红梅．冷轧无取向电工钢的表面涂层研究进展[J]，化工时刊，2001，8：10—11
[11] Atsuhito Honda, Yoshio Obata, Susumu Okamura. History and Recent Development of Non-Oriented Electrical Steel in Kawasaki Steel[J], Kawasaki steel technical report 1998,39:13-20
[12] 刘良田．超低碳电工钢碳的控制[J]，武钢技术，2000，3：1-5
[13] 储双杰．生产工艺参数对无取向电工钢磁．性的影响[J]，特殊钢，2003，2：33-35
[14] 陈妍，许营，王赫男．新日铁公司在中国申请电工钢专利技术综述[J]，信息导刊，2004，6：8-10
[15] Shiozaki M Kurosaki Y. Zur darstellung allgemeiner texture [J].Materials Engineering, 1989,11:37-43
[16] 钱玉麟．近终形技术的开发现状—双辊薄带连铸工艺在高Si电工钢中的应用[J]，上海钢研，2002，2：33-38
[17] 桥本鸿和．一种晶粒取向硅钢的生产方法[J]，日本公开特许公报，1987，62：4-6
[18] 刘光穆，郑柏平，焦国华．薄板坯与厚板坯生产电工钢的比较与分析[J]，钢铁，2004，39：28-31
[19] 王东．高硅电工钢的特性及应用[J]，电工材料，2001，3：26-29
[20] 何忠治．电工钢的现状与展望[J]，中国冶金，2001，4：5-11
[21] 孙珍宝等．合金钢手册[M]，北京：冶金工业出版社，1984，9
[22] 启明．电工钢板性能的改进[J]，金属功能材料，2005，5：21-27
[23] 陈国钧等．金属软磁材料与热处理[M]，北京：机械工业出版社，1996，7：126-131
[24] 鲁锋，李友国，桂福生，赵宁．热轧终轧温度对冷轧无取向电工钢析出物的影响[J]，钢铁研究学报，2002，14：34-36
[25] 陈凌峰，黄望芽．热轧卷取温度对无取向电工钢性能的影响[J]，宝钢技术，2004，1：33-35
[26] 中国机械工程学会热处理分会编第一版[M]，北京：机械工业出版社，1999：128-135
[27] Zhang Yizhong．浦项近期产品的研发及扩建动向[J]，冶金信息导刊，2002，4：53-56
[28] 高振宇，李文儒，李文权，于宁，王铁军，高毅．汽车发动机电机铁芯用钢(ADW2)研制开发[J]，鞍钢技术，2003，1：21-23
[29] Y．KUROSAKI等(日)．氧化物形状对半工艺型无取向电工钢片磁性的影响，摘自“ISIJ”，1996，6：8-12
[30] 李文权，高振宇，罗理，孟劲松，孙群．夹杂物对电工钢磁性能影响的初步分析[J]，鞍钢技术，2004，1：15-18
[31] 张新仁，谢晓心．主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响[J]，钢铁研究，2003，5：53-59
[32] 薛国庆，王静松，何宇明，陈文满，朱斌，胡万强．中间包钢水电脉冲孕育处理对电工钢连铸坯组织的影响[J]，特殊钢，2004，2：53-55
[33] 张新仁．低磁场特性优良的无取向电工钢板开发成功[J]，武钢技术，1999，6：28-32
[34] 许顺生．金属X射线学[M]，上海：科技出版社，1962：232-254
[35] 毛卫民．金属材料的晶体学织构与各向异性[M]，北京：科学出版社，2002．8：54-59
[36] 卢凤喜，阮安甫．未来电工钢发展趋势[J]，电工钢，2003，4：33-38
[37] 李俊．我国制冷压缩机行业与电工钢产业发展互动关系分析，电工钢，2004，1：5-9
[38] 路林林，周晓东．提高无取向电工钢半有机涂层产品焊接性的试验研究[J]，宝钢技术，2004，2：34-36
[39] 魏天斌，苏金萍．对2000年中国与周边国家电工钢产量和消费量的调研及建议[J]，钢铁研究，2001，6：54-56
[40] BungeH. J. Zur darstellung allgemeiner texture[J], Z. Metallkde, 1965, 65: 872
[41] Roe R J. Description of crystallite orientation in polycrystalline materials Ⅲ, general solution of pole figure inversion[J], J. Appl. Phys, 1965, 36: 2024
[42] Imhof J. An approximative determination of the orientation distribution function [J], In: Proc. ICOTOMS, 1978: 149
[43] S. Matthies. Kristall and Technik, 1981, 16: 10
[44] Ruer D, Baro R. A new method for the deteimination of the texture of materials of cubic structure from incomplete reflection pole figures [J], Adv. X-Ray Anal, 1977, 20: 187
[45] Liang Zhide, XuJiazhen, Wang Fu. In; Proc. ICOTOM 6, Tokyo, 1981, 12: 59
[46] 梁志德，徐家桢，王福．织构材料的三维取向分析术-ODF分析[M]，东北工学院出版社，1986：117-118
[47] 毛卫民．金属材料的晶体学织构与各向异性[M]，科学出版社，2002：9-10
[48] 王轶农．电场作用下金属再结晶织构的研究[D]，东北大学博士论文，1999，12
[49] 胡晓军．北京科技大学博士学位论文[D]，北京科技大学，2000，12
[50] 雍岐龙．钢铁材料中的第二相，第一版，北京：冶金工业出版社，2006，7：588
[51] 陈家祥等．连续铸钢手册，北京：冶金工业出版社，1990，12：488