本發(fā)明涉及軟磁不銹鋼的，尤其是涉及一種食品領(lǐng)域用綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼線材及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、軟磁不銹鋼是一種兼具磁性能和腐蝕性能的先進功能材料，作為電磁閥的核心部件，在自動控制領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。例如，常見的制冷空調(diào)四通閥、汽車油路系統(tǒng)的流量控制閥均采用軟磁不銹鋼制作。隨著自動控制系統(tǒng)對于控制精度要求的日益提高，對軟磁材料的性能也提出了更高的要求，并且不同領(lǐng)域的特殊要求也對材料提出差異化的性能需求。目前，在咖啡機、豆?jié){機等食品領(lǐng)域家電的自動控制系統(tǒng)中，要求核心零部件用軟磁不銹鋼不僅具有優(yōu)異的磁性能，還需要良好的腐蝕性能，不能因為長期接觸液體食物而發(fā)生銹蝕，同時，由于上述家電零部件的形狀復(fù)雜，還需要材料具有良好的車削加工性能。

2、為了滿足材料兼具優(yōu)異的磁性能、腐蝕性能和加工性能，對材料的設(shè)計和生產(chǎn)均提出了很高的挑戰(zhàn)。國外在這類材料的設(shè)計中，為了提高車削性能，往往加入pb、bi等元素，但這些元素的加入雖然很好改善了材料的加工性能，但對產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用生態(tài)帶來了極大危害，其中pb是重金屬元素，無論是冶煉過程對于其他產(chǎn)品的污染，還是其本身對于食品的安全性，均帶來負面影響，bi也是冶金過程中需要嚴(yán)格控制的五害元素之一。為此，迫切需要設(shè)計一種既要滿足材料使用性能要求，也要符合綠色環(huán)保發(fā)展要求的軟磁不銹鋼產(chǎn)品，并實現(xiàn)高質(zhì)量地制備。

3、申請人日前申請的授權(quán)公告號為cn113462984b的中國專利公開了一種高耐腐蝕超易切削的軟磁鐵素體不銹鋼盤條及其制備方法，不銹鋼盤條按質(zhì)量百分比計，包括s：0.05~0.15%、si：1.0~2.0%、cu：0.1~0.4%、cr：17.0~19.0%、mo：1.0~2.0%、nb：0.2~0.4%、te：0.005~0.015%、c≤0.03%、n≤0.03%、p≤0.03%、mn≤0.8%、ni≤0.4%，余量為fe和其他雜質(zhì)；還涉及該不銹鋼盤條的制備方法，包括將原料依次經(jīng)電弧爐冶煉、aod爐冶煉、lf鋼包精煉、連鑄、連鑄坯加熱、軋制、固溶以及酸洗，最終制得不銹鋼盤條成品。上述方法生產(chǎn)的盤條規(guī)格為直徑5.5~14mm，固溶后的晶粒度6~7級，抗拉強度470~540mpa，延伸率25~40%，收縮率70~85%，中性鹽霧試驗96h不生銹，飽和磁感應(yīng)強度bs≥1.4t，矯頑力hc≤250a/m，硫化物呈球狀或短條狀細小、彌散、均勻分布。

4、上述中的現(xiàn)有技術(shù)方案存在以下缺陷：上述軟磁鐵素體不銹鋼主要用于家用電器電磁閥門、汽車用控制系統(tǒng)電磁閥等，但對于食品領(lǐng)域用不銹鋼而言，其耐腐蝕性以及加工性能尚不能完全滿足食品加工設(shè)備的特殊要求，特別是在高鹽、高酸等惡劣環(huán)境下，上述不銹鋼容易發(fā)生腐蝕，影響食品安全和設(shè)備的使用壽命。因此，開發(fā)一種既具有優(yōu)良軟磁性能，又能滿足食品領(lǐng)域特殊要求的綠色環(huán)保型不銹鋼顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一個目的在于提供一種食品領(lǐng)域用綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼線材，其具有在保證優(yōu)異磁性的同時、改善軟磁不銹鋼的耐腐蝕性能和硫化物形貌分布、提高車削加工性能、適用于食品領(lǐng)域的優(yōu)點。

2、本發(fā)明的第二個目的在于提供一種食品領(lǐng)域用綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼線材的生產(chǎn)方法，其具有確保軟磁不銹鋼材料高純凈、硫化物形貌呈紡錘形且分布均勻、晶粒度適中的優(yōu)點。

3、為實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

4、一種食品領(lǐng)域用綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼線材，由以下重量百分比的原料組成，c：≤0.03%；si：1.40~2.00%；mn：≤0.40%；cr：18.0~20.0%；mo：1.30~1.60%；nb：5*（c%+n%）~0.45%；s：0.05~0.15%；te：0.0030~0.0300%；n：≤0.03%；余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，c%為c元素的重量百分比，n%為n元素的重量百分比。

5、進一步地，由以下重量百分比的原料組成，c：≤0.03%；si：1.50~1.80%；mn：0.20~0.40%；cr：18.0~19.0%；mo：1.30~1.50%；nb：5*（c%+n%）~0.45%；s：0.05~0.10%；te：0.0030~0.0100%；n：≤0.03%；余量為fe和不可避免的雜質(zhì)；其中，c%為c元素的重量百分比，n%為n元素的重量百分比。

6、通過采用上述技術(shù)方案，軟磁不銹鋼線材的飽和磁感強度≥1.50t，矯頑力≤250a/m，具有優(yōu)異的磁性能，滿足食品行業(yè)中智能設(shè)備對流量的精準(zhǔn)控制要求，硫化物形貌優(yōu)于德國sep-1572標(biāo)準(zhǔn)中2-2等級，切削性能滿足復(fù)雜零部件的加工要求，并且在中性鹽霧環(huán)境中120~144h不生銹，滿足零部件在食品液體介質(zhì)中長期使用不出現(xiàn)銹蝕問題；下面結(jié)合各主要合金元素的作用，闡述本發(fā)明的軟磁不銹鋼線材及其高質(zhì)量產(chǎn)品的制備實現(xiàn)的設(shè)計原理：

7、（1）碳（c）和氮（n），c、n是不銹鋼中的間隙原子，軟磁不銹鋼為鐵素體不銹鋼，溶解c、n的能力有限，另外，c、n的加入對于軟磁不銹鋼的磁性能帶來不利影響，為此需要控制c、n的含量在較低的水平；

8、（2）鉻（cr），cr是不銹鋼中最重要的合金元素，是獲得不銹鋼不銹性和耐蝕性的保證，本發(fā)明需要材料具有優(yōu)異的腐蝕性能，控制cr含量控制在18~20%，cr不能太高的原因是需要保證磁性能；

9、（3）鉬（mo），mo可以大幅度提高材料的耐腐蝕性能，但mo是貴金屬，為此，從經(jīng)濟的角度，本發(fā)明添加1.3~1.6%的mo含量，和cr搭配，確保材料的腐蝕性能；

10、（4）硅（si），si是軟磁材料中最重要的元素，是改善磁性能的主要手段，本發(fā)明添加1.40%以上的si含量，確保材料具有高的飽和磁感強度和低的矯頑力；

11、（5）硫（s），s是易切削鋼的關(guān)鍵元素，理論上，s含量越高，鋼的切削性能越好，但是s含量的增加，對材料的熱加工性能和腐蝕性能均帶來負面影響，因此本發(fā)明控制s含量在0.05~0.15%之間，實際生產(chǎn)過程中優(yōu)選s含量在0.05~0.10%。

12、（6）碲（te），te是一種易切削元素，在含硫易切削鋼中加入碲元素后，以能夠使鋼中長條狀硫化錳夾雜轉(zhuǎn)變成球形或紡錘形夾雜，從而提高鋼的切削性能，切削時刀具壽命、切削力、工件表面質(zhì)量、積屑瘤等方面均得到改善。另一方面，碲不固溶于鋼的基體中，大多富集在硫化物附近，會降低材料的塑性，導(dǎo)致熱加工性能變差。為此，鋼中的te需要控制在一個合理的范圍，本發(fā)明根據(jù)實際研究數(shù)據(jù)積累，控制在0.003~0.01%。

13、（7）鈮（nb），nb是作為穩(wěn)定化元素加入到鐵素體不銹鋼中，起到穩(wěn)定c、n，減少cr的c、n化合物，從而提高材料的耐腐蝕性能。按照研究數(shù)據(jù)，nb的含量一般要超過5*（c%+n%），但過高的nb含量對于生產(chǎn)帶來負面影響。

14、為實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

15、一種食品領(lǐng)域用綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼線材的生產(chǎn)方法，包括以下步驟，將不銹鋼爐料依次經(jīng)過電弧爐冶煉、aod爐冶煉、lf精煉、連鑄、修磨、軋制、固溶和酸洗處理，得到軟磁不銹鋼線材。

16、進一步地，在所述電弧爐冶煉過程中，選取低p、低pb、低sn、低as、低sb、低bi的廢不銹鋼作為不銹鋼爐料，控制鋼水中pb、sn、as、sb和bi元素總含量≤0.02%。

17、進一步地，在所述aod爐冶煉和lf精煉過程中，分批加入硫鐵，控制s含量在0.05~0.10%。其中，在aod爐冶煉和lf精煉分批投加的目的是，由于s的收得率跟鋼水溫度、氧含量有密切關(guān)系，在aod爐冶煉第一次添加，可以初步計算出aod鋼水投加fes后s的收得率，在lf精煉補加時，按照aod爐冶煉投加的收得率計算投加量，達到比較精準(zhǔn)控制s含量的目的。

18、aod爐冶煉主要包括氧化和還原兩部分，首先通過吹氧將鋼水中的c含量降到目標(biāo)要求，并升高鋼水溫度，同時加入螢石、石灰等進行造渣，控制渣堿度1.5~2.0之間，有利于去除鋼種非金屬夾雜物。然后加入硅鐵還原，將渣中被氧化的cr元素還原進入鋼水，提高金屬收得率；同時，加入一定量的硫鐵，并檢測鋼水中的s含量，計算出fes的收得率，為lf精煉的精準(zhǔn)補加提供參考；aod出鋼后，將渣拔干凈，鋼水轉(zhuǎn)移到lf精煉后重新造渣，并補加fes，使鋼水中s含量達到目標(biāo)要求。

19、進一步地，在所述lf精煉過程中，在lf出站前喂入碲線，控制鋼水中的te含量在30~100ppm，并控制lf精煉時間在30min以上，精煉結(jié)束后，吹氬軟攪拌8min以上。其中，充分的lf精煉能確保夾雜物的充分去除和添加元素的均勻性，而te含量的進一步調(diào)控，能起到改善硫化物分布的作用。

20、進一步地，在所述連鑄過程中，過熱度控制在25~40℃。這種方式能避免硫化物的粗化長大

21、進一步地，在所述連鑄過程中，連鑄拉速控制在1m/min以下，二冷段采用弱冷。這種方式能確保硫化物形貌呈紡錘形且分布均勻。

22、進一步地，在所述軋制過程中，采用熱軋工藝，加熱溫度為1150~1180℃，終軋溫度在950℃以下。這種方式能避免晶粒粗大。

23、綜上所述，本發(fā)明的有益技術(shù)效果為：

24、1.本發(fā)明通過高含量的cr元素，并結(jié)合mo的添加，使材料具有很高的pren當(dāng)量值，從而顯著提升了材料的耐點蝕性能；此外，通過添加穩(wěn)定化元素nb，進一步改善了材料的耐腐蝕性能，確保材料在使用條件下，即使在中性鹽環(huán)境中暴露長達120~144h，也能夠保持不生銹的狀態(tài)；

25、2.本發(fā)明中，通過s、te的復(fù)合添加，有效改善了材料中的硫化物形貌，使得材料的評級優(yōu)于德國sep-1572標(biāo)準(zhǔn)2-2等級，從而賦予了材料優(yōu)異的車加工性能；與此同時，本發(fā)明在材料的制備過程中不添加pb、bi等有害元素，因此屬于綠色環(huán)保型軟磁不銹鋼產(chǎn)品，特別適用于食品領(lǐng)域，確保了食品安全和環(huán)境友好性；

26、3.本發(fā)明采用了高含量的si元素，以及低含量的間隙元素c、n，這樣的材料組合確保了材料具有優(yōu)異的磁性能；這種磁性能的提升，對于需要高磁導(dǎo)率和低磁滯損耗的應(yīng)用場景尤為重要；

27、4.在本發(fā)明的冶煉、連鑄、軋制過程中，通過關(guān)鍵工藝的調(diào)控，確保了材料的高純凈度，使得硫化物在材料中均勻分布，同時控制了晶粒度，使其保持在適中的水平；這些措施共同作用，最終使得本發(fā)明能夠獲得高質(zhì)量的線材，滿足了工業(yè)應(yīng)用中對材料性能和質(zhì)量的嚴(yán)格要求。