專利名稱：一種450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋磁極鋼，特別是屈服強度為450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
為解決我國能源短缺的問題，國家加大了水電工程的投資，在建、擴建和改建的水力發(fā)電設(shè)施均有大幅增加，在大型水電機組特殊關(guān)鍵新材料中，發(fā)電機組轉(zhuǎn)子使用的磁極鋼板的需求量也大幅增加。
發(fā)電機組轉(zhuǎn)子的磁極鋼板要求具有足夠的強度才能滿足水輪發(fā)電機的使用安全；為減少機組的渦流損失，磁極鋼板必須具有比磁軛鋼板更加優(yōu)良的磁通量；磁極由鋼板疊合組裝制成，為保證機組的平衡與穩(wěn)定性，磁極鋼板要求具有高的尺寸精度和表面質(zhì)量。高強度、高磁通、高精度構(gòu)成磁極鋼板三大技術(shù)難點，目前，只有美國、德國、日本等少數(shù)發(fā)達國家能夠生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的冷軋磁極鋼板。
《大電機技術(shù)》2002年2期刊登的“發(fā)電機用DJL350磁極鋼板的開發(fā)與應(yīng)用”、《上海金屬》2003年9期刊登的“微合金化磁極鋼板化學(xué)成分與磁性性能的關(guān)系分析”，對250MPa級、350MPa級的冷軋磁極鋼的成分和工藝進行了研究和分析。這些文章公開的冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法(包括成分和工藝)存在以下不足1、冷軋磁極鋼的鋼板強度和磁感應(yīng)強度配合不合理，冷軋磁極鋼的綜合質(zhì)量不理想；2、對軋制設(shè)備和工藝控制的要求苛刻，生產(chǎn)成本高。
采用罩式退火方式生產(chǎn)屈服強度450MPa級別的磁極鋼板，目前并沒有相關(guān)文獻記載。對于屈服強度450MPa級冷軋鋼板，多采用連續(xù)退火工藝，采用罩式退火工藝對熱軋原料的強度要求較高，因此對冷軋軋機要求也較高，如果超過冷軋軋機負荷能力甚至?xí)?dǎo)致電氣系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的損壞，因此必須要綜合考慮成分設(shè)計和工藝設(shè)計方案，解決鋼板強度與磁性之間的矛盾，并盡可能的降低冷軋軋機的負荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法，該方法生產(chǎn)的冷軋磁極鋼，鋼板強度和磁感應(yīng)強度配合良好，對軋制設(shè)備和工藝控制沒有苛刻要求，成本低。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法，它包括(1)將板坯加熱至1160-1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1070-1130℃，終軋溫度為870-930℃；冷卻至620-680℃卷?。?
(3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為620-680℃；(6)平整，制成450MPa級的冷軋磁極鋼。
板坯的主要化學(xué)成分的重量百分比為C 0.06-0.1％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.80-1.20％， Nb 0.025-0.045％，Ti0.025-0.045％，Als 0.02-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量為Fe。
上述方案中，步驟(2)的冷卻方式采用噴射式水冷方式。
上述方案中，步驟(3)的冷卻方式采用空冷方式。
上述方案中，步驟(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整。
上述方案中，步驟(4)的冷軋壓下率為53-60％。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明方法使用的板坯采用較低的C、Mn含量和適量微合金元素，保證了鋼板的強度和磁感應(yīng)強度的要求，從而解決了高強度與高磁感應(yīng)強度之間的矛盾，鋼板強度和磁感應(yīng)強度配合良好，產(chǎn)品具有更加優(yōu)良的綜合性能。
板坯中C含量選擇在0.06-0.10％，主要是為了保證冷軋磁極鋼的磁感應(yīng)強度，對磁極鋼板而言，鋼中的C無論作為固溶形式還是以滲碳體形式存在都對鋼板的磁性有較大的損害。另一方面沒有選擇更高的C含量，其目的是控制熱軋鋼卷的強度不致于過高，以減小冷軋軋機的負荷。本發(fā)明方法生產(chǎn)出的鋼，下屈服強度ReL大于450MPa，磁感應(yīng)強度B50大于1.59T。
板坯中加入Mn，形成置換固溶體，促進鋼材下屈服強度和抗拉強度呈線性增加，然而對于磁性而言，Mn含量在0.15-3.0％時，磁感應(yīng)強度隨鋼中的錳含量增加而降低，因此要控制Mn的含量不能太高，以免磁感應(yīng)強度下降的過低，過高的Mn也會造成熱軋鋼卷的強度提高增加冷軋軋機的負荷。
鋼中加入微合金元素Nb、Ti，鋼中形成的尺寸較細小的微合金碳氮化物起到延遲再結(jié)晶的作用，達到細化晶粒和析出強化的目的，同時對試驗鋼的磁性的影響要比固溶碳和滲碳體的影響要小，這樣就使鋼板的強度指標得到提高，同時也保證了鋼板的磁感應(yīng)強度。這正是采用微合金化技術(shù)來獲得450MPa級磁極鋼板優(yōu)良的綜合性能的重要原因。
鋼中含有較高的S、P，一方面在較高溫度下形成較大尺寸的MnS、TiS，另一方面S、P也作為固溶元素引起晶粒的點陣畸變，雖不如C元素對磁性的影響大，但也有一定影響；形成的MnS、TiS等有害雜質(zhì)，不僅犧牲了鋼的Mn元素，還造成鋼的韌性下降和鋼的各向異性。因此，在磁極鋼板實際生產(chǎn)中，應(yīng)控制S、P等有害元素含量為好。適當添加Si元素可以提高強度且對磁性性能影響不大，但Si含量增加會影響鋼板的表面質(zhì)量。
2、熱軋采用后段冷卻方式，卷取溫度為620-680℃，既能充分發(fā)揮微合金元素的強化作用，又不致使熱軋帶坯的強度過高，方法工藝控制性強，改善了熱軋帶坯的板形質(zhì)量，從而有利于冷軋工序的質(zhì)量控制，對軋制設(shè)備和工藝控制沒有苛刻要求，生產(chǎn)成本低。
3、由于添加了微合金元素Nb，加之固溶在鋼中有C、Mn、Si等金屬原子，致使熱軋帶坯的強度較高，如果采用大的冷軋壓下率就會增加軋機的負荷，甚至超出軋機的軋制能力；如果采用的冷軋壓下率過小，冷軋板中不能充分集聚變形畸變能，從而使再結(jié)晶后的鋼板強度指標不能恢復(fù)到與熱軋帶坯強度相近的水平。因此，本發(fā)明方法的冷軋磁極鋼冷軋壓下率為53-60％，鋼板的厚度精度較高并不易出現(xiàn)浪形缺陷。
4、退火控制溫度為620-680℃，溫度過高，鋼板的強度下降同時也不利于提高鋼板的磁感應(yīng)強度，而溫度過低會造成鋼板性能的不均勻，影響鋼板沖壓質(zhì)量，而在此工藝下退火，可以達到控制再結(jié)晶晶粒尺寸和防止二相粒子長大的目的，從而解決了磁極鋼磁性性能和強度之間的矛盾。
5、本發(fā)明采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整，可以保證板形的質(zhì)量，且對于提高磁極鋼的磁性性能有利，同時對于提高鋼板的強度有一定作用。
6、熱軋的的終軋溫度較高，正好處于通用軋機的適宜軋制溫度范圍，利于軋制工藝控制，同時降低了熱軋軋制壓力，也改善了熱軋帶坯的板形質(zhì)量，從而有利于冷軋工序的質(zhì)量控制。
7、板坯簡潔的C、Mn、Si、Nb成分便于生產(chǎn)冶煉，熱軋工藝生產(chǎn)操作簡單易于控制，減小了冷軋軋機的負荷，罩式退火工藝要求簡單，易于大批量生產(chǎn)。另外，由于本發(fā)明鋼化學(xué)成分要求簡單，生產(chǎn)工藝簡單，因此生產(chǎn)成本也就低廉，具有顯著的經(jīng)濟效益和強勁的市場競爭力。
本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，集高強度、高磁感、高精度于一體，適用于制造大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子體磁極鐵芯，既可以滿足水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子體磁極在強度上的要求，也滿足了減少機組渦流損失的要求，給使用廠家和用戶帶來了更大的經(jīng)濟效益和社會效益。
具體實施例方式
本發(fā)明鋼的生產(chǎn)方法主要包括熱軋、冷軋、退火等幾個階段。
本發(fā)明450MPa級冷軋磁極鋼生產(chǎn)方法實施例1-4，具體步驟為(1)板坯熱軋前先加熱，加熱溫度1160-1230℃，加熱保溫時間1小時。
(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1070-1130℃，終軋溫度為870-930℃；形變過程7道次，每道次變形時間間隔小于0.3s，最終鋼坯厚度從30mm軋制成2.5-4.5mm規(guī)格的薄鋼板，軋制后采用噴射式、均勻適度的水冷方式冷卻至620-680℃卷取。
(3)采用空冷方式冷卻，熱軋鋼卷冷卻到70℃以下時進行酸洗。
(4)冷軋的步驟；冷軋壓下率為53-60％，冷軋成1-2mm規(guī)格的薄鋼板；(5)將冷軋后鋼卷裝入罩式退火爐進行再結(jié)晶退火，退火控制溫度為620-680℃，達到工藝要求后，換冷卻罩進行冷卻。
(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整，制成450MPa級的冷軋磁極鋼。
本發(fā)明450MPa級冷軋磁極鋼生產(chǎn)方法實施例1-4所使用的板坯的主要化學(xué)成分的重量百分比為(單位％)

上述化學(xué)成分的重量百分比中，余量為Fe。
用本發(fā)明方法實施例1-4生產(chǎn)出的產(chǎn)品，其下屈服強度ReL大于520MPa，磁感應(yīng)強度B50大于1.65T，抗拉強度Rm大于600MPa，伸長率A50mm大于20％。
權(quán)利要求
1.一種450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括(1)將板坯加熱至1160-1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1070-1130℃，終軋溫度為870-930℃；冷卻至620-680℃卷?。?3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為620-680℃；(6)平整，制成450MPa級的冷軋磁極鋼；板坯的主要化學(xué)成分的重量百分比為C 0.06-0.1％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.80-1.20％，Nb 0.025-0.045％，Ti0.025-0.045％，Als 0.02-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量為Fe。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(2)的冷卻方式采用噴射式水冷方式。
3.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(3)的冷卻方式采用空冷方式。
4.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整。
5.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(4)的冷軋壓下率為53-60％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種450MPa級冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法，它包括(1)將板坯加熱至1160－1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1070－1130℃，終軋溫度為870－930℃；冷卻至620－680℃卷?。?3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為620－680℃；(6)平整，制成450MPa級的冷軋磁極鋼；板坯的主要化學(xué)成分的重量百分比為C 0.06－0.1％，Si 0.10－0.30％，Mn 0.80－1.20％，Nb 0.025－0.045％，Ti0.025－0.045％，Als 0.02－0.07％，P ≤0.025％，S ≤0.010％，余量為Fe。本發(fā)明方法生產(chǎn)的冷軋磁極鋼，鋼板強度和磁感應(yīng)強度配合良好，對軋制設(shè)備和工藝控制沒有苛刻要求，成本低。
文檔編號B21B37/00GK1904115SQ20061001977
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者劉家寧, 劉浩, 鐘定忠, 孫方義, 余曉靜, 尹曉青, 胡吟萍, 曾偉, 鄢檀力, 孔勇江, 阮新建 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司