專利名稱：一種高磁感低成本250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷軋磁極鋼的制造方法，尤其涉及一種屈服強(qiáng)度為250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法。
背景技術(shù)：
水力發(fā)電是我國電力能源的重要組成部分，近年來水力發(fā)電設(shè)施有大幅增加，磁極是水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵部件，磁極鋼板是其中關(guān)鍵的材料，每臺(tái)大型水輪發(fā)電機(jī)磁極 由數(shù)百噸薄鋼板迭成，其重量約占電機(jī)總重的1/10，為保證機(jī)組高速運(yùn)行的平衡和穩(wěn)定，要求磁極具有高的尺寸精度及足夠的強(qiáng)度，為使機(jī)組減少渦流損失，磁極鋼板又必須具有優(yōu)良的磁感應(yīng)強(qiáng)度。隨著單機(jī)容量的不斷增加，機(jī)組大型化，電機(jī)部件向大尺寸、大重量發(fā)展，其磁極也逐漸采用新的材料及技術(shù)，從早期的鑄鐵、鑄鍛件過渡至碳素鋼、低合金高強(qiáng)度鋼鋼板為主。據(jù)《大型電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛磁極用鋼的發(fā)展及展望》(大電機(jī)技術(shù)，1978，(01).)報(bào)道，我國自上世紀(jì)60年代起開始研發(fā)低合金高強(qiáng)度鋼板，典型的鋼種有16Mn、15MnV、15MnVN等，并應(yīng)用于云峰、劉家峽等水電站。中國專利申請?zhí)?00610019771. O給出了一種250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的生產(chǎn)方法，上述專利制造成本較高，采用的是罩式爐退火，其磁性能有待進(jìn)一步提聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高磁感低成本250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法，生產(chǎn)出來的磁極鋼下屈服強(qiáng)度ReL大于250MPa，磁感應(yīng)強(qiáng)度B5tl大于I. 70T。本發(fā)明的一種高磁感低成本250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法，包括以下步驟(I)將板坯加熱至1200_1260°C，保溫約I小時(shí)；(2)熱軋終軋溫度為850-900°C，卷取溫度為550_630°C，冷卻方式采用噴射式水冷方式；(3)冷卻到60_80°C進(jìn)行酸洗，冷卻方式采用空冷方式；(4)冷軋冷軋壓下率為50-75% ；(5)連續(xù)退火均熱段溫度為720_780°C，均熱時(shí)間為60 200s ;優(yōu)選地，均熱段溫度為 740-780°C ；(6)采用O. 8-1. 4%平整延伸率進(jìn)行平整，制成250MPa級(jí)的冷軋磁極鋼。另外，本發(fā)明還優(yōu)化了板坯的化學(xué)成分的重量百分比，具體如下C :O. 040-0. 090%，Si:彡 O. 05%，Mn 0. 20-0. 60%,P O. 025%,S O. 015%,
Al 0. 02-0. 10%N O. 010%,
Nb 0. 002-0. 020%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)I、對含微量Nb合金鋼而言，終軋和卷取溫度越高，熱軋板晶粒相對較大，在后期退火中的得到長大，成品得到相對較大的晶粒，電磁性能相對較好，強(qiáng)度則有所降低。而如果終軋和卷取溫度過低，在精軋及卷取過程中會(huì)產(chǎn)生大量彌散的析出物，強(qiáng)度會(huì)有顯著提高，但細(xì)小彌散的析出物會(huì)阻礙晶粒的長大，電磁性能會(huì)有顯著下降。本發(fā)明熱軋終軋溫度為830-900°C，卷取溫度為550-630°C，既能充分發(fā)揮微合金元素的強(qiáng)化作用，又不致使熱軋帶坯的強(qiáng)度過高，方法工藝控制性強(qiáng)，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。2、由于盡量控制微合金化元素Nb添加量，與較低含量的C、Mn、Si等原子的固溶強(qiáng)化作用，其熱軋帶坯的強(qiáng)度較適宜冷軋軋制，從而有效減緩對軋機(jī)的負(fù)荷，因此可適當(dāng)提高冷軋壓下率，充分積聚變形畸變能，使再結(jié)晶后的鋼板強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到要求。因此，本發(fā)明方法的冷軋磁極鋼冷軋壓下率為50-75%，從而保證一定的表面質(zhì)量和力學(xué)性能，板形控制良好橫向厚差小，同板差< O. 02mm,尺寸精度聞。3、本發(fā)明采用連續(xù)退火方式，生產(chǎn)穩(wěn)定，過程易于控制，使得產(chǎn)品的均勻性得到很大提升，頭尾性能差異減小(頭尾性能差異小于O. 005T)，磁性能均勻，而且連續(xù)退火生產(chǎn)周期短，成本低，對批量生產(chǎn)高等級(jí)磁極鋼十分有利。退火爐均熱段溫度控制在720-780°C。如果溫度過高，晶粒尺寸過大，鋼板強(qiáng)度降低；而溫度過低會(huì)造成鋼板性能不均勻，影響鋼板沖壓質(zhì)量，而在此工藝下退火，可以達(dá)到控制再結(jié)晶晶粒尺寸和防止第二相粒子長大的目的，從而解決了磁極鋼磁性性能和強(qiáng)度之間的矛盾。4、平整工藝，平整延伸率的確定與鋼的化學(xué)成分、冶煉方式、成品規(guī)格和表面粗糙度有關(guān)，合適的平整延伸率可以起到穩(wěn)定產(chǎn)品性能，并可控制良好板形。本發(fā)明采用O. 8-1. 4%平整延伸率進(jìn)行平整，可以保證板形質(zhì)量，且對提高磁極鋼的磁性性能有利，同時(shí)對提高鋼板的強(qiáng)度有一定作用。5、本發(fā)明對板坯的化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化，添加適量微合金元素，保證了鋼板的強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的要求，從而解決了高強(qiáng)度與高磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的矛盾，鋼板強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)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O. 04-0. 09%之間，主要是為了保證冷軋磁極鋼的強(qiáng)度，但對磁極鋼板而言，鋼中的C無論以固溶體形式還是滲碳體形式存在都會(huì)使鐵損和磁時(shí)效增力口，損害鋼板的磁性能。另一方面高的C含量，熱軋鋼卷的強(qiáng)度相應(yīng)提高，冷軋軋機(jī)負(fù)荷增加。本發(fā)明方法生產(chǎn)的水電磁極鋼，下屈服強(qiáng)度Relj大于250MPa,磁感應(yīng)強(qiáng)度B5tl大于I. 70T。本發(fā)明Si含量控制在O. 05%以下，提高鋼的磁性能。隨著Si含量增高，鋼板的強(qiáng)度升高，電阻率P增加，鋼帶的鐵損降低，但同時(shí)磁感也降低。由于Si的增高，同時(shí)也會(huì)帶來加工脆性增強(qiáng)，造成冷軋困難。板坯中加入Mn，形成置換固溶體，促進(jìn)鋼材下屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度呈線性增加，然而對于磁性而言，Mn含量在O. 15-3. 00%時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)度下降的過低，過高的Mn也會(huì)造成熱軋鋼卷的強(qiáng)度提高，增加冷軋軋機(jī)的負(fù)荷。鋼中加入微合金元素Nb，鋼中形成的尺寸較細(xì)小Nb的碳氮化物延遲再結(jié)晶，達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化目的，同時(shí)對試驗(yàn)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(qiáng)度指標(biāo)得到提高，同時(shí)也保證了鋼板的磁感應(yīng)強(qiáng)度。Nb含量高于O. 04%、時(shí)其強(qiáng)度變化不再顯著，成本同樣提高，因此本發(fā)明在保證鋼的強(qiáng)度和磁性能的同時(shí)，添加盡量少的Nb合金。S對磁極鋼的電磁性能影響很大，S與Mn結(jié)合形成MnS等有害雜質(zhì)，減弱了鋼中Mn元素的強(qiáng)化作用，而且當(dāng)形成細(xì)小的MnS時(shí)，可以強(qiáng)烈阻礙成品退火時(shí)的晶粒長大，磁感大幅度下降、鐵損大幅度提高。原則上鋼中S含量越低越好，但從煉鋼成本和可操作性的角度，鋼中的S含量應(yīng)控制在O. 015%以下，即可滿足本產(chǎn)品的需求。P對無取向電工鋼鋼帶的脆化作用較大，P沿晶界偏聚加大，導(dǎo)致最終退火時(shí)的晶粒長大受阻，導(dǎo)致磁感降低。因此，在磁極鋼板的實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)控制P元素為好。6、板坯簡潔的C、Si、Mn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(jī)的負(fù)荷，連續(xù)退火工藝成熟，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)成本低廉，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和強(qiáng)勁的市場競爭力。本發(fā)明方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，集高磁感、低成本于一體，適用于制造大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子體磁極鐵芯，既可以滿足水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子體磁極在強(qiáng)度上的要求，也滿足了減少機(jī)組渦流損失的要求。同時(shí)，本發(fā)明方法采用連續(xù)退火方式，提高了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本降低，使產(chǎn)品的均勻性得也到很大的提高，給生產(chǎn)廠家和用戶帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明250MPa級(jí)冷軋磁極鋼制造方法實(shí)施例A-D，具體步驟為I)板坯加熱，加熱溫度1200_1260°C，保溫約I小時(shí)。2)熱軋的步驟終軋溫度為850-900°C;變形采用7道次軋制，鋼坯由30mm最終軋成2-4mm規(guī)格的薄鋼板，軋制后采用水冷方式冷卻至550_630°C進(jìn)行卷取。3)熱軋鋼卷冷卻到60_80°C進(jìn)行酸洗。4)冷軋的步驟冷軋壓下率50-75%，冷軋成l_2mm規(guī)格的薄鋼板。5)在連續(xù)退火爐中以720_780°C的溫度進(jìn)行連續(xù)退火。6)采用O. 8-1. 4%平整延伸率進(jìn)行平整，制成250MPa級(jí)的冷軋磁極鋼。本發(fā)明250MPa級(jí)冷軋磁極鋼制造方法實(shí)施例A-D如下表I和2所示表I本發(fā)明與比較鋼的化學(xué)成分重量百分比，wt. %
權(quán)利要求
1.一種高磁感低成本250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將板坯加熱至1200-1260°C，保溫；(2)熱軋終軋溫度為850-900°C，卷取溫度為550-630°C，冷卻方式采用噴射式水冷方式； (3)冷卻到60-80°C進(jìn)行酸洗，冷卻方式采用空冷方式； (4)冷軋冷軋壓下率為50-75%； (5)連續(xù)退火均熱段溫度為720-780°C，均熱時(shí)間為60 200s； (6)采用0.8-1. 4%平整延伸率進(jìn)行平整，制成250MPa級(jí)的冷軋磁極鋼。
2.如權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征是板坯按以下成分冶煉得到C:0.040-0. 090%, Si 0. 05%, Mn :0. 20-0. 60%, P :≤ 0. 025%, S :≤ 0. 015%, Al :0. 02-0. 10%,N ≤ 0. 010%, Nb :0. 002-0. 020%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的制造方法，其特征是均熱段溫度為740-780°C。
全文摘要
一種高磁感低成本250MPa級(jí)冷軋磁極鋼的制造方法，包括將板坯加熱至1200-1260℃，保溫；熱軋終軋溫度為850-900℃，卷取溫度為550-630℃，冷卻方式采用噴射式水冷方式；冷卻到60-80℃進(jìn)行酸洗，冷卻方式采用空冷方式；冷軋冷軋壓下率為50-75%；連續(xù)退火均熱段溫度為720-780℃，均熱時(shí)間為60～200s；采用0.8-1.4%平整延伸率進(jìn)行平整，制成250MPa級(jí)的冷軋磁極鋼。生產(chǎn)出來的磁極鋼下屈服強(qiáng)度ReL大于250MPa，磁感應(yīng)強(qiáng)度B50大于1.70T，適用于制造大型水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子體磁極鐵芯。
文檔編號(hào)B21B37/00GK102650016SQ201210165348
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者張欽釗, 林長青, 甘青松, 陳 光 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司