專利名稱：一種500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法
技術領域：
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度大于500Mpa級 冷軋磁極鋼的制造方法。
背景技術：
為解決能源短缺的問題，各國都加大了水電工程的投資，在建、擴建和改建的水力 發(fā)電設施均有大幅增加，在大型水電機組中，磁極是水輪發(fā)電機組轉子體的關鍵部件，可保 證機組高速運行的平衡和穩(wěn)定，發(fā)電機組轉子體使用的磁極鋼的需求量也大幅增加。發(fā)電機組轉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量。高 強度、高磁通、高精度構成磁極鋼板三大技術難點，目前，僅美國、德國、日本等少數(shù)發(fā)達國 家能夠生產優(yōu)質的冷軋磁極鋼。隨著水電機組的大型化發(fā)展，國內外都在積極開發(fā)高強度級別的磁極鋼。公告日為2008年9月17日的中國發(fā)明專利CN100419108C、公告日為2008年 6月4日的中國發(fā)明專利CN100392133C、公告日為2008年6月4日的中國發(fā)明專利 CN100392134C,分別公開了 250MPa級、350MPa級和450MPa級冷軋磁極鋼的生產方法，由于 其原料板坯的組分選擇并不恰當，生產出來的冷軋磁極鋼屈服強度不高，最大僅為450Mpa， 并不能滿足水輪發(fā)電機的使用安全。而且，由于采用的是罩式退火方式，還存在生產周期 長，機組產能低、磁性能不均勻、能耗高及勞動定員多等眾多缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法。為解決上述技術問題，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)一種500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法，由下述步驟組成(1)將板坯加熱到1200_1260°C，再將板坯軋制成薄鋼板，終軋溫度為830_890°C， 然后采用層流冷卻方式冷卻至550-600°C進行卷取；(2)采用空冷方式冷卻，冷卻到60-80°C時，進行酸洗；(3)冷軋；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在740_76(TC，退火工藝段速度控制在 120 125米/分鐘，均熱段時間控制在230-239s ；(5)平整，制成本發(fā)明的500MPa級冷軋磁極鋼；其中，步驟(1)中所述的板坯的主要化學成分的重量百分比為C :0. 07-0. 10%， Si 0. 18-0. 31 %, Mn 1. 00-1. 50 %, P 彡 0. 02 %, S ^ 0. 007 %, 0 ^ 0. 004 %, N^O. 004%, Nb 0. 046-0. 060%, Ti ^ 0. 003%, V 0. 050-0. 070%，余量為 Fe 和不可避
免的雜質。
上述方案中，步驟(3)的冷軋壓下率45-55%。上述方案中，步驟(5)采用0. 2-0. 8%平整延伸率進行平整。 下面詳細地對本發(fā)明進行闡述通過采用本行業(yè)常用的方法，例如轉爐煉鋼，鋼水經二次精煉和連鑄后，獲得下述 成分的板坯。板坯的主要化學成分的重量百分比為C :0. 07-0. 10%，Si 0. 18-0. 31%, Mn: 1. 00-1. 50%,P ^ 0. 02%,S ^ 0. 007%,0 ^ 0. 004%,N^ 0. 004%,Nb 0. 046-0. 060%, Ti ^ 0. 003%, V 0. 050-0. 070%，余量為Fe和不可避免的雜質。該板坯所涉及的鋼種為鈮釩析出強化的微合金鋼，鈮、釩等元素具有較強的析出 強化及細晶強化能力，為提高磁極鋼的強度，本發(fā)明提高了鈮的含量，并添加了釩，鋼中形 成尺寸較細小的微合金碳氮化物引起延遲再結晶的作用，達到細化晶粒和析出強化的目 的，同時鈮、釩微合金元素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強度，這正是獲得500MPa級磁極 鋼板優(yōu)良的綜合性能的重要原因之一。將以上成分的磁極鋼板坯放入加熱爐內，加熱到1200°C 1260°C，采取較高的加 熱溫度，保證加熱時固溶的Ti含量越多，隨后的析出強化效果越好，屈服強度和抗拉強度 得到提高。加熱后的板坯經粗軋和7機架連軋機精軋，將板坯軋制成2 4mm規(guī)格的薄鋼板， 終軋溫度為830 890°C，使板坯發(fā)生完全的動態(tài)再結晶，然后采用層流冷卻方式冷卻至 550 600°C進行卷取，既能充分發(fā)揮微合金元素的強化作用保證成品具有足夠的強度，又 可以獲得良好的磁性能。將卷取后的鋼板，采用空冷方式冷卻，冷卻到60_80°C時，進行酸洗；將酸洗后的鋼板，進行冷軋，其中控制冷軋壓下率為45-55% ；將冷軋后的鋼板進行連續(xù)退火操作，其中退火爐均熱段溫度控制在740-760V，退 火工藝段速度控制在120 125米/分鐘，均熱段時間控制在230-239S。退火爐均熱段溫度對成品的磁性能及強度都有很大的影響，如果溫度過高，晶粒 尺寸過大，鋼板強度降低；而溫度過低會造成鋼板性能不均勻，影響鋼板沖壓質量。本發(fā) 明采用的是連續(xù)退火工藝，通過生產試制及工藝優(yōu)化，摸索出連續(xù)退火過程中溫度與速度 的最優(yōu)匹配，最終采取的退火爐均熱段溫度控制在740 760°C，退火工藝段速度控制在 120 125米/分鐘，均熱段時間控制在230 239s。在此工藝下退火，可以達到控制再結 晶晶粒尺寸和防止二項粒子長大的目的，從而解決了磁極鋼磁性性能和強度之間的矛盾。采用0. 2-0. 8%平整延伸率進行平整，即可制成500MPa級冷軋磁極鋼。本發(fā)明技術方案具有突出的實質性特點，與現(xiàn)有技術的主要區(qū)別體現(xiàn)在以下幾方 面1、成分控制部分本發(fā)明所用的板坯的主要化學成分的重量百分比為C :0. 07-0. l%,Si 0. 18-0. 31%, Mn 1. 00-1. 50%, P 彡 0. 02%, S 彡 0. 007%, 0 彡 0. 004%, N 彡 0. 004%, Nb 0. 046-0. 06%, Ti ^ 0. 003%，V :0. 050-0. 070%，余量為 Fe 和不可避免的雜質。特別
是通過提高鈮的含量，新增加釩的含量，達到細化晶粒和析出強化的目的，此外由于鈮、釩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強度。2、熱軋工藝部分本發(fā)明采取了合適的終軋溫度(830 890°C )和卷取溫度(550-600°C )，充分發(fā) 揮微合金元素的強化作用，使成品具有了合適的晶粒度和一定數(shù)量的析出物，保證了成品 具有足夠的強度和良好的磁性能。3、退火工藝部分結合本發(fā)明所用的板坯的組分，本發(fā)明采取了連續(xù)退火方式，生產周期短，機組產 能高，同時摸索出連續(xù)退火過程中溫度與速度的最優(yōu)匹配，控制了再結晶晶粒尺寸和防止 二項粒子長大，保證了產品具有合適的晶粒尺寸，同時鋼板性能均勻，解決了磁極鋼磁性性 能和強度之間的矛盾。本發(fā)明的技術方案與現(xiàn)有技術相比較而言，具有如下有益效果1、本專利生產的冷軋磁極鋼具有很高的屈服強度，可達570MPa以上，遠高于現(xiàn)有 技術中所公開的最大屈服強度450MPa，冷軋磁極鋼產品的機械性能得到了極大的提高；2、采用連續(xù)退火，生產周期短，機組產能高。與罩式退火方式相比，連續(xù)退火具有 生產效率高、磁性能均勻、生產周期短、能耗低及勞動定員少等優(yōu)點；3、產品性能均勻，頭尾性能差異小。本發(fā)明生產的冷軋磁極鋼的磁感應強度B50 為1. 570T以上，大于1. 50T，完全符合冷軋磁極鋼對磁感應強度的要求。同時由于采用連續(xù) 退火，頭尾性能差異< 0. 005T，磁性能均勻。鋼板的磁感應強度和強度配合良好。4、產品板形良好，橫向厚差小，同板差彡0. 02mm，尺寸精度高。5、產品表面質量好，綜合成材率高。與傳統(tǒng)罩式爐退火相比，連續(xù)退火板形及表面 質量好。
具體實施例方式本發(fā)明冷軋磁極鋼的制造方法主要包括熱軋、冷軋、退火等幾個階段，通過對成分 進行控制調整以及對各階段的一些關鍵技術參數(shù)的調整，最終獲得500MPa級以上的冷軋 磁極鋼。實施例1 (1)將與表1相對應的板坯加熱到1260°C，將加熱后的板坯經粗軋和7機架連軋 機精軋，將板坯軋制成2mm規(guī)格的薄鋼板，終軋溫度為890°C，然后采用層流冷卻方式冷卻 至60(TC進行卷??；(2)采用空冷方式冷卻，冷卻到80°C時，進行酸洗；(3)冷軋，其中冷軋壓下率45% ；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在740°C，退火工藝段速度控制在120 米/分鐘，均熱段時間控制在239s。(5)采用0. 2%平整延伸率進行平整，制成本發(fā)明實施例1的500MPa級冷軋磁極 鋼。實施例2 (1)將與表1相對應的板坯加熱到1200°C，將加熱后的板坯經粗軋和7機架連軋機精軋，將板坯軋制成4mm規(guī)格的薄鋼板，終軋溫度為830°C，然后采用層流冷卻方式冷卻 至550°C進行卷?。?2)采用空冷方式冷卻，冷卻到60°C時，進行酸洗；
(3)冷軋，其中冷軋壓下率55% ；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在760°C，退火工藝段速度控制在125 米/分鐘，均熱段時間控制在230s。(5)采用0. 8%平整延伸率進行平整，制成本發(fā)明實施例2的500MPa級冷軋磁極 鋼。實施例3 (1)將與表1相對應的板坯加熱到1230°C，將加熱后的板坯經粗軋和7機架連軋 機精軋，將板坯軋制成3mm規(guī)格的薄鋼板，終軋溫度為860°C，然后采用層流冷卻方式冷卻 至570°C進行卷?。?2)采用空冷方式冷卻，冷卻到70°C時，進行酸洗；(3)冷軋，其中冷軋壓下率52% ；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在755°C，退火工藝段速度控制在122 米/分鐘，均熱段時間控制在234s。(5)采用0. 5%平整延伸率進行平整，制成本發(fā)明實施例3的500MPa級冷軋磁極 鋼。實施例4 (1)將與表1相對應的板坯加熱到1220°C，將加熱后的板坯經粗軋和7機架連軋 機精軋，將板坯軋制成2mm規(guī)格的薄鋼板，終軋溫度為850°C，然后采用層流冷卻方式冷卻 至560°C進行卷?。?2)采用空冷方式冷卻，冷卻到75 °C時，進行酸洗；(3)冷軋，其中冷軋壓下率47% ；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在753°C，退火工藝段速度控制在121 米/分鐘，均熱段時間控制在236s。(5)采用0. 7%平整延伸率進行平整，制成本發(fā)明實施例4的500MPa級冷軋磁極 鋼。表1為本發(fā)明實施例1-4所使用的板坯的主要化學成分的重量百分比，其余為Fe 和不可避免的雜質。表1板坯的主要化學成分的重量百分比(單位％ ) 將實施例1 4所制成本發(fā)明實施例的500MPa級冷軋磁極鋼，按照國際電工委員 會標準IEC 60404-8-5 1989或寶山鋼鐵股份有限公司企業(yè)標準BQB484-2009，進行性能檢 測。得出冷軋磁極鋼產品性能數(shù)據(jù)，見表2。表2冷軋磁極鋼產品性能數(shù)據(jù) 由表2可見，本發(fā)明生產的冷軋磁極鋼具有很高的屈服強度，可達570MPa以上，遠 高于現(xiàn)有技術中所公開的最大屈服強度450MPa，冷軋磁極鋼產品的機械性能得到了極大的提尚。本發(fā)明生產的冷軋磁極鋼的磁感應強度B50為1. 570T以上，大于1. 50T，完全符合 冷軋磁極鋼對磁感應強度的要求。同時從表2中也可以看出，磁感應強度B50的頭尾性能差異小于或等于0.005T，說 明產品磁性能均勻。鋼板的磁感應強度和強度配合良好。毫無疑問，本發(fā)明，還可以具有多種變換及改型，并不限于上述實施方式的具體實 施例。總之，本發(fā)明的保護范圍應包括那些對于本領域普通技術人員來說顯而易見的變換 或替代以及改形。
權利要求
一種500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法，其特征在于，由下述步驟組成(1)將板坯加熱到1200-1260℃，再將板坯軋制成薄鋼板，終軋溫度為830-890℃，然后采用層流冷卻方式冷卻至550-600℃進行卷取；(2)采用空冷方式冷卻，冷卻到60-80℃時，進行酸洗；(3)冷軋；(4)連續(xù)退火步驟退火爐均熱段溫度控制在740-760℃，退火工藝段速度控制在120～125米/分鐘，均熱段時間控制在230-239s；(5)平整，制成本發(fā)明的500MPa級冷軋磁極鋼；其中，步驟(1)中所述的板坯的主要化學成分的重量百分比為C0.07-0.10％，Si0.18-0.31％，Mn1.00-1.50％，P≤0.02％，S≤0.007％，O≤0.004％，N≤0.004％，Nb0.046-0.060％，Ti≤0.003％，V0.050-0.070％，余量為Fe和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法，其特征在于，所述步驟(3) 的冷軋壓下率45-55%。
3.如權利要求1或2所述的500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法，其特征在于，所述步驟 (5)采用0. 2-0. 8%平整延伸率進行平整。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種500Mpa級冷軋磁極鋼的制造方法，通過如下步驟制備(1)將板坯加熱到1200-1260℃，再將板坯軋制成薄鋼板，終軋溫度為830-890℃，采用層流冷卻方式冷卻至550-600℃進行卷取；(2)空冷方式冷卻，進行酸洗；(3)冷軋；(4)連續(xù)退火退火爐均熱段溫度控制在740-760℃，退火工藝段速度控制在120～125米/分鐘，均熱段時間控制在230-239s；(5)平整。本發(fā)明生產的冷軋磁極鋼具有很高的屈服強度，可達570MPa以上；性能均勻，頭尾性能差異小；鋼板磁感應強度和強度配合良好；板形良好，尺寸精度高；產品表面質量好，綜合成材率高。
文檔編號C21D9/52GK101871076SQ20091004978
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者劉飛, 張明, 甘青松, 陳浩, 黃望芽 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司