本發(fā)明涉及水輪發(fā)電機磁軛用鋼及其生產(chǎn)方法，具體地屬于一種水輪發(fā)電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
水電作為一種清潔無污染、可再生的資源，對于我國建設(shè)環(huán)境友好型社會有著重大意義。隨著發(fā)電機制造技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)子磁軛片的加工已經(jīng)由過去的沖壓式變成了激光切割方式。但激光切割對于鋼板板形要求更加嚴(yán)格，一般要求不平度≤3mm/m，因為激光切割過程中鋼板一旦出現(xiàn)變形，輕則導(dǎo)致鋼板切割尺寸超過偏差要求導(dǎo)致廢板，重則會碰壞激光切割器，產(chǎn)生巨大的損失。此外，磁軛片的平直度越高，則疊片過程中的補償更少，對提高機組運行穩(wěn)定性及安全性意義重大。近年來的特大水電項目機組中，轉(zhuǎn)子磁軛用熱軋鋼板要求屈服強度ReL≥900MPa，不平度進一步提升至1mm/m，要求極其嚴(yán)格。而且鋼板強度越高，內(nèi)應(yīng)力越大，板形越難控制。
經(jīng)檢索：中國專利申請?zhí)枮?01310412335.X和201310412357.6的文獻，分別記載了“屈服強度≥750MPa的熱軋磁軛鋼及其制造方法”和“屈服強度≥800MPa的熱軋磁軛鋼及其制造方法”，這兩個專利分別介紹了屈服強度ReL≥750MPa和ReL≥800MPa的高強度磁軛用鋼，其存在板形精度的控制較差。
中國專利申請?zhí)枮镃N201510419111.0的文獻，記載了“具有良好板形的熱連軋橋殼鋼及其制造方法”，其存在鋼板不平度為≤3mm/m。中國專利申請?zhí)枮镃N201010162933.2的文獻，記載了“一種熱軋高強鋼殘余應(yīng)力消除方法”，其存在鋼板不平度為≤2mm/m。
中國專利申請?zhí)枮?01410176710.X的文獻，記載了“一種高強鋼卷板兩道次組合平整工藝”，其采用兩個階段進行平整，即第一道次采用大張力、大壓力，較高速度進行平整，第二道次采用低張力、低壓力、低速度平整，其存在鋼板不平度為≤3mm/m。
中國專利申請?zhí)枮?00910093663.1的文獻，記載了“一種消除熱軋高強鋼板形缺陷的方法”采用平整-罩式退火-輥式矯直工序，消除鋼板內(nèi)應(yīng)力并獲得良好板形穩(wěn)定性，最終滿足不平度為≤2mm/m。
從以上文獻可以看出，其板型不平整度大，不能滿足激光切割方式的要求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種屈服強度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m的水輪發(fā)電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板及生產(chǎn)方法。
實現(xiàn)上述目的的措施：
一種水輪發(fā)電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板，其化學(xué)組分及重量百分比含量為：C: 0.15%～0.25%，Si：≤0.15%，Mn：1.80%～2.10%，P≤0.02%，S≤0.01%，Ti:：0.20%～0.25%，Nb：0.02%～0.07%，V：0.05%～0.10%，Mo：0.35%～0.55%，N≤0.010%，Al：0.02～0.10%，余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
生產(chǎn)一種水輪發(fā)電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板方法，其步驟：
1）經(jīng)冶煉及澆注成坯后對板坯加熱：其加熱溫度控制在1300～1350℃，并在此溫度下保溫1~3小時；
2）進行粗軋：控制粗軋結(jié)束溫度在1000～1050℃，累積壓下率在65%～70%；
3）進行精軋，并控制精軋終軋溫度在850～900℃，后空冷至卷取溫度；
4）進行卷取，控制卷曲溫度在700～750℃；
5）經(jīng)平整后進行第一次退火：在全氫保護氣氛下進行一次退火，退火溫度在550～650℃；
6）進行第一次矯直：鋼卷進行切板后進行矯直，并控制入口壓輥間隙在2～4mm，出口壓輥間隙在4～6mm；
7）進行第二次退火：退火溫度控制在200～400℃，并在此溫度下保溫200～300min；
8）進行第二次矯直：并控制入口壓輥間隙在1.5～3mm，出口壓輥間隙在2.5～4mm；
9）打包交貨。
本發(fā)明鋼中各合金成份的作用機理如下：
本發(fā)明的碳（C）含量為0.15%～0.25%，碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，同時可以與鋼中Ti、Nb等作用形成微合金碳化物，起到析出強化作用，碳含量過高會影響到鋼的磁感性能。由于本發(fā)明鋼采用較高的Ti和V含量，需要一定的碳含量與之形成TiC，VC，因此，將碳含量限定在0.15～0.25%，既可提高鋼的強度，保證鋼的磁感性能，又適合生產(chǎn)操作。
本發(fā)明的錳（Mn）含量為1.80%～2.10%，可降低奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體的相變溫度，擴大熱加工溫度區(qū)域，有利于板形控制，有利于細化鐵素體晶粒尺寸，提高鋼的屈服強度和抗拉強度。
本發(fā)明的磷（P）含量≤0.020%、硫（S）含量≤0.010%。磷在鋼中具有容易造成偏析、降低磁感性能等不利影響。硫易與錳結(jié)合生成MnS夾雜，影響鋼的磁感性能和塑性。因此，本發(fā)明應(yīng)盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響，通過對鐵水進行深脫硫預(yù)處理等手段，控制磷、硫含量，從而減輕其不利影響。
本發(fā)明的硅（Si）含量為≤0.15%。硅對熱連軋板卷表面質(zhì)量有不利影響，因此本發(fā)明應(yīng)盡量降低鋼中硅含量。
本發(fā)明選擇鈦（Ti）含量為0.20%～0.25%，鈦是一種強烈的碳化物和氮化物形成元素，在鋼重新加熱及高溫奧氏體區(qū)粗軋過程中阻止奧氏體晶粒長大，在卷取階段析出的細小彌散TiC可以起到顯著的析出強化效果，因此，本發(fā)明鋼采用較高的Ti含量，從而有效的提高鋼板強度，又不至于降低鋼板磁性能。
本發(fā)明的鈮(Nb)含量為0.02%～0.07%，微量的鈮能顯著細化晶粒并提高本發(fā)明鋼的抗拉強度。鈮在控軋過程中，可以提高鋼的再結(jié)晶溫度，降低軋機負荷，有利于板形控制。同時通過抑制再結(jié)晶和阻止晶粒長大，可細化奧氏體晶粒尺寸。在軋后冷卻過程中，NbC和NbN微小質(zhì)點析出，可起沉淀強化的作用。
本發(fā)明的釩（V）含量為0.05%～0.10%，V也可起到較強的析出強化效果，同時，VC的析出溫度較TiC低，而鋼板在生產(chǎn)過程中邊部溫度較中部低，因此使VC在鋼板邊部析出可以彌補邊部強度不足，提高鋼板性能均勻性，有利于鋼板后續(xù)內(nèi)應(yīng)力的消除及板形控制。
本發(fā)明的鉬（Mo）含量為0.35%～0.55%，鉬存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化的作用。當(dāng)鉬與鈮同時加入時，鉬在控軋過程中可增大對奧氏體再結(jié)晶的抑制作用，進而促進奧氏體顯微組織的細化，有效提高鋼板強度和強度均勻性。同時，Mo有利于促進鋼中組織均勻性，對降低鋼板內(nèi)應(yīng)力十分有利。
本發(fā)明的氮(N)含量≤0.010%，屬于轉(zhuǎn)爐鋼中正常殘余，可以與鋼中鈦(Ti)、鈮(Nb)結(jié)合形成TiN、NbN析出，起到抑制奧氏體晶粒長大和析出強化作用。
本發(fā)明的鋁(Al)含量為0.02～0.10%，其主要作用是脫去鋼水中的氧(O)，防止鈦被氧化而失效。
本發(fā)明通過Ti-Nb-V-Mo的合金成分、熱連軋工藝及平整→一次退火→一次矯直→二次退火→二次矯直的生產(chǎn)流程，獲得高強度，降低鋼板原始內(nèi)應(yīng)力及在平整矯直過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，增加鋼板柔韌性，并通過二次矯直對板形進行精調(diào)，最終達到不平度≤1mm，鋼板內(nèi)應(yīng)力控制在100MPa以內(nèi)，并在激光切割后鋼板不變形。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，屈服強度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，可以滿足高單機容量的特大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁軛用鋼的需求。
具體實施方式
下面對本發(fā)明予以詳細描述：
表1為本發(fā)明各實施例及對比例的組分取值列表；
表2為本發(fā)明各實施例及對比例的主要工藝參數(shù)及性能檢測列表。
本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn)：
1）經(jīng)冶煉及澆注成坯后對板坯加熱：其加熱溫度控制在1300～1350℃，并在此溫度下保溫1~3小時；
2）進行粗軋：控制粗軋結(jié)束溫度在1000～1050℃，累積壓下率在65%～70%；
3）進行精軋，并控制精軋終軋溫度在850～900℃，后空冷至卷取溫度；
4）進行卷取，控制卷曲溫度在700～750℃；
5）經(jīng)平整后進行第一次退火：在全氫保護氣氛下進行一次退火，退火溫度在550～650℃；
6）進行第一次矯直：鋼卷進行切板后進行矯直，并控制入口壓輥間隙在2～4mm，出口壓輥間隙在4～6mm；
7）進行第二次退火：退火溫度控制在200～400℃，并在此溫度下保溫200～300min；
8）進行第二次矯直：并控制入口壓輥間隙在1.5～3mm，出口壓輥間隙在2.5～4mm；
9）打包交貨。
表1 本發(fā)明各實施例及對比例的化學(xué)成分（wt%）
表2 本發(fā)明各實施例及對比例的熱連軋板主要工藝及性能檢測結(jié)果列表
從表2可以看出，本發(fā)明的一種水輪發(fā)電機組用高強度高精度熱軋鋼板都能滿足屈服強度≥ 900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，鋼板內(nèi)應(yīng)力在100MPa以內(nèi)，完全滿足高單機容量的特大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁軛用鋼的需求。
上述實施例僅為最佳例舉，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。