一種屈服強度≥400MPa的冷軋磁極鋼及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種冷軋磁極鋼及生產(chǎn)方法，具體地屬于一種屈服強度彡400MPa的 冷軋磁極鋼及生產(chǎn)方法，具體適用于水電發(fā)電機組轉(zhuǎn)子用鋼。
【背景技術(shù)】
[0002] 水力發(fā)電是一種環(huán)保型、可持續(xù)的電力生產(chǎn)方法，近年來國內(nèi)外都在大力發(fā)展水 電工程以緩解能源短缺危機，因而帶動水輪發(fā)電機組的年產(chǎn)量不斷攀升。磁極是水輪發(fā)電 機轉(zhuǎn)子的核心部件，由冷軋磁極鋼疊片組裝而成。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；同時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)成磁極鋼板的三大技 術(shù)難點。隨著水輪發(fā)電機向著機組大型化、類型多樣化和運行穩(wěn)定化發(fā)展，對冷軋磁極鋼板 的要求量越來越高，需求量也越來越大。
[0003] 經(jīng)檢索： 中國專利公布號分別為CN100419108C、CN100392133C和CN100392134C的文獻，分別公 開了 250MPa、350MPa和450MPa冷軋磁極鋼及其生產(chǎn)生產(chǎn)方法。三者共同的問題均采用的 是罩式退火方式。該種退火方式存在生產(chǎn)效率低下，鋼板表面質(zhì)量欠佳的不足。
[0004] 中國專利公告號為CN101871076B的文獻，其公開了一種500MPa冷軋磁極鋼的連 續(xù)退火方法。該發(fā)明是通過添加 Nb、V和Ti等合金元素來提高磁極鋼強度，鋼中添加合金 元素種類較多，各元素在要求含量范圍內(nèi)組合多變會導(dǎo)致最終成品性能波動大。
[0005] 中國專利公開號為CN103409684A的文獻，其公開了一種高強度冷軋磁極鋼連退 生產(chǎn)方法，其采用的方法為不完全退火來達到強度要求，形變組織量不好控制，屈服強度不 太穩(wěn)定。通過上述專利可以看出現(xiàn)有技術(shù)要么是連退生產(chǎn)效率低下，表面質(zhì)量不好，要么鋼 種合金元素種類繁多，連續(xù)退火不完全，組織不穩(wěn)定，力學(xué)性能波動大。本發(fā)明生產(chǎn)的冷軋 磁極鋼金相組織為：再結(jié)晶鐵素體+珠光體。經(jīng)檢驗，大批量生產(chǎn)中該鋼板的屈服強度均大 于400MPa，拉伸強度大于500MPa，延伸率大于20%，磁感強度B50均大于I. 63T，力學(xué)性能穩(wěn) 定，磁性能優(yōu)良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種在保證拉伸強度大于500MPa，延伸率大于20%，磁感強度B50均大 于I. 63T的前提下，屈服強度彡400MPa的冷軋磁極鋼及生產(chǎn)方法。
[0007] 實現(xiàn)上述目的的措施： 一種屈服強度彡400MPa的冷軋磁極鋼，其組分及重量百分比含量為：C :0. 07~0. 10%、 Mn : 0· 70~1· 00%、Si :0· 15~0· 30%、P 彡 0· 015%、S 彡 0· 010%、Als :0· 02~0· 07%、Ti : 0. 02~0. 10%、Nb :0. 02~0. 10%，余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)；金相組織為再結(jié)晶鐵素體 +珠光體。
[0008] 生產(chǎn)一種屈服強度彡400MPa的冷軋磁極鋼，其步驟： 1) 經(jīng)冶煉、連鑄成坯并加熱，鑄坯加熱溫度控制在1220~1280°C，加熱時間為 135~220s； 2) 常規(guī)進行熱軋； 3) 經(jīng)自然冷卻至70°C以下時，進行常規(guī)酸洗； 4) 進行冷軋，控制冷軋總壓下率在50~64% ; 5) 進行連續(xù)退火，控制均熱溫度在800~850°C，均熱時間在60s~180s ; 6) 進行冷卻：采用常規(guī)氮氫混合氣體噴射緩冷至640~660°C，再在冷卻速度為 30~60°C /s 下冷卻至 420~440°C ; 7) 進行過時效處理，過時效處理溫度在360~410°C，過時效處理時間為100~200s，本工 序帶鋼速度在140~180m/min，且鋼帶運行速度與鋼板厚度成負相關(guān)關(guān)系； 8) 進行平整，在平整率為I. 4~1. 8%下進行平整。
[0009] 本發(fā)明本發(fā)明各元素及主要工藝控制的作用： 碳（C):C 0.07~0. 10%，碳是最有效的固溶強化元素，因此隨著碳含量的增加，碳鋼逐 漸變硬，強度上升，但碳使磁導(dǎo)率降低，而且又是形成磁時效的主要元素之一，固溶碳和滲 碳體都對磁性能有較大的損害，因此當碳含量小于目標下限時容易出現(xiàn)屈服強度達不到 400MPa情況，當碳含量大于范圍上限時容易出現(xiàn)磁感偏低； 硅（Si):Si 0. 15~0. 30%，硅可以減少晶體各向異性，使磁化容易，磁阻減少，同時顯著 提高比電阻，減少渦流損失，但會使鋼變脆，硬度上升； 錳（Μη):Μη 0. 70~1. 00%，高的錳含量既可以提高鋼材強度，又可以改善晶體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化 磁性能，但過高的錳含量導(dǎo)致夾雜物MnS過多反而降低磁性能，錳含量過高會降低磁性能， 過低容易出現(xiàn)屈服強度偏低； P、S:為雜質(zhì)有害元素，鋼中P、S含量越低越好，但若控制含量過低，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝成本 增加，設(shè)定P :彡〇· 015%，S彡0· 010%即可。
[0010] 鈮（Nb)、鈦（Ti): Nb0.0 2~0. 10%、Ti0. 02~0. 10%，鈮和鈦在鋼中主要以尺寸細小的 碳氮化物的形式存在，起到延遲再結(jié)晶效果，通過細晶強化和析出強化作用來提高鋼材的 強度，同時Nb、Ti對磁性能的不利影響要比固溶碳和滲碳體小，Nb、Ti含量過低起不到提高 鋼材強度的作用，過高會大大增加鋼材成本。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其通過對c、Si、Mn、Nb、Ti主要元素的控制，再加連退均 熱段以800-850°C熱處理60~180秒，使微觀組織生成性能穩(wěn)定的鐵素體+珠光體，從而具 有抵抗外力的優(yōu)良性能，屈服強度并大于400MPa。
【附圖說明】
[0012] 附圖1為本發(fā)明的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0013] 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)及性能列表。
[0014] 本發(fā)明各實施例按照以下步驟生產(chǎn)： 1) 經(jīng)冶煉、連鑄成坯并加熱，鑄坯加熱溫度控制在1220~1280°C，加熱時間為 135~220s； 2) 常規(guī)進行熱軋； 3) 經(jīng)自然冷卻至70°C以下時，進行常規(guī)酸洗； 4) 進行冷軋，控制冷軋總壓下率在50~64% ; 5) 進行連續(xù)退火，控制均熱溫度在800~850°C，均熱時間在60s~180s ; 6) 進行冷卻：先將鋼板采用常規(guī)氮氫混合氣體噴射緩冷至640~660°C，再在冷卻速度 為 30~60°C /s 下冷卻至 420~440°C ; 7) 進行過時效處理，過時效處理溫在360~410°C，過時效處理時間為100~200s，此工序 帶鋼速度在140~180m/min，且鋼帶運行速度與鋼板厚度成負相關(guān)關(guān)系； 8) 進行平整，在平整率為I. 4~1. 8%下進行平整。
[0015] 表1為本發(fā)明各實施例及對比例化學(xué)成分（w%)
【主權(quán)項】
1. 一種屈服強度彡400MPa的冷軋磁極鋼，其組分及重量百分比含量為：C : 0? 07~0. 10%、Mn : 0? 70~1. 00%、Si :0? 15~0. 30%、P 彡 0? 015%、S 彡 0? 010%、Als :0? 02~0. 07%、 Ti :0. 02~0. 10%、Nb :0. 02~0. 10%，余量為Fe和其他不可避免的雜質(zhì)；金相組織為再結(jié)晶鐵 素體+珠光體。
2. 生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種屈服強度> 400MPa的冷軋磁極鋼，其步驟： 1) 經(jīng)冶煉、連鑄成坯并加熱，鑄坯加熱溫度控制在1220~1280°C，加熱時間為 135~220s； 2) 常規(guī)進行熱軋； 3) 經(jīng)自然冷卻至70°C以下時，進行常規(guī)酸洗； 4) 進行冷軋，控制冷軋總壓下率在50~64% ; 5) 進行連續(xù)退火，控制均熱溫度在800~850°C，均熱時間在60s~180s ; 6) 進行冷卻：采用常規(guī)氮氫混合氣體噴射緩冷至640~660°C，再在冷卻速度為 30~60°C /s 下冷卻至 420~440°C ; 7) 進行過時效處理，過時效處理溫度在360~410°C，過時效處理時間為100~200s，本工 序帶鋼速度在140~180m/min，且鋼帶運行速度與鋼板厚度成負相關(guān)關(guān)系； 8) 進行平整，在平整率為I. 4~1. 8%下進行平整。
【專利摘要】一種屈服強度≥400MPa的冷軋磁極鋼，其組分及wt%為：C：0.07~0.10%、Mn：0.70~1.00%、Si：0.15~0.30%、P≤0.015%、S≤0.010%、Als：0.02~0.07%、Ti：0.02~0.10%、Nb：0.02~0.10%；生產(chǎn)步驟：經(jīng)冶煉、連鑄成坯并加熱；常規(guī)熱軋；自然冷卻并常規(guī)酸洗；冷軋；連續(xù)退火；冷卻：采用常規(guī)氮氫混合氣體噴射緩冷再快速冷卻；過時效處理；平整。本發(fā)明其通過對C、Si、Mn、Nb、Ti主要元素的控制，再加連退均熱段以800-850℃熱處理60～180秒，使微觀組織生成性能穩(wěn)定的鐵素體＋珠光體，從而具有抵抗外力的優(yōu)良性能，屈服強度并大于400MPa。
【IPC分類】C22C38-14, C22C33-04
【公開號】CN104878292
【申請?zhí)枴緾N201510331675
【發(fā)明人】楊宏武, 宋乙峰, 涂元強, 白會平, 杜蓉, 黃道兵, 雷澤紅, 董蓓
【申請人】武漢鋼鐵(集團)公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月16日