CN103451533A

CN103451533A - 屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢及其生产方法

Info

Publication number: CN103451533A
Application number: CN2013104123576A
Authority: CN
Inventors: 宋畅; 郭斌; 刘昌明; 马玉喜; 陶军晖; 徐进桥; 欧阳珉路; 胡敏; 高智平; 王孟
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2013-12-18

Abstract

屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.20～2.00，P：≤0.015，S：≤0.005，Ti：0.08～0.18，Nb：0.04～0.08；Mo：0.10～0.50；Als：0.02～0.10，N：≤0.006，；生产步骤：冶炼并连铸成坯；将连铸坯加热；粗轧；精轧；层流冷却;常规卷取并待用。本发明由于屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B₅₀≥1.50T，完全满足了高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用高强度高磁感性能钢的需求。

Description

屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及发电机转子用钢及其生产方法，具体地属于屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢及其生产方法。

背景技术

中国的水电和煤炭能源储备处于大体相同的水平，而水电资源是一种清洁无污染、可再生的资源，因而开发水电建设对于缓解我国电力紧张，实现可持续发展有着巨大的现实意义。随着党中央和国务院确定的“西部大开发”战略和“西电东送”战略的实施，以及按照国家发改委“大力开发水电”的指导方针，一大批三峡级的大型、巨型水电项目将在未来几十年内陆续开工建设，这些大型、巨型水电项目均需要单机容量100万千瓦级别的大型水轮发电机组，这就对其中发电机转子磁轭部分用钢的强度、磁感性能提出了更高的要求。

经检索，中国专利号为ZL200710051252.7的专利文献，其公开了一种C-Mn-Ti系热轧高强度高磁感性能钢，其组分及含量为：C：0.03～0.15%，Si：≤0.15%，Mn：0.50～1.40%，P：≤0.025%，S：≤0.015%，Ti：0.05～0.15%，Als：0.02～0.10%。生产工艺为：板坯加热至1230～1280℃；然后粗轧，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为850～930℃；钢板轧后采用层流冷却后卷取，卷取温度为580～650℃，制得热轧板卷。其存在的不足是钢板屈服强度较低，仅为600MPa级别。

另有中国专利申请号为200710051251.2的专利文献，公开了一种C-Mn-Ti-Nb系热轧高强度高磁感性能钢，其组分及含量为：C：0.03～0.15%，Si：≤0.15%，Mn：1.00～1.80%，P：≤0.025%，S：≤0.015%，Ti：0.08～0.18%，Nb：0.02～0.07%；Als：0.02～0.10%，N：≤0.010%。生产工艺为：先将所浇注的板坯加热至1230～1280℃；然后粗轧，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为850～930℃；钢板轧后采用层流冷却后卷取，卷取温度为550～620℃，制得热轧板卷。其存在的不足是钢板屈服强度较低，仅为700MPa级别。

美国专利申请号为申请号: US20010864473的专利文献，其公开了一种高强度热轧钢板，化学成分以质量%表示为C：0.04～0.09%，Si：0.1%以下、Mn：0.5～1.5%、P：0.02%以下、S：0.01%以下、Al：0.1%以下、N：0.001～0.008%、Ti：0.01～0.15%。其存在的不足是钢板屈服强度较低，仅为490MPa级别。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种能满足高单机容量的特大型水轮发电机转子中磁轭部分使用的屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B₅₀≥1.5T的热轧高强度磁轭钢及其生产方法。

实现上述目的的措施：

屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.20～2.00，P：≤0.015，S：≤0.005，Ti：0.08～0.18，Nb：0.04～0.08；Mo：0.10～0.50；Als：0.02～0.10，此外，还含N：≤0.006，其余为Fe及不可避免的夹杂。

生产屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢的方法，其步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）将连铸坯加热到1280～1350℃；

3）进行粗轧，控制粗轧结束温度不低于1100℃；

4）进行精轧，控制精轧终轧温度在850～930℃；

5）进行层流冷却，冷却至640～700℃；

6）常规卷取并待用。

本发明各合金成份及主要工艺的作用机理如下：

本发明的碳（C）含量为0.03%～0.15%，碳是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，同时可以与钢中Ti、Nb等作用形成微合金碳化物，起到析出强化作用，碳含量过高会影响到钢的磁感性能。将碳含量限定在0.03～0.15%，既可提高钢的强度，保证钢的磁感性能，又适合生产操作。

本发明的锰（Mn）含量为1.20%～2.00%，可降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，扩大热加工温度区域，有利于细化铁素体晶粒尺寸，提高钢的屈服强度和抗拉强度。

本发明的磷（P）含量≤0.015%、硫（S）含量≤0.005%。磷在钢中具有容易造成偏析、降低磁感性能等不利影响。硫易与锰结合生成MnS夹杂，影响钢的磁感性能和塑性。由于本发明钢的屈服强度高达800MPa以上，因此，本发明应尽量减少磷、硫元素对钢性能的不利影响，通过对铁水进行深脱硫预处理等手段，控制磷、硫含量，从而减轻其不利影响。

本发明的硅（Si）含量为≤0.15%。硅对热连轧板卷表面质量有不利影响，因此本发明应尽量降低钢中硅含量。

本发明选择钛（Ti）含量为0.08%～0.18%，钛是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，在钢重新加热及高温奥氏体区粗轧过程中阻止奥氏体晶粒长大，在卷取阶段析出的细小弥散TiC可以起到显著的析出强化效果，从而有效的提高钢板强度。

本发明的铌(Nb)含量为0.04%～0.08%，微量的铌能显著细化晶粒并提高本发明钢的抗拉强度。铌在控轧过程中，可以提高钢的再结晶温度，降低轧机负荷，同时通过抑制再结晶和阻止晶粒长大，可细化奥氏体晶粒尺寸。在轧后冷却过程中，NbC和NbN微小质点析出，可起沉淀强化的作用。

本发明的钼（Mo）含量为0.10%～0.50%，钼存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化的作用。当钼与铌同时加入时，钼在控轧过程中可增大对奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化。

本发明的铝(Al)含量为0.02～0.10%，其主要作用是脱去钢水中的氧(O)，防止钛被氧化而失效。

本发明的氮(N)含量≤0.006%，N主要与钢中Ti结合形成较粗大的TiN粒子，TiN虽可组织奥氏体晶粒长大，但同时也降低了钢中“有效钛”含量，削弱了Ti的析出强化作用，因此将N含量控制在0.006%以下。

控制连铸坯加热到1280～1350℃的目的：保证微合金化元素充分固溶，从而在随后的轧制及冷却过程中充分发挥微合金元素的强化作用。加热温度较低，合金元素不能充分固溶，无法有效发挥合金元素作用；加热温度过高，又易使组织过分粗大，不利于提高强度。因此，将连铸坯加热温度定为1280～1350℃。

控制层流冷却温度在640～700℃的目的：较低的冷却温度保证钢卷在冷却过程中具有较大的冷速，有利于组织细化及析出强化，最终提高钢板强度。层流冷却温度过高，则冷却速度不足，不利于细化组织与细小弥散第二相的析出；层流冷却温度过低，则将导致强度过高，一方面不利于卷取过程的顺利进行，另一方面将加大板形控制难度。因此，将控制层流冷却温度设定为640～700℃。

试验表明，本发明的屈服强度800MPa级高强度磁轭钢可以实现高强度、高磁感性能的良好匹配：屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B₅₀≥1.50T，可以满足高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用高强度高磁感性能钢的需求。

本发明与现有技术相比，屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B₅₀≥1.50T，可以满足高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用高强度高磁感性能钢的需求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数及性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

其步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）将连铸坯加热到1280～1350℃；

3）进行粗轧，控制粗轧结束温度不低于1100℃；

4）进行精轧，控制精轧终轧温度在850～930℃；

5）进行层流冷却，冷却至640～700℃；

6）常规卷取并待用。

表1 本发明各实施例及对比例钢的化学成分（wt%）

表2 本发明各实施例及对比例主要工艺参数及力学试验结果

从表2可以看出，1～8各成份的热轧板都能满足屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B₅₀≥1.50T。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢，其组分及重量百分比含量为：C：0.03～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.20～2.00，P：≤0.015，S：≤0.005，Ti：0.08～0.18，Nb：0.04～0.08；Mo：0.10～0.50；Als：0.02～0.10，此外，还含N：≤0.006，其余为Fe及不可避免的夹杂。

2.生产如权利要求1所述的屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢的方法，其步骤：

1）冶炼并连铸成坯；

2）将连铸坯加热到1280～1350℃；

3）进行粗轧，控制粗轧结束温度不低于1100℃；

4）进行精轧，控制精轧终轧温度在850～930℃；

5）进行层流冷却，冷却至640～700℃；

6）常规卷取并待用。