CN104294151A - 600MPa级冷轧磁极钢及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种600MPa级冷轧磁极钢，它的化学成分按质量百分数计为：C：0.07～0.10％、Mn：1.10～1.40％、Si：0.40～0.60％、P：≤0.020％、S：≤0.007％、Als：0.02～0.07％、Ti：0.070～0.100％、Nb：0.030～0.050％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。它的生产方法依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。本方法生产的冷轧磁极钢屈服强度可以达到600MPa，冷轧磁极钢强度和磁感应强度配合良好，而且生产方法简单，对轧制设备和工艺控制没有苛刻要求，成本低。

Description

600MPa级冷轧磁极钢及其生产方法

技术领域

本发明属于冷轧磁极钢生产工艺领域，具体是指600MPa级冷轧磁极钢及其生产方法。

背景技术

水力发电是一种环保型、可持续的电力生产方法，近年来国内外都在大力发展水电工程以缓解能源短缺危机，因而带动水轮发电机组的年产量不断攀升。磁极是水轮发电机转子的核心部件，由冷轧磁极钢叠片组装而成。发电机组转子的磁极钢板要求具有足够的强度才能满足水轮发电机的使用安全；同时为减少机组的涡流损失，磁极钢板必须具有比磁轭钢板更加优良的磁通量；磁极由钢板叠合组装制成，为保证机组的平衡与稳定性，磁极钢板要求具有高的尺寸精度和表面质量。高强度、高磁通、高精度构成磁极钢板的三大技术难点。随着水轮发电机向着机组大型化、类型多样化和运行稳定化发展，对冷轧磁极钢板的要求量越来越高，需求量也越来越大。

通过冶金工业信息标准研究院对国内外的文献资源进行检索，查阅到相关文献16篇。中国发明专利CN100419108C、CN100392133C和CN100392134C公开了250MPa、350MPa和450MPa冷轧磁极钢的生产方法，其退火方式为罩式退火，生产效率低下，钢板表面质量不高，且其屈服强度级别远小于600MPa。中国发明专利CN101871076B公开了500MPa冷轧磁极钢的连续退火方法，该发明通过添加Nb、V和Ti等合金元素来提高磁极钢强度，钢中贵重合金含量的增多必然导致冶炼成本增加，同时该方法退火温度低、退火时间长，导致生产效率不高。中国发明专利CN103409684A公开了一种高强度冷轧磁极钢连退生产方法，其采用的方法为不完全退火来达到强度要求，形变组织量不好控制，屈服强度不太稳定。而本发明是通过适当提高C、Mn含量，再增加微合金元素Nb、Ti含量，增加固溶强化和析出强化效果，从而达到屈服强度要求。

据文献查新结果可知，目前冷轧磁极钢屈服强度级别普遍均低于600MPa。即使屈服强度级别能够达到600MPa，其成品性能也不太稳定。

发明内容

本发明的目的是根据现有技术的不足提供一种600MPa级冷轧磁极钢及其生产方法，用本方法生产的冷轧磁极钢屈服强度可以达到600MPa，冷轧磁极钢强度和磁感应强度配合良好，而且生产方法简单，对轧制设备和工艺控制没有苛刻要求，成本低。

本发明的技术方案如下：一种600MPa级冷轧磁极钢，它的化学成分按质量百分数计为：C：0.07～0.10％、Mn：1.10～1.40％、Si：0.40～0.60％、P：≤0.020％、S：≤0.007％、Als：0.02～0.07％、Ti：0.070～0.100％、Nb：0.030～0.050％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整，其特征在于：

所述热连轧时，加热温度为1260～1300℃；加热时间为140～220s，终轧温度为870～910℃，轧后采用前段层流冷却方式至温度630～670℃进行卷取；

所述热连轧后空冷到70℃以下再进行酸洗；

所述冷连轧时，压下率控制在55～70％之间；

所述连续退火时，均热温度810～830℃、均热时间60s～180s、快冷速率30～60℃/s、过时效温度350～450℃、过时效时间100～200s、工艺段带钢速度150～230m/min，退火后采用0.9～1.5％延伸率进行平整。

优选的，所述连续退火时，带钢速度的控制方式为：

当0.6≤带钢厚度＜0.8mm时，带钢速度为230m/min；

当0.8≤带钢厚度＜1.2mm时，带钢速度为220m/min；

当1.2≤带钢厚度＜1.6mm时，带钢速度为200m/min；

当1.6≤带钢厚度＜1.8mm时，带钢速度为170m/min；

当1.8≤带钢厚度＜2.2mm时，带钢速度为150m/min。

本发明冷轧磁极钢成分设计采用Nb-Ti复合微合金钢，采用较低的C、Mn含量和适量的微合金元素，保证了钢板的强度和磁感应强度的要求，从而解决了高强度和高磁感应强度之间的矛盾，钢板强度和磁感应强度配合良好，产品具有更加良好的综合性能。

本发明方法退火时间短、机组运行速度快、生产效率高，是一种高效生产高强度冷轧磁极钢的方法。

本发明生产的冷轧磁极钢晶相组织为：再结晶铁素体+珠光体+少量形变组织，其中未再结晶的形变组织能起到提高钢板强度的作用。经检验，大批量生产中该钢板的屈服强度均大于650MPa，拉伸强度大于700MPa，延伸率大于15％，磁感强度B₅₀均大于1.50T。

附图说明

图1为本发明600MPa冷轧磁极钢晶相组织图；

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的600MPa冷轧磁极钢及其制备方法作进一步的说明：

表1列出了实施例1-6的600MPa冷轧磁极钢的化学成分的重量百分数(余量为Fe和不可避免的杂质)

表1 实施例化学成分(w％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Als	Ti	Nb
									1	0.073	0.55	1.28	0.011	0.005	0.048	0.092	0.033
2	0.074	0.44	1.34	0.010	0.004	0.053	0.090	0.035
									3	0.085	0.50	1.25	0.012	0.007	0.060	0.087	0.036
4	0.080	0.45	1.30	0.018	0.005	0.057	0.085	0.040
									5	0.070	0.40	1.10	0.020	0.006	0.020	0.070	0.030
6	0.010	0.60	1.40	0.010	0.005	0.070	0.100	0.050

实施例1

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1290℃，加热时间180s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至3.2mm薄板，终轧温度900℃，层流冷却至650℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按60％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在815℃、均热时间150s、快冷速率40℃/s、过时效温度400℃、过时效时间150s，带钢厚度1.2mm，工艺段带钢速度200m/min，退火后采用1.0％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢1。

实施例2

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1280℃，加热时间200s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至4mm薄板，终轧温度890℃，层流冷却至660℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按65％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在820℃、均热时间170s、快冷速率40℃/s、过时效温度400℃、过时效时间150s，带钢厚度1.6mm，工艺段带钢速度170m/min，退火后采用1.0％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢2。

实施例3

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1275℃，加热时间210s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至3mm薄板，终轧温度900℃，层流冷却至660℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按57％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在825℃、均热时间120s、快冷速率40℃/s、过时效温度400℃、过时效时间150s，带钢厚度0.8mm，工艺段带钢速度220m/min，退火后采用1.0％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢3。

实施例4

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1285℃，加热时间220s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至3.2mm薄板，终轧温度880℃，层流冷却至640℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按60％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在820℃、均热时间160s、快冷速率40℃/s、过时效温度400℃、过时效时间150s，带钢厚度0.6mm，工艺段带钢速度230m/min，退火后采用1.0％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢4。

实施例5

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1300℃，加热时间140s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至3.2mm薄板，终轧温度870℃，层流冷却至670℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按55％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在810℃、均热时间180s、快冷速率60℃/s、过时效温度450℃、过时效时间200s，带钢厚度1.8mm，工艺段带钢速度150m/min，退火后采用0.9％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢5。

实施例6

一种上述600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整。其中，所述热连轧时，将厚度为230mm的铸坯采用四座步进梁式加热炉加热温度1260℃，加热时间180s，板坯经过粗轧，采用7机架连轧机精整，轧至3.2mm薄板，终轧温度910℃，层流冷却至630℃卷取；所述冷连轧时，空冷至70℃酸洗，按70％压下率冷轧，所述连续退火时，采用连续退火，均热段温度控制在830℃、均热时间60s、快冷速率30℃/s、过时效温度350℃、过时效时间100s，带钢厚度2.2mm，工艺段带钢速度150m/min，退火后采用1.5％延伸率进行平整。制成600MPa级冷轧磁极钢6。

将实施例1～6制成的600MPa级冷轧磁极钢1-6进行检测，得到冷轧磁极钢产品性能数据，如表2所示。

表2 冷轧磁极钢产品性能检测结果

由图1和表2可知，本发明生产的冷轧磁极钢晶相组织为：再结晶铁素体+珠光体+少量形变组织，其中未再结晶的形变组织能起到提高钢板强度的作用。通过本发明生产的磁极钢具有很高的屈服强度可达到650MPa以上，抗拉强度可达700MPa以上，延伸率大于15％，机械性能良好。同时磁感强度B50值均大于1.50T，说明该磁极钢磁性能优良，完全符合水轮发电机对磁极钢的磁性能要求。

Claims (3)

1.一种600MPa级冷轧磁极钢，它的化学成分按质量百分数计为：C：0.07～0.10％、Mn：1.10～1.40％、Si：0.40～0.60％、P：≤0.020％、S：≤0.007％、Als：0.02～0.07％、Ti：0.070～0.100％、Nb：0.030～0.050％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

2.一种权利要求1所述的600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它依次包括以下步骤：高炉炼铁、铁水预处理、转炉冶炼、连铸、热连轧、酸洗、冷连轧、连续退火、平整、精整，其特征在于：

所述热连轧时，加热温度为1260～1300℃；加热时间为140～220s，终轧温度为870～910℃，轧后采用前段层流冷却方式至温度630～670℃进行卷取；

所述热连轧后空冷到70℃以下再进行酸洗；

所述冷连轧时，压下率控制在55～70％之间；

所述连续退火时，均热温度810～830℃、均热时间60s～180s、快冷速率30～60℃/s、过时效温度350～450℃、过时效时间100～200s、工艺段带钢速度150～230m/min，退火后采用0.9～1.5％延伸率进行平整。

3.根据权利要求2所述的600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，其特征在于：所述连续退火时，带钢速度的控制方式为：

当0.6≤带钢厚度＜0.8mm时，带钢速度为230m/min；

当0.8≤带钢厚度＜1.2mm时，带钢速度为220m/min；

当1.2≤带钢厚度＜1.6mm时，带钢速度为200m/min；

当1.6≤带钢厚度＜1.8mm时，带钢速度为170m/min；

当1.8≤带钢厚度≤2.2mm时，带钢速度为150m/min。