CN107794449A - 一种超高强度磁轭钢及其制造方法 - Google Patents

一种超高强度磁轭钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高强度磁轭钢，其化学成份按重量百分数计为C：0.10～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.85～2.00，P：≤0.015，S：≤0.010，Ti：0.20～0.30，Nb：0.05～0.07，Mo：0.35～0.55，B：0.001～0.003，Als：0.02～0.10，N：≤0.010，其余为Fe及不可避免的夹杂。本发明为了进一步提高强度，并有效突破铁素体组织的钢700MPa的极限强度700MPa，本发明通过组织强化的方式，即本发明通过添加适量贝氏体形成元素，配合超快冷工艺，得到贝氏体组织，获得超高强度磁轭钢。

Description

一种超高强度磁轭钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及微合金化钢制造领域，具体地指一种超高强度磁轭钢及其制造方法。
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。根据我国水电开发的规划，未来在西藏地区的开发潜力巨大，而根据西藏地区的独特地形地貌，修建的水电站均为高水头水电站，因而要求水轮发电机中转子磁轭部分用钢的屈服强度进一步提升到900MPa以上，同时还要求具有良好的磁性能。
在本发明申请之前，已有专利号为ZL200710051252.7和200710051251.2的发明专利记载了“C-Mn-Ti系热轧高强度高磁感性能钢及其制造方法”和“C-Mn-Ti-Nb系热轧高强度高磁感性能钢及其制造方法”，这两项专利分别介绍了采用控轧控冷方法生产的C-Mn-Ti系及C-Mn-Ti-Nb系热轧磁轭钢，屈服强度分别为ReL≥600MPa和ReL≥700MPa，其强度远低于900MPa。
专利申请号为201610867421.3发明专利记载了“一种CSP流程生产1000MPa级热轧马氏体钢及其生产方法”，其抗拉强度可达1000MPa以上，但其屈服强度仅为800MPa左右，其强度低于900MPa，且不具备磁轭钢所需的磁性能。
以上发明专利均不能满足高水头水电站发电机的高强度和良好磁性能的要求，因此急需研制和开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种超高强度磁轭钢，能满足屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率A≥10％，磁感性能B50≥1.5T，尤其能适用于高水头水电站。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种超高强度磁轭钢，其化学成份按重量百分数计为C：0.10～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.85～2.00，P：≤0.015，S：≤0.010，Ti：0.20～0.30，Nb：0.05～0.07，Mo：0.35～0.55，B：0.001～0.003，Als：0.02～0.10，N：≤0.010，其余为Fe及不可避免的夹杂。
优选地，本发明所涉及的超高强度磁轭钢，其化学成份按重量百分数计为C：0.10～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.85～2.00，P：≤0.015，S：≤0.010，Ti：0.20～0.25，Nb：0.05～0.07，Mo：0.40～0.50，B：0.002～0.003，Als：0.02～0.10，N：≤0.010，其余为Fe及不可避免的夹杂。
上述超高强度磁轭钢的制造方法，主要步骤依次为：铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、真空处理、浇注成板坯、热连轧机控轧控冷、卷取等。其中，热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，先将所浇注的板坯加热至1250～1350℃，然后粗轧，粗轧累计压下率为80～90％，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为800～840℃；钢板轧后采用层流冷却，冷却速度为70～100℃/S，终止冷却温度为400～500℃。
优选地，所浇注的板坯加热至1250～1300℃。
优选地，所述冷却速度为70～90℃/S。
优选地，所述终止冷却温度为400～450℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为了进一步提高强度，并有效突破铁素体组织的钢700MPa的极限强度700MPa，本发明通过组织强化的方式，即本发明通过添加适量贝氏体形成元素，配合超快冷工艺，得到贝氏体组织，获得超高强度磁轭钢。
第一，本发明的硼(B)含量为0.001％～0.003％，硼作为表面活性元素，吸附在奥氏体晶界上，延缓奥氏体向铁素体的转变，其在奥氏体晶界的偏聚阻碍铁素体的形核而有利于贝氏体的形成，从而提高组织强化效果；本发明的钼(Mo)含量为0.35％～0.55％，可以促进钢中贝氏体组织的转变，从而提高组织强化效果。
第二，在上述成分设计基础上，本发明配合合理的控轧控冷工艺，以促进贝氏体的形成；其中，通过800～840℃的终轧温度，细化组织，提高强度；钢板轧后采用层流冷却，通过冷却速度为70～100℃/S的超快冷工艺和400～500℃的终止冷却温度，进一步细化贝氏体组织，充分发挥组织强化效果。
第三，本发明所述的超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≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率A≥10％，磁感性能B50≥1.50T，可以满足高水头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
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1-10
实施例1-10所述的超高强度磁轭钢，其化学成份(wt％)具体如表1所示。
表1
成分 C Mn Si P S Als Ti Nb Mo B N
实施例1 0.10 1.96 0.02 0.015 0.006 0.05 0.21 0.7 0.55 0.003 0.006
实施例2 0.14 1.90 0.06 0.013 0.004 0.07 0.28 0.05 0.35 0.001 0.005
实施例3 0.12 1.95 0.03 0.012 0.006 0.10 0.24 0.07 0.40 0.002 0.006
实施例4 0.15 1.86 0.15 0.011 0.008 0.02 0.28 0.07 0.45 0.002 0.005
实施例5 0.11 1.98 0.10 0.012 0.005 0.03 0.23 0.06 0.49 0.003 0.008
实施例6 0.15 1.94 0.08 0.010 0.010 0.08 0.30 0.06 0.37 0.001 0.005
实施例7 0.11 1.86 0.03 0.012 0.006 0.05 0.22 0.05 0.40 0.002 0.005
实施例8 0.12 1.87 0.15 0.011 0.008 0.04 0.21 0.06 0.42 0.003 0.004
实施例9 0.11 1.92 0.10 0.012 0.005 0.03 0.24 0.06 0.50 0.003 0.006
实施例10 0.13 1.96 0.02 0.013 0.004 0.03 0.25 0.07 0.51 0.002 0.007
对比例1 0.08 1.50 0.20 0.020 0.015 0.12 0.04 0 0 0.005 0.015
对比例2 0.20 2.25 0.28 0.025 0.012 0.01 0.35 0.12 0.65 0 0.013
上述实施例1-10所述的超高强度磁轭钢的制造方法如下：在炼钢厂80吨转炉上进行顶底复合吹炼，采用铁水深脱硫技术，使铁水中的S≤0.005％，钢水经过吹氩气后，再经过真空处理，使钢中的化学成份满足表1的要求，余量为Fe及不可避免的夹杂；再将满足表1要求的钢水浇注成200～300mm×900～1550mm断面的板坯；然后，将该板坯分别送至热连轧厂，在2250mm热连轧机上采用控轧控冷处理的热连轧生产工艺，将其轧制成热轧板。
其中，采用控轧控冷处理的热连轧生产工艺时，为充分发挥微合金元素在钢中的作用和保证钢板的尺寸规格、表面质量，最好利用大功率轧机的设备能力，减少轧制道次，提高道次压下率，先将板坯加热至1250～1350℃，粗轧累计压下率为80～90％，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为800～840℃；钢板轧后采用层流冷却，冷却速度为70～100℃/S，终止冷却温度为400～500℃，然后卷取，制得热轧板卷。实施例1-10所述的超高强度磁轭钢的制造方法具体工艺参数和试验结果如表2所示。
表2
试验按热轧板工艺生产，从表2反映出的性能来看，各成分的3～6mm热轧板都能满足屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率A≥10％，磁感性能B50≥1.50T的需求；对比例1、2无法满足性能要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超高强度磁轭钢，其特征在于它的化学成份按重量百分数计为C：0.10～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.85～2.00，P：≤0.015，S：≤0.010，Ti：0.20～0.30，Nb：0.05～0.07，Mo：0.35～0.55，B：0.001～0.003，Als：0.02～0.10，N：≤0.010，其余为Fe及不可避免的夹杂。
2.根据权利要求1所述的一种超高强度磁轭钢，其特征在于它的化学成份按重量百分数计为C：0.10～0.15，Si：≤0.15，Mn：1.85～2.00，P：≤0.015，S：≤0.010，Ti：0.20～0.25，Nb：0.05～0.07，Mo：0.40～0.50，B：0.002～0.003，Als：0.02～0.10，N：≤0.010，其余为Fe及不可避免的夹杂。
3.根据权利要求1所述的一种超高强度磁轭钢，其特征在于它的屈服强度≥900MPa，抗拉强度≥980MPa，延伸率A≥10％，磁感性能B50≥1.50T。
4.权利要求1所述的一种超高强度磁轭钢作为高水头水电站转子磁轭钢的应用。
5.权利要求1所述的一种超高强度磁轭钢的制造方法，其特征在于它的主要步骤包括为：铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、真空处理、浇注成板坯、热连轧机控轧控冷、卷取；其中，热连轧控轧控冷是在热连轧机组进行，先将所浇注的板坯加热至1250～1350℃，然后粗轧，粗轧累计压下率为80～90％，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为800～840℃；钢板轧后采用层流冷却，冷却速度为70～100℃/S，终止冷却温度为400～500℃。
6.根据权利要求5所述的一种超高强度磁轭钢的制造方法，其特征在于所浇注的板坯加热至1250～1300℃。
7.根据权利要求5所述的一种超高强度磁轭钢的制造方法，其特征在于所述冷却速度为70～90℃/S。
8.根据权利要求5所述的一种超高强度磁轭钢的制造方法，其特征在于所述终止冷却温度为400～450℃。
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