CN1904113A - 一种250MPa级冷轧磁极钢的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种250MPa级冷轧磁极钢的生产方法，它包括：(1)将板坯加热至1160－1230℃；(2)热轧的步骤；其开轧温度为1050－1100℃，终轧温度为840－880℃；冷却至640－700℃卷取；(3)冷却到70℃以下时进行酸洗；(4)冷轧的步骤；(5)罩式炉退火；退火控制温度为660－680℃；(6)平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。板坯的主要化学成分的重量百分比为：C 0.03－0.09％，Si 0.10－0.30％，Mn 0.30－0.70％，Nb 0.015－0.025％，Als 0.01－0.07％，P ≤0.025％，S ≤0.010％，余量为Fe。本发明方法生产的冷轧磁极钢，钢板强度和磁感应强度配合良好，对轧制设备和工艺控制没有苛刻要求，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及冷轧磁极钢，特别是屈服强度为250MPa级冷轧磁极钢的生产方法。
背景技术
为解决我国能源短缺的问题，国家加大了水电工程的投资，在建、扩建和改建的水力发电设施均有大幅增加，在大型水电机组特殊关键新材料中，发电机组转子使用的磁极钢板的需求量也大幅增加。
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；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三大技术难点，目前，只有美国、德国、日本等少数发达国家能够生产优质的冷轧磁极钢板。
《大电机技术》2002年2期刊登的“发电机用DJL350磁极钢板的开发与应用”、《上海金属》2003年9期刊登的“微合金化磁极钢板化学成分与磁性性能的关系分析”，对250MPa级、350MPa级的冷轧磁极钢的成分和工艺进行了研究和分析。这些文章公开的冷轧磁极钢的生产方法(包括成分和工艺)存在以下不足：1、冷轧磁极钢的钢板强度和磁感应强度配合不合理，冷轧磁极钢的综合质量不理想；2、对轧制设备和工艺控制的要求苛刻，生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种250MPa级冷轧磁极钢的生产方法，该方法生产的冷轧磁极钢，钢板强度和磁感应强度配合良好，对轧制设备和工艺控制没有苛刻要求，成本低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种250MPa级的冷轧磁极钢的生产方法，它包括：
(1)将板坯加热至1160-1230℃；
(2)热轧的步骤；其开轧温度为1050-1100℃，终轧温度为840-880℃；冷却至640-700℃卷取；
(3)冷却到70℃以下时进行酸洗；
(4)冷轧的步骤；
(5)罩式炉退火；退火控制温度为660-680℃；
(6)平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢；
板坯的主要化学成分的重量百分比为：
C 0.03-0.09％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.30-0.70％，Nb 0.015-0.025％，
Als 0.01-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量为Fe。
上述方案中，步骤(2)的冷却方式采用喷射式水冷方式。
上述方案中，步骤(3)的冷却方式采用空冷方式。
上述方案中，步骤(6)采用1.8-2.2％平整延伸率进行平整。
上述方案中，步骤(4)的冷轧压下率为53-60％。
与现有技术相比，本发明方法具有以下优点：
1、本发明方法使用的板坯采用较低的C、Mn含量和适量微合金元素，保证了钢板的强度和磁感应强度的要求，从而解决了高强度与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，产品具有更加优良的综合性能。
板坯中C含量选择在0.03-0.09％，主要是为了保证冷轧磁极钢的磁感应强度，对磁极钢板而言，钢中的C无论作为固溶形式还是以渗碳体形式存在都对钢板的磁性有较大的损害。另一方面为保证钢板的强度，C含量不宜低于0.03％，在现行生产工艺条件下，C含量选择在0.03-0.09％既可保证钢板对强度的要求，也达到提高钢板磁感应强度的目的。
板坯中加入Mn，形成置换固溶体，促进钢材下屈服强度和抗拉强度呈线性增加，然而对于磁性而言，Mn含量在0.15-3.0％时，磁感应强度随钢中的锰含量增加而降低，因此要控制Mn的含量不能太高，以免磁感应强度下降的过低。
钢中加入微合金元素Nb，可以达到细化晶粒和析出强化的目的，而形成的尺寸较细小的微合金碳氮化物对钢板的磁性的影响要比固溶碳和渗碳体的影响要小，这样就可以解决C-Mn钢强度指标和电磁性能指标的矛盾。这正是采用微合金化技术来获得磁极钢板优良的综合性能的重要原因。
钢中含有较高的S、P，一方面在较高温度下形成较大尺寸的MnS，另一方面S、P也作为固溶元素引起晶粒的点阵畸变，虽不如C元素对磁性的影响大，但也有一定影响；形成的MnS等有害杂质，不仅牺牲了钢的Mn元素，还造成钢的韧性下降和钢的各向异性。因此，在磁极钢板实际生产中，应控制S、P等有害元素含量为好。适当添加Si元素可以提高强度且对磁性性能影响不大。
2、热轧采用后段冷却方式，卷取温度为640-700℃，既能充分发挥微合金元素的强化作用，又不致使热轧带坯的强度过高，方法工艺控制性强，改善了热轧带坯的板形质量，从而有利于冷轧工序的质量控制，对轧制设备和工艺控制没有苛刻要求，生产成本低。
3、由于添加了微合金元素Nb，加之固溶在钢中有C、Mn、Si等金属原子，致使热轧带坯的强度较高，如果采用大的冷轧压下率就会增加轧机的负荷，甚至超出轧机的轧制能力；如果采用的冷轧压下率过小，冷轧板中不能充分集聚变形畸变能，从而使再结晶后的钢板强度指标不能恢复到与热轧带坯强度相近的水平。因此，本发明方法的冷轧磁极钢冷轧压下率为53-60％，钢板的厚度精度较高并不易出现浪形缺陷。
4、退火控制温度为660-680℃，温度过高，钢板的强度下降同时也不利于提高钢板的磁感应强度，而温度过低会造成钢板性能的不均匀，影响钢板冲压质量，而在此工艺下退火，可以达到控制再结晶晶粒尺寸和防止二相粒子长大的目的，从而解决了磁极钢磁性性能和强度之间的矛盾。
5、本发明采用1.8-2.2％平整延伸率进行平整，可以保证板形的质量，且对于提高磁极钢的磁性性能有利，同时对于提高钢板的强度有一定作用。
6、热轧的的终轧温度较高，正好处于通用轧机的适宜轧制温度范围，利于轧制工艺控制，同时降低了热轧轧制压力，也改善了热轧带坯的板形质量，从而有利于冷轧工序的质量控制。
7、板坯简洁的C、Mn、Si、Nb成分便于生产冶炼，热轧工艺生产操作简单易于控制，减小了冷轧轧机的负荷，罩式退火工艺要求简单，易于大批量生产。另外，由于本发明钢化学成分要求简单，生产工艺简单，因此生产成本也就低廉，具有显著的经济效益和强劲的市场竞争力。
本发明方法生产的产品，集高强度、高磁感、高精度于一体，适用于制造大型水轮发电机转子体磁极铁芯，既可以满足水轮发电机转子体磁极在强度上的要求，也满足了减少机组涡流损失的要求，给使用厂家和用户带来了更大的经济效益和社会效益。
具体实施方式
本发明钢的生产方法主要包括热轧、冷轧、退火等几个阶段。
本发明250MPa级冷轧磁极钢生产方法实施例1-4，具体步骤为：
(1)板坯热轧前先加热，加热温度1160-1230℃，加热保温时间1小时。
(2)热轧的步骤；其开轧温度为1050-1100℃，终轧温度为840-880℃；形变过程7道次，每道次变形时间间隔小于0.3s，最终钢坯厚度从30mm轧制成2.5-4.5mm规格的薄钢板，轧制后采用喷射式、均匀适度的水冷方式冷却至640-700℃卷取。
(3)采用空冷方式冷却，热轧钢卷冷却到70℃以下时进行酸洗。
(4)冷轧的步骤；冷轧压下率为53-60％，冷轧成1-2mm规格的薄钢板；
(5)将冷轧后钢卷装入罩式退火炉进行再结晶退火，退火控制温度为660-680℃，达到工艺要求后，换冷却罩进行冷却。
(6)采用1.8-2.2％平整延伸率进行平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。
本发明250MPa级冷轧磁极钢生产方法实施例1-4所使用的板坯的主要化学成分的重量百分比为：
| 实施例 | C | Si | Mn | Nb | Als | P | S |
| 1 | 0.09 | 0.17 | 0.33 | 0.022 | 0.030 | 0.013 | 0.006 |
| 2 | 0.06 | 0.16 | 0.70 | 0.018 | 0.035 | 0.017 | 0.005 |
| 3 | 0.04 | 0.25 | 0.57 | 0.021 | 0.047 | 0.012 | 0.004 |
| 4 | 0.08 | 0.19 | 0.67 | 0.020 | 0.038 | 0.012 | 0.005 |
上述化学成分的重量百分比中，余量为Fe。
用本发明方法实施例1-4生产出的产品，其下屈服强度ReL大于250MPa，磁感应强度B50大于1.69T，抗拉强度Rm大于390MPa，伸长率A50mm大于22％。
Claims (5)
1、一种250MPa级冷轧磁极钢的生产方法，其特征在于：它包括：
(1)将板坯加热至1160-1230℃；
(2)热轧的步骤；其开轧温度为1050-1100℃，终轧温度为840-880℃；冷却至640-700℃卷取；
(3)冷却到70℃以下时进行酸洗；
(4)冷轧的步骤；
(5)罩式炉退火；退火控制温度为660-680℃；
(6)平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢；
板坯的主要化学成分的重量百分比为：
C 0.03-0.09％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.30-0.70％，Nb 0.015-0.025％，Als 0.01-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量为Fe。
2、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(2)的冷却方式采用喷射式水冷方式。
3、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(3)的冷却方式采用空冷方式。
4、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(6)采用1.8-2.2％平整延伸率进行平整。
5、如权利要求1所述的生产方法，其特征在于：步骤(4)的冷轧压下率为53-60％。
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