一种屈服强度≥400MPa的冷轧磁极钢及生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冷轧磁极钢及生产方法，具体地属于一种屈服强度彡400MPa的 冷轧磁极钢及生产方法，具体适用于水电发电机组转子用钢。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 经检索： 中国专利公布号分别为CN100419108C、CN100392133C和CN100392134C的文献，分别公 开了 250MPa、350MPa和450MPa冷轧磁极钢及其生产生产方法。三者共同的问题均采用的 是罩式退火方式。该种退火方式存在生产效率低下，钢板表面质量欠佳的不足。
[0004] 中国专利公告号为CN101871076B的文献，其公开了一种500MPa冷轧磁极钢的连 续退火方法。该发明是通过添加 Nb、V和Ti等合金元素来提高磁极钢强度，钢中添加合金 元素种类较多，各元素在要求含量范围内组合多变会导致最终成品性能波动大。
[0005] 中国专利公开号为CN103409684A的文献，其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。通过上述专利可以看出现有技术要么是连退生产效率低下，表面质量不好，要么钢 种合金元素种类繁多，连续退火不完全，组织不稳定，力学性能波动大。本发明生产的冷轧 磁极钢金相组织为：再结晶铁素体+珠光体。经检验，大批量生产中该钢板的屈服强度均大 于400MPa，拉伸强度大于500MPa，延伸率大于20%，磁感强度B50均大于I. 63T，力学性能稳 定，磁性能优良。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种在保证拉伸强度大于500MPa，延伸率大于20%，磁感强度B50均大 于I. 63T的前提下，屈服强度彡400MPa的冷轧磁极钢及生产方法。
[0007] 实现上述目的的措施： 一种屈服强度彡400MPa的冷轧磁极钢，其组分及重量百分比含量为：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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；金相组织为再结晶铁素体 +珠光体。
[0008] 生产一种屈服强度彡400MPa的冷轧磁极钢，其步骤： 1) 经冶炼、连铸成坯并加热，铸坯加热温度控制在1220~1280°C，加热时间为 135~220s； 2) 常规进行热轧； 3) 经自然冷却至70°C以下时，进行常规酸洗； 4) 进行冷轧，控制冷轧总压下率在50~64% ; 5) 进行连续退火，控制均热温度在800~850°C，均热时间在60s~180s ; 6) 进行冷却：采用常规氮氢混合气体喷射缓冷至640~660°C，再在冷却速度为 30~60°C /s 下冷却至 420~440°C ; 7) 进行过时效处理，过时效处理温度在360~410°C，过时效处理时间为100~200s，本工 序带钢速度在140~180m/min，且钢带运行速度与钢板厚度成负相关关系； 8) 进行平整，在平整率为I. 4~1. 8%下进行平整。
[0009] 本发明本发明各元素及主要工艺控制的作用： 碳（C):C 0.07~0. 10%，碳是最有效的固溶强化元素，因此随着碳含量的增加，碳钢逐 渐变硬，强度上升，但碳使磁导率降低，而且又是形成磁时效的主要元素之一，固溶碳和渗 碳体都对磁性能有较大的损害，因此当碳含量小于目标下限时容易出现屈服强度达不到 400MPa情况，当碳含量大于范围上限时容易出现磁感偏低； 硅（Si):Si 0. 15~0. 30%，硅可以减少晶体各向异性，使磁化容易，磁阻减少，同时显著 提高比电阻，减少涡流损失，但会使钢变脆，硬度上升； 锰（Μη):Μη 0. 70~1. 00%，高的锰含量既可以提高钢材强度，又可以改善晶体结构，优化 磁性能，但过高的锰含量导致夹杂物MnS过多反而降低磁性能，锰含量过高会降低磁性能， 过低容易出现屈服强度偏低； P、S:为杂质有害元素，钢中P、S含量越低越好，但若控制含量过低，导致生产工艺成本 增加，设定P :彡〇· 015%，S彡0· 010%即可。
[0010] 铌（Nb)、钛（Ti): Nb0.0 2~0. 10%、Ti0. 02~0. 10%，铌和钛在钢中主要以尺寸细小的 碳氮化物的形式存在，起到延迟再结晶效果，通过细晶强化和析出强化作用来提高钢材的 强度，同时Nb、Ti对磁性能的不利影响要比固溶碳和渗碳体小，Nb、Ti含量过低起不到提高 钢材强度的作用，过高会大大增加钢材成本。
[0011] 本发明与现有技术相比，其通过对c、Si、Mn、Nb、Ti主要元素的控制，再加连退均 热段以800-850°C热处理60~180秒，使微观组织生成性能稳定的铁素体+珠光体，从而具 有抵抗外力的优良性能，屈服强度并大于400MPa。
【附图说明】
[0012] 附图1为本发明的金相组织图。
【具体实施方式】
[0013] 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组分取值列表； 表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数及性能列表。
[0014] 本发明各实施例按照以下步骤生产： 1) 经冶炼、连铸成坯并加热，铸坯加热温度控制在1220~1280°C，加热时间为 135~220s； 2) 常规进行热轧； 3) 经自然冷却至70°C以下时，进行常规酸洗； 4) 进行冷轧，控制冷轧总压下率在50~64% ; 5) 进行连续退火，控制均热温度在800~850°C，均热时间在60s~180s ; 6) 进行冷却：先将钢板采用常规氮氢混合气体喷射缓冷至640~660°C，再在冷却速度 为 30~60°C /s 下冷却至 420~440°C ; 7) 进行过时效处理，过时效处理温在360~410°C，过时效处理时间为100~200s，此工序 带钢速度在140~180m/min，且钢带运行速度与钢板厚度成负相关关系； 8) 进行平整，在平整率为I. 4~1. 8%下进行平整。
[0015] 表1为本发明各实施例及对比例化学成分（w%)
【主权项】
1. 一种屈服强度彡400MPa的冷轧磁极钢，其组分及重量百分比含量为：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%，余量为Fe和其他不可避免的杂质；金相组织为再结晶铁 素体+珠光体。
2. 生产权利要求1所述的一种屈服强度> 400MPa的冷轧磁极钢，其步骤： 1) 经冶炼、连铸成坯并加热，铸坯加热温度控制在1220~1280°C，加热时间为 135~220s； 2) 常规进行热轧； 3) 经自然冷却至70°C以下时，进行常规酸洗； 4) 进行冷轧，控制冷轧总压下率在50~64% ; 5) 进行连续退火，控制均热温度在800~850°C，均热时间在60s~180s ; 6) 进行冷却：采用常规氮氢混合气体喷射缓冷至640~660°C，再在冷却速度为 30~60°C /s 下冷却至 420~440°C ; 7) 进行过时效处理，过时效处理温度在360~410°C，过时效处理时间为100~200s，本工 序带钢速度在140~180m/min，且钢带运行速度与钢板厚度成负相关关系； 8) 进行平整，在平整率为I. 4~1. 8%下进行平整。
【专利摘要】一种屈服强度≥400MPa的冷轧磁极钢，其组分及wt%为：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%；生产步骤：经冶炼、连铸成坯并加热；常规热轧；自然冷却并常规酸洗；冷轧；连续退火；冷却：采用常规氮氢混合气体喷射缓冷再快速冷却；过时效处理；平整。本发明其通过对C、Si、Mn、Nb、Ti主要元素的控制，再加连退均热段以800-850℃热处理60～180秒，使微观组织生成性能稳定的铁素体＋珠光体，从而具有抵抗外力的优良性能，屈服强度并大于400MPa。
【IPC分类】C22C38-14, C22C33-04
【公开号】CN104878292
【申请号】CN201510331675
【发明人】杨宏武, 宋乙峰, 涂元强, 白会平, 杜蓉, 黄道兵, 雷泽红, 董蓓
【申请人】武汉钢铁(集团)公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月16日