专利名称：一种高磁感低成本250MPa级冷轧磁极钢的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种冷轧磁极钢的制造方法，尤其涉及一种屈服强度为250MPa级冷轧磁极钢的制造方法。
背景技术：
水力发电是我国电力能源的重要组成部分，近年来水力发电设施有大幅增加，磁极是水轮发电机转子的关键部件，磁极钢板是其中关键的材料，每台大型水轮发电机磁极 由数百吨薄钢板迭成，其重量约占电机总重的1/10，为保证机组高速运行的平衡和稳定，要求磁极具有高的尺寸精度及足够的强度，为使机组减少涡流损失，磁极钢板又必须具有优良的磁感应强度。随着单机容量的不断增加，机组大型化，电机部件向大尺寸、大重量发展，其磁极也逐渐采用新的材料及技术，从早期的铸铁、铸锻件过渡至碳素钢、低合金高强度钢钢板为主。据《大型电机转子磁轭磁极用钢的发展及展望》(大电机技术，1978，(01).)报道，我国自上世纪60年代起开始研发低合金高强度钢板，典型的钢种有16Mn、15MnV、15MnVN等，并应用于云峰、刘家峡等水电站。中国专利申请号200610019771. O给出了一种250MPa级冷轧磁极钢的生产方法，上述专利制造成本较高，采用的是罩式炉退火，其磁性能有待进一步提闻。
发明内容
本发明的目的是提供一种高磁感低成本250MPa级冷轧磁极钢的制造方法，生产出来的磁极钢下屈服强度ReL大于250MPa，磁感应强度B5tl大于I. 70T。本发明的一种高磁感低成本250MPa级冷轧磁极钢的制造方法，包括以下步骤(I)将板坯加热至1200_1260°C，保温约I小时；(2)热轧终轧温度为850-900°C，卷取温度为550_630°C，冷却方式采用喷射式水冷方式；(3)冷却到60_80°C进行酸洗，冷却方式采用空冷方式；(4)冷轧冷轧压下率为50-75% ；(5)连续退火均热段温度为720_780°C，均热时间为60 200s ;优选地，均热段温度为 740-780°C ；(6)采用O. 8-1. 4%平整延伸率进行平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。另外，本发明还优化了板坯的化学成分的重量百分比，具体如下C :O. 040-0. 090%，Si:彡 O. 05%，Mn 0. 20-0. 60%,P O. 025%,S O. 015%,
Al 0. 02-0. 10%N O. 010%,
Nb 0. 002-0. 020%,余量为Fe和不可避免的杂质。与现有技术相比，本发明方法具有以下优点I、对含微量Nb合金钢而言，终轧和卷取温度越高，热轧板晶粒相对较大，在后期退火中的得到长大，成品得到相对较大的晶粒，电磁性能相对较好，强度则有所降低。而如果终轧和卷取温度过低，在精轧及卷取过程中会产生大量弥散的析出物，强度会有显著提高，但细小弥散的析出物会阻碍晶粒的长大，电磁性能会有显著下降。本发明热轧终轧温度为830-900°C，卷取温度为550-630°C，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。2、由于尽量控制微合金化元素Nb添加量，与较低含量的C、Mn、Si等原子的固溶强化作用，其热轧带坯的强度较适宜冷轧轧制，从而有效减缓对轧机的负荷，因此可适当提高冷轧压下率，充分积聚变形畸变能，使再结晶后的钢板强度指标达到要求。因此，本发明方法的冷轧磁极钢冷轧压下率为50-75%，从而保证一定的表面质量和力学性能，板形控制良好横向厚差小，同板差< O. 02mm,尺寸精度闻。3、本发明采用连续退火方式，生产稳定，过程易于控制，使得产品的均匀性得到很大提升，头尾性能差异减小(头尾性能差异小于O. 005T)，磁性能均匀，而且连续退火生产周期短，成本低，对批量生产高等级磁极钢十分有利。退火炉均热段温度控制在720-780°C。如果温度过高，晶粒尺寸过大，钢板强度降低；而温度过低会造成钢板性能不均匀，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第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。4、平整工艺，平整延伸率的确定与钢的化学成分、冶炼方式、成品规格和表面粗糙度有关，合适的平整延伸率可以起到稳定产品性能，并可控制良好板形。本发明采用O. 8-1. 4%平整延伸率进行平整，可以保证板形质量，且对提高磁极钢的磁性性能有利，同时对提高钢板的强度有一定作用。5、本发明对板坯的化学成分进行优化，添加适量微合金元素，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O. 04-0. 09%之间，主要是为了保证冷轧磁极钢的强度，但对磁极钢板而言，钢中的C无论以固溶体形式还是渗碳体形式存在都会使铁损和磁时效增力口，损害钢板的磁性能。另一方面高的C含量，热轧钢卷的强度相应提高，冷轧轧机负荷增加。本发明方法生产的水电磁极钢，下屈服强度Relj大于250MPa,磁感应强度B5tl大于I. 70T。本发明Si含量控制在O. 05%以下，提高钢的磁性能。随着Si含量增高，钢板的强度升高，电阻率P增加，钢带的铁损降低，但同时磁感也降低。由于Si的增高，同时也会带来加工脆性增强，造成冷轧困难。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O. 15-3. 00%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，过高的Mn也会造成热轧钢卷的强度提高，增加冷轧轧机的负荷。钢中加入微合金元素Nb，钢中形成的尺寸较细小Nb的碳氮化物延迟再结晶，达到细晶强化和析出强化目的，同时对试验钢的磁性的影响要比固溶碳和渗碳体的影响要小，这样就使钢板的强度指标得到提高，同时也保证了钢板的磁感应强度。Nb含量高于O. 04%、时其强度变化不再显著，成本同样提高，因此本发明在保证钢的强度和磁性能的同时，添加尽量少的Nb合金。S对磁极钢的电磁性能影响很大，S与Mn结合形成MnS等有害杂质，减弱了钢中Mn元素的强化作用，而且当形成细小的MnS时，可以强烈阻碍成品退火时的晶粒长大，磁感大幅度下降、铁损大幅度提高。原则上钢中S含量越低越好，但从炼钢成本和可操作性的角度，钢中的S含量应控制在O. 015%以下，即可满足本产品的需求。P对无取向电工钢钢带的脆化作用较大，P沿晶界偏聚加大，导致最终退火时的晶粒长大受阻，导致磁感降低。因此，在磁极钢板的实际生产中，应控制P元素为好。6、板坯简洁的C、Si、Mn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，连续退火工艺成熟，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，集高磁感、低成本于一体，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。同时，本发明方法采用连续退火方式，提高了生产效率，生产成本降低，使产品的均匀性得也到很大的提高，给生产厂家和用户带来了更大的经济效益和社会效益。
具体实施例方式本发明250MPa级冷轧磁极钢制造方法实施例A-D，具体步骤为I)板坯加热，加热温度1200_1260°C，保温约I小时。2)热轧的步骤终轧温度为850-900°C;变形采用7道次轧制，钢坯由30mm最终轧成2-4mm规格的薄钢板，轧制后采用水冷方式冷却至550_630°C进行卷取。3)热轧钢卷冷却到60_80°C进行酸洗。4)冷轧的步骤冷轧压下率50-75%，冷轧成l_2mm规格的薄钢板。5)在连续退火炉中以720_780°C的温度进行连续退火。6)采用O. 8-1. 4%平整延伸率进行平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。本发明250MPa级冷轧磁极钢制造方法实施例A-D如下表I和2所示表I本发明与比较钢的化学成分重量百分比，wt. %
权利要求
1.一种高磁感低成本250MPa级冷轧磁极钢的制造方法，其特征在于包括以下步骤 (1)将板坯加热至1200-1260°C，保温；(2)热轧终轧温度为850-900°C，卷取温度为550-630°C，冷却方式采用喷射式水冷方式； (3)冷却到60-80°C进行酸洗，冷却方式采用空冷方式； (4)冷轧冷轧压下率为50-75%； (5)连续退火均热段温度为720-780°C，均热时间为60 200s； (6)采用0.8-1. 4%平整延伸率进行平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。
2.如权利要求I所述的制造方法，其特征是板坯按以下成分冶炼得到C:0.040-0. 090%, Si 0. 05%, Mn :0. 20-0. 60%, P :≤ 0. 025%, S :≤ 0. 015%, Al :0. 02-0. 10%,N ≤ 0. 010%, Nb :0. 002-0. 020%，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.如权利要求I或2所述的制造方法，其特征是均热段温度为740-780°C。
全文摘要
一种高磁感低成本250MPa级冷轧磁极钢的制造方法，包括将板坯加热至1200-1260℃，保温；热轧终轧温度为850-900℃，卷取温度为550-630℃，冷却方式采用喷射式水冷方式；冷却到60-80℃进行酸洗，冷却方式采用空冷方式；冷轧冷轧压下率为50-75%；连续退火均热段温度为720-780℃，均热时间为60～200s；采用0.8-1.4%平整延伸率进行平整，制成250MPa级的冷轧磁极钢。生产出来的磁极钢下屈服强度ReL大于250MPa，磁感应强度B50大于1.70T，适用于制造大型水轮发电机转子体磁极铁芯。
文档编号B21B37/00GK102650016SQ201210165348
公开日2012年8月29日 申请日期2012年5月24日 优先权日2012年5月24日
发明者张钦钊, 林长青, 甘青松, 陈 光 申请人:宝山钢铁股份有限公司