CN103409684B

CN103409684B - 高强度冷轧磁极钢

Info

Publication number: CN103409684B
Application number: CN201310290115.4A
Authority: CN
Inventors: 宋乙峰; 涂元强; 柳长福; 蔡捷; 白会平; 杜蓉
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN103409684A

Abstract

本发明公开了一种高强度冷轧磁极钢及其制备方法。该钢的化学成分按重量百分数计为：C：0.05~0.07%、Mn：1.00~1.20%、Si：0.30~0.50%、P≤0.015%、S≤0.010%、Als：0.02~0.07%、Ti≤0.040%、Nb≤0.040%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。本发明的高强度冷轧磁极钢的制备方法，包括以下步骤：高炉冶炼、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。实践证明，该钢强度高、磁性能优良，其制备方法的生产工艺简单，生产效率高，同时钢材冶炼成本低廉。

Description

高强度冷轧磁极钢

技术领域

本发明属于钢材技术领域，具体涉及一种高强度冷轧磁极钢及其制备方法。

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，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，高强度级别冷轧磁极钢的需求量日益增多。

目前，国内外生产冷轧磁极钢的退火方法分为罩式退火和连续退火两种。由于罩式退火的生产周期长、产能低、产品磁性能不均匀等缺点，主要用于生产小批量、低强度级别的冷轧磁极钢，现有技术中罩式退火还不能生产500MPa以上的冷轧磁极钢。所以高强度冷轧磁极钢主要采用连续退火方法。申请号为200910049782.7的中国发明专利公开了一种500MPa冷轧磁极钢的制造方法，该发明通过在钢中添加Nb、V和Ti等合金元素来实现提高磁极钢强度，但是钢中贵重合金含量的增多必然导致冶炼成本增加，同时为了保证退火过程中NbC、TiC等沉淀相的充分析出，该方法退火温度低、退火时间长，导致连退机组的运转效率不高，生产效率偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度冷轧磁极钢及其制备方法，该钢强度高、磁性能优良，其制备方法的生产工艺简单，生产效率高，同时钢材冶炼成本低廉。

为实现上述目的，本发明的高强度冷轧磁极钢，其特殊之处在于：它的化学成分按重量百分数计为：C：0.05～0.07%、Mn： 1.00～1.20%、Si：0.30～0.50%、P≤0.015%、S≤0.010%、Als：0.02～0.07%、Ti≤0.040%、Nb≤0.040%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

优选地，高强度冷轧磁极钢的化学成分按重量百分数计为：C：0.058～0.065%、Mn：1.00～1.15%、Si：0.40～0.45%、P≤0.012%、S≤0.010%、Als：0.04～0.06%、Ti≤0.035%、Nb≤0.035%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

本发明还提供一种高强度冷轧磁极钢的制备方法，其特殊之处在于，它包括以下步骤：高炉冶炼、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，加热温度为1260～1300℃，加热时间为120～200s，终轧温度为890～930℃，轧后采用前段层流冷却方式冷却至600～660℃时进行卷取；

所述冷连轧时，压下率控制在55～70%；

所述连续退火时，均热温度为780～820℃、均热时间为60s～180s、以15～25℃/s速度缓慢冷却至600～660℃后以35～60℃/s速率进行快冷、快冷至400～460℃后进行过时效处理、过时效处理温度为350～450℃、过时效处理时间为100～200s；

优选地，所述平整时控制带钢的延伸率为0.9～1.5%。

进一步地，连续退火时，带钢速度为150～230m/min。

再进一步优选地，连续退火时带钢速度控制方式为：

0.6mm≤钢厚度＜1.2mm时，带钢速度为200～230m/min；

1.2mm≤钢厚度＜1.8mm时，带钢速度为170～200m/min；

1.8mm≤钢厚度＜2.2mm时，带钢速度为150～170m/min。

本发明的高强度冷轧磁极钢中各组分含量控制及其制备方法中工艺参数的控制原理如下：

本发明磁极钢成分设计采用Nb-Ti复合微合金钢，钢中C是良好的固溶强化元素，C含量增加，强度上升，为确保钢板规定强度，钢中需要一定量C；同时钢中C作为固溶碳或渗碳体都对磁性能有较大损害，因此C含量不易过高。Mn作为置换型固溶元素能显著提高钢板屈服强度和抗拉强度，但Mn含量在0.15～3.0%之间时，钢板磁感应强度随Mn含量增加而降低，因此要控制Mn含量不能过高。Si能明显提高强度且对磁性能影响不大，但会降低钢的塑性，使钢板变脆，影响钢板的加工性能和表面质量，因此Si含量不宜过高。S和P在钢中属于有害元素，容易形成TiS、MnS等有害杂质，损害钢板的强度和磁性能，因此实际生产中应降低S、P含量。Nb和Ti在钢中主要以碳氮化物形式存在，起到细化晶粒和析出强化的作用，能有效提高钢板的强度，但Nb和Ti属于价格高的金属元素，含量增加会提高冶炼成本，同时对磁性能也有不利影响，因此在钢中添加适量Nb和Ti，再通过工艺控制有效发挥Nb和Ti的微合金化作用，起到提高钢板强度和保证钢板磁感应强度的效果。本发明的高强度冷轧磁极钢的化学成分简单，不需要通过提高合金含量来保证强度，有利于降低冶炼成本。

本发明的制备方法中，采用不完全退火工艺，具体制备时，采用的加热温度（1260～1300℃）和加热时间（120～200s）可以保证钢坯加热充分，达到组织完全奥氏体化，同时采用合适的终轧温度（890～930℃）、卷取温度（600～660℃）及前段层流冷却方式，充分发挥微合金元素细化晶粒和析出强化作用，既避免晶粒过分长大又保证碳氮化物充分析出，保证钢板具有足够的强度和良好的磁性能。

制备时，退火温度和退火时间对磁极钢成品强度和磁性能都有很大影响，本发明采用合适的退火温度（780～820℃），同时根据带钢厚度匹配相应的带钢速度，带钢速度决定了退火时间的长短，如果退火温度高、带钢速度慢，晶粒尺寸过大，钢板强度下降；而退火温度过低、带钢速度快，再结晶不完全，会造成钢板性能不均匀，影响磁性能和钢板冲压质量。在上述退火温度条件下，控制带钢速度为150～230m/min可以保证磁极钢强度和磁性能的良好匹配。优选地，平整时，如采用0.9～1.5%延伸率进行，可以保证钢板的板形质量，消除钢板浪形等板形缺陷，同时对提高钢板强度有一定作用。

本制备方法退火时间短、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。

利用本发明方法生产的冷轧磁极钢金相组织为：再结晶铁素体+珠光体+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690MPa，延伸率大于15%，磁感强度B50均大于1.55T。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的高强度冷轧磁极钢及其制备方法作进一步详细说明。

表1列出了本发明实施例1～6高强度冷轧磁极钢的化学成分重量百分含量（余量为Fe及不可避免的杂质）。

表1

实施例	C	Mn	Si	P	S	Als	Ti	Nb
									1	0.062	1.13	0.41	0.011	0.005	0.048	0.032	0.026
2	0.058	1.09	0.45	0.012	0.004	0.053	0.035	0.029
									3	0.067	1.15	0.34	0.009	0.008	0.031	0.035	0.031
4	0.052	1.18	0.44	0.012	0.005	0.042	0.038	0.030
									5	0.065	1.07	0.47	0.011	0.008	0.060	0.029	0.035
6	0.059	1.15	0.34	0.013	0.007	0.035	0.037	0.031

对上述实施例1～6中的钢按照以下步骤制备：高炉冶炼、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，热连轧时，加热温度为1260～1300℃，加热时间为120～200s，终轧温度为890～930℃，轧后采用前段层流冷却方式冷却至600～660℃时进行卷取；冷连轧时，压下率控制在55～70%；连续退火时，均热温度为780～820℃、均热时间为60s～180s、以15～25℃/s速冻缓慢冷却至600～660℃后以35～60℃/s速度进行快冷，快冷至 400～460℃后进行过时效处理、过时效温度为350～450℃、过时效时间为100～200s，其中，各实施例所对应冷连轧、连续退火平整步骤中的部分工艺参数如表2所示。

表2

对上述1～6各实施例所得到的对应钢的力学性能进行检测，检测结果如表3所示。

表3

由表3可知，通过本发明连续退火方法生产的磁极钢具有很高的屈服强度和抗拉强度，而且延伸率达到15%以上，可以满足磁极钢冲片的加工需求，同时磁感强度B50值均大于1.55T，说明该磁极钢磁性能优良，完全满足水轮发电机对磁极钢的磁性能要求。

Claims

1.一种高强度冷轧磁极钢，其特征在于：它的化学成分按重量百分数计为：C：0.05～0.07％、Mn：1.00～1.20％、Si：0.30～0.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Als：0.02～0.07％、Ti≤0.040％、Nb≤0.040％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；其制备方法，依次包括以下步骤：高炉冶炼、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：

所述冷连轧时，压下率控制在55～70％；

所述连续退火时，均热温度为780～820℃、均热时间为60s～180s、以15～25℃/s速度缓慢冷却至600～660℃后以35～60℃/s速度进行快冷，快冷至400～460℃后进行过时效处理、过时效处理温度为350～450℃、过时效处理时间为100～200s。

2.根据权利要求1所述高强度冷轧磁极钢，其特征在于：它的化学成分按重量百分数计为：C：0.058～0.065％、Mn：1.00～1.15％、Si：0.40～0.45％、P≤0.012％、S≤0.010％、Als：0.04～0.06％、Ti≤0.035％、Nb≤0.035％，余量为Fe和其他不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述高强度冷轧磁极钢，其特征在于：所述平整时的控制带钢的延伸率为0.9～1.5％。

4.根据权利要求1或2所述高强度冷轧磁极钢，其特征在于：所述连续退火时，带钢速度为150～230m/min。

5.根据权利要求1或2所述高强度冷轧磁极钢，其特征在于：所述连续退火时带钢速度的控制方式为：

当0.6mm≤钢厚度＜1.2mm时，带钢速度为200～230m/min；

当1.2mm≤钢厚度＜1.8mm时，带钢速度为170～200m/min；

当1.8mm≤钢厚度＜2.2mm时，带钢速度为150～170m/min。