一種低內應力高強度高磁感性能鋼及其制造方法

專利名稱：：一種低內應力高強度高磁感性能鋼及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及微合金化鋼制造領域，尤其是一種適應于大型水輪發電機轉子磁軛部分所需的具備低內應力、極細晶粒尺寸、高強度、高磁感性能鋼的生產制造方法。
背景技術：
：隨著電力供需矛盾的日益突出，作為清潔無污染、可再生的水電己經成為世界解決能源問題的重要舉措。應用于大型、巨型水電項目均需要單機容量7080萬千瓦級別的大型水輪發電機組，這就對其中發電機轉子磁軛部分用鋼提出了高強度、高磁感性能的要求。在本發明申請之前，有公開號CN1322256A《高強度熱軋鋼板及其制造方法》和日本國JP58091121公布了一種高磁束高強度鋼板的制造方法，這兩個專利都是介紹了抗拉強度50Kg級別(抗拉強度》490Mpa)的高磁感高強度鋼，而這種強度級別的鋼己經不能適應和滿足現代大型水電工程項目發電機要求，因此急需研制和開發更高強度級別鋼種。還有有公開號為CN101003879和CN101016600的發明專利記載了"OMn-Ti系熱軋高強度高磁感性能鋼及其制造方法"和"C-Mn-Ti-Nb系熱軋高強度高磁感性能鋼及其制造方法"，介紹了兩種能同時具備高強度(屈服強度Rel》600MPa和Rel^700MPa)和高磁感性能鋼的制造方法。但是隨著發電機制造技術的發展，轉子磁軛片的加工己經由過去的沖壓式變成了激光切割方法。磁軛用鋼板一般厚度規格為1.65mm，由210250mm厚的鋼坯軋制而成，在軋制過程中會在鋼板內部形成極高的內應力分布，在激光切割過程中會因為鋼板受熱和尺寸形狀的變化使得內應力從新分布，從而導致鋼板發生變形。而激光切割對于加工前后的鋼板板形要求嚴格，一旦切割過程中鋼板出現變形，輕則導致鋼板切割尺寸超過偏差要求導致廢板，重則會碰壞激光切割器，產生巨大的損失。在《高強度熱軋鋼板及其制造方法》和公開號CN1322256A、日本國JP58091121公布的一種高磁束高強度鋼板的制造方法，以及公開號為CN101003879和CN101016600的發明專利"OMn-Ti系熱軋高強度高磁感性能鋼及其制造方法"和"C-Mn-Ti-Nb系熱軋高強度高磁感性能鋼及其制造方法"中均沒有表現出對鋼板內應力問題的解決方案，也就是說沒有考慮過在現在激光加工的條件下由于鋼板內應力導致的加工不可行的問題，這也是本發明提出方案區別于以上已有發明專利的地方。
發明內容本發明的目的就是要提供一種能滿足大型水輪發電機轉子中磁軛部分使用的低內應力、屈服強度^600MPa，磁感性能Bs。》1.5T，B則》1.7T，B2009T，B，》2.0T的高強度高磁感性能鋼及其制造方法。為實現上述目的，本發明所設計鋼板化學成份按重量百分數計為C:0.080.15，Si:《0.05，Mn:0.801.60，P:《0.025，S:《0.015,Ti:0.100.35，Als:0.020.10，此外，還含N:《0.010，As《0.010，Zr《0.010，Sb《0.010,其余為Fe及不可避免的夾雜。將上述低內應力高強度高磁感鋼澆注成板坯后，在熱連軋機組進行控軋控冷，具體工藝是先將所澆注的板坯加熱至^1250130(TC;然后粗軋，粗軋結束溫度為》110(TC;然后精軋，終軋溫度為90095(TC;鋼板軋后采用層流快速冷卻后巻取，巻取溫度為40065(TC，制得熱軋板巻。然后將熱軋板巻通過開平機橫切成平板，然后將平板通過熱處理爐進行40070(TC消除應力處理，最終得到本專利的低內應力高強度高磁感鋼。本發明的低內應力高強度高磁感性能鋼中各合金成份的作用機理如下本發明的碳(C)含量為0.08%0.15%，碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，同時可以與鋼中Ti等作用形成微合金碳化物，起到析出強化作用，同時保證在消除應力處理中性能穩定性。將碳含量限定在0.080.15%，既可保證鋼的強度，得到高的磁感性能，又適合生產操作。本發明的錳(Mn)含量為0.80%1.60%的錳，可降低奧氏體轉變成鐵素體的相變溫度，擴大熱加工溫度區域，有利于細化鐵素體晶粒尺寸，提高鋼的屈服強度和抗拉強度。本發明的磷(P)含量《0.025%、硫(S)含量《0.015%。磷在鋼中具有容易造成偏析、降低磁感性能等不利影響。硫易與錳結合生成MnS夾雜，影響鋼的磁感性能和塑性。因此，本發明應盡量減少磷、硫元素對鋼性能的不利影響，通過對鐵水進行深脫硫預處理等手段，控制磷、硫含量，從而減輕其不利影響。本發明的硅(Si)含量《0.05%。硅對熱連軋板巻表面質量有不利影響，因此本發明應盡量降低鋼中硅含量。本發明選擇鈦(Ti)含量為0.10%0.35%，鈦是一種強烈的碳化物和氮化物形成元素，在鋼重新加熱中阻止奧氏體晶粒長大，在高溫奧氏體區粗軋時TiN和TiC析出，可有效抑制奧氏體晶粒長大，同時析出的TiN和TiC可以有效的提高鋼板強度。本發明的鋁(A1)含量為0.020.10%,其主要作用是脫去鋼水中的氧(0)，防止鈦被氧化而失效。本發明的氮(N)含量《0.010y。，屬于轉爐鋼中正常殘余，可以與鋼中鈦(Ti)結合形成TiN析出，起到抑制奧氏體晶粒長大和析出強化作用。本發明的鋯(Zr)含量《0.010，微量鋯可以起到微合金化作用。本發明要求砷(As)《O.OIO，銻(Sb)《0.010,因為砷、銻對于獲得高磁感性能是非常有害的，因此需要盡可能的去除。本發明板坯加熱溫度^1250130(TC是為了保證鋼中Ti、Nb等充分固溶。精軋900950。C的終軋溫度和400650。C的巻取溫度，一方面通過高溫軋制降低軋制負荷，另一方面拉大終軋和巻取溫度差距，提高冷卻速度，從而獲得高強度，然后在40070(TC消除應力熱處理中使組織均勻化，從而在保證高強度的情況下獲得低內應力。經試驗表明，本發明的優越性得到充分體現本發明的低內應力高強度高磁感性能鋼可以達到屈服強度(ReL)^600MPa，抗拉強度(Rm)》700MPa，磁感性能B5o》1.5T，B咖^1.7T，B2。。》1.9T，B卿^2.0T，并在激光切割后不會產生鋼板變形，可以滿足大型水輪發電機轉子磁軛用高強度高磁感性能鋼的需求。具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明的低內應力高強度高磁感性能鋼及其生產方法作進一步的詳細描述表1列出了本發明可用于大型水輪發電機轉子磁軛用鋼的幾種具體實施例的化學成份。這幾種磁軛用鋼的生產方法如下在煉鋼廠80噸轉爐上進行頂底復合吹煉，采用鐵水深脫硫技術，使鐵水中的S《0.00596，鋼水經處理后，得到滿足表l的化學成分，余量為Fe及不可避免的夾雜。再將滿足表1要求的鋼水澆注成200300mmX9001550斷面的板坯。然后將該板坯分別送至熱連軋廠，在熱連軋機上采用控軋控冷工藝，將其軋制成熱軋鋼巻，然后開巻、橫切成鋼板，然后送熱處理爐進行消除應力處理,處理溫度400700°C。采用控軋控冷處理的熱連軋生產工藝時，為充分發揮微合金元素在鋼中的作用，最好利用大功率軋機的設備能力，減少軋制道次，提高道次壓下率。先將板坯加熱至^1250130(TC。粗軋累計壓下率為8090%，粗軋結束溫度為^1100。C。粗軋后進行精軋，終軋溫度為900950°C;經層流快速冷卻后進行巻取，巻取溫度為40065(TC，制得板厚為1.56mm的熱軋板。本發明低內應力高強度高磁感性能鋼的熱軋板的生產工藝參數和試驗結果見表2。實施例列舉了上、中、下限三種成份的C-Mn-Ti系熱軋高強度磁軛鋼，分別對應于各表中的成份l、2、3。試驗按熱軋板工藝生產，其中上、下限成份每種工藝軋制了較厚和較薄的兩種規格。從表2反映出的性能來看，各成份的1.65腿熱軋板都能滿足屈服強度^600MPa，磁感性能B5。^1.5T，B100>1.7T，B加。^1.9T，B，》2.0T。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、一種低內應力熱軋高強度高磁感性能鋼，該鋼的化學成份按重量百分數計，其特征在于C0.08～0.15，Si≤0.05，Mn0.80～1.60，P≤0.025，S≤0.015，Ti0.10～0.35，Als0.02～0.10，此外，還含N≤0.010，As≤0.010，Zr≤0.010，Sb≤0.010，其余為Fe及不可避免的夾雜。2、一種制造權利要求1所述低內應力熱軋高強度高磁感性能鋼的生產方法，包括按冶煉、連鑄成板坯，其特征在于將板坯加熱至^12501300°C;然后粗軋，粗軋結束溫度為》110(TC;然后精軋，終軋溫度為900950°C;鋼板軋后采用層流冷卻后巻取，巻取溫度為400650°C，制得熱軋板巻；然后將熱軋板巻通過開平機橫切成平板，然后將平板通過熱處理爐進行40070(TC消除應力處理。全文摘要一種熱連軋低內應力高強度高磁感性能鋼及其生產方法，其組份按重量百分數計為C0.08～0.15，Si≤0.05，Mn0.80～1.60，P≤0.025，S≤0.015，Ti0.10～0.35，Als0.02～0.10，此外，還含N≤0.010，As≤0.010，Zr≤0.010，Sb≤0.010，其余為Fe及不可避免的夾雜。該鋼經冶煉、連鑄成板坯，再采用熱連軋生產工藝，軋制成1.6～5mm熱軋鋼卷，然后開平、橫切成鋼板，然后送熱處理爐進行消除應力處理。該鋼的屈服強度≥600MPa，磁感性能B₅₀≥1.5T，B₁₀₀≥1.7T，B₂₀₀≥1.9T，B₃₀₀≥2.0T，鋼板具有很低的內應力，在激光切割前后，鋼板沒有明顯變形，適用于大型水輪發電機轉子磁軛部分制造所需鋼鐵材料。文檔編號C22C33/00GK101597723SQ20091006277公開日2009年12月9日申請日期2009年6月18日優先權日2009年6月18日發明者劉昌明,謝懋亮,華鄭,琳鄭,斌郭,鄢檀力,陳洪偉申請人:武漢鋼鐵(集團)公司