屈服強度≥750MPa的熱軋磁軛鋼及其生產方法
【專利摘要】屈服強度≥750MPa的熱軋磁軛鋼，其組分及重量百分比含量為：C：0.03～0.15%，Si：≤0.15%，Mn：1.10～1.90%，P：≤0.020%，S：≤0.010%，Ti：0.08～0.18%，Nb：0.075～0.120%，Als：0.02～0.10%，N：≤0.010%；生產步驟：冶煉并連鑄成坯；將連鑄坯加熱；粗軋；精軋；層流冷卻;常規卷取并待用。本發明由于屈服強度≥750MPa，抗拉強度≥800MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B50≥1.50T，完全滿足了高單機容量的特大型水輪發電機轉子磁軛用高強度高磁感性能鋼的需求。
【專利說明】屈服強度& 750MPa的熱軋磁軛鋼及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發電機轉子用鋼及其生產方法，具體地屬于屈服強度≤750MPa的熱軋磁軛鋼及其生產方法。
【背景技術】
[0002]目前規劃建設的烏東德、白鶴灘水電站工程是我國“西電東送”的骨干電源點之一，是國家“十二五”期間在金沙江下游建設的重大水電工程，計劃2012年正式開工建設，2014年工程截流，2020年投產發電。烏東德水電站裝機容量12X85萬千瓦；白鶴灘水電站裝機容量16X100萬千瓦。其中白鶴灘水電站是我國首次單機容量設計“百萬千瓦”，在我國水電建設事業上具有“里程碑”意義。烏東德、白鶴灘這兩個大型水電項目均需要屈服強度750MPa級別的磁軛鋼。
[0003]經檢索，中國專利號為ZL200710051252.7的專利文獻，公開了一種C-Mn-Ti系熱軋高強度高磁感性能鋼，其組分及含量為:c:0.03~0.15%，S1:≤0.15%，Mn:0.50~
1.40%, P:≤ 0.025%, S:≤ 0.015%, Ti:0.05 ~0.15%, Als:0.02 ~0.10%。生產工藝為:板坯加熱至1230~1280°C ;然后粗軋，粗軋結束溫度為> IlOO0C ;然后精軋，終軋溫度為850~930°C ;鋼板軋后采用層流冷卻后卷取，卷取溫度為580~650°C，制得熱軋板卷。其存在的不足是鋼板屈服強度較低，僅為600MPa級別。
[0004]另有中國專利申請號為200710051251.2的專利文獻，公開了一種C-Mn-T1-Nb系熱軋高強度高磁感性能鋼，其組分及含量為:c:0.03~0.15%，S1:≤0.15%，Mn:1.00~
1.80%, P: ≤0.025%, S: ≤0.015%, Ti:0.08 ~0.18%, Nb:0.02 ~0.07% ；Als:0.02 ~0.10%, N≤ 0.010% ο生產工藝為:先將所澆注的板坯加熱至1230~1280°C ;然后粗軋，粗軋結束溫度為> IlOO0C ;然后精軋，終軋溫度為850~930°C ;鋼板軋后采用層流冷卻后卷取，卷取溫度為550~620°C，制得熱軋板卷。其存在的不足是鋼板屈服強度較低，僅為700MPa 級別。
[0005]美國專利申請號為申請號:US20010864473的專利文獻，其公開了一種高強度熱軋鋼板，其組分及含量為:c:0.04~0.09%, S1:0.1%以下、Mn:0.5~1.5%、P:0.02%以下、S:0.01% 以下、Al:0.1% 以下、N:0.001 ~0.008%、T1:0.01 ~0.15%。其存在的不足是鋼板屈服強度較低，僅為490MPa級別。
【發明內容】
[0006]本發明的目的就是要提供一種能滿足高單機容量的特大型水輪發電機轉子中磁軛部分使用的屈服強度≤750MPa，抗拉強度≤800MPa，延伸率AS 11%，磁感性能B5tl≤1.5T的熱軋高強度磁軛鋼及其生產方法。
[0007]實現上述目的的措施:
屈服強度≤750MPa的熱軋磁軛鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.03~0.15%，Si:≤ 0.15%, Mn:1.10 ~1.90%, P..( 0.020%, S..( 0.010%, T1:0.08 ~0.18%, Nb:0.075 ~0.120%, Als:0.02-0.10%, N:≤ 0.010%，其余為Fe及不可避免的夾雜；并滿足:Nb+Ti:
0.16 -0.25%。
[0008]生產屈服強度≥750MPa的熱軋磁軛鋼的方法，其步驟:
1)冶煉并連鑄成還;
2)將連鑄坯加熱到1280-13500C；
3)進行粗軋，控制粗軋結束溫度不低于1100°C；
4)進行精軋，控制精軋終軋溫度在850-930°C；
5)進行層流冷卻，冷卻至550-640°C;
6)常規卷取并待用。
[0009]本發明各合金成份及主要工藝的作用機理如下:
本發明的碳(C)含量為0.03%-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T1、Nb等作用形成微合金碳化物，起到析出強化作用，碳含量過高會影響到鋼的磁感性能。將碳含量限定在0.03-0.15%，既可提高鋼的強度，保證鋼的磁感性能，又適合生產操作。
[0010]本發明的錳(Mn)含量為1.10%-1.90%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。
[0011]本發明的磷(P)含量≤0.020%、硫(S)含量≤0.010%O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。
[0012]本發明的硅(Si)含量為< 0.15%。硅對熱連軋板卷表面質量有不利影響，因此本發明應盡量降低鋼中硅含量。
[0013]本發明選擇鈦(Ti)含量為0.08%-0.18%，鈦是一種強烈的碳化物和氮化物形成元素，在鋼重新加熱及高溫奧氏體區粗軋過程中阻止奧氏體晶粒長大，在卷取階段析出的細小彌散TiC可以起到顯著的析出強化效果，從而有效的提高鋼板強度。
[0014]本發明的鈮(Nb)含量為0.075%-0.120%，一定量的鈮能顯著細化晶粒并提高抗拉強度。鈮在控軋過程中，可以提高鋼的再結晶溫度，降低軋機負荷，同時通過抑制再結晶和阻止晶粒長大，可細化奧氏體晶粒尺寸。在軋后冷卻過程中，NbC和NbN微小質點析出，可起沉淀強化的作用。
[0015]本發明的鈮(Nb)、鈦(Ti)含量總和為0.16%-0.25%，主要為滿足本發明鋼所需的強度要求，同時避免強度過高而增加板形控制難度。
[0016]本發明的鋁(Al)含量為0.02-0.10%，其主要作用是脫去鋼水中的氧(O)，防止鈦被氧化而失效。
[0017]本發明的氮(N)含量≤0.010%，屬于轉爐鋼中正常殘余，可以與鋼中鈦(Ti)、鈮(Nb)結合形成TiN、NbN析出，起到抑制奧氏體晶粒長大和析出強化作用。
[0018]控制Nb+Ti總量為0.16-0.25%的目的:主要為滿足本發明鋼所需的強度要求，同時避免強度過高而增加板形控制難度。
[0019]控制連鑄坯加熱到1280-1350°C的目的:保證微合金化元素充分固溶，從而在隨后的軋制及冷卻過程中充分發揮微合金元素的強化作用。加熱溫度較低，合金元素不能充分固溶，無法有效發揮合金元素作用；加熱溫度過高，又易使組織過分粗大，不利于提高強度。因此，將連鑄坯加熱溫度設定為:1280~1350°C。
[0020]控制層流冷卻溫度在550~640°C的目的:較低的冷卻溫度保證鋼卷在冷卻過程中具有較大的冷速，有利于組織強化及細晶強化，最終提高鋼板強度。層流冷卻溫度過高，則冷卻速度不足，不利于細化組織，且析出的第二相粒子將長大，降低了析出強化效果；層流冷卻溫度過低，則將抑制第二相粒子析出，同樣也達不到較好的強化效果。因此，將層流冷卻溫度設定為550~640°C。
[0021]試驗表明，本發明的屈服強度750MPa級高強度磁軛鋼可以實現高強度、高磁感性能的良好匹配:屈服強度≥750MPa，抗拉強度≥800MPa，延伸率A≥11%，磁感性能B50 ≥1.50T，可以滿足高單機容量的特大型水輪發電機轉子磁軛用高強度高磁感性能鋼的需求。
[0022]本發明與現有技術相比，屈服強度≥750MPa，抗拉強度≥800MPa，延伸率AS 11%，磁感性能B5tl ≥ 1.50T，可以滿足高單機容量的特大型水輪發電機轉子磁軛用高強度高磁感性能鋼的需求。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發明予以詳細描述:
表I為本發明各實施例及對比例的取值列表；
表2為本發明各實施例及對比例的主要工藝參數及性能檢測情況列表。
[0024]本發明各實施例按照以下步驟生產:
其步驟:
1)冶煉并連鑄成還;
2)將連鑄坯加熱到1280~13500C；
3)進行粗軋，控制粗軋結束溫度不低于1100°C；
4)進行精軋，控制精軋終軋溫度在850~930°C；
5)進行層流冷卻，冷卻至550~640°C；
6)常規卷取并待用。
[0025]表I本發明各實施例及對比例鋼的化學成分(wt%)
【權利要求】
1.屈服強度≤750MPa的熱軋磁軛鋼，其組分及重量百分比含量為:C:0.03-0.15%，S1:≤ 0.15%,Mn:1.10 -1.90%,P..( 0.020%, S..( 0.010%, T1:0.08 -0.18%,Nb:0.075 -0.120%, Als:0.02-0.10%, N 0.010%，其余為Fe及不可避免的夾雜；并滿足:Nb+Ti:0.16 -0.25%。
2.生產如權利要求1所述的屈服強度>750MPa的熱軋磁軛鋼的方法，其步驟:1)冶煉并連鑄成還;2)將連鑄坯加熱到1280-13500C；3)進行粗軋，控制粗軋結束溫度不低于1100°C；4)進行精軋，控制精軋終軋溫度在850-930°C；5)進行層流冷卻，冷卻至550-640°C；6)常規卷取并待用。
【文檔編號】C21D8/12GK103451532SQ201310412335
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】宋暢, 郭斌, 劉昌明, 馬玉喜, 徐進橋, 陶軍暉, 歐陽珉路, 胡敏, 高智平, 王皓 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司