專利名稱：一種250MPa級冷軋磁極鋼的生產方法
技術領域：
本發明涉及冷軋磁極鋼，特別是屈服強度為250MPa級冷軋磁極鋼的生產方法。
背景技術：
為解決我國能源短缺的問題，國家加大了水電工程的投資，在建、擴建和改建的水力發電設施均有大幅增加，在大型水電機組特殊關鍵新材料中，發電機組轉子使用的磁極鋼板的需求量也大幅增加。
發電機組轉子的磁極鋼板要求具有足夠的強度才能滿足水輪發電機的使用安全；為減少機組的渦流損失，磁極鋼板必須具有比磁軛鋼板更加優良的磁通量；磁極由鋼板疊合組裝制成，為保證機組的平衡與穩定性，磁極鋼板要求具有高的尺寸精度和表面質量。高強度、高磁通、高精度構成磁極鋼板三大技術難點，目前，只有美國、德國、日本等少數發達國家能夠生產優質的冷軋磁極鋼板。
《大電機技術》2002年2期刊登的“發電機用DJL350磁極鋼板的開發與應用”、《上海金屬》2003年9期刊登的“微合金化磁極鋼板化學成分與磁性性能的關系分析”，對250MPa級、350MPa級的冷軋磁極鋼的成分和工藝進行了研究和分析。這些文章公開的冷軋磁極鋼的生產方法(包括成分和工藝)存在以下不足1、冷軋磁極鋼的鋼板強度和磁感應強度配合不合理，冷軋磁極鋼的綜合質量不理想；2、對軋制設備和工藝控制的要求苛刻，生產成本高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種250MPa級冷軋磁極鋼的生產方法，該方法生產的冷軋磁極鋼，鋼板強度和磁感應強度配合良好，對軋制設備和工藝控制沒有苛刻要求，成本低。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種250MPa級的冷軋磁極鋼的生產方法，它包括(1)將板坯加熱至1160-1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1050-1100℃，終軋溫度為840-880℃；冷卻至640-700℃卷取；(3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為660-680℃；
(6)平整，制成250MPa級的冷軋磁極鋼；板坯的主要化學成分的重量百分比為C 0.03-0.09％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.30-0.70％，Nb 0.015-0.025％，Als 0.01-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量為Fe。
上述方案中，步驟(2)的冷卻方式采用噴射式水冷方式。
上述方案中，步驟(3)的冷卻方式采用空冷方式。
上述方案中，步驟(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整。
上述方案中，步驟(4)的冷軋壓下率為53-60％。
與現有技術相比，本發明方法具有以下優點1、本發明方法使用的板坯采用較低的C、Mn含量和適量微合金元素，保證了鋼板的強度和磁感應強度的要求，從而解決了高強度與高磁感應強度之間的矛盾，鋼板強度和磁感應強度配合良好，產品具有更加優良的綜合性能。
板坯中C含量選擇在0.03-0.09％，主要是為了保證冷軋磁極鋼的磁感應強度，對磁極鋼板而言，鋼中的C無論作為固溶形式還是以滲碳體形式存在都對鋼板的磁性有較大的損害。另一方面為保證鋼板的強度，C含量不宜低于0.03％，在現行生產工藝條件下，C含量選擇在0.03-0.09％既可保證鋼板對強度的要求，也達到提高鋼板磁感應強度的目的。
板坯中加入Mn，形成置換固溶體，促進鋼材下屈服強度和抗拉強度呈線性增加，然而對于磁性而言，Mn含量在0.15-3.0％時，磁感應強度隨鋼中的錳含量增加而降低，因此要控制Mn的含量不能太高，以免磁感應強度下降的過低。
鋼中加入微合金元素Nb，可以達到細化晶粒和析出強化的目的，而形成的尺寸較細小的微合金碳氮化物對鋼板的磁性的影響要比固溶碳和滲碳體的影響要小，這樣就可以解決C-Mn鋼強度指標和電磁性能指標的矛盾。這正是采用微合金化技術來獲得磁極鋼板優良的綜合性能的重要原因。
鋼中含有較高的S、P，一方面在較高溫度下形成較大尺寸的MnS，另一方面S、P也作為固溶元素引起晶粒的點陣畸變，雖不如C元素對磁性的影響大，但也有一定影響；形成的MnS等有害雜質，不僅犧牲了鋼的Mn元素，還造成鋼的韌性下降和鋼的各向異性。因此，在磁極鋼板實際生產中，應控制S、P等有害元素含量為好。適當添加Si元素可以提高強度且對磁性性能影響不大。
2、熱軋采用后段冷卻方式，卷取溫度為640-700℃，既能充分發揮微合金元素的強化作用，又不致使熱軋帶坯的強度過高，方法工藝控制性強，改善了熱軋帶坯的板形質量，從而有利于冷軋工序的質量控制，對軋制設備和工藝控制沒有苛刻要求，生產成本低。
3、由于添加了微合金元素Nb，加之固溶在鋼中有C、Mn、Si等金屬原子，致使熱軋帶坯的強度較高，如果采用大的冷軋壓下率就會增加軋機的負荷，甚至超出軋機的軋制能力；如果采用的冷軋壓下率過小，冷軋板中不能充分集聚變形畸變能，從而使再結晶后的鋼板強度指標不能恢復到與熱軋帶坯強度相近的水平。因此，本發明方法的冷軋磁極鋼冷軋壓下率為53-60％，鋼板的厚度精度較高并不易出現浪形缺陷。
4、退火控制溫度為660-680℃，溫度過高，鋼板的強度下降同時也不利于提高鋼板的磁感應強度，而溫度過低會造成鋼板性能的不均勻，影響鋼板沖壓質量，而在此工藝下退火，可以達到控制再結晶晶粒尺寸和防止二相粒子長大的目的，從而解決了磁極鋼磁性性能和強度之間的矛盾。
5、本發明采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整，可以保證板形的質量，且對于提高磁極鋼的磁性性能有利，同時對于提高鋼板的強度有一定作用。
6、熱軋的的終軋溫度較高，正好處于通用軋機的適宜軋制溫度范圍，利于軋制工藝控制，同時降低了熱軋軋制壓力，也改善了熱軋帶坯的板形質量，從而有利于冷軋工序的質量控制。
7、板坯簡潔的C、Mn、Si、Nb成分便于生產冶煉，熱軋工藝生產操作簡單易于控制，減小了冷軋軋機的負荷，罩式退火工藝要求簡單，易于大批量生產。另外，由于本發明鋼化學成分要求簡單，生產工藝簡單，因此生產成本也就低廉，具有顯著的經濟效益和強勁的市場競爭力。
本發明方法生產的產品，集高強度、高磁感、高精度于一體，適用于制造大型水輪發電機轉子體磁極鐵芯，既可以滿足水輪發電機轉子體磁極在強度上的要求，也滿足了減少機組渦流損失的要求，給使用廠家和用戶帶來了更大的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式
本發明鋼的生產方法主要包括熱軋、冷軋、退火等幾個階段。
本發明250MPa級冷軋磁極鋼生產方法實施例1-4，具體步驟為(1)板坯熱軋前先加熱，加熱溫度1160-1230℃，加熱保溫時間1小時。
(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1050-1100℃，終軋溫度為840-880℃；形變過程7道次，每道次變形時間間隔小于0.3s，最終鋼坯厚度從30mm軋制成2.5-4.5mm規格的薄鋼板，軋制后采用噴射式、均勻適度的水冷方式冷卻至640-700℃卷取。
(3)采用空冷方式冷卻，熱軋鋼卷冷卻到70℃以下時進行酸洗。
(4)冷軋的步驟；冷軋壓下率為53-60％，冷軋成1-2mm規格的薄鋼板；(5)將冷軋后鋼卷裝入罩式退火爐進行再結晶退火，退火控制溫度為660-680℃，達到工藝要求后，換冷卻罩進行冷卻。
(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整，制成250MPa級的冷軋磁極鋼。
本發明250MPa級冷軋磁極鋼生產方法實施例1-4所使用的板坯的主要化學成分的重量百分比為
上述化學成分的重量百分比中，余量為Fe。
用本發明方法實施例1-4生產出的產品，其下屈服強度ReL大于250MPa，磁感應強度B50大于1.69T，抗拉強度Rm大于390MPa，伸長率A50mm大于22％。
權利要求
1.一種250MPa級冷軋磁極鋼的生產方法，其特征在于它包括(1)將板坯加熱至1160-1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1050-1100℃，終軋溫度為840-880℃；冷卻至640-700℃卷取；(3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為660-680℃；(6)平整，制成250MPa級的冷軋磁極鋼；板坯的主要化學成分的重量百分比為C 0.03-0.09％，Si 0.10-0.30％，Mn 0.30-0.70％，Nb 0.015-0.025％，Als 0.01-0.07％，P≤0.025％，S≤0.010％，余量為Fe。
2.如權利要求1所述的生產方法，其特征在于步驟(2)的冷卻方式采用噴射式水冷方式。
3.如權利要求1所述的生產方法，其特征在于步驟(3)的冷卻方式采用空冷方式。
4.如權利要求1所述的生產方法，其特征在于步驟(6)采用1.8-2.2％平整延伸率進行平整。
5.如權利要求1所述的生產方法，其特征在于步驟(4)的冷軋壓下率為53-60％。
全文摘要
本發明涉及一種250MPa級冷軋磁極鋼的生產方法，它包括(1)將板坯加熱至1160－1230℃；(2)熱軋的步驟；其開軋溫度為1050－1100℃，終軋溫度為840－880℃；冷卻至640－700℃卷取；(3)冷卻到70℃以下時進行酸洗；(4)冷軋的步驟；(5)罩式爐退火；退火控制溫度為660－680℃；(6)平整，制成250MPa級的冷軋磁極鋼。板坯的主要化學成分的重量百分比為C 0.03－0.09％，Si 0.10－0.30％，Mn 0.30－0.70％，Nb 0.015－0.025％，Als 0.01－0.07％，P ≤0.025％，S ≤0.010％，余量為Fe。本發明方法生產的冷軋磁極鋼，鋼板強度和磁感應強度配合良好，對軋制設備和工藝控制沒有苛刻要求，成本低。
文檔編號C21D8/12GK1904113SQ20061001977
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者孫方義, 劉浩, 劉家寧, 鐘定忠, 胡吟萍, 歐陽金明, 余曉靜, 饒克偉, 白春雷, 柳志敏, 黎靜 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司