[發明專利]一種熱軋磁極鋼板及其制造方法

有效

• 申請號: 201610043081.2
• 申請日: 2016-01-23
• 公開（公告）號: CN105624556B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 曹永錄;付培茂;侯安全;王育田;張彬;馬瑞;常斌
• 申請（專利權）人: 山西太鋼不銹鋼股份有限公司
• 主分類號: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/02;C22C38/12;C22C38/14;C22C38/06;C22C33/04;C21D8/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 王思俊

技術領域

本發明屬于水輪發電機轉子體磁極用鋼板及其制造方法，特別是涉及一種熱軋磁極鋼板及其制造方法。

背景技術

磁極是水輪發電機轉子體的關鍵部件，通過磁軛連接在水輪發電機轉子體軸上，與磁軛鋼板疊合成高度為2000-4000毫米、直徑為十幾米的大環件，直接在50～100高斯的磁場下工作，同時還承受著巨大的轉動慣量。因此，為了提高水輪發電機的發電效率，必須要求磁極具有較高的尺寸精度和足夠的強度，以保證機組高速運行的平衡和穩定；同時又必須具有優良的磁通量，以保證機組減少渦流損失。

隨著水電機組的大型化發展，國內主要生產廠都在積極開發高強度級別的磁極鋼。

公告日為2008年9月17日的發明專利CN100419108C、公告日為2008年6月4日的發明專利CN100392133C、公告日為2008年6月4日的發明CN100392134C、公告日為2011年11月23日的發明專利CN1101871076B 、公告日為2015年1月21日的發明專利CN104294151A分別公開了250MPa級、 350MPa級、450MPa、 550MPa和600MPa級冷軋磁極鋼的生產方法，其生產工藝均為熱軋+酸洗+冷軋+退火，其缺點是工序多、生產周期長，環境污染高、且生產出來的磁極鋼屈服強度不高，最大僅為 600MPa，不能滿足水輪發電機組大型化的發展需求。

發明內容

為解決現有技術所存在的生產周期長、成本高、環境污染大的問題，本發明提供了一種能滿足大型水輪發電機轉子中磁極部分使用的屈服強≥650MPa，磁感性能B50≥1.5T的高強度熱軋磁極鋼板。

本發明的另一個目的是提供該鋼板的制造方法。

本發明化學成分體系中不添加Ni、Mo等貴重金屬元素，僅添加微合金化元素Nb、Ti，且兩者合金總量≤0.17%，通過合適的熱軋、卷取工藝，可使材料的屈服強度達到650MPa，5kA/m磁場下的磁感應強度達到1.50T以上。通過熱連軋罩式爐整卷退火，消除鋼板殘余應力，在保持高強度、高磁感的情況下，獲得了良好的切割板形，完全滿足大型水輪發電機組對磁極鋼板的使用要求，該生產方法具有工序少、成本低、污染小、效率高的優點。

本發明的機理是碳C含量為0.04％～0.08％，碳是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，碳含量過低，無法保證鋼的基體強度；碳含量過高不僅會損害到鋼的磁感性能，而且碳含量易落在包晶鋼范圍，鑄坯易產生角裂，影響表面質量。將碳含量限定在0.04％～0.08％， 既可提高鋼的強度，保證鋼的磁感性能；又可避開包晶區，保證生產順行。

錳Mn含量為1.60～2.10%，錳是提高材料強度的重要元素之一，但錳含量過高會產生偏析，并惡化韌性。

磷P含量≤0.018％、硫(S)含量≤0.008％，磷硫元素過高對磁性能、材料韌性產生不利影響。本發明應盡量減少磷、硫元素含量，降低對鋼性能的不利影響。

硅Si含量≤0.20％，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。

鈦Ti含量為0.06％～0.12％，鈦是一種強烈的碳化物和氮化物 形成元素，鈦在鋼加熱中阻止奧氏體晶粒長大，在中溫卷取具有強烈的析出作用，提高鋼的強度。

鈮Nb含量為0.05％～0.09％，微量的鈮能顯著細化晶粒，本發明鈮與鈦復合加入，可有效解決單Ti微合金化鋼的強度波動大的技術難題。

鋁Al含量為0.01～0.06％，其主要作用是脫去鋼水中的氧。

本發明的N≤0.008%，N易與鋼中的Ti結合形成較粗大的TiN粒子，TiN雖可組織奧氏體晶粒長大，但同時也降低了鋼中“有效鈦”含量，削弱了Ti的析出強化作用，因此將N含量控制在0.008%以下。

本發明的熱軋磁極鋼板的化學成分按質量百分配比如下：

C：0.04～0.08%,Si：0～0.20%，Mn：1.60～2.10%，P≤0.018%，S≤0.008%,Nb：0.05～0.09%,Ti：0.06～0.12%，Al：0.01～0.06%,N≤0.008%,其余為Fe與不可避免的雜質。

經過鐵水預處理、轉爐冶煉、LF精煉、連鑄、軋制、退火與平整，鋼板的屈服強度690~750MPa，抗拉強度760~810MPa，延伸率19~23.5%，磁感性能B50：1.59~1.71T,B100：1.75~1.84T，B200：1.91~2.00 T，B300：2.01~2.10T。

本發明的熱軋磁極鋼板的其制造方法包括下述依次步驟：