一種水輪發電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板及生產方法與流程

文檔序號：12099034閱讀：452來源：國知局

本發明涉及水輪發電機磁軛用鋼及其生產方法，具體地屬于一種水輪發電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板及生產方法。

背景技術：

水電作為一種清潔無污染、可再生的資源，對于我國建設環境友好型社會有著重大意義。隨著發電機制造技術的發展，轉子磁軛片的加工已經由過去的沖壓式變成了激光切割方式。但激光切割對于鋼板板形要求更加嚴格，一般要求不平度≤3mm/m，因為激光切割過程中鋼板一旦出現變形，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。此外，磁軛片的平直度越高，則疊片過程中的補償更少，對提高機組運行穩定性及安全性意義重大。近年來的特大水電項目機組中，轉子磁軛用熱軋鋼板要求屈服強度ReL≥900MPa，不平度進一步提升至1mm/m，要求極其嚴格。而且鋼板強度越高，內應力越大，板形越難控制。

經檢索：中國專利申請號為201310412335.X和201310412357.6的文獻，分別記載了“屈服強度≥750MPa的熱軋磁軛鋼及其制造方法”和“屈服強度≥800MPa的熱軋磁軛鋼及其制造方法”，這兩個專利分別介紹了屈服強度ReL≥750MPa和ReL≥800MPa的高強度磁軛用鋼，其存在板形精度的控制較差。

中國專利申請號為CN201510419111.0的文獻，記載了“具有良好板形的熱連軋橋殼鋼及其制造方法”，其存在鋼板不平度為≤3mm/m。中國專利申請號為CN201010162933.2的文獻，記載了“一種熱軋高強鋼殘余應力消除方法”，其存在鋼板不平度為≤2mm/m。

中國專利申請號為201410176710.X的文獻，記載了“一種高強鋼卷板兩道次組合平整工藝”，其采用兩個階段進行平整，即第一道次采用大張力、大壓力，較高速度進行平整，第二道次采用低張力、低壓力、低速度平整，其存在鋼板不平度為≤3mm/m。

中國專利申請號為200910093663.1的文獻，記載了“一種消除熱軋高強鋼板形缺陷的方法”采用平整-罩式退火-輥式矯直工序，消除鋼板內應力并獲得良好板形穩定性，最終滿足不平度為≤2mm/m。

從以上文獻可以看出，其板型不平整度大，不能滿足激光切割方式的要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種屈服強度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m的水輪發電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板及生產方法。

實現上述目的的措施：

一種水輪發電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板，其化學組分及重量百分比含量為：C: 0.15%～0.25%，Si：≤0.15%，Mn：1.80%～2.10%，P≤0.02%，S≤0.01%，Ti:：0.20%～0.25%，Nb：0.02%～0.07%，V：0.05%～0.10%，Mo：0.35%～0.55%，N≤0.010%，Al：0.02～0.10%，余為Fe及不可避免的雜質。

生產一種水輪發電機磁軛用高強度高精度熱軋鋼板方法，其步驟：

1）經冶煉及澆注成坯后對板坯加熱：其加熱溫度控制在1300～1350℃，并在此溫度下保溫1~3小時；

2）進行粗軋：控制粗軋結束溫度在1000～1050℃，累積壓下率在65%～70%；

3）進行精軋，并控制精軋終軋溫度在850～900℃，后空冷至卷取溫度；

4）進行卷取，控制卷曲溫度在700～750℃；

5）經平整后進行第一次退火：在全氫保護氣氛下進行一次退火，退火溫度在550～650℃；

6）進行第一次矯直：鋼卷進行切板后進行矯直，并控制入口壓輥間隙在2～4mm，出口壓輥間隙在4～6mm；

7）進行第二次退火：退火溫度控制在200～400℃，并在此溫度下保溫200～300min；

8）進行第二次矯直：并控制入口壓輥間隙在1.5～3mm，出口壓輥間隙在2.5～4mm；

9）打包交貨。

本發明鋼中各合金成份的作用機理如下：

本發明的碳（C）含量為0.15%～0.25%，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、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。由于本發明鋼采用較高的Ti和V含量，需要一定的碳含量與之形成TiC，VC，因此，將碳含量限定在0.15～0.25%，既可提高鋼的強度，保證鋼的磁感性能，又適合生產操作。

本發明的錳（Mn）含量為1.80%～2.10%，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，有利于板形控制，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≤0.020%、硫（S）含量≤0.010%。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。

本發明選擇鈦（Ti）含量為0.20%～0.25%，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，因此，本發明鋼采用較高的Ti含量，從而有效的提高鋼板強度，又不至于降低鋼板磁性能。

本發明的鈮(Nb)含量為0.02%～0.07%，微量的鈮能顯著細化晶粒并提高本發明鋼的抗拉強度。鈮在控軋過程中，可以提高鋼的再結晶溫度，降低軋機負荷，有利于板形控制。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。

本發明的釩（V）含量為0.05%～0.10%，V也可起到較強的析出強化效果，同時，VC的析出溫度較TiC低，而鋼板在生產過程中邊部溫度較中部低，因此使VC在鋼板邊部析出可以彌補邊部強度不足，提高鋼板性能均勻性，有利于鋼板后續內應力的消除及板形控制。

本發明的鉬（Mo）含量為0.35%～0.55%，鉬存在于鋼的固溶體和碳化物中，有固溶強化的作用。當鉬與鈮同時加入時，鉬在控軋過程中可增大對奧氏體再結晶的抑制作用，進而促進奧氏體顯微組織的細化，有效提高鋼板強度和強度均勻性。同時，Mo有利于促進鋼中組織均勻性，對降低鋼板內應力十分有利。

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。

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。

本發明通過Ti-Nb-V-Mo的合金成分、熱連軋工藝及平整→一次退火→一次矯直→二次退火→二次矯直的生產流程，獲得高強度，降低鋼板原始內應力及在平整矯直過程中產生的內應力，增加鋼板柔韌性，并通過二次矯直對板形進行精調，最終達到不平度≤1mm，鋼板內應力控制在100MPa以內，并在激光切割后鋼板不變形。

本發明與現有技術相比，屈服強度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，可以滿足高單機容量的特大型水輪發電機轉子磁軛用鋼的需求。

具體實施方式

下面對本發明予以詳細描述：

表1為本發明各實施例及對比例的組分取值列表；