CN106521339B - 一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板及生产方法 - Google Patents

Abstract

一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板，其化学组分及wt%：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%。生产方法：经冶炼及浇注成坯后对板坯加热；粗轧；精轧；卷取；经平整后第一次退火；第一次矫直；第二次退火；第二次矫直；打包交货。本发明屈服强度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，可以满足高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用钢的需求。

Description

一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板及生产方法

技术领域

本发明涉及水轮发电机磁轭用钢及其生产方法，具体地属于一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板及生产方法。

背景技术

水电作为一种清洁无污染、可再生的资源，对于我国建设环境友好型社会有着重大意义。随着发电机制造技术的发展，转子磁轭片的加工已经由过去的冲压式变成了激光切割方式。但激光切割对于钢板板形要求更加严格，一般要求不平度≤3mm/m，因为激光切割过程中钢板一旦出现变形，轻则导致钢板切割尺寸超过偏差要求导致废板，重则会碰坏激光切割器，产生巨大的损失。此外，磁轭片的平直度越高，则叠片过程中的补偿更少，对提高机组运行稳定性及安全性意义重大。近年来的特大水电项目机组中，转子磁轭用热轧钢板要求屈服强度ReL≥900MPa，不平度进一步提升至1mm/m，要求极其严格。而且钢板强度越高，内应力越大，板形越难控制。

经检索：中国专利申请号为201310412335.X和201310412357.6的文献，分别记载了“屈服强度≥750MPa的热轧磁轭钢及其制造方法”和“屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢及其制造方法”，这两个专利分别介绍了屈服强度ReL≥750MPa和ReL≥800MPa的高强度磁轭用钢，其存在板形精度的控制较差。

中国专利申请号为CN201510419111.0的文献，记载了“具有良好板形的热连轧桥壳钢及其制造方法”，其存在钢板不平度为≤3mm/m。中国专利申请号为CN201010162933.2的文献，记载了“一种热轧高强钢残余应力消除方法”，其存在钢板不平度为≤2mm/m。

中国专利申请号为201410176710.X的文献，记载了“一种高强钢卷板两道次组合平整工艺”，其采用两个阶段进行平整，即第一道次采用大张力、大压力，较高速度进行平整，第二道次采用低张力、低压力、低速度平整，其存在钢板不平度为≤3mm/m。

中国专利申请号为200910093663.1的文献，记载了“一种消除热轧高强钢板形缺陷的方法”采用平整-罩式退火-辊式矫直工序，消除钢板内应力并获得良好板形稳定性，最终满足不平度为≤2mm/m。

从以上文献可以看出，其板型不平整度大，不能满足激光切割方式的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种屈服强度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m的水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板，其化学组分及重量百分比含量为：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%，余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板方法，其步骤：

1）经冶炼及浇注成坯后对板坯加热：其加热温度控制在1300～1350℃，并在此温度下保温1~3小时；

2）进行粗轧：控制粗轧结束温度在1000～1050℃，累积压下率在65%～70%；

3）进行精轧，并控制精轧终轧温度在850～900℃，后空冷至卷取温度；

4）进行卷取，控制卷曲温度在700～750℃；

5）经平整后进行第一次退火：在全氢保护气氛下进行一次退火，退火温度在550～650℃；

6）进行第一次矫直：钢卷进行切板后进行矫直，并控制入口压辊间隙在2～4mm，出口压辊间隙在4～6mm；

7）进行第二次退火：退火温度控制在200～400℃，并在此温度下保温200～300min；

8）进行第二次矫直：并控制入口压辊间隙在1.5～3mm，出口压辊间隙在2.5～4mm；

9）打包交货。

本发明钢中各合金成份的作用机理如下：

本发明的碳（C）含量为0.15%～0.25%，碳是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，同时可以与钢中Ti、Nb等作用形成微合金碳化物，起到析出强化作用，碳含量过高会影响到钢的磁感性能。由于本发明钢采用较高的Ti和V含量，需要一定的碳含量与之形成TiC，VC，因此，将碳含量限定在0.15～0.25%，既可提高钢的强度，保证钢的磁感性能，又适合生产操作。

本发明的锰（Mn）含量为1.80%～2.10%，可降低奥氏体转变成铁素体的相变温度，扩大热加工温度区域，有利于板形控制，有利于细化铁素体晶粒尺寸，提高钢的屈服强度和抗拉强度。

本发明的磷（P）含量≤0.020%、硫（S）含量≤0.010%。磷在钢中具有容易造成偏析、降低磁感性能等不利影响。硫易与锰结合生成MnS夹杂，影响钢的磁感性能和塑性。因此，本发明应尽量减少磷、硫元素对钢性能的不利影响，通过对铁水进行深脱硫预处理等手段，控制磷、硫含量，从而减轻其不利影响。

本发明的硅（Si）含量为≤0.15%。硅对热连轧板卷表面质量有不利影响，因此本发明应尽量降低钢中硅含量。

本发明选择钛（Ti）含量为0.20%～0.25%，钛是一种强烈的碳化物和氮化物形成元素，在钢重新加热及高温奥氏体区粗轧过程中阻止奥氏体晶粒长大，在卷取阶段析出的细小弥散TiC可以起到显著的析出强化效果，因此，本发明钢采用较高的Ti含量，从而有效的提高钢板强度，又不至于降低钢板磁性能。

本发明的铌(Nb)含量为0.02%～0.07%，微量的铌能显著细化晶粒并提高本发明钢的抗拉强度。铌在控轧过程中，可以提高钢的再结晶温度，降低轧机负荷，有利于板形控制。同时通过抑制再结晶和阻止晶粒长大，可细化奥氏体晶粒尺寸。在轧后冷却过程中，NbC和NbN微小质点析出，可起沉淀强化的作用。

本发明的钒（V）含量为0.05%～0.10%，V也可起到较强的析出强化效果，同时，VC的析出温度较TiC低，而钢板在生产过程中边部温度较中部低，因此使VC在钢板边部析出可以弥补边部强度不足，提高钢板性能均匀性，有利于钢板后续内应力的消除及板形控制。

本发明的钼（Mo）含量为0.35%～0.55%，钼存在于钢的固溶体和碳化物中，有固溶强化的作用。当钼与铌同时加入时，钼在控轧过程中可增大对奥氏体再结晶的抑制作用，进而促进奥氏体显微组织的细化，有效提高钢板强度和强度均匀性。同时，Mo有利于促进钢中组织均匀性，对降低钢板内应力十分有利。

本发明的氮(N)含量≤0.010%，属于转炉钢中正常残余，可以与钢中钛(Ti)、铌(Nb)结合形成TiN、NbN析出，起到抑制奥氏体晶粒长大和析出强化作用。

本发明的铝(Al)含量为0.02～0.10%，其主要作用是脱去钢水中的氧(O)，防止钛被氧化而失效。

本发明通过Ti-Nb-V-Mo的合金成分、热连轧工艺及平整→一次退火→一次矫直→二次退火→二次矫直的生产流程，获得高强度，降低钢板原始内应力及在平整矫直过程中产生的内应力，增加钢板柔韧性，并通过二次矫直对板形进行精调，最终达到不平度≤1mm，钢板内应力控制在100MPa以内，并在激光切割后钢板不变形。

本发明与现有技术相比，屈服强度≥900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，可以满足高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用钢的需求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的组分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数及性能检测列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）经冶炼及浇注成坯后对板坯加热：其加热温度控制在1300～1350℃，并在此温度下保温1~3小时；

2）进行粗轧：控制粗轧结束温度在1000～1050℃，累积压下率在65%～70%；

3）进行精轧，并控制精轧终轧温度在850～900℃，后空冷至卷取温度；

4）进行卷取，控制卷曲温度在700～750℃；

5）经平整后进行第一次退火：在全氢保护气氛下进行一次退火，退火温度在550～650℃；

6）进行第一次矫直：钢卷进行切板后进行矫直，并控制入口压辊间隙在2～4mm，出口压辊间隙在4～6mm；

7）进行第二次退火：退火温度控制在200～400℃，并在此温度下保温200～300min；

8）进行第二次矫直：并控制入口压辊间隙在1.5～3mm，出口压辊间隙在2.5～4mm；

9）打包交货。

表1 本发明各实施例及对比例的化学成分（wt%）

表2 本发明各实施例及对比例的热连轧板主要工艺及性能检测结果列表

从表2可以看出，本发明的一种水轮发电机组用高强度高精度热轧钢板都能满足屈服强度≥ 900MPa，磁感性能B50≥1.5T，且不平度≤1mm/m，钢板内应力在100MPa以内，完全满足高单机容量的特大型水轮发电机转子磁轭用钢的需求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (1)

1.一种水轮发电机磁轭用高强度高精度热轧钢板生产方法，其步骤：

1）经冶炼及浇注成坯后对板坯加热：其加热温度控制在1300～1350℃，并在此温度下保温1～3小时；

其板坯化学组分及重量百分比含量为：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%，余为Fe及不可避免的杂质；

2）进行粗轧：控制粗轧结束温度在1000～1050℃，累积压下率在65%～70%；

3）进行精轧，并控制精轧终轧温度在850～900℃，后空冷至卷取温度；

4）进行卷取，控制卷取温度在700～750℃；

5）经平整后进行第一次退火：在全氢保护气氛下进行一次退火，退火温度在550～650℃；

6）进行第一次矫直：钢卷进行切板后进行矫直，并控制入口压辊间隙在2～4mm，出口压辊间隙在4～6mm；

7）进行第二次退火：退火温度控制在200～400℃，并在此温度下保温200～300min；

8）进行第二次矫直：并控制入口压辊间隙在1.5～3mm，出口压辊间隙在2.5～4mm；

9）打包交货。