[发明专利]一种热轧磁极钢板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于水轮发电机转子体磁极用钢板及其制造方法，特别是涉及一种热轧磁极钢板及其制造方法。

背景技术

磁极是水轮发电机转子体的关键部件，通过磁轭连接在水轮发电机转子体轴上，与磁轭钢板叠合成高度为2000-4000毫米、直径为十几米的大环件，直接在50～100高斯的磁场下工作，同时还承受着巨大的转动惯量。因此，为了提高水轮发电机的发电效率，必须要求磁极具有较高的尺寸精度和足够的强度，以保证机组高速运行的平衡和稳定；同时又必须具有优良的磁通量，以保证机组减少涡流损失。

随着水电机组的大型化发展，国内主要生产厂都在积极开发高强度级别的磁极钢。

公告日为2008年9月17日的发明专利CN100419108C、公告日为2008年6月4日的发明专利CN100392133C、公告日为2008年6月4日的发明CN100392134C、公告日为2011年11月23日的发明专利CN1101871076B 、公告日为2015年1月21日的发明专利CN104294151A分别公开了250MPa级、 350MPa级、450MPa、 550MPa和600MPa级冷轧磁极钢的生产方法，其生产工艺均为热轧+酸洗+冷轧+退火，其缺点是工序多、生产周期长，环境污染高、且生产出来的磁极钢屈服强度不高，最大仅为 600MPa，不能满足水轮发电机组大型化的发展需求。

发明内容

为解决现有技术所存在的生产周期长、成本高、环境污染大的问题，本发明提供了一种能满足大型水轮发电机转子中磁极部分使用的屈服强≥650MPa，磁感性能B50≥1.5T的高强度热轧磁极钢板。

本发明的另一个目的是提供该钢板的制造方法。

本发明化学成分体系中不添加Ni、Mo等贵重金属元素，仅添加微合金化元素Nb、Ti，且两者合金总量≤0.17%，通过合适的热轧、卷取工艺，可使材料的屈服强度达到650MPa，5kA/m磁场下的磁感应强度达到1.50T以上。通过热连轧罩式炉整卷退火，消除钢板残余应力，在保持高强度、高磁感的情况下，获得了良好的切割板形，完全满足大型水轮发电机组对磁极钢板的使用要求，该生产方法具有工序少、成本低、污染小、效率高的优点。

本发明的机理是碳C含量为0.04％～0.08％，碳是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，碳含量过低，无法保证钢的基体强度；碳含量过高不仅会损害到钢的磁感性能，而且碳含量易落在包晶钢范围，铸坯易产生角裂，影响表面质量。将碳含量限定在0.04％～0.08％， 既可提高钢的强度，保证钢的磁感性能；又可避开包晶区，保证生产顺行。

锰Mn含量为1.60～2.10%，锰是提高材料强度的重要元素之一，但锰含量过高会产生偏析，并恶化韧性。

磷P含量≤0.018％、硫(S)含量≤0.008％，磷硫元素过高对磁性能、材料韧性产生不利影响。本发明应尽量减少磷、硫元素含量，降低对钢性能的不利影响。

硅Si含量≤0.20％，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。

钛Ti含量为0.06％～0.12％，钛是一种强烈的碳化物和氮化物 形成元素，钛在钢加热中阻止奥氏体晶粒长大，在中温卷取具有强烈的析出作用，提高钢的强度。

铌Nb含量为0.05％～0.09％，微量的铌能显著细化晶粒，本发明铌与钛复合加入，可有效解决单Ti微合金化钢的强度波动大的技术难题。

铝Al含量为0.01～0.06％，其主要作用是脱去钢水中的氧。

本发明的N≤0.008%，N易与钢中的Ti结合形成较粗大的TiN粒子，TiN虽可组织奥氏体晶粒长大，但同时也降低了钢中“有效钛”含量，削弱了Ti的析出强化作用，因此将N含量控制在0.008%以下。

本发明的热轧磁极钢板的化学成分按质量百分配比如下：

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%,其余为Fe与不可避免的杂质。

经过铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸、轧制、退火与平整，钢板的屈服强度690~750MPa，抗拉强度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。

本发明的热轧磁极钢板的其制造方法包括下述依次步骤：