一种热轧磁轭钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种热轧磁轭钢，其化学元素质量百分比为：C：0.03～0.15％，Si：0.20～1.20％，Mn：1.70～2.50％，Ti：0.08～0.18％，Nb≤0.10％，Mo：0.10～0.60％，V≤0.10％，Als：0.02～0.10％，N≤0.005％，余量为Fe以及其它不可避免的杂质。此外，本发明专利技术还公开了一种上述的热轧磁轭钢的制造方法，包括步骤：(1)冶炼、精炼和铸造；(2)再加热：加热温度≥1230℃，保温时间为1～2h；(3)热轧；(4)层流冷却；(5)卷取：卷取温度550～650℃，然后缓慢冷却至室温。本发明专利技术所述的热轧磁轭钢强度高、韧性好，磁感性能佳。

【技术实现步骤摘要】
一种热轧磁轭钢及其制造方法
本专利技术涉及一种磁轭钢及其制造方法，尤其涉及一种热轧磁轭钢及其制造方法。
技术介绍
水电资源是一种可再生的清洁能源，大力发展水电开发具有重要的意义。然而，这些大型水电项目均需单机容量百万千瓦级别的大型水轮发电机组，这对于水轮发电机转子磁轭部分用钢的综合性能提出了更加严格的要求。目前，已有专利文献公开了热轧高强度磁轭钢及其制造方法。例如：公开号为CN101016600，公开日为2007年8月15日，名称为“C-Mn-Ti-Nb系热轧高强度高磁感性能钢及其制造方法”的中国专利文献公开了一种C-Mn-Ti-Nb系热轧高强度磁轭钢，其组分及含量为：C：0.03～0.15％，Si：≤0.15％，Mn：1.00～1.80％，P：≤0.025％，S：≤0.015％，Ti：0.08～0.18％，Nb：0.02～0.07％，Als：0.02～0.10％，N：≤0.010％。在该专利文献所公开的生产工艺为：先将所浇注的板坯加热至1230～1280℃；然后粗轧，粗轧结束温度为≥1100℃；然后精轧，终轧温度为850～930℃；钢板轧后采用层流冷却后卷取，卷取温度为550～620℃，制得热轧板卷。然而，该专利文献所公开的热轧高强度磁轭钢屈服强度偏低，仅为700MPa级别，磁感性能B50≥1.5T。另有公开号为：CN103451532A，公开日为2013年12月18日，名称为“屈服强度≥750MPa的热轧磁轭钢及其生产方法”的中国专利文献公开了一种热轧磁轭钢，其组分及含量为：C：0.03～0.15％，Si：≤0.15％，Mn：1.10～1.90％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ti：0.08～0.18％，Nb：0.075～0.120％，Als：0.02～0.10％，N：≤0.010％。该专利文献所公开的热轧磁轭钢通过提高Nb含量来进一步提高钢板的强度，采用控轧控冷热连轧工艺，加热温度为1280～1350℃，粗轧结束温度为≥1100℃，精轧终轧温度为850～930℃，卷取温度为640～700℃。其屈服强度≥750MPa，抗拉强度≥800MPa，延伸率≥11％，磁感性能B50≥1.5T。此外，公开号为CN103451533A，公开日为2013年12月18日，名称为“屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢及其生产方法”的中国专利文献公开了一种屈服强度≥800MPa的热轧磁轭钢。在该专利文献所公开的技术方案中，通过进一步添加Mo(wt％，0.10～0.50％)元素将钢的强度提高至800MPa级别。生产工艺为：板坯加热至1280～1350℃；然后粗轧，粗轧结束温度为≥1100℃；精轧终轧温度为850～930℃；钢板轧后层流冷却后卷取，卷取温度为640～700℃，制得热轧板卷。其屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥850MPa，延伸率≥11％，磁感性能B50≥1.5T。为了进一步加强电机的安全性设计，在特大型水电项目中，已经有行业领先的大型水轮发电厂提出增加磁轭钢高韧性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种热轧磁轭钢，该热轧磁轭钢强度高、韧性好，具有高磁感性能。为了达到上述专利技术的目的，本专利技术提供了一种热轧磁轭钢，其化学元素质量百分比为：C：0.03～0.15％，Si：0.20～1.20％，Mn：1.70～2.50％，Ti：0.08～0.18％，Nb≤0.10％，Mo：0.10～0.60％，V≤0.10％，Als：0.02～0.10％，N≤0.005％，余量为Fe以及其它不可避免的杂质。在本技术方案中，其他不可避免的杂质主要包括S和P，其中可以控制P≤0.015％，S≤0.005％。在成分设计上，本案专利技术人通过理论分析和试验，通过高Ti含量的添加从而在带钢卷取过程中析出弥散细小的纳米级碳化物，起到强烈的析出强化效果；同时加入适量的Mo元素是为了在卷取后的缓慢冷却过程中保持Ti的碳化物的高温热稳定性，强化纳米碳化物的析出强化效果的持续时间；而通过加入Nb元素，起到细化晶粒，从而提高强度和冲击韧性的作用；通过加入V元素，起到细化晶粒，从而提高强度的作用；而Si元素的设计是为了提高强度和磁感性能；而C含量的设计一方面要保证强度，同时也要与Ti、Nb、Mo、V、N含量相配合，最终使得所述的热轧磁轭钢达到所需要的微观组织，具有较好的钢种性能。本专利技术所述的热轧磁轭钢的各化学元素设计原理如下所述：C：碳(C)是钢中不可或缺的基本元素之一，作为钢中的间隙原子，对提高钢的强度起着非常重要的作用。在本专利技术专利中，为了获得抗拉强度达750MPa级的高强钢，必须保证C的质量百分比在0.03％以上，以使钢中形成足够的贝氏体组织和较多的碳化物析出物；同时C的质量百分比也不能太高，否则在热轧高温卷取过程中将使铁素体相变抑制，不利于形成铁素体+贝氏体以及纳米级析出物的微观组织，对磁感性能和冲击韧性产生不利影响。本案中C的加入量与Ti、Nb、Mo、V和N的加入量密切相关。在本专利技术所述的技术方案的成分设计中，一个重要原则是保证加入的C应全部与Ti、Nb、Mo、V和N原子相结合并形成大量弥散细小的且具有高热稳定性的纳米级析出物。这些纳米级析出物在后续工艺过程中例如高温卷取后的缓慢冷却过程中可有效的抑制铁素体晶粒长大，同时起到析出强化效果。综上考虑，本专利技术所述的热轧磁轭钢将碳的质量百分比应控制在0.03～0.15％。Si：硅(Si)是钢中的基本元素之一，也是本案的一个关键元素。Si在炼钢过程起到部分脱氧的作用。Si在钢中可扩大铁素体形成范围，有利于扩大轧制工艺窗口；同时Si还有较强的固溶强化效果。此外，Si可以减少晶体各向异性，使磁化容易，磁阻减少，同时，Si还能减轻钢中其它杂质的危害，降低对磁性的有害影响，显著提高本专利技术所述的热轧磁轭钢的磁感应性能；但是，Si的质量百分比太高，会降低钢的导热性，例如在钢带加热和冷却过程中，引起内裂。因此，本专利技术所述的热轧磁轭钢将硅的质量百分比控制在0.20～1.20％。Mn：锰(Mn)是钢中最基本的元素之一，也是扩大奥氏体相区的重要元素，可以降低钢的临界淬火速度，稳定奥氏体，细化晶粒，提高钢的强度和韧性。在本专利技术所述的热轧磁轭钢中，为保证钢板的强度和韧性，Mn的质量百分比应控制在1.7％以上；同时，Mn的质量百分比过高，炼钢时容易发生Mn偏析，同时在制造过程例如板坯连铸时易发生热裂。因此，本专利技术所述的热轧磁轭钢中将Mn的质量百分比控制在1.70～2.50％。Ti：钛(Ti)是本案中的重要元素之一。加入较高质量百分比的Ti是为了在奥氏体向铁素体转变过程中，在铁素体基体中形成更多的纳米级碳化物，同时需要添加一定量Mo元素以保证纳米级碳化物在高温时仍具有较强的抗粗化能力，即具有高的热稳定性。此外，控制Ti与Mo之间的元素质量百分比，以使得Ti与Mo可以充分发挥钢中微合金元素的纳米析出强化作用，从而使本专利技术所述的热轧磁轭钢具有高强度和高磁感应性能。经理论计算和试验证实，本案专利技术人发现为了Ti发挥最佳析出强化效果，Ti质量百分比应控制在0.08～0.18％之间。Nb：铌(Nb)在控制轧制过程中，可以提高钢的再结晶温度，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，有效提高钢的冲击韧性；并在轧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热轧磁轭钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：

【技术特征摘要】
1.一种热轧磁轭钢，其特征在于，其化学元素质量百分比为：C：Si：Mn：Ti：Nb≤0.10％，Mo：V≤0.10％，Als：N≤0.005％，余量为Fe以及其它不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的热轧磁轭钢，其特征在于，还满足：0.2≤Ti/Mo≤1.8，其中Ti和Mo均表示其质量百分比。3.如权利要求1所述的热轧磁轭钢，其特征在于，还满足：0.03％≤(Ti-3.42N)/4+Nb/7.67+Mo/8+V/4.17≤0.15％，其中Ti、Nb、Mo、V和N均表示其质量百分比。4.如权利要求1所述的热轧磁轭钢，其特征在于，其微观组织为铁素体+贝氏体基体以及纳米级析出物，所述析出物包括Ti的析出物。5.如权利要求4所述的热轧磁轭钢，其特征在于，所述析出物还包括Nb的析出物和/或V的析出物。6.如权利要求4所述的热轧磁轭钢，其特征在于，其中贝氏体的相比例≥70％。7.如权利要求4所述的热轧磁轭钢，其特征在于，其中贝氏体的相比例≥80％。8.如权利要求1-7中任意一项所述的热轧磁轭钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晨，胡晓萍，陆敏，王焕荣，王巍，杨阿娜，杨征，杜毅铭，华骏山，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31