CN110055489A - 低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括Si3.00~3.35%、C0.045~0.065%、Als0.015~0.045%、Mn0.06~0.12%、S0.003~0.020%、N0.003~0.010%、Cu0.01~0.015%、Sn0.03%~0.04%、Cr及Ni;渗氮温度为750~850℃,渗氮时间15~20s。减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一,从而减少能源消耗,提高渗氮效率;并且保证了同样的渗氮能力,控制钢带中[N]的质量百分数在100~250ppm,AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果,磁性能保持稳定。
Description
技术领域
本发明涉及取向硅钢生产方法的技术领域,具体涉及一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法。
背景技术
取向硅钢因具有轧制方向上的(110)[001]即高斯织构,在工业上被广泛应用于变压器铁芯生产中。在磁性能方面如果磁感越高、铁损越低,可以使变压器的制造成本降低,质量提高。目前取向硅钢的制造方法主要分为高温和低温板坯制备法,低温高磁感取向硅钢即是热轧板坯温度在1250℃以下,通过热轧、常化、冷轧、脱碳渗氮退火、高温退火和拉伸退火制备的具有低成本、高性能特点的电工材料。其中渗氮工序,即通过介质渗氮使材料在后天形成ALN抑制剂,获得理想的初次再结晶组织,从而在二次再结晶过程中控制晶粒长大并得到良好取向。
目前较广泛的渗氮生产线使用的是外部热源,在一定量的保护气氛下通入氨气对取向硅钢加热渗氮。但是如CN201610999734、CN201711310101描述,目前常规的渗氮方法存在工艺温度高(950~1100℃),渗氮时间长(30~60s),因此对设备和操作的要求高,渗氮成本高的缺点。新型渗氮工艺如CN200710039838、CN201711430630中提出了一种高效率渗氮方法,但是等离子和感应加热方式在大生产中对设备换代要求较高;EP0339474B1和CN102041440A提出了低温渗氮方法,存在渗氮较困难,或抑制剂形成后不稳定影响二次再结晶,会导致性能的不稳定和底层的形成异常。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足,提供一种满足同样渗氮量100~300ppm且组织均匀分布前提下实现低温快速的快速渗氮方法。
为实现上述目的,本发明所设计的低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括:Si:3.00~3.35%、C:0.045~0.065%、Als:0.015~0.045%、Mn:0.06~0.12%、S:0.003~0.020%、N:0.003~0.010%、Cu:0.01~0.015%、Sn:0.03%~0.04%、Cr及Ni,Cr和Ni的总含量小于0.3%,其余为Fe和不可避免杂质物;渗氮处理中,渗氮温度为750~850℃,渗氮时间15~20s。
进一步地,所述渗氮处理中,水氢比为0.05~0.13。
进一步地,所述渗氮处理中,渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体。
在较低渗氮温度750~850℃下,需在常规水氢比下做适度提高,水氢比根据渗氮温度调节,范围在0.05~0.13之间。水氢比低时,为达到渗氮效果可以降低渗氮温度或延长渗氮时间,但是降低渗氮温度会影响材料磁性及表面氧化层状态;水氢比提高,可增加材料表面铁系氧化物含量,作为渗氮媒介提高渗氮效率,使渗氮温度调整区间增大,在保证渗氮量的同时减少了渗氮时间,因此,水氢比为0.05~0.13。
进一步地,所述渗氮处理中,所述混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3,NH3占混合气体总体积(即气体流量)的10~30%。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:现有渗氮处理在干气及850~950℃高温渗氮条件下渗氮时间为50~70s,而本发明快速渗氮方法减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一,从而减少能源消耗,提高渗氮效率;并且保证了同样的渗氮能力,控制钢带中[N]的质量百分数在100~250ppm,AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果,磁性能保持稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明,便于更清楚地了解本发明,但它们不对本发明构成限定。
低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括:Si:3.00~3.35%、C:0.045~0.065%、Als:0.015~0.045%、Mn:0.06~0.12%、S:0.003~0.020%、N:0.003~0.010%、Cu:0.01~0.015%、Sn:0.03%~0.04%、Cr及Ni,Cr和Ni的总含量小于0.3%,其余为Fe和不可避免杂质物;渗氮处理中,水氢比(为气态水和氢气的体积分数比)为0.05~0.13,渗氮温度为750~850℃,渗氮时间15~20s,且渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体,混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3,NH3占混合气体总体积(即气体流量)的10~30%。
实施例1~实施例9及对比例10~对比例12中低温高磁感取向硅钢的成分及重量百分比均相同,通过上述方法具体实施结果如表1:
表1
从表1可以看出,本发明快速渗氮方法与常规的渗氮工艺得到了相同程度的渗氮量,且在成品中获得了相同甚至更好程度的性能,但本发明快速渗氮方法减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一。
Claims (4)
1.一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括:Si:3.00~3.35%、C:0.045~0.065%、Als:0.015~0.045%、Mn:0.06~0.12%、S:0.003~0.020%、N:0.003~0.010%、Cu:0.01~0.015%、Sn:0.03%~0.04%、Cr及Ni,Cr和Ni的总含量小于0.3%,其余为Fe和不可避免杂质物;其特征在于:渗氮处理中,渗氮温度为750~850℃,渗氮时间15~20s。
2.根据权利要求1所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,其特征在于:所述渗氮处理中,水氢比为0.05~0.13。
3.根据权利要求1所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,其特征在于:所述渗氮处理中,渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体。
4.根据权利要求3所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法,其特征在于:所述渗氮处理中,所述混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3,NH3占混合气体总体积的10~30%。
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