CN112626447A - 一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及取向硅钢技术领域，且公开了包括以下步骤：步骤一：冶炼，冶炼经转炉和RH精炼后得到钢水，在进行冶炼的过程中通入空气并设置总进气量100‑300Nl/min，且通入的空气中氧含量为20‑21％之间。该磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，通过在不同的流程中，加入一定配比的氧气和氮气的含量，有效的提升每个阶段的气氛控制精度，从而得到最终的高磁感取向硅钢达到优良，避免了因气压、流量等因素影响最终高磁感取向硅钢磁力效果，炉渣中FeO含量减少，提高钢回收率和炉衬寿命，进而也起到降低生产成本的效果，且进行精确的气氛控制，使得在进行高磁感取向硅钢的冶炼中，使得冶炼的效果更好，使得冶炼出来的高磁感取向硅钢的磁性更加的优良。

Description

一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺
技术领域
本发明涉及取向硅钢技术领域，具体为一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺。
背景技术
硅钢具有低损耗、低磁致伸缩等有优良磁特性，是电力、电子工业中最为重要的磁性材料。硅钢通常分为取向硅钢和无取向硅钢。其中，取向硅钢是利用晶粒发生二次再结晶异常长大，使得成品组织呈高斯织构的择优取向。由于其成品晶粒的取向特征，内部晶格的轴尽可能与轧制方向平行，该种材料在轧制方向具有良好导磁性，能获得高磁感强度，因此被广泛地用在变压器铁芯制造。
现有的高磁感取向硅钢在制取的时候，需要一些气氛气体在内，而现有的工艺在气氛输入的时候不能够有效的进行控制，从而导致出现的高磁感取向硅钢出现劣质品，导致出现原材料的浪费，且现有的工艺制取的高磁感取向硅钢的磁性性能不佳，从而达不到后续使用的要求，从而使得生产的高磁感取向硅钢无法使用，造成一定程度上的资源浪费，且在工艺生产中现有技术制备的时候，工艺复杂，不易于控制，需要的氮含量过高，需要的生产成本过大。
发明内容
本发明提供了一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，具备有效的进行气氛控制，增强高磁感取向硅钢的磁性，以及减少生产成本的优点，解决了背景技术中提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，包括以下步骤：
步骤一：冶炼，冶炼经转炉和RH精炼后得到钢水，在进行冶炼的过程中通入空气并设置总进气量100-300Nl/min，且通入的空气中氧含量为20-21％之间；
步骤二：连铸，钢水在过热度小于50℃时浇注，拉坯速度为0.8～1.0m/min，铸坯厚度为200～250mm；
步骤三：热轧，铸坯加热温度为1180～1220℃，加热时间为180～240min，粗轧采用第一机架1道次和第二机架3道次的模式，共轧制4道次，中间坯厚度为40～60mm；
步骤四：常化，常化工艺采用二段式常化，第一段保温温度为1060～1100℃，保温2～4min，第二段保温温度为850～900℃，开始冷却温度750～800℃，水喷淋温度为40～50℃，水流量为250～350m3/h，常化时同步完成渗氮，常化渗氮温度1050～1150℃、时间50～100s、露点15～75℃、气氛5～35％NH3(体积百分比)，其余气体为N2；常化渗氮后热轧板内渗入的氮含量60～250ppm；
步骤五：冷轧，冷轧采用森吉米尔二十辊轧机，总压下率为84％～88％，采用5道次轧制，并且在第3道次采用时效轧制；
步骤六：脱碳退火及渗氮处理及涂MgO，脱碳退火工艺为脱碳温度800～850℃，保温3～5min，气氛为含10％～20％H2和90％～80％N2的保护气，加湿温度50～70℃；渗氮处理工艺为在75％H2+25％N2中采用NH3渗氮(PH2O/PH2≤0.04，d.p.＝+10～-10℃)800～860℃×30s进行；涂敷MgO涂层后，经500～600℃干燥烧结后卷取；
步骤七：高温退火工艺，高温退火先以50～100℃/h速度在N2气氛下升到600～650℃，再在含75％H2+25％N2保护气氛在该温度保温5～10h，之后以15～20℃/h速度升到1200℃，升温过程中气氛为含75％N2+5％H2的保护气，1200℃时采用纯H2保护，保温20～40h，之后以50℃/h降到800℃以下，随炉冷到＜300℃出炉；
步骤八，热拉伸平整退火及涂绝缘层，涂绝缘层后在500℃以下烘干并在800～900℃经0.25％～0.75％伸长率的拉伸平整退火，得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
优选的，所述常化渗氮后，通过控制冷却工艺来实现尺寸≤300nm的AlN颗粒的体积分数占AlN总体积的60％以上；常化冷却，快速冷却起始温度700～950℃，降温至550℃的快速冷却速度15～40℃/se。
优选的，所述的硅钢化学成分重量百分比为：C：0.055～0.120％，Si：2.9～4.0％，Mn：0.05～0.20％，S：0.005～0.010％，Als：0.015～0.035％，N：0.001～0.009％，Sn：0.005～0.070％，其余为Fe及不可避免的夹杂物。
优选的，所述在高温退火板表面涂敷绝缘涂层，并经热拉伸平整退火得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
优选的，所述MgO涂层及高温退火：脱碳退火的钢板进行MgO涂层和在罩式炉中进行高温退火，退火温度1200℃～1250℃。
本发明具备以下有益效果：
1.该磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，通过在不同的流程中，加入一定配比的氧气和氮气的含量，有效的提升每个阶段的气氛控制精度，从而得到最终的高磁感取向硅钢达到优良，避免了因气压、流量等因素影响最终高磁感取向硅钢磁力效果，炉渣中FeO含量减少，提高钢回收率和炉衬寿命，进而也起到降低生产成本的效果，且进行精确的气氛控制，使得在进行高磁感取向硅钢的冶炼中，使得冶炼的效果更好，冶炼的速度更快，同时保证了冶炼的质量，使得冶炼出来的高磁感取向硅钢的磁性更加的优良，适用于工业生产中，提高了整体的冶炼效率。
2.该磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，在进行常化的同时，同步完成渗氮，增加了碳的含量，碳可使热轧时γ-相增多，热轧板组织细化并为层状分布的细形变晶粒和小的再结晶晶粒，初次晶粒细小均匀，此外，碳含量高还可改善热轧和冷轧的加工性，防止热轧板产生横裂；冶炼操作容易，使得常化后板内就已经有了满足低温取向硅钢要求的氮含量，这样就可以在冷轧板脱碳退火时省去渗氮工序，简化了工艺要求，常化过程中同时渗氮，将极大地提高生产效率，也可以大大节省氨气的用量。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，包括以下步骤：
步骤一：冶炼，冶炼经转炉和RH精炼后得到钢水，在进行冶炼的过程中通入空气并设置总进气量100-300Nl/min，且通入的空气中氧含量为20-21％之间；
步骤二：连铸，钢水在过热度小于50℃时浇注，拉坯速度为0.8～1.0m/min，铸坯厚度为200～250mm；
步骤三：热轧，铸坯加热温度为1180～1220℃，加热时间为180～240min，粗轧采用第一机架1道次和第二机架3道次的模式，共轧制4道次，中间坯厚度为40～60mm；
步骤四：常化，常化工艺采用二段式常化，第一段保温温度为1060～1100℃，保温2～4min，第二段保温温度为850～900℃，开始冷却温度750～800℃，水喷淋温度为40～50℃，水流量为250～350m3/h，常化时同步完成渗氮，常化渗氮温度1050～1150℃、时间50～100s、露点15～75℃、气氛5～35％NH3(体积百分比)，其余气体为N2；常化渗氮后热轧板内渗入的氮含量60～250ppm；
步骤五：冷轧，冷轧采用森吉米尔二十辊轧机，总压下率为84％～88％，采用5道次轧制，并且在第3道次采用时效轧制；
步骤六：脱碳退火及渗氮处理及涂MgO，脱碳退火工艺为脱碳温度800～850℃，保温3～5min，气氛为含10％～20％H2和90％～80％N2的保护气，加湿温度50～70℃；渗氮处理工艺为在75％H2+25％N2中采用NH3渗氮(PH2O/PH2≤0.04，d.p.＝+10～-10℃)800～860℃×30s进行；涂敷MgO涂层后，经500～600℃干燥烧结后卷取；
步骤七：高温退火工艺，高温退火先以50～100℃/h速度在N2气氛下升到600～650℃，再在含75％H2+25％N2保护气氛在该温度保温5～10h，之后以15～20℃/h速度升到1200℃，升温过程中气氛为含75％N2+5％H2的保护气，1200℃时采用纯H2保护，保温20～40h，之后以50℃/h降到800℃以下，随炉冷到＜300℃出炉；
步骤八，热拉伸平整退火及涂绝缘层，涂绝缘层后在500℃以下烘干并在800～900℃经0.25％～0.75％伸长率的拉伸平整退火，得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
其中，常化渗氮后，通过控制冷却工艺来实现尺寸≤300nm的AlN颗粒的体积分数占AlN总体积的60％以上；常化冷却，快速冷却起始温度700～950℃，降温至550℃的快速冷却速度15～40℃/se。
其中，的硅钢化学成分重量百分比为：C：0.055～0.120％，Si：2.9～4.0％，Mn：0.05～0.20％，S：0.005～0.010％，Als：0.015～0.035％，N：0.001～0.009％，Sn：0.005～0.070％，其余为Fe及不可避免的夹杂物。
其中，在高温退火板表面涂敷绝缘涂层，并经热拉伸平整退火得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
其中，MgO涂层及高温退火：脱碳退火的钢板进行MgO涂层和在罩式炉中进行高温退火，退火温度1200℃～1250℃。
其中，通过在不同的流程中，加入一定配比的氧气和氮气的含量，有效的提升每个阶段的气氛控制精度，从而得到最终的高磁感取向硅钢达到优良，避免了因气压、流量等因素影响最终高磁感取向硅钢磁力效果，炉渣中FeO含量减少，提高钢回收率和炉衬寿命，进而也起到降低生产成本的效果，且进行精确的气氛控制，使得在进行高磁感取向硅钢的冶炼中，使得冶炼的效果更好，冶炼的速度更快，同时保证了冶炼的质量。
其中，在进行常化的同时，同步完成渗氮，增加了碳的含量，碳可使热轧时γ-相增多，热轧板组织细化并为层状分布的细形变晶粒和小的再结晶晶粒，初次晶粒细小均匀，此外，碳含量高还可改善热轧和冷轧的加工性，防止热轧板产生横裂；冶炼操作容易，使得常化后板内就已经有了满足低温取向硅钢要求的氮含量，这样就可以在冷轧板脱碳退火时省去渗氮工序，简化了工艺要求。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：冶炼，冶炼经转炉和RH精炼后得到钢水，在进行冶炼的过程中通入空气并设置总进气量100-300Nl/min，且通入的空气中氧含量为20-21％之间；
步骤二：连铸，钢水在过热度小于50℃时浇注，拉坯速度为0.8～1.0m/min，铸坯厚度为200～250mm；
步骤三：热轧，铸坯加热温度为1180～1220℃，加热时间为180～240min，粗轧采用第一机架1道次和第二机架3道次的模式，共轧制4道次，中间坯厚度为40～60mm；
步骤四：常化，常化工艺采用二段式常化，第一段保温温度为1060～1100℃，保温2～4min，第二段保温温度为850～900℃，开始冷却温度750～800℃，水喷淋温度为40～50℃，水流量为250～350m3/h，常化时同步完成渗氮，常化渗氮温度1050～1150℃、时间50～100s、露点15～75℃、气氛5～35％NH3(体积百分比)，其余气体为N2；常化渗氮后热轧板内渗入的氮含量60～250ppm；
步骤五：冷轧，冷轧采用森吉米尔二十辊轧机，总压下率为84％～88％，采用5道次轧制，并且在第3道次采用时效轧制；
步骤六：脱碳退火及渗氮处理及涂MgO，脱碳退火工艺为脱碳温度800～850℃，保温3～5min，气氛为含10％～20％H2和90％～80％N2的保护气，加湿温度50～70℃；渗氮处理工艺为在75％H2+25％N2中采用NH3渗氮(PH2O/PH2≤0.04，d.p.＝+10～-10℃)800～860℃×30s进行；涂敷MgO涂层后，经500～600℃干燥烧结后卷取；
步骤七：高温退火工艺，高温退火先以50～100℃/h速度在N2气氛下升到600～650℃，再在含75％H2+25％N2保护气氛在该温度保温5～10h，之后以15～20℃/h速度升到1200℃，升温过程中气氛为含75％N2+5％H2的保护气，1200℃时采用纯H2保护，保温20～40h，之后以50℃/h降到800℃以下，随炉冷到＜300℃出炉；
步骤八，热拉伸平整退火及涂绝缘层，涂绝缘层后在500℃以下烘干并在800～900℃经0.25％～0.75％伸长率的拉伸平整退火，得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
2.根据权利要求1所述的一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，其特征在于：所述常化渗氮后，通过控制冷却工艺来实现尺寸≤300nm的AlN颗粒的体积分数占AlN总体积的60％以上；常化冷却，快速冷却起始温度700～950℃，降温至550℃的快速冷却速度15～40℃/se。
3.根据权利要求1所述的一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，其特征在于：所述的硅钢化学成分重量百分比为：C：0.055～0.120％，Si：2.9～4.0％，Mn：0.05～0.20％，S：0.005～0.010％，Als：0.015～0.035％，N：0.001～0.009％，Sn：0.005～0.070％，其余为Fe及不可避免的夹杂物。
4.根据权利要求1所述的一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，其特征在于：所述在高温退火板表面涂敷绝缘涂层，并经热拉伸平整退火得到磁性优良的高磁感取向硅钢。
5.根据权利要求1所述的一种磁性优良的高磁感取向硅钢的气氛控制工艺，其特征在于：所述MgO涂层及高温退火：脱碳退火的钢板进行MgO涂层和在罩式炉中进行高温退火，退火温度1200℃～1250℃。
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