[发明专利]制备低温高磁感取向硅钢的工艺方法

说明书

本发明公开了一种制备低温高磁感取向硅钢的工艺方法，属于炼钢技术领域。该工艺方法不同于传统的冷轧板脱碳退火后渗氮技术，而在冷轧板脱碳退火初期开始初次再结晶的温度范围内进行渗氮，并通过对不同板厚控制氮含量和脱碳过程中内氧化层形成来减少氮的逃逸有助于形成稳定的氮化物析出相。并且该方法控制渗氮脱碳后的初次再结晶晶粒表层较小且与中心层晶粒尺寸比值在合适范围之内，增加了高斯晶核数量，减少成品晶粒尺寸以达到降低铁损目的，达到改善产品铁损和确保性能稳定的双重目的。获得了改善产品铁损、提高磁性稳定性和节能降耗的有益效果。

技术领域

本发明涉及高磁感取向硅钢的工艺控制，属于炼钢技术领域，具体地涉及一种制备低温高磁感取向硅钢的工艺方法。

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{111}001的择优取向。由于其成品晶粒的取向特征，内部晶格的001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。作为主要的电磁转换载体部件，铁芯的设计和制造是变压器制造过程中最为重要环节之一。如果铁芯选用过大，将导致变压器体积增大，成本升高，而选用较小铁芯，则必须对硅钢片磁感提出保证值限定。通常，变压器行业以硅钢片在800A/m、50Hz交变磁场条件下的磁感强度B₈₀₀来作为铁芯工作条件下的参考数据，同时以硅钢片在50Hz交变磁场条件下磁感为1.7T时的铁损P_17/50为其损耗评级参数。B₈₀₀在1.89T以上的称之为高磁感取向硅钢，并且其B₈₀₀越高、铁损P_17/50越低则产品等级越高，越能够满足小型化低成本、高能效变压器的制作。制备高等级取向硅钢产品为生产企业、电力行业带来的附加值也相应提高。

当前制造高磁感取向硅钢的生产方法主要包括三种，分别是热轧板坯加热温度在1300℃以上的高温板坯加热制备法、加热温度介于1200℃到1300℃之间的中温板坯加热制备法和板坯加热温度低于1200℃低温板坯加热制备法(称之为“低温高磁感取向硅钢”)。由于热轧板坯加热温度过高会带来成材率低、设备损耗大、燃料消耗多、产品表面缺陷多等一系列冶金问题，因此采用低温板坯法进行高磁感取向硅钢的生产是主要发展趋势。不同方法采用的热轧板坯加热温度不同的原因是其所采用的抑制剂类型不同所致。中、高温板坯法由于采用了固溶温度较高的MnS、CuS等作为先天抑制剂，在炼钢的合金化过程进行添加并在热轧过程形成，因此加热温度较高；而低温板坯法由于采用硅钢后工序获取抑制剂的方法，减少了对先天抑制剂依赖，重新进行了成分设计并降低了固溶温度的要求，从而使得加热温度成功降低了100℃以上，更加符合未来城市制造业工厂的绿色环保要求。

后天抑制剂的获取是低温高磁感取向硅钢制造技术中极为关键的技术环节，其重要性和难点体现在两个方面：一、后天抑制剂对二次再结晶长大的影响控制；二、稳定的后天抑制形成方法。第一方面，传统先天抑制剂对二次再结晶的影响在取向硅钢的初次再结晶过程就已开始，从而高温板坯法产品初次再结晶更小。而低温高磁感取向硅钢由于先天抑制剂较少，后天抑制剂是在脱碳退火后形成，因此初次晶粒较大难以控制，不容易获得较好的产品性能。第二方面，后天抑制剂依靠脱碳退火后的渗氮处理在硅钢表层获得足够多的渗氮量，随后转化为氮化物析出形成。氮化物的形成与钢种成分设计、渗氮温度以及高温退火工艺控制相关。