[发明专利]一种通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法

说明书

本发明涉及电工钢生产技术领域，尤其涉及一种通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，该方法在取向硅钢钢液的RH精炼过程中将硅钢液中的溶解氧含量调节到≤20ppm，硫含量调节到≤50ppm后，加入特定组成的核壳结构的纳米颗粒，通过纳米颗粒中的钇元素先后与硅钢液中的氧、硫元素反应生成夹杂物，利用夹杂物降低后续冶炼过程中硅钢液的过冷度，阻止硅钢液二次再结晶的生长，最终达到细化晶粒的效果，最终制得的取向硅钢中的晶粒组织比普通工艺制得的取向硅钢的晶粒组织降低30%以上，在磁性能和力学性能上也取得了长足的进步。

技术领域

本发明属于电工钢生产技术领域，尤其涉及一种通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法。

背景技术

取向硅钢尤其是体积小，质量轻的高磁感取向硅钢是制造大型变压器、发电机和电动机铁芯不可或缺的材料，近年来随着中国发电量的大幅增长和制造业的兴起，市场对取向硅钢的需求量和性能要求不断提高。

取向硅钢的性能主要分为两种方式，即磁性能和力学性能。取向硅钢的磁性能和力学性能的优劣是体现取向硅钢质量以及加工性能的重要因素，取向硅钢中晶粒组织大小决定着晶粒晶界的运动和磁畴的移动，进而决定着取向硅钢的磁性能和力学性能：晶粒组织越大则取向硅钢的铁损和涡流损耗越高；取向硅钢中的凝固组织粗大，在同样的塑性变形量下，变形分散在较少的晶粒中进行，导致变形不均匀，同时使得分散在每隔晶粒内的位错密度增大，即使塑性变形时较小的形变量也会产生应力集中的问题，增大开裂几率，因此，取向硅钢的晶粒细化一直是冶金工作者的研究重点。

发明内容

针对现有技术中取向硅钢因晶粒尺寸大导致的铁损高、磁感应强度弱、力学和加工性能差的技术问题，本发明提供了一种通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，能有效降低取向硅钢中的晶粒组织，提高硬度和屈服强度，降低反常损耗和涡流损耗，提高取向硅钢的磁性能和力学性能。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，在硅钢液RH精炼过程中加入纳米颗粒，该方法具体包括以下步骤：

S1：转炉冶炼后的硅钢液转移至RH精炼炉中，连续抽真空并调节硅钢液中的溶解氧含量≤20ppm，硫含量≤50ppm；

S2：在压力≤100Pa的环境下，向硅钢液中加入纳米颗粒并使其分布均匀后完成RH精炼；

其中纳米颗粒为核壳结构，由外向内依次为硅外壳、钙中间层和钇核。

相对于现有技术，本发明提供的通过RH精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，在硅钢液RH精炼过程中调节硅钢液中的S含量和溶解氧含量后加入特定元素组成、特定结构的纳米颗粒，较低的S含量和溶解氧含量能保证纳米颗粒中的钇核先与硅钢液中的氧元素发生反应，然后再与硅钢液中的硫元素发生反应，生成高熔点的氧硫钇复合夹杂物，这种复合夹杂物存在于硅钢液中，可以在硅钢液的冷却过程中提前析出，进而降低硅钢液的过冷度，促进非均匀形核的形成，阻止硅钢液二次再结晶的生长，最终达到细化晶粒组织的效果；核壳结构纳米颗粒中的硅外壳和钙中间层不仅能对硅钢液的组成进行调整，还能对钇核起到保护作用，避免钇核在加入硅钢液的过程中被烧损或二次氧化，提高钇的利用率。同一硅钢液采用本方法制得的取向硅钢与传统方法制得的取向硅钢中的晶粒组织大小可降低30%以上。

优选地，纳米颗粒通过载气沿RH精炼炉的下降管加入硅钢液内部，载气压力为0.5~0.8Mpa；每吨硅钢液中加入纳米颗粒的速度为0.03~0.20kg/min，加入时间为8~15min；在此条件下，RH精炼炉下降管伸入钢液液面下100~200mm，下降管与钢液液面的角度为50°~70°。

优选的纳米颗粒加入方式，能使纳米颗粒在硅钢液中迅速分布均匀，从而最大限度地发挥出纳米颗粒细化硅钢中晶粒组织的性能。

优选地，载气为稀有气体中的至少一种，进一步优选的载气为氩气。