CN102492816A - 采用间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高磁感取向硅钢的生产方法。其步骤：经冶炼、连铸，铸坯加热、热轧、常化、冷轧及脱碳；进行保温或降温间歇式渗氮；自然冷却至室温；进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。本发明的与现有技术相比，0.27mm厚度规格的高磁感取向硅钢产品，其平均铁损由原来的P_1.7/50＝0.955W/kg降为P_1.7/50≤0.940W/kg，平均磁感由原来的B₈₀₀＝1.898T提高到B₈₀₀≥1.905T；0.23mm厚度规格的高磁感取向硅钢产品，其平均铁损由原来的P_1.7/50＝0.885W/kg降为P_1.7/50≤0.860W/kg，平均磁感由原来的B₈₀₀＝1.895T提高到B₈₀₀≥1.903T。

Description

采用间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法

技术领域

本发明涉及一种取向硅钢的生产方法，具体属于高磁感取向硅钢的生产方法，其特别适用于改善低温热轧高磁感取向硅钢磁性能的生产方法。

背景技术

高磁感取向硅钢广泛用于制造变压器铁芯，主要有高温热轧和低温热轧两种生产方式。低温热轧高磁感取向硅钢生产成本低、生产效率高、节能环保，已成为世界取向钢领域开发和生产的热点。

目前，应用较广的低温热轧高磁感取向硅钢生产工艺流程为：炼钢→低温热轧→常化→冷轧→脱碳退火+渗氮处理→最终高温退火→拉伸、平整、涂布张应力涂层。其主要特点为在低温热轧与脱碳退火后进行渗氮处理，其渗氮方式为连续渗氮，即一次性达到渗氮量目标值，如欧洲专利文献EP0922119B1、EP0925376B1，日本专利文献特开昭62-040315、特开2002-212639等，多采用连续式渗氮处理。经过渗氮处理的取向硅钢脱碳板，氮在其中主要以氮化铁(Fe₆N₂)、氮化硅(Si₃N₄)和少量氮化铝(AlN)或三者的复合相形式存在。连续式渗氮在渗氮过程中形成的AlN少，渗氮层薄，且析出相(Fe₆N₂、Si₃N₄和AlN等)分布结构不合理，在最终高温退火过程中形成的有效抑制剂少，抑制力不足，导致产品磁性能，特别是磁感值偏低，影响了产品的市场竞争力。

本发明旨在在现有钢种成分不变的条件下，开发具有更高磁感值的低温热轧高磁感取向硅钢产品的生产方法。尤其通过改进渗氮工艺，使渗氮后的脱碳退火板中AlN含量提高，析出相分布细小、均匀，渗氮层加深，以提高最终高温退火过程中形成的有效抑制剂含量，起到提高低温热轧高磁感取向硅钢磁性能(包括降低铁损与提高磁感)的作用。

本发明对于提高低温热轧高磁感取向硅钢产品竞争力具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术目前采用连续式渗氮处理方式后，低温热轧高磁感取向硅钢的磁性能偏低的不足，提供一种经采取不降温间歇式渗氮或降温间歇式渗氮处理方式，并与热轧、常化(正火)、高温退火工艺相结合，获得取向硅钢性能为：对于厚度为0.27mm规格的产品，其平均铁损在P1.7/50≤0.940W/kg，平均磁感B800≥1.905T；对于产品厚度0.23mm规格的产品，其平均铁损P1.7/50≤0.860W/kg，平均磁感B800≥1.903T的采用间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法。

实现上述目的的技术措施：

1、采用保温间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1100～1250℃、热轧、常化、冷轧及脱碳；

2)进行保温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为650～950℃，每次渗氮时间为3～15秒，并控制最终含氮量在120～290PPm；每次渗氮后要进行保温，其保温温度为650～950℃，每次保温时间为3～15秒，保温气氛为干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛；要求第一次渗氮后完成总渗氮增量的40％～65％，第二次渗氮后完成总渗氮增量的50％～85％，第三次渗氮后完成总渗氮增量的70％～100％；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

2、采用降温间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1100～1250℃、热轧、常化、冷轧及脱碳；

2)进行降温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为650～950℃，每次渗氮时间为3～15秒，并控制最终含氮量在120～290PPm；每次渗氮后要进行搁置冷却，其搁置冷却时间为3～15秒，控制每次温降幅度在50～300℃，冷却气氛为干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛；要求第一次渗氮后完成总渗氮增量的40％～65％，第二次渗氮后完成总渗氮增量的50％～85％，第三次渗氮后完成总渗氮增量的70％～100％；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

本发明的与现有技术相比，0.27mm厚度规格的高磁感取向硅钢产品，其平均铁损由原来的P_1.7/50＝0.955W/kg降为P_1.7/50≤0.940W/kg，平均磁感由原来的B₈₀₀＝1.898T提高到B₈₀₀≥1.905T；0.23mm厚度规格的高磁感取向硅钢产品，其平均铁损由原来的P_17/50＝0.885W/kg降为P_17/50≤0.860W/kg，平均磁感由原来的B₈₀₀＝1.895T提高到B₈₀₀≥1.903T。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的描述：

实施例1

实验条件：采用保温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.23mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.045％，Si：3.0％，Mn：0.05％，Cr：0.01％，S：0.003％，Als：0.02％，N：0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1140～1150℃、热轧、常化、冷轧至0.23mm规格，并脱碳；

2)进行保温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下进行了三次渗氮处理过程，每次渗氮温度均为760～770℃，每次渗氮时间为5秒，并控制最终含氮量在135PPm；每次渗氮后进行保温，其保温温度为760～770℃，每次保温时间为5秒；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

实施例2

实验条件：采用降温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.23mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.045％，Si：3.0％，Mn：0.05％，Cr：0.01％，S：0.003％，Als：0.02％，N：0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1140～1150℃、热轧、常化、冷轧至0.23mm规格，并脱碳；

2)进行降温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为650～660℃，每次渗氮时间为3秒，并控制最终含氮量在142PPm；每次渗氮后要进行搁置冷却，其搁置冷却时间为3秒，控制每次温降幅度在50～55℃；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

实施例3

实验条件：采用保温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.27mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.052％，Si：3.2％，Mn：0.11％，Cr：0.048％，S：0.009％，Als：0.029％，N：0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1180～1190℃、热轧、常化、冷轧至0.27mm规格，并脱碳；

2)进行保温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下进行了三次渗氮处理过程，每次渗氮温度均为650～660℃，每次渗氮时间为3秒，并控制最终含氮量在210PPm；每次渗氮后进行保温，其保温温度为650～660℃，每次渗氮时间为3秒；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

实施例4

实验条件：采用保温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.27mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.058％，Si：3.25％，Mn：0.15％，Cr：0.068％，S：0.01％，Als：0.033％，N：0.008％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1240～1250℃、热轧、常化、冷轧至0.27mm规格，并脱碳；

2)进行保温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下进行了三次渗氮处理过程，每次渗氮温度均为900～910℃，每次渗氮时间为10秒，并控制最终含氮量在193PPm；每次渗氮后进行保温，其保温温度为900～910℃，每次渗氮时间为10秒；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

实施例5

实验条件：采用降温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.27mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.052％，Si：3.2％，Mn：0.11％，Cr：0.048％，S：0.009％，Als：0.029％，N：0.006％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1140～1150℃、热轧、常化、冷轧至0.27mm规格，并脱碳；

2)进行降温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为940～950℃，每次渗氮时间为15秒，并控制最终含氮量在280PPm；每次渗氮后要进行搁置冷却，其搁置冷却时间为15秒，控制每次温降幅度在290～300℃；

3)自然冷却至室温：

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

实施例6

实验条件：采用降温间歇式渗氮方式，热轧板厚2.3mm，产品厚度0.23mm，钢种成分及重量百分比为：C：0.063％，Si：3.15％，Mn：0.11％，Cr：0.083％，S：0.0086％，Als：0.038％，N：0.0078％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1200～1210℃、热轧、常化、冷轧至0.23mm规格，并脱碳；

2)进行降温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为740～750℃，每次渗氮时间为12秒，并控制最终含氮量在161PPm；每次渗氮后要进行搁置冷却，其搁置冷却时间为12秒，控制每次温降幅度在100～110℃；

3)自然冷却至室温：

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

表1本发明各实施例的磁性能检测结果列表。

表1本发明各实施例的磁性能检测结果列表

从上表可以看出，采用不降温间歇式渗氮工艺与降温间歇式渗氮工艺，并与炼钢、热轧、常化、脱碳、高温退火工艺相结合，得到0.27mm规格取向硅钢铁损值P_1.7/50＜0.937W/kg，磁感B₈₀₀＞1.907T；得到0.23mm规格取向硅钢铁损P_1.7/50＜0.856W/kg，磁感B₈₀₀＞1.903T。

Claims (2)

1.采用保温间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1100～1250℃、热轧、常化、冷轧及脱碳；

2)进行保温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为650～950℃，每次渗氮时间为3～15秒，并控制最终含氮量在120～290PPm；每次渗氮后要进行保温，其保温温度为650～950℃，每次保温时间为3～15秒，保温气氛为干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。

2.采用降温间歇式渗氮生产高磁感取向硅钢带的方法，其步骤：

1)经冶炼、连铸，将铸坯加热到1100～1250℃、热轧、常化、冷轧及脱碳；

2)进行降温间歇式渗氮：在干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛下至少进行三次渗氮，每次渗氮温度均为650～950℃，每次渗氮时间为3～15秒，并控制最终含氮量在120～290PPm；每次渗氮后要进行搁置冷却，其搁置冷却时间为3～15秒，控制每次温降幅度在50～300℃，冷却气氛为干式H₂或N₂或H₂与N₂混合气氛；

3)自然冷却至室温：在干式H₂或N₂或N₂和H₂混合的气氛下进行冷却；

4)进行最终高温退火，涂布张应力涂层、拉伸、平整工艺后，待用。