CN103451515A - 一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法 - Google Patents

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本技术发明涉及到钢铁冶金技术领域，具体的说是一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法。本方法包括对钢水微合金化和RH精炼过程中N和Als含量的控制，使得精炼后的钢水中Als：N的质量含量比为1.90～2.10。本发明工艺简单，设计合理，通过对钢水微合金化和RH精炼过程中N和Als的精确添加和微调，控制RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在1.90～2.10范围，使得在上述炼钢工艺过程在同样的加热温度条件下，获得更多的AlN抑制剂，从而提高取向硅钢的电磁性能，可以使最终成品的铁损P1.7/50降低0.05W/Kg。

Description

一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法
技术领域
    本技术发明涉及到钢铁冶金技术领域，具体的说是一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法。
背景技术
取向硅钢主要用于制造变压器，要求具有较低的铁芯损耗和较高的磁极化强度。取向硅钢的硅含量在2.9～3.5%之间变化，{1 1 0}<0 0 1>晶粒取向度或{1 1 0}<0 0 1>位向角对磁极化强度和铁芯损耗影响很大，如一般取向硅钢CG0，其B8=1．82～1．85 T，取向度为85％～90％，<0 0 1>平均偏离角约7°；高磁感取向硅钢Hi-B，其B8=1．92～1．95 T，取向度高达95％，<0 0 1>平均偏离角约3°。
高取向度的高斯织构的获得，得益于完善的二次再结晶过程。二次再结晶实际上是一种异常或不连续晶粒长大过程，即在初次再结晶基体中只有少数晶粒发生快速长大成较大的晶粒尺寸。发展二次再结晶的先决条件就是使初次再结晶晶粒稳定，强烈阻碍初次再结晶晶粒的正常长大，使初次晶粒细小均匀。最常用的方法就是加入合适的抑制剂，也就是亚稳定的第二相析出质点。
AlN是取向硅钢的一种主要抑制剂，沉淀析出的AlN质点呈针状或杆状，并具有独特的析出方向性。即在α—Fe中析出细小的具有密排六方结构的针状A1N 质点，在α—Fe基体的{1 0 0}或者{1 2 0}面上存在着{1 0 1}∥{1 2 0} 或者{1 2 2}∥{1 2 2 ) 的位向关系。A1N保持这样的析出方向性使其能量处于稳定状态。如果再结晶成核沿着这种析出质点方向生长，那么这种晶核就会稳定迅速地长大。在脱碳退火和开始二次再结晶的过程中，A1N不仅抑制了一次晶粒的生长并促进了二次再结晶，而且使二次晶粒择优长大，起到了所谓“调整”或“控制”二次再结晶组织结构的作用，这是MnS等其它抑制剂所不具备的。因此有效的或足够的AlN抑制剂对取向硅钢获得高取向度和高电磁性能有着重要的作用。
AlN在Si含量为3%硅钢中的固溶和析出规律符合固溶度方程 lg[Al][N]=2.72-10062/T。根据固溶度方程，Al和N任何一个元素含量的升高，必然会造成完全固溶温度T的升高，而AlN抑制剂的析出必然严格符合化学式配比Als：N=1.93，超过理想化学配比的Als和N质量含量只会提高固溶温度，而对抑制剂的析出量没有贡献。因此，在取向硅钢冶炼时，控制铝氮比在1.90～2.10范围内，使得在同样的加热温度条件下，获得更多的AlN抑制剂，从而提高取向硅钢的电磁性能。
目前采用AlN作为抑制剂的取向硅钢技术，一般只要求将Als和N质量含量控制到一定的范围，而不控制二者含量的比例。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明提供了一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法。本发明技术方案使得在相同的热轧条件下，钢能够获得最多含量的AlN抑制剂，优化了二次再结晶的技术条件，从而使最终成品取向硅钢得到更高的电磁性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，包括对钢水微合金化和RH精炼过程钢水中N和Als含量的控制：
第一步：将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后与转炉冶炼出的钢水混合、熔融，进行钢水微合金化；
第二步：将第一步所得钢水进行RH精炼并通入氮气环流，测定钢水中O和N含量，添加铝粒至钢水中Als的质量含量为0.014%～0.019%，然后调整真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，使得精炼后的钢水中Als：N的质量含量比为1.90～2.10。
优选的，第一步中，氮化硅锰合金与钢水的质量配比为1.5~2.5Kg/T。
优选的，第一步中，硅铁合金与钢水的质量配比为39~41Kg/T。
优选的，第一步中，钢水与氮化硅锰合金、硅铁合金的混合后期，向上述混合物质中加入顶渣料至钢水液面被完全覆盖，控制钢水N质量含量为0.012%～0.018%。
优选的，第二步中，氮气环流的环流量为50～100m3/h，控制RH精炼过程中钢水N质量含量为0.007%～0.009%。  
优选的，RH精炼的温度为1605-1635℃。 
将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后放入钢包中。转炉出钢后，将钢水倒入钢包中，使氮化硅锰合金、硅铁合金混合、熔融并搅拌均匀，完成钢水的合金化过程；在将钢水从转炉倒入钢包的后期，即钢水、氮化硅锰合金和硅铁合金的混合后期，向钢包的钢水中加入顶渣料，并使得顶渣料覆盖钢水液面，以促进钢水对N的吸收，增加钢水中N含量，使其N质量含量为0.012%～0.018%。将钢水置于RH精炼炉中，在1605～1635℃之间开始进行精炼。RH精炼过程中通入环流量为50～100m3/h的氮气环流，用来补充钢水因为RH精炼而损失的N，控制钢水中N的质量含量稳定在0.007%～0.009%。此时测定钢水中的O和N的含量，根据钢水中Als含量成分设计的下限，进行理论计算添加适量的铝粒，对钢水中Als的成分含量微调至0.014%～0.019%，最终确保RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在1.90～2.10范围，然后控制真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，充分去除钢水中的其余杂质。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明工艺简单，设计合理，通过对钢水微合金化和RH精炼过程中N和Als的精确添加和微调，控制RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在1.90～2.10范围，使得在上述炼钢工艺过程在同样的加热温度条件下，获得更多的AlN抑制剂，从而提高取向硅钢的电磁性能，可以使最终成品的铁损P1.7/50降低0.05W/Kg。   
具体实施方式
   以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后放入钢包中。转炉出钢后，将钢水倒入钢包中，使氮化硅锰合金、硅铁合金混合、熔融并搅拌均匀，完成钢水的合金化过程；在将钢水从转炉倒入钢包的后期，即钢水、氮化硅锰合金和硅铁合金的混合后期，向钢包的钢水中加入顶渣料，并使得顶渣料覆盖钢水液面，以促进钢水对N的吸收，增加钢水中N含量，使其N质量含量为0.012%。氮化硅锰合金与钢水的质量配比为1.5Kg/T；硅铁合金与钢水的质量配比为39Kg/T。
将微合金化的钢水置于RH精炼炉中，在1605℃下进行精炼。RH精炼过程中通入环流量为50m3/h的氮气环流，控制钢水中N的质量含量稳定在0.007%。此时测定钢水中的O和N的含量，根据钢水中Als含量成分设计的下限，进行理论计算添加适量的铝粒，对钢水中Als的成分含量微调至0.014%，最终确保RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在1.90，然后控制真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，充分去除钢水中的其余杂质。RH精炼出炉后，即得AlN抑制剂含量为0.021%的取向硅钢钢水，然后对钢水进行后续的工艺加工、处理，即得取向硅钢。
实施例2
将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后放入钢包中。转炉出钢后，将钢水倒入钢包中，使氮化硅锰合金、硅铁合金混合、熔融并搅拌均匀，完成钢水的合金化过程；在将钢水从转炉倒入钢包的后期，即钢水、氮化硅锰合金和硅铁合金的混合后期，向钢包的钢水中加入顶渣料，并使得顶渣料覆盖钢水液面，以促进钢水对N的吸收，增加钢水中N含量，使其N质量含量为0.018%。氮化硅锰合金与钢水的质量配比为2.5Kg/T；硅铁合金与钢水的质量配比为41Kg/T。
将微合金化的钢水置于RH精炼炉中，在1635℃下进行精炼。RH精炼过程中通入环流量为100m3/h的氮气环流，控制钢水中N的质量含量稳定在0.009%。此时测定钢水中的O和N的含量，根据钢水中Als含量成分设计的下限，进行理论计算添加适量的铝粒，对钢水中Als的成分含量微调至0.019%，最终确保RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在2.10，然后控制真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，充分去除钢水中的其余杂质。RH精炼出炉后，即得AlN抑制剂含量为0.026%的取向硅钢钢水，然后对钢水进行后续的工艺加工、处理，即得取向硅钢。
实施例3
将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后放入钢包中。转炉出钢后，将钢水倒入钢包中，使氮化硅锰合金、硅铁合金混合、熔融并搅拌均匀，完成钢水的合金化过程；在将钢水从转炉倒入钢包的后期，即钢水、氮化硅锰合金和硅铁合金的混合后期，向钢包的钢水中加入顶渣料，并使得顶渣料覆盖钢水液面，以促进钢水对N的吸收，增加钢水中N含量，使其N质量含量为0.015%。氮化硅锰合金与钢水的质量配比为2Kg/T；硅铁合金与钢水的质量配比为40Kg/T。
将微合金化的钢水置于RH精炼炉中，在1620℃下进行精炼。RH精炼过程中通入环流量为75m3/h的氮气环流，控制钢水中N的质量含量稳定在0.008%。此时测定钢水中的O和N的含量，根据钢水中Als含量成分设计的下限，进行理论计算添加适量的铝粒，对钢水中Als的成分含量微调至0.016%，最终确保RH精炼后的钢水中Als和N质量含量之比在2.0范围，然后控制真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，充分去除钢水中的其余杂质。RH精炼出炉后，即得AlN抑制剂含量为0.024%的取向硅钢钢水，然后对钢水进行后续的工艺加工、处理，即得取向硅钢。

Claims (6)

1. 一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，包括钢水微合金化和RH精炼过程，其特征在于上述过程钢水中N和Als含量的控制：
第一步：将氮化硅锰合金置于硅铁合金之间，然后与转炉冶炼出的钢水混合、熔融，进行钢水微合金化；
第二步：将第一步所得钢水进行RH精炼并通入氮气环流，测定钢水中N和O含量，添加铝粒至钢水中Als的质量含量为0.014%～0.019%，然后调整真空度不高于100Pa，净循环20分钟以上，使得精炼后的钢水中Als：N的质量含量比为1.90～2.10。
2.如权利要求1所述的一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，其特征在于：第一步中，氮化硅锰合金与钢水的质量配比为1.5~2.5Kg/T。
3. 如权利要求1所述的一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，其特征在于：第一步中，硅铁合金与钢水的质量配比为39~41Kg/T。
4.如权利要求1所述的一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，其特征在于：第一步中，钢水与氮化硅锰合金、硅铁合金的混合后期，向上述混合物质中加入顶渣料至钢水液面被完全覆盖，控制钢水N质量含量为0.012%～0.018%。
5.如权利要求1所述的一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，其特征在于：第二步中，氮气环流的环流量为50～100m3/h，控制RH精炼过程中钢水N质量含量为0.007%～0.009%。
6.如权利要求1-5任一所述的一种控制取向硅钢中AlN抑制剂含量的方法，其特征在于：RH精炼的温度为1605-1635℃。
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