CN110055489A - 低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法 - Google Patents

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马正强
王雄奎
程迪夫
丁哲
桂虎
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朱永章
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    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces

Abstract

本发明公开了一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括Si3.00～3.35％、C0.045～0.065％、Als0.015～0.045％、Mn0.06～0.12％、S0.003～0.020％、N0.003～0.010％、Cu0.01～0.015％、Sn0.03％～0.04％、Cr及Ni；渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一，从而减少能源消耗，提高渗氮效率；并且保证了同样的渗氮能力，控制钢带中[N]的质量百分数在100～250ppm，AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果，磁性能保持稳定。

Description

低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法
技术领域
本发明涉及取向硅钢生产方法的技术领域，具体涉及一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法。
背景技术
取向硅钢因具有轧制方向上的(110)[001]即高斯织构，在工业上被广泛应用于变压器铁芯生产中。在磁性能方面如果磁感越高、铁损越低，可以使变压器的制造成本降低，质量提高。目前取向硅钢的制造方法主要分为高温和低温板坯制备法，低温高磁感取向硅钢即是热轧板坯温度在1250℃以下，通过热轧、常化、冷轧、脱碳渗氮退火、高温退火和拉伸退火制备的具有低成本、高性能特点的电工材料。其中渗氮工序，即通过介质渗氮使材料在后天形成ALN抑制剂，获得理想的初次再结晶组织，从而在二次再结晶过程中控制晶粒长大并得到良好取向。
目前较广泛的渗氮生产线使用的是外部热源，在一定量的保护气氛下通入氨气对取向硅钢加热渗氮。但是如CN201610999734、CN201711310101描述，目前常规的渗氮方法存在工艺温度高(950～1100℃)，渗氮时间长(30～60s)，因此对设备和操作的要求高，渗氮成本高的缺点。新型渗氮工艺如CN200710039838、CN201711430630中提出了一种高效率渗氮方法，但是等离子和感应加热方式在大生产中对设备换代要求较高；EP0339474B1和CN102041440A提出了低温渗氮方法，存在渗氮较困难，或抑制剂形成后不稳定影响二次再结晶，会导致性能的不稳定和底层的形成异常。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种满足同样渗氮量100～300ppm且组织均匀分布前提下实现低温快速的快速渗氮方法。
为实现上述目的，本发明所设计的低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括：Si：3.00～3.35％、C：0.045～0.065％、Als：0.015～0.045％、Mn：0.06～0.12％、S：0.003～0.020％、N：0.003～0.010％、Cu：0.01～0.015％、Sn：0.03％～0.04％、Cr及Ni，Cr和Ni的总含量小于0.3％，其余为Fe和不可避免杂质物；渗氮处理中，渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
进一步地，所述渗氮处理中，水氢比为0.05～0.13。
进一步地，所述渗氮处理中，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体。
在较低渗氮温度750～850℃下，需在常规水氢比下做适度提高，水氢比根据渗氮温度调节，范围在0.05～0.13之间。水氢比低时，为达到渗氮效果可以降低渗氮温度或延长渗氮时间，但是降低渗氮温度会影响材料磁性及表面氧化层状态；水氢比提高，可增加材料表面铁系氧化物含量，作为渗氮媒介提高渗氮效率，使渗氮温度调整区间增大，在保证渗氮量的同时减少了渗氮时间，因此，水氢比为0.05～0.13。
进一步地，所述渗氮处理中，所述混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积(即气体流量)的10～30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：现有渗氮处理在干气及850～950℃高温渗氮条件下渗氮时间为50～70s，而本发明快速渗氮方法减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一，从而减少能源消耗，提高渗氮效率；并且保证了同样的渗氮能力，控制钢带中[N]的质量百分数在100～250ppm，AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果，磁性能保持稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例和对比例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括：Si：3.00～3.35％、C：0.045～0.065％、Als：0.015～0.045％、Mn：0.06～0.12％、S：0.003～0.020％、N：0.003～0.010％、Cu：0.01～0.015％、Sn：0.03％～0.04％、Cr及Ni，Cr和Ni的总含量小于0.3％，其余为Fe和不可避免杂质物；渗氮处理中，水氢比(为气态水和氢气的体积分数比)为0.05～0.13，渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s，且渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积(即气体流量)的10～30％。
实施例1～实施例9及对比例10～对比例12中低温高磁感取向硅钢的成分及重量百分比均相同，通过上述方法具体实施结果如表1：
表1
从表1可以看出，本发明快速渗氮方法与常规的渗氮工艺得到了相同程度的渗氮量，且在成品中获得了相同甚至更好程度的性能，但本发明快速渗氮方法减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一。

Claims (4)

1.一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括：Si：3.00～3.35％、C：0.045～0.065％、Als：0.015～0.045％、Mn：0.06～0.12％、S：0.003～0.020％、N：0.003～0.010％、Cu：0.01～0.015％、Sn：0.03％～0.04％、Cr及Ni，Cr和Ni的总含量小于0.3％，其余为Fe和不可避免杂质物；其特征在于：渗氮处理中，渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
2.根据权利要求1所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，其特征在于：所述渗氮处理中，水氢比为0.05～0.13。
3.根据权利要求1所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，其特征在于：所述渗氮处理中，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体。
4.根据权利要求3所述低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，其特征在于：所述渗氮处理中，所述混合气体中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的10～30％。
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