CN110551968A - 一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法，用于生产低温高磁感取向硅钢铁损值达到0.90～0.95W/kg的成品。本发明高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法为：中温渗氮，渗氮温度为800～850℃，与脱碳温度一致，渗氮时间为10～50s，渗氮介质为氨气，流量为5～6m3/h，压力为25～30KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气。渗氮值工艺标准范围为150～210ppm。

Description

一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法及其产品
技术领域
本发明属于金属材料制造加工领域，具体涉及一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法及其产品。
背景技术
从变压器行业发展趋势来看，变压器将向大容量、高参数、节能、智能化方向发展，国家电力工业在2015年提出推行节能变压器的实施战略，明确了要逐步淘汰S9型变压器，大量使用S13型变压器，尤其是对高磁感取向硅钢需求的明显增长。
高磁感取向硅钢成品铁损及磁感的高低，与全工序生产工艺密切相关，其中渗氮退火工艺尤为关键。目前高磁感取向硅钢的渗氮生产方法主要是两种：高温和低温渗氮。高温渗氮：850～900℃渗氮；低温渗氮：700～800℃渗氮。两种渗氮方式均需要的炉段长，设备投资大，生产能耗大，运营成本高。
中国专利申请一种分三段常化生产高磁感取向硅钢带的方法(申请号2012105199065，公告号CN103074476，公告日2014.02.26)公开了高磁感取向硅钢带的方法，其步骤是：1) 经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；2)进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3 倍厚；3)进行卷取，控制卷取温度在500～700℃；4)分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～950℃，第三阶段温度控制在950～ 800℃；5)一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～250℃时效轧制方式；6)在湿式 N2+H2气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～900℃，脱碳退火时间在60～240秒；7)进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为N2+H2+NH3，并使NH3量占总气体体积百分比的1～30％；8)进行高温退火，退火温度在700～1200℃，退火时间至少2个小时；并在退火温度为750～1100℃范围内，使气氛中的N2体积百分比含量不低于15％；并控制钢带中的N的重量百分比含量在0.007～0.03％，Als的重量百分比含量在0.02～0.035％。步骤7)进行渗氮退火，并将渗氮退火温度控制在750～980℃，渗氮退火气氛为N2+H2+NH3，并使NH3量占总气体体积百分比的1～30％。现有技术的渗氮方法的高磁感取向硅钢的铁损值高，高磁感取向硅钢的质量不能保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法，用于生产低温高磁感取向硅钢，其铁损值达到0.90～0.95W/kg的成品，本发明所述高磁感取向硅钢板具有优良的磁性能。本发明生产工艺是按脱碳退火→渗氮的步骤来实施的，所述的渗氮方法可简称为中温渗氮工艺，具体的实施方案是:
1、脱碳段：脱碳温度800～850℃，露点为40～60℃，脱碳时间为80～400s，炉内通入湿氮氢保护气体；
2、渗氮段：中温渗氮，渗氮温度为800～850℃，与脱碳温度一致，渗氮时间为10～50s，渗氮介质为氨气，流量为5～6m3/h，压力为25～30KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气。渗氮值工艺标准范围为150～210ppm。
在具体的实施例中，生产采取本发明的高磁感取向硅钢渗氮退火的生产高磁感取向硅钢时，其他工艺步骤与现有技术的工艺相同，本发明的重点在于渗氮步骤的改进。所以本发明生产高磁感取向硅钢的步骤是：1)经冶炼并铸坯后，将铸坯加热到1100～1250℃；2)进行热轧：轧制到成品厚度的6～15.3倍厚；3)进行卷取，控制卷取温度在500～700℃； 4)分三段进行常化退火：第一阶段温度控制在950～1150℃，第二阶段温度控制在1050～ 950℃，第三阶段温度控制在950～800℃；5)一次性冷轧至成品厚度，冷轧时采用130～ 250℃时效轧制方式；6)在湿式N2+H2气氛中进行脱碳退火，控制脱碳退火温度在800～ 900℃，脱碳退火时间在60～240秒；7)进行渗氮退火，中温渗氮，渗氮温度为800～ 850℃，与脱碳温度一致，渗氮时间为10～50s，渗氮介质为氨气，流量为5～6m3/h，压力为25～30KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气。渗氮值工艺标准范围为150～210ppm。；8) 进行高温退火。本发明与高温渗氮及低温渗氮技术相比具有如下有益效果：
1、渗氮温度800-850℃，此温度渗氮速度快且易实现控制，脱碳温度直接进入至渗氮段，不需加热或降温，带钢板温更均匀，有利于渗氮的均匀性；
2、渗氮时间最短(10-20s)，比高温及高温渗氮的时间要减少2～3倍，更利于提高生产效率；
3、渗氮用氨气在同等压力25～30KPa下，氨气流量最低，仅需要5～6m3/h，比高温及低温渗氮流量减少3～10倍，对渗氮段的炉辊、加热电阻带、热电偶等设备的腐蚀作用更小，设备使用寿命增加2～3倍；
本发明与高温渗氮及低温渗氮技术相比具有如下经济效益：
高温渗氮方法需在渗氮段前设有二加热段，以提升板温至850～950℃后进入渗氮段渗氮；低温渗氮方法则需要在二均热段后增加管冷段，以降低板温至700～800℃进入渗氮段渗氮；而本发明为中温渗氮，即以脱碳温度进行渗氮，故脱碳后直接进入二均热段进行渗氮，炉段少、炉子短、设备投资小、生产能耗小、运营成本低。
具体实施方式
实施例1为一种高磁感取向硅钢，冷轧至成品厚度0.27mm，之后进行渗氮退火工艺，能够使低温高磁感取向硅钢成品的铁损值达到0.90～0.95W/kg的一种生产方法。
表1：成品的磁性能牌号合格率比较
三批高磁感取向硅钢，均冷轧至成品厚度0.27mm，在其他工艺步骤和工艺条件相同，在进行渗氮步骤时，分别采取三种渗氮步骤，即分别按中温渗氮工艺800-850℃、高温渗氮工艺850～900℃和低温渗氮工艺700～800℃进行作业，后续的工艺和工艺条件相同，生产成品牌号的磁性能就有显著的区别。详见表1：成品的磁性能牌号合格率比较。采用中温渗氮工艺的成品，牌号27QG095以上的合格率为75.5％，牌号27QG100以上的合格率为95.6％，牌号27QG105以上的合格率为100％。
按照上述冷却工艺生产出0.27mm厚度的高磁感取向硅钢，发明例的生产过程工艺参数及磁性能结果如表2所示。
表2：本发明各实施例的主要工艺参数列表
表2中，P1.7/50(W/kg)——铁损值，即磁极化强度在1.7T、频率在50Hz交变磁场下测得的比总损耗，单位为瓦/公斤；
B800(T)——磁感强度值。即在磁场强度H为800A/m(用峰值表示)下的磁感应强度值。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高磁感取向硅钢渗氮退火的生产方法，该渗氮退火步骤为中温渗氮，渗氮温度为800～850℃，与脱碳温度一致，渗氮时间为10～50s，渗氮介质为氨气，流量为5～6m3/h，压力为25～30KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气，渗氮值工艺标准范围为150～210ppm。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：在中温渗氮步骤前，还有一个脱碳步骤，脱碳温度800～850℃，露点为40～60℃，脱碳时间为80～400s，炉内通入湿氮氢保护气体。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述的渗氮退火步骤：渗氮温度为800℃，渗氮时间为10s，渗氮介质为氨气，流量为5m3/h，压力为25KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气，渗氮值工艺标准范围为157ppm。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述的渗氮退火步骤：渗氮温度为850℃，渗氮时间为50s，渗氮介质为氨气，流量为6m3/h，压力为30KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气，渗氮值工艺标准范围为210ppm。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于：所述的渗氮退火步骤：渗氮温度为830℃，渗氮时间为30s，渗氮介质为氨气，流量为5.5m3/h，压力为28KPa，同时炉内通入氮氢混合保护气，渗氮值工艺标准范围为181ppm。
6.根据权利要求1至5任何一所述的生产方法生产的高磁感取向硅钢。
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