CN113416915A - 一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电工钢生产技术领域，具体涉及一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，旨在解决现有技术渗氮速度慢，渗氮效果不佳，能耗大，生产周期长的问题，包括以下步骤：S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理：S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为750‑950℃，渗氮时间为25‑35s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.15‑0.25MPa,渗氮介质的流量为5‑20NL/min；S22、经稀土溶液浸泡1‑2小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460‑560℃，渗氮时间为10‑25s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.15‑0.25MPa,渗氮介质的流量为1‑10NL/min；S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。

Description

一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺
技术领域
本发明涉及电工钢生产技术领域，具体涉及一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺。
背景技术
取向电工钢用于制作变压器、电磁开关等器件的铁芯，在电力、电子、军事工业等领域中发挥着重要作用。目前取向电工钢的制造方法主要分为高温和低温板坯制备法，低温高磁感取向电工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，CN102517592、CN102492816等公开的生产方法中，通过改进渗氮工艺，增加工艺段，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，起到提高取向电工钢磁性能的作用。但是工艺参数多，影响因素多，操作复杂，渗氮效果控制难度大。而且充入氮气、氢气和氨气的混合气进行气体渗氮，氨气容易提前分解，在管道和高温炉膛内流过的气体比例呈动态变化，造成炉内各部的氨气分解量有一些差别，渗氮量控制在100-300ppm，范围大，不宜稳定控制，容易造成渗氮不均匀，氮化物分布不合理，无法获得最佳渗氮效果，影响取向电工钢最终磁性能的稳定。同时，随使用时间的增长，炉膛和管道的钢制结构件也会被渗氮，作为触媒对氨气分解有更强的触媒作用，加速氨气的分解，加大氨气消耗量，影响工艺稳定性，并造成设备老化、维修困难。CN101294268公开了一种等离子渗氮室内进行取向硅钢等离子渗氮处理的方法，通过控制等离子渗氮室一定范围的极电压值和真空度的方法对钢板进行渗氮，抑制剂细小均匀，工艺稳定性好，钢板表面状态对渗氮效果影响小，氨气消耗小。但钢带连续运转的情况下，进行等离子渗氮方法需要在特定的真空度下进行，对设备和生产操作要求高，不利于在取向电工钢制造企业的推广。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，解决现有技术渗氮速度慢，渗氮效果不佳，能耗大，生产周期长的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理：
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为750-950℃，渗氮时间为25-35s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.15-0.25MPa,渗氮介质的流量为5-20NL/min；
S22、经稀土溶液浸泡1-2小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460-560℃，渗氮时间为10-25s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.15-0.25MPa,渗氮介质的流量为1-10NL/min；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
可选地，所述步骤S1中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 2.5-4.5％；Si 0.01-0.04％；Mn 0.1-0.20％；P 0.003-0.01％；S 0.003-0.01％；Als 0.025-0.035％；N 0.003-0.006％；Cu 0.1-0.2％；Sn 0.05-0.10％；RE0.02-0.05％；其余为铁和少量的杂质。
可选地，所述RE的组成成分包括Ce，其质量分数为2-4％。
可选地，所述步骤S1中，热轧是铸坯在1050-1100℃加热，开轧温度为900-1100℃，终轧温度为850-950℃，卷取温度为400-600℃，轧成1.5-3.0mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在大于1050到小于等于1150℃保温60-180s后冷却到850-1050℃，保温60-150s后冷却，放入质量分数为20-25％的盐酸溶液中浸泡10-15min，再放入去离子水中浸泡3-5min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为80-90％；
脱碳退火是冷轧钢板在800-900℃保温3-6min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为5-30％。
可选地，所述步骤S2中，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的10-30％。
可选地，所述步骤S22中，稀土溶液的溶液浓度为0.5-1％，其组成成分包括Ce和/或La。
本发明的有益效果：
1、通过在碳钢中添加微量稀土元素，对渗氮过程具有明显的催渗作用，并提高表面硬度，改善渗层脉状组织，大幅缩短渗氮处理的工艺周期，另外对钢水的脱氧、脱硫、夹杂物变性处理、凝固组织及钢材性能具有重要改善作用。
2、经稀土溶液浸泡，稀土元素可附着在铸坯表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过渗氮处理后可显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性。
3、氨气喷射至钢带表面分解渗氮，减少了氨气在炉膛和管道内的消耗，减少不低于40％的量，同时还能缓解因炉温、气流波动影响氨气分解差异造成的渗氮不均匀状况，另外氨气在钢带表面分解，活性氮原子在表面维持较大的浓度梯度，结合二段渗氮处理，使渗氮效果更加均匀、渗层加深至钢带厚度的中心，转化为稳定的AlN抑制剂，保证最终磁性能的稳定性。
4、工艺参数主要通过氨气的流量结合渗氮温度、时间来控制，促使表面俘获的氮离子及时、快速地扩散，减少钢带表面形成的亚稳态氮化物提前分解，仅调整氨气流量来控制渗氮效果，可稳定控制钢带中氮的质量百分数在160-180ppm，操作简化，实施便捷。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考实施例来详细说明本申请。
实施例1：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
其中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 2.5％；Si 0.02％；Mn 0.1％；P 0.003％；S 0.005％；Als 0.035％；N 0.005％；Cu 0.1％；Sn 0.06％；RE 0.02％；其余为铁和少量的杂质；本发明中以AIN为主要抑制剂，所以成分中要求至少含有0.025％AIs和0.03％N以确保形成所需的抑制剂，但是Al大于0.035后容易形成粗大的AIN夹杂对磁性能产生不利影响，N大于0.01％后容易在钢带表面形成鼓泡影响质量，不易控制初次再结晶晶粒的尺寸，由于渗氮处理会引入更多的氮，所以冶炼成分中氮含量可小于0.006％，从而降低冶炼的难度，另外引入稀土元素可对后续渗氮工序具有明显的催渗作用，改善渗层脉状组织，缩短渗氮处理的工艺周期，在本实施例中，RE的组成成分包括Ce，其质量分数为3％；
具体地，热轧是铸坯在1100℃加热，开轧温度为1050℃，终轧温度为950℃，卷取温度为600℃，轧成2.0mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在1150℃保温120s后冷却到900℃，保温70s后冷却，放入质量分数为20％的盐酸溶液中浸泡10min，再放入去离子水中浸泡5min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为90％；
脱碳退火是冷轧钢板在800℃保温5min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为25％；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的10％；
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为750℃，渗氮时间为25s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.15MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
由于稀土元素的原子半径比铁大，添加稀土元素后导致周围基体晶格产生畸变，氮原子优先在畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相氮化物的形核核心，从而促进了氮化物均匀形核；同时，在扩散过程中，稀土元素还具有吸附作用，在表面形成较高的氮浓度，增大与内层的浓度差，配合第一次处理采用较高的渗氮温度和较长的渗氮时间，有利于氮原子的渗透和扩散，促进渗氮过程的进行，从而显微硬度层深加深；
S22、经稀土溶液浸泡2小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460℃，渗氮时间为15s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.15MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
通过浸泡将稀土元素附着在钢带表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过第二次渗氮处理，只需较低的渗氮温度和较短的渗氮时间，就能显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性；
其中，稀土溶液的溶液浓度为0.5％，在本实施例中，其组成成分包括Ce；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
实施例2：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
其中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 3.5％；Si 0.03％；Mn 0.1％；P 0.006％；S 0.006％；Als 0.025％；N 0.003％；Cu 0.15％；Sn 0.07％；RE 0.03％；其余为铁和少量的杂质；本发明中以AIN为主要抑制剂，所以成分中要求至少含有0.025％AIs和0.03％N以确保形成所需的抑制剂，但是Al大于0.035后容易形成粗大的AIN夹杂对磁性能产生不利影响，N大于0.01％后容易在钢带表面形成鼓泡影响质量，不易控制初次再结晶晶粒的尺寸，由于渗氮处理会引入更多的氮，所以冶炼成分中氮含量可小于0.006％，从而降低冶炼的难度，另外引入稀土元素可对后续渗氮工序具有明显的催渗作用，改善渗层脉状组织，缩短渗氮处理的工艺周期，在本实施例中，RE的组成成分包括Ce，其质量分数为3％；
具体地，热轧是铸坯在1050℃加热，开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，卷取温度为450℃，轧成2.0mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在1100℃保温160s后冷却到850℃，保温80s后冷却，放入质量分数为25％的盐酸溶液中浸泡15min，再放入去离子水中浸泡5min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为90％；
脱碳退火是冷轧钢板在900℃保温3min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为20％；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的20％；
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为850℃，渗氮时间为35s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.25MPa,渗氮介质的流量为15NL/min；
由于稀土元素的原子半径比铁大，添加稀土元素后导致周围基体晶格产生畸变，氮原子优先在畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相氮化物的形核核心，从而促进了氮化物均匀形核；同时，在扩散过程中，稀土元素还具有吸附作用，在表面形成较高的氮浓度，增大与内层的浓度差，配合第一次处理采用较高的渗氮温度和较长的渗氮时间，有利于氮原子的渗透和扩散，促进渗氮过程的进行，从而显微硬度层深加深；
S22、经稀土溶液浸泡1.5小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460℃，渗氮时间为10s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.15MPa,渗氮介质的流量为8NL/min；
通过浸泡将稀土元素附着在钢带表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过第二次渗氮处理，只需较低的渗氮温度和较短的渗氮时间，就能显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性；
其中优选为，稀土溶液的溶液浓度为0.5％，在本实施例中，其组成成分包括La，通过实验发现La的效果优于Ce，当含La稀土溶液浓度为0.5％,460℃渗氮时,渗层厚度增加最明显,由231μm增加到265μm,渗层厚度提高27.4％；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
实施例3：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
其中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 4.5％；Si 0.04％；Mn 0.15％；P 0.005％；S 0.004％；Als 0.03％；N 0.004％；Cu 0.2％；Sn 0.1％；RE 0.03％；其余为铁和少量的杂质；本发明中以AIN为主要抑制剂，所以成分中要求至少含有0.025％AIs和0.03％N以确保形成所需的抑制剂，但是Al大于0.035后容易形成粗大的AIN夹杂对磁性能产生不利影响，N大于0.01％后容易在钢带表面形成鼓泡影响质量，不易控制初次再结晶晶粒的尺寸，由于渗氮处理会引入更多的氮，所以冶炼成分中氮含量可小于0.006％，从而降低冶炼的难度，另外引入稀土元素可对后续渗氮工序具有明显的催渗作用，改善渗层脉状组织，缩短渗氮处理的工艺周期，在本实施例中，RE的组成成分包括Ce，其质量分数为4％；
具体地，热轧是铸坯在1050℃加热，开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，卷取温度为450℃，轧成1.5mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在1100℃保温180s后冷却到900℃，保温120s后冷却，放入质量分数为20％的盐酸溶液中浸泡10min，再放入去离子水中浸泡3min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为80％；
脱碳退火是冷轧钢板在850℃保温5min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为18％；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的25％；
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为950℃，渗氮时间为30s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.2MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
由于稀土元素的原子半径比铁大，添加稀土元素后导致周围基体晶格产生畸变，氮原子优先在畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相氮化物的形核核心，从而促进了氮化物均匀形核；同时，在扩散过程中，稀土元素还具有吸附作用，在表面形成较高的氮浓度，增大与内层的浓度差，配合第一次处理采用较高的渗氮温度和较长的渗氮时间，有利于氮原子的渗透和扩散，促进渗氮过程的进行，从而显微硬度层深加深；
S22、经稀土溶液浸泡1小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460℃，渗氮时间为15s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.2MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
通过浸泡将稀土元素附着在钢带表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过第二次渗氮处理，只需较低的渗氮温度和较短的渗氮时间，就能显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性；
其中，稀土溶液的溶液浓度为1％，在本实施例中，其组成成分包括La；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
实施例4：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
其中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 2.5％；Si 0.01％；Mn 0.2％；P 0.003％；S 0.003％；Als 0.035％；N 0.006％；Cu 0.15％；Sn 0.05％；RE 0.04％；其余为铁和少量的杂质；本发明中以AIN为主要抑制剂，所以成分中要求至少含有0.025％AIs和0.03％N以确保形成所需的抑制剂，但是Al大于0.035后容易形成粗大的AIN夹杂对磁性能产生不利影响，N大于0.01％后容易在钢带表面形成鼓泡影响质量，不易控制初次再结晶晶粒的尺寸，由于渗氮处理会引入更多的氮，所以冶炼成分中氮含量可小于0.006％，从而降低冶炼的难度，另外引入稀土元素可对后续渗氮工序具有明显的催渗作用，改善渗层脉状组织，缩短渗氮处理的工艺周期，在本实施例中，RE的组成成分包括Ce，其质量分数为3％；
具体地，热轧是铸坯在1050℃加热，开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，卷取温度为450℃，轧成2mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在1100℃保温180s后冷却到900℃，保温120s后冷却，放入质量分数为20％的盐酸溶液中浸泡10min，再放入去离子水中浸泡3min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为90％；
脱碳退火是冷轧钢板在850℃保温5min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为18％；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的20％；
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为950℃，渗氮时间为30s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.2MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
由于稀土元素的原子半径比铁大，添加稀土元素后导致周围基体晶格产生畸变，氮原子优先在畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相氮化物的形核核心，从而促进了氮化物均匀形核；同时，在扩散过程中，稀土元素还具有吸附作用，在表面形成较高的氮浓度，增大与内层的浓度差，配合第一次处理采用较高的渗氮温度和较长的渗氮时间，有利于氮原子的渗透和扩散，促进渗氮过程的进行，从而显微硬度层深加深；
S22、经稀土溶液浸泡1.5小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为560℃，渗氮时间为20s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.25MPa,渗氮介质的流量为5NL/min；
通过浸泡将稀土元素附着在钢带表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过第二次渗氮处理，只需较低的渗氮温度和较短的渗氮时间，就能显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性；
其中，稀土溶液的溶液浓度为0.5％，在本实施例中，其组成成分包括La；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
实施例5：
一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
其中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 3.0％；Si 0.03％；Mn 0.18％；P 0.008％；S 0.006％；Als 0.035％；N0.005％；Cu 0.15％；Sn 0.08％；RE 0.05％；其余为铁和少量的杂质；本发明中以AIN为主要抑制剂，所以成分中要求至少含有0.025％AIs和0.03％N以确保形成所需的抑制剂，但是Al大于0.035后容易形成粗大的AIN夹杂对磁性能产生不利影响，N大于0.01％后容易在钢带表面形成鼓泡影响质量，不易控制初次再结晶晶粒的尺寸，由于渗氮处理会引入更多的氮，所以冶炼成分中氮含量可小于0.006％，从而降低冶炼的难度，另外引入稀土元素可对后续渗氮工序具有明显的催渗作用，改善渗层脉状组织，缩短渗氮处理的工艺周期，在本实施例中，RE的组成成分包括Ce，其质量分数为4％；
具体地，热轧是铸坯在1050℃加热，开轧温度为950℃，终轧温度为850℃，卷取温度为450℃，轧成2.8mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在1050℃保温70s后冷却到850℃，保温90s后冷却，放入质量分数为20％的盐酸溶液中浸泡15min，再放入去离子水中浸泡5min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为90％；
脱碳退火是冷轧钢板在900℃保温3min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为25％；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的25％；
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为900℃，渗氮时间为32s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.25MPa,渗氮介质的流量为18NL/min；
由于稀土元素的原子半径比铁大，添加稀土元素后导致周围基体晶格产生畸变，氮原子优先在畸变区偏聚，形成原子气团，当浓度达到一定值后，将成为第二相氮化物的形核核心，从而促进了氮化物均匀形核；同时，在扩散过程中，稀土元素还具有吸附作用，在表面形成较高的氮浓度，增大与内层的浓度差，配合第一次处理采用较高的渗氮温度和较长的渗氮时间，有利于氮原子的渗透和扩散，促进渗氮过程的进行，从而显微硬度层深加深；
S22、经稀土溶液浸泡2小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为560℃，渗氮时间为25s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.25MPa,渗氮介质的流量为10NL/min；
通过浸泡将稀土元素附着在钢带表面和渗层内并均匀分布，从而提高表面的氧含量，有利于氧化膜的形成，减轻磨粒磨损的程度，再通过第二次渗氮处理，只需较低的渗氮温度和较短的渗氮时间，就能显著增加渗层的硬度分布和渗层厚度，进一步提高耐蚀性、耐磨性；
其中，稀土溶液的溶液浓度为1％，在本实施例中，其组成成分包括La；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、经过冶炼、连铸后，对铸坯进行热连轧、常化酸洗、冷轧及脱碳退火的工序；
S2、在渗氮炉内进行两段渗氮处理：
S21、第一段渗氮处理的渗氮温度为750-950℃，渗氮时间为25-35s,另外，渗氮介质的喷射压力为0.15-0.25MPa,渗氮介质的流量为5-20NL/min；
S22、经稀土溶液浸泡1-2小时后，继续第二段渗氮处理，其渗氮温度为460-560℃，渗氮时间为10-25s，另外，渗氮介质的喷射压力为0.15-0.25MPa,渗氮介质的流量为1-10NL/min；
S3、涂隔离剂、高温净化退火后得到成品。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，所述步骤S1中，铸坯的化学组分及质量百分比为：
C 2.5-4.5％；Si 0.01-0.04％；Mn 0.1-0.2％；P 0.003-0.01％；S 0.003-0.01％；Als0.025-0.035％；N 0.003-0.006％；Cu 0.1-0.2％；Sn 0.05-0.1％；RE 0.02-0.05％；其余为铁和少量的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，所述RE的组成成分包括Ce，其质量分数为2-4％。
4.根据权利要求1所述的一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，所述步骤S1中，热轧是铸坯在1050-1100℃加热，开轧温度为900-1100℃，终轧温度为850-950℃，卷取温度为400-600℃，轧成1.5-3.0mm厚的热轧板；
常化酸洗是热轧板在大于1050到小于等于1150℃保温60-180s后冷却到850-1050℃，保温60-150s后冷却，放入质量分数为20-25％的盐酸溶液中浸泡10-15min，再放入去离子水中浸泡3-5min；
冷轧是是用一次或带中间退火的二次冷轧法轧制到成品厚度，其最终总压下率为80-90％；
脱碳退火是冷轧钢板在800-900℃保温3-6min，炉内气氛为H2和N2的混合气体，其中H2含量体积百分比为5-30％。
5.根据权利要求1所述的一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中，渗氮气氛为NH3、N2及H2的混合气体，其中N2与H2的体积份数比为1:3，NH3占混合气体总体积的10-30％。
6.根据权利要求5所述的一种冷轧取向电工钢钢带的渗氮处理工艺，其特征在于，所述步骤S22中，稀土溶液的溶液浓度为0.5-1％，其组成成分包括Ce和/或La。
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