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高磁感取向硅钢的低温加热工艺抑制剂

时间:2017-03-23 浏览次数:567次 作者:我的钢铁

1、低温板坯加热工艺抑制剂(1150~1250℃)


目前,工业上生产Hi-B钢所采用的方法是,在冷轧前的工序中形成二次再结晶所必需的抑制剂,而板坯低温加热工艺的思想则是二次再结晶所需的抑制剂是在脱碳退火(一次再结晶)完成后至最终成品退火的二次再结晶开始前形成。降低取向硅钢板坯加热温度可避免液渣的形成、减少加热炉的维修量、得到更高的金属收得率以及防止板坯中部不希望的晶粒粗大化等。近年人们在研究板坯低温加热时,为保证抑制剂强度而加入了除MnS以外的如氮化物和晶界析出元素等其它析出物来强化抑制剂。


1.1 氮化铝(ALN)+渗氮

板坯低温加热工艺中所采用的抑制剂主要为AlN。AlN的固溶温度比MnS要低,更适合实现低温加热。按A1N方案将板坯加热温度降到1150~1200℃时,为获得完整的二次再结晶组织、高磁性和好的玻璃膜,则须相应调整成分和改进工艺。工艺改进手段就是向钢中渗氮,使之与钢中原有的元素结合,形成有抑制剂功能的(AI,Si)N析出物。在冷轧后到最终退火发生二次再结晶前渗氮,即能在二次再结晶前形成(AI,Si)N,以确保有足够可产生二次再结晶的抑制剂。新日铁八幡厂按AlN方案和后渗氮处理新工艺生产Hi-B钢,铸坯加热温度降到1250℃,脱碳退火后在含NH3的H2 + N2 气中进行渗氮处理,采用一次冷轧法可生产0.18~0.50 mm厚的产品,且更易制成无玻璃膜的新产品。


1.2 以锰(Mn)部分代硅(Si)

高锰电工钢用锰部分代硅以及添加微量元素作为抑制剂,降低板坯加热温度、降低最终成品退火温度、省去脱碳退火工序。添加锰引起 r - a相变,增加电阻率,使热轧板的组织微细化、均匀化,最终高温退火时稳定形成高斯方位聚集度高的二次再结晶。对用超低碳及低硅的钢起补偿作用。在以锰部分代硅的新型钢中加入非常少量的铝(约0.01%),以形成(A1、Si、Mn)氮化物,在二次再结晶退火期间起抑制剂作用。


日本住友公司屋铺裕义等人早在1989年就推荐了一种几乎无碳的新型简单加工的Si—Mn钢。1995年前后,新日铁公司吉富康成等人也研究开发了这种新型的Si—Mn钢。用锰部分代硅晶粒取向电工钢的板坯加热温度不高于1250℃,最终高温退火温度不高于1000℃,从酸洗到完成最终高温退火整个生产周期在100 h以下;而一般取向或Hi-B取向电工钢的板坯加热温度高于1350℃,最终高温退火温度须高于1200℃,从酸洗到完成最终高温退火整个生产周期在150 h以上。所以,用锰部分代硅晶粒取向电工钢生产装备简化、流程短、需时少、节能多、效益高。


1.3 铋(Bi)和硼(B)

新日铁公司在AlN方案中添加硼w(Bi)=0.008%~0.02%,使产品B8提高到1.96~2.00T,并可有效降低铸坯加热温度,因铋的熔点仅为271.2℃,极低。铋在钢凝固时呈现细小弥散分布而具有抑制作用,同时铋可细化MnS和AlN质点,细化初次及二次再结晶晶粒和改善底层。加铋脱碳退火后,表面形成的氧化物发生变化,在二次再结晶退火时对保护气体有屏蔽作用,避免由渗氮、脱氮引起的抑制剂变化。加铋提高脱碳退火温度,加快机组速度,形成细小初次再结晶晶粒,为最终制成优质产品创造条件。加铋在高温净化退火中铋蒸汽在基体与底层薄膜界面上膨胀,使底层从基体上脱落,表面镜面化,稳定制成极高磁感取向硅钢。


1979年,日本新日铁下山美明等为降低低碳低硅电工钢炼钢成本、提高成材率,加微量的硼代替钢中硼w(AI)0.2%~0.3%。硼在r相中与氮优先形成BN,防止热轧时ALN的析出,使AlN的危害作用减小。硼使(110)位相强度减小,晶粒粗化和磁性提高。硼可完全将氮固定,减轻磁时效。李青山发明提供在不改动现有厂房设备的条件下进行氮化处理形成BN沉淀相,在氮化后得到均匀的初次再结晶组织,进而得到高磁感,由此实现板坯低温加热的方法。硼的优点是,铝与硼相比扩散系数低,在脱碳一氮化过程中形成的AlN主要沉淀在表面层的晶界上,所形成的初次再结晶不均匀,二次再结晶不稳定。硼的扩散速度快,BN不仅均匀分布在表面层中,且分布在内部区域。因而,能获得均匀的初次再结晶组织,实现稳定的二次再结晶。

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