[發明專利]一種高磁感取向硅鋼帶滲氮處理方法

無效

• 申請號: 201110415831.1
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN102517592A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 郭小龍;許光;毛炯輝;王若平;駱忠漢;林勇;孫亮;方澤民;陳圣林
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C8/26;C23C8/80;C21D8/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

技術領域

本發明涉及取向硅鋼的生產方法，具體屬于高磁感取向硅鋼滲氮后處理方法。

背景技術

取向硅鋼是指其組成晶粒具有一定取向(一般指高斯取向{110}<001>)的硅鋼產品，鋼帶的表面平行于{110}面，軋制方向平行于<001>方向。取向硅鋼主要用于制造變壓器的鐵芯，通過其優良的軟磁特征和磁化性能，為變壓器提供高的磁通量，從而實現高效的電-磁-電的轉換功能。

衡量取向硅鋼磁化性能好壞的主要參數是磁通密度和鐵損。磁通密度是指在一定磁場強度下磁感應強度的高低，用B表示，單位T；鐵損是指一定頻率和磁通密度下的能量損耗，用P表示，單位W/Kg。磁通密度高，可以減少變壓器鐵芯的體積，節省材料。鐵損低，可以減少變壓器使用過程中的損耗，節省能源。

取向硅鋼的磁通密度主要取決于材料中晶粒的高斯取向度，而鐵損則受磁通密度、鋼帶厚度、電阻率、夾雜物數量、最終晶粒尺寸等因素的影響。

根據磁感強度的水平，取向硅鋼產品通常被分為兩類。在磁場為800amp-turn/m下測量得到的磁感應強度值(即B₈₀₀)較低的，稱為一般取向硅鋼(CGO)，其B₈₀₀一般不超過1.880T；而B₈₀₀超過1.890T的稱為高磁感取向硅鋼片(HGO)。

為了得到優良的磁化性能，取向硅鋼帶在生產過程中需要很多特殊的熱處理環節，以得到合適的初次再結晶組織和合適的抑制劑狀態，從而在二次再結晶后得到良好的晶粒取向。

為了得到良好的二次再結晶，要嚴格控制取向硅鋼中的抑制劑狀態。根據取向硅鋼生產技術的不同，抑制劑的種類有很多，如MnS、AlN、MnSe、Cu₂S、BN、(Al、Si)N、Sn、Sb等。抑制劑越彌散，強度越高，對晶粒長大的抑制能力越好，產品的最終磁性能也越好。

傳統的取向硅鋼片在20世紀30年代就已出現，主要采用MnS作為抑制劑，一般采用二次冷軋法。20世紀60年代，田口悟等人(日本專利特公昭40-15644)發明了以AlN加MnS為抑制劑、一次冷軋壓下率在80％以上的高磁感取向硅鋼生產方法。隨后的三十年里，日本的高磁感取向硅鋼即HiB鋼得到了廣泛深入的研究，生產規模也逐漸擴大。

但是，上述高磁感取向硅鋼產品的生產工序復雜、工藝要求嚴格、生產成本昂貴。特別是，為了使氮化鋁和硫化錳充分固溶，要求熱軋前板坯加熱溫度很高，必須達到1380～1400℃。為此，會帶來板坯燒損多、能源消耗大、加熱爐維護費用高等問題。所以有必要采用新的工藝技術制造高磁感取向硅鋼。

如果降低板坯加熱溫度，熱軋過程中的抑制劑狀態將與高板坯加熱溫度下的完全不同。為了保證二次再結晶的完整良好，必須在熱軋以后的某些工序如脫碳退火工序或高溫退火工序中通過某些特殊工藝來增加鋼帶中抑制劑的有效含量，最常見的特殊工藝是滲氮工藝。

從20世紀80年代起，出現了大量的采用低板坯加熱溫度輔助以滲氮工藝的制造高磁感取向硅鋼的專利。這些專利中板坯加熱溫度一般為低于1300℃，典型板坯加熱溫度為1150℃～1250℃。采用的滲氮工藝也有很多種，按滲氮方法可分為兩種：1、在氧化鎂隔離劑中添加氮化物，通過氮化物在高溫退火過程中的分解，使鋼帶中滲入活性氮，達到滲氮目的；2、在脫碳退火工序的氣氛中加入氨氣，使鋼帶中滲入活性氮。此種氣體滲氮方法根據滲氮溫度的不同又可分為高溫滲氮(溫度900～1050℃)和低溫滲氮(溫度650～800℃)兩類。

采用氨氣滲氮是目前最常見的滲氮方法。在氨氣滲氮的具體工藝中，又有很多不同的方法。1、在濕氣氛下脫碳后，在含有NH₃的干氣氛下進行滲氮；2、在濕氣氛下脫碳后，先進行適當還原，然后在含有NH₃的干氣氛下進行滲氮；3、鋼帶先進行滲氮后，再進行脫碳退火；3、在濕氣氛通入一定的NH₃，同時進行脫碳和滲氮；4、在脫碳之前采用快速加熱，然后濕氣氛下脫碳，然后干氣氛下還原，然后在含有NH₃的干氣氛下進行滲氮。

下面介紹幾個相關的取向硅鋼滲氮方法的專利：