[發明專利]含鈮低溫取向硅鋼的退火工藝及其控制方法

有效

• 申請號: 201610288024.0
• 申請日: 2016-05-04
• 公開（公告）號: CN105714039B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 馮運莉;李杰;郭婧;王海蛟;王凱
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C21D1/26
• 分類號: C21D1/26;C21D1/76;C21D1/72;C21D3/04;C21D8/02;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/06;C22C38/16;C22C38/18;C21D6/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李桂芳

技術領域

本發明屬于金屬材料制備技術領域，尤其涉及含鈮低溫取向硅鋼的退火工藝及其控制方法。

背景技術

硅鋼片也稱電磁鋼板或電工鋼板，被譽為“鋼鐵中的藝術品”，是電力、電子和軍工事業中不可缺少的重要軟磁合金。根據不同的使用范圍，可以把硅鋼劃分為適用于變壓器類定向磁場的取向硅鋼和適用于電機類旋轉磁場的無取向硅鋼兩大類，其中取向硅鋼利用鐵基金屬的磁晶各向異性和極強的Goss織構(即｛110｝<001>織構)造成了鋼板軋制方向上極為優異的磁性能。由此可見，取向硅鋼是各類變壓器、鎮流器、放大器、穩壓器、繼電器、整流器、電磁開關等定向磁場電器產品制作鐵芯的核心材料。取向硅鋼主要借助其特定的成分降低渦流損耗，利用Goss取向晶粒在軋向上優異的磁化性能，降低磁致損耗并大幅度提高磁感水平。

目前取向硅鋼的生產主要基于傳統流程，采用的抑制劑主要有MnS和AlN兩類。由于MnS和AlN固溶溫度較高，所以鑄坯加熱溫度通常在1350℃以上，造成晶粒粗大，硅在晶界偏析，邊裂嚴重，成材率低，能源消耗大，制造成本高等問題。與以AlN或MnS為抑制劑的硅鋼相比，以鈮的碳氮化物為主要抑制劑的硅鋼具有更高取向度的高斯織構，更優的磁性能。與傳統抑制劑（AlN或MnS）相比，碳氮化鈮Nb(C，N)的固溶溫度較低，并且碳氮化鈮能夠降低AlN的固溶溫度，從而實現板坯的低溫加熱制度，具有節能、 提高成材率和延長爐子壽命等優勢。在熱軋過程中，析出的Nb(C，N)尺寸細小且彌散分布在鋼中。Nb(C，N)析出后的粗化速率非常小，不會發生聚集或長大，可以保持細小的尺寸，抑制初次再結晶晶粒長大的能力更強。但是微合金元素鈮是強碳化物形成元素，這就會使硅鋼脫碳退火時脫碳困難，同時有關含鈮低溫取向硅鋼的脫碳退火工藝和高溫退火工藝的研究鮮有報道，因此迫切需要開發出含鈮取向硅鋼的脫碳退火和高溫退火工藝及其控制方法。

發明內容

本發明旨在解決含鈮低溫取向硅鋼脫碳退火過程中脫碳困難的問題，而提供一種含鈮低溫取向硅鋼的退火工藝及其控制方法，適合于實際生產的含鈮低溫取向硅鋼的脫碳退火及高溫退火工藝及其控制方法，提高含鈮硅鋼的磁性能。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種含鈮低溫取向硅鋼的退火工藝及其控制方法，所述脫碳退火工序的工藝參數控制如下：將冷軋板放入退火爐內，爐內氣氛控制為85%H₂+15%N₂，露點控制在30～65℃，水浴溫度為60～70℃；然后采用大于50℃/s的加熱速度加熱至900～1180℃，保溫時間7～30min，將爐內氣氛調整為100%N₂后，取出試樣空冷至室溫。

本發明所述高溫退火工序的工藝參數控制如下：高溫退火前在鋼板表面涂MgO，爐內氣氛控制為85%H₂+15%N₂，首先用1h快速升溫到500℃；再以55～65℃/h的速度升溫到600～680℃，保溫3～4h；再以55～65℃/h的速度升溫到900℃，保溫3～4h；再以10～14℃/h的速度升溫到1100℃；然后將爐內氣氛調整為100% H2，再以10℃/h速度升溫到1180～1240℃，保溫7～10h；隨后以55℃/h的速度冷卻到550℃，最后將爐內氣氛調整為100%N₂后，隨爐冷卻到室溫。

本發明所述含鈮低溫取向硅鋼化學成分按照重量百分比配比如下：C：0.04～0.06％，Si：2.8～3.40％，Mn：0.04～0.05％，Nb：0.04～0.10％，S：0.013～0.018％，N：0.0085～0.014％，Als: 0.015～0.025％,Cu：0.07～0.08％, Cr≤0.03％，P≤0.012％，余量為Fe和不可避免的雜質。

本發明所述含鈮低溫取向硅鋼，其主抑制劑為Nb(C，N)，輔助抑制劑為AlN、Cu₂S、(Cu,Mn)S和晶界偏聚元素Cr，析出物尺寸為5～55nm，且彌散分布在基體中。