[發(fā)明專利]一種通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法

有效

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• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114686645B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 郭志紅;朱立光;鄭亞旭;劉宇;王旗;韓寶臣;魯素玲;孫會蘭
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: C21C7/10
• 分類號: C21C7/10;C21C7/00
• 代理公司: 河北國維致遠知識產(chǎn)權代理有限公司 13137
• 代理人: 任青

本發(fā)明涉及電工鋼生產(chǎn)技術領域，尤其涉及一種通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法，該方法在取向硅鋼鋼液的RH精煉過程中將硅鋼液中的溶解氧含量調節(jié)到≤20ppm，硫含量調節(jié)到≤50ppm后，加入特定組成的核殼結構的納米顆粒，通過納米顆粒中的釔元素先后與硅鋼液中的氧、硫元素反應生成夾雜物，利用夾雜物降低后續(xù)冶煉過程中硅鋼液的過冷度，阻止硅鋼液二次再結晶的生長，最終達到細化晶粒的效果，最終制得的取向硅鋼中的晶粒組織比普通工藝制得的取向硅鋼的晶粒組織降低30%以上，在磁性能和力學性能上也取得了長足的進步。

技術領域

本發(fā)明屬于電工鋼生產(chǎn)技術領域，尤其涉及一種通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法。

背景技術

取向硅鋼尤其是體積小，質量輕的高磁感取向硅鋼是制造大型變壓器、發(fā)電機和電動機鐵芯不可或缺的材料，近年來隨著中國發(fā)電量的大幅增長和制造業(yè)的興起，市場對取向硅鋼的需求量和性能要求不斷提高。

取向硅鋼的性能主要分為兩種方式，即磁性能和力學性能。取向硅鋼的磁性能和力學性能的優(yōu)劣是體現(xiàn)取向硅鋼質量以及加工性能的重要因素，取向硅鋼中晶粒組織大小決定著晶粒晶界的運動和磁疇的移動，進而決定著取向硅鋼的磁性能和力學性能：晶粒組織越大則取向硅鋼的鐵損和渦流損耗越高；取向硅鋼中的凝固組織粗大，在同樣的塑性變形量下，變形分散在較少的晶粒中進行，導致變形不均勻，同時使得分散在每隔晶粒內的位錯密度增大，即使塑性變形時較小的形變量也會產(chǎn)生應力集中的問題，增大開裂幾率，因此，取向硅鋼的晶粒細化一直是冶金工作者的研究重點。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中取向硅鋼因晶粒尺寸大導致的鐵損高、磁感應強度弱、力學和加工性能差的技術問題，本發(fā)明提供了一種通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法，能有效降低取向硅鋼中的晶粒組織，提高硬度和屈服強度，降低反常損耗和渦流損耗，提高取向硅鋼的磁性能和力學性能。

為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明實施例采用了如下的技術方案：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法，在硅鋼液RH精煉過程中加入納米顆粒，該方法具體包括以下步驟：

S1：轉爐冶煉后的硅鋼液轉移至RH精煉爐中，連續(xù)抽真空并調節(jié)硅鋼液中的溶解氧含量≤20ppm，硫含量≤50ppm；

S2：在壓力≤100Pa的環(huán)境下，向硅鋼液中加入納米顆粒并使其分布均勻后完成RH精煉；

其中納米顆粒為核殼結構，由外向內依次為硅外殼、鈣中間層和釔核。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明提供的通過RH精煉工藝細化取向硅鋼晶粒組織的方法，在硅鋼液RH精煉過程中調節(jié)硅鋼液中的S含量和溶解氧含量后加入特定元素組成、特定結構的納米顆粒，較低的S含量和溶解氧含量能保證納米顆粒中的釔核先與硅鋼液中的氧元素發(fā)生反應，然后再與硅鋼液中的硫元素發(fā)生反應，生成高熔點的氧硫釔復合夾雜物，這種復合夾雜物存在于硅鋼液中，可以在硅鋼液的冷卻過程中提前析出，進而降低硅鋼液的過冷度，促進非均勻形核的形成，阻止硅鋼液二次再結晶的生長，最終達到細化晶粒組織的效果；核殼結構納米顆粒中的硅外殼和鈣中間層不僅能對硅鋼液的組成進行調整，還能對釔核起到保護作用，避免釔核在加入硅鋼液的過程中被燒損或二次氧化，提高釔的利用率。同一硅鋼液采用本方法制得的取向硅鋼與傳統(tǒng)方法制得的取向硅鋼中的晶粒組織大小可降低30%以上。

優(yōu)選地，納米顆粒通過載氣沿RH精煉爐的下降管加入硅鋼液內部，載氣壓力為0.5~0.8Mpa；每噸硅鋼液中加入納米顆粒的速度為0.03~0.20kg/min，加入時間為8~15min；在此條件下，RH精煉爐下降管伸入鋼液液面下100~200mm，下降管與鋼液液面的角度為50°~70°。

優(yōu)選的納米顆粒加入方式，能使納米顆粒在硅鋼液中迅速分布均勻，從而最大限度地發(fā)揮出納米顆粒細化硅鋼中晶粒組織的性能。

優(yōu)選地，載氣為稀有氣體中的至少一種，進一步優(yōu)選的載氣為氬氣。