本發(fā)明涉及一種取向硅鋼的生產(chǎn)方法，具體屬于一種高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
取向硅鋼是一種廣泛應(yīng)用于電力、電子、軍工企業(yè)的軟磁材料，主要用于制造變壓器鐵芯。其制造的基本原理是利用抑制劑控制二次再結(jié)晶，在最終的高溫退火過程中形成所謂的高斯擇優(yōu)取向，以獲得較高的磁感和較低的鐵損。所謂的二次再結(jié)晶，是指在一定溫度條件下，某些晶粒吞并周圍的晶粒，開始生長成尺寸非常大的晶粒，此時的溫度稱之為二次再結(jié)晶開始溫度。取向硅鋼的二次再結(jié)晶發(fā)生在高溫退火過程中，具有高斯位向的晶粒，吞并周圍其它位向的晶粒，并迅速長大，使整個鋼板均為具有高斯織構(gòu)晶粒，最終在鋼板軋向上獲得優(yōu)異磁性能。
要想實(shí)現(xiàn)高斯位向的晶粒發(fā)生二次再結(jié)晶，需要存在一種抑制力，以便在二次再結(jié)晶過程中，抑制其它位向晶粒長大。這種抑制力，可以通過控制晶界的方式來獲得，也可以通過控制鋼中的抑制劑來獲得。目前取向硅鋼的工業(yè)化生產(chǎn)，采用的是通過控制鋼中抑制劑來實(shí)現(xiàn)。
所謂的抑制劑主要是指硅鋼中特定的第二相粒子，通過控制硅鋼中抑制劑的種類、分布、數(shù)量與尺寸，抑制其它晶粒的生長，實(shí)現(xiàn)高斯晶粒的二次再結(jié)晶。目前工業(yè)化生產(chǎn)的高磁感取向硅鋼，其抑制劑的控制主要采用兩種方法。
一種是采用板坯熱軋高溫加熱，作為抑制劑的成分，如MnS、MnSe、AlN等（USP1965559、USP3287183、EP08385、EP17830、EP202339），在熱軋加熱階段充分固溶，在熱軋軋制以及后續(xù)的熱處理中，通過控制相變析出等方式，以獲得尺寸、數(shù)量、分布合適的抑制劑。但該方法存在有多種不足，如加熱爐能耗高、壽命縮短、產(chǎn)量低。由于加熱溫度過高，加熱爐燃料消耗大，并且由于長期承受高溫?zé)嶝?fù)荷，加熱爐高溫區(qū)內(nèi)襯耐火材料剝落嚴(yán)重、壽命縮短，增大了維檢費(fèi)用；由于鑄坯表面形成低熔點(diǎn)氧化物，在高溫加熱爐中氧化層熔化而流到爐底，需要大量人力物力進(jìn)行清渣，修爐勞動條件極差，且大大降低加熱爐作業(yè)率；由于鑄坯加熱溫度高，燒損量增大；并且鑄坯晶粒粗化和邊部晶界氧化，熱軋板容易產(chǎn)生邊裂，后工序需要進(jìn)行大量的剪邊，總體成材率降低，制造成本增加。該方法也容易出現(xiàn)磁性能不穩(wěn)定現(xiàn)象。這是由于熱軋過程中很難保證鑄坯尾部的終軋溫度，使得抑制劑分布不均勻，導(dǎo)致鋼卷磁性波動；由于鑄坯晶粒粗化，產(chǎn)品易出現(xiàn)線狀細(xì)晶，也降低磁性能。
近年來隨著節(jié)能降耗要求越來越高，另一種所謂的低溫板坯加熱生產(chǎn)取向硅鋼的方法得到大力發(fā)展。該方法的核心要點(diǎn)是熱軋加熱時抑制劑不能充分固溶到，必須在后續(xù)退火的某些工序中補(bǔ)充抑制劑。目前工業(yè)上普遍采用滲氮的方式，形成新的抑制劑。如脫碳退火后，鋼板在含有氨氣的氣氛中退火，鋼板表面形成氮化硅、氮化鋁等化合物。高溫退火時，鋼板表面氮化物通過擴(kuò)散等反應(yīng)進(jìn)行入鋼板內(nèi)部，以鋁和硅的氮化物等形式在鋼板中均勻分布，成為控制二次再結(jié)晶的抑制劑。
經(jīng)檢索，美國專利USP4225366、USP3841924、USP4623406以及歐洲專利EP0339474等，公布了通過向鋼板中滲氮的技術(shù)，產(chǎn)生適合控制晶粒生長的抑制劑，進(jìn)行取向硅鋼生產(chǎn)的方法。其熱軋時鑄坯的加熱溫度遠(yuǎn)低于常規(guī)鑄坯加熱溫度，一般低于1250℃。中國專利CN1077142C、CN102758127A、CN102787276A也公布了通過后工序滲氮生產(chǎn)取向鋼的方法。采用低溫板坯加熱結(jié)合后續(xù)滲氮方式生產(chǎn)高磁感取向硅鋼，其滲氮溫度、滲氮時間、滲氮量等是關(guān)鍵的工藝控制參數(shù)，國內(nèi)外諸多廠家圍繞這些關(guān)鍵點(diǎn)發(fā)表了大量專利。
中國專利公開號為CN102758127A的文獻(xiàn)，對?；瘻囟?、脫碳工藝和滲氮工藝進(jìn)行了詳細(xì)的限定，其中滲氮溫度限定為760-860℃，時間20-50秒，控制水PH2O/PH2=00.045~0.200，NH3+0.5-4.0%，滲氮量90-260ppm，同時控制其氧化層厚度為0.47-3.35g/m2，可以獲得良好底層優(yōu)良且磁感B8≥1.90T，損耗P17/50≤1.00w/kg的產(chǎn)品。
中國專利公開號為CN102787276A的文獻(xiàn)，提出添加至少以下微量元素的一種：Sb、Bi、Ni、Mo，控制合適的脫碳退火溫度，使初次晶粒尺寸小于30μm，初次晶粒度大于90%，同時控制滲氮量50-260ppm。
日本專利特開2014-208907中提及控制冷軋板表面粗糙度0.20μm以上，滲氮?dú)夥盏难趸孕∮?.05，H2體積含量大于10%，滲氮量50-1000ppm。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，出于穩(wěn)定的考慮，退火機(jī)組的溫度和速度相對固定，通過控制滲氮量來獲得性能良好的產(chǎn)品。然而，從實(shí)際的情況來看，特別是改變工藝時，即使將滲氮量和滲氮溫度控制在以上專利的優(yōu)選范圍內(nèi)，也不一定能獲得性能良好的產(chǎn)品。究其原因，在以上提及的專利文獻(xiàn)及相關(guān)技術(shù)中，均沒有綜合考慮滲氮溫度、滲氮量對性能影響，當(dāng)滲氮溫度或滲氮量發(fā)生改變時，對另一個參數(shù)缺乏明確的指導(dǎo)方向，容易導(dǎo)致性能波動。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的前提下，綜合考慮滲氮溫度與滲氮量對取向硅鋼板磁性能的影響，提出通過控制氮溫度與滲氮量的關(guān)系式滿足特定的范圍，即使工藝進(jìn)行調(diào)整，也能保證磁性能穩(wěn)定的高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)方法。
實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：
一種高磁感取向硅鋼的生產(chǎn)方法，其步驟：
1）經(jīng)冶煉并澆鑄成坯后，對板柸進(jìn)行加熱，其加熱溫度不超過1200℃，控制板坯加熱時間在30~300min；
2）經(jīng)高壓除鱗、熱軋及冷卻后，對熱軋板采用一段式或多段式常化退火，退火溫度控制在800~1200℃，退火時間在1~10min；
3）常規(guī)進(jìn)行冷軋及脫碳退火；
4）在氨氣、氮?dú)饧皻錃饣旌蠚夥障逻M(jìn)行滲氮處理，使?jié)B氮量和滲氮溫度滿足以下關(guān)系：
950≤1176—0.289×TN+0.759×△N≤1100
式中：TN —表示滲氮溫度，單位為℃；
△N—表示滲氮量，單位為ppm；
5）常規(guī)涂布以MgO為主的退火隔離劑并高溫退火；
6）經(jīng)常規(guī)涂敷絕緣涂層后，進(jìn)行熱拉伸平整退火。
其在于：滲氮量和滲氮溫度關(guān)系式最好控制在1070~1090。
其在于：滲氮溫度TN控制在770~880℃。
其在于：滲氮量△N 控制在100~180ppm。
本發(fā)明通過綜合考慮滲氮量及滲氮溫度的關(guān)系，并提出兩者之間的關(guān)系式及控制范圍，其在于：當(dāng)其兩者之間的關(guān)系式結(jié)果高于1100時，在高溫退火過程中，抑制劑容易過早分解，使原本對初次晶粒長大的抑制力開始消失，部分初次晶粒發(fā)生正常長大，不發(fā)生二次再結(jié)晶，鋼帶出現(xiàn)細(xì)晶，導(dǎo)致成品磁性不良；而當(dāng)其兩者之間的關(guān)系式結(jié)果低于950時，部分非高斯位向的晶粒與高斯晶粒一起長大，導(dǎo)致鋼帶的二次再結(jié)晶不穩(wěn)定，使成品鋼帶的位向與高斯位向差距較大，導(dǎo)致成品磁感降低，無法達(dá)到高磁感取向硅鋼的判級標(biāo)準(zhǔn)，降低合格率。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，磁感會隨著滲氮量及滲氮溫度兩者之間的關(guān)系式結(jié)果的增加而降低，如圖1所示，故將其控制在950~1100，優(yōu)選地控制在1070-1090℃。
由于綜合考慮了滲氮溫度及滲氮量對成品性能的影響，即滲氮溫度TN提高，滲氮量及滲氮溫度兩者之間的關(guān)系式結(jié)果低于控制下限，則磁性能下降；當(dāng)滲氮量△N增加，滲氮量及滲氮溫度兩者之間的關(guān)系式結(jié)果增加，磁性能有所提高。其對實(shí)際工藝調(diào)整有指導(dǎo)意義。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在不改變現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的前提下，經(jīng)綜合考慮滲氮溫度與滲氮量對取向硅鋼板的磁性能影響，提出通過控制氮溫度與滲氮量的關(guān)系式在一個范圍內(nèi)，即使工藝進(jìn)行調(diào)整，也能保證磁性能穩(wěn)定。其對實(shí)際工藝調(diào)整更有指導(dǎo)意義。
附圖說明
附圖1為滲氮量及滲氮溫度的關(guān)系式與磁感的相關(guān)關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明予以詳細(xì)描述：
表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的工藝參數(shù)取值列表；
表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的磁性能檢測結(jié)果列表。
本發(fā)明各實(shí)施例均按照以下步驟生產(chǎn)：
1）經(jīng)冶煉并澆鑄成坯后，對板柸進(jìn)行加熱，其加熱溫度不超過1200℃，控制板坯加熱時間在30~300min；
2）經(jīng)高壓除鱗、熱軋及冷卻后，對熱軋板采用一段式或多段式?；嘶?，退火溫度控制在800~1200℃，退火時間在1~10min；
3）常規(guī)進(jìn)行冷軋及脫碳退火；
4）在氨氣、氮?dú)饧皻錃饣旌蠚夥障逻M(jìn)行滲氮處理，使?jié)B氮量和滲氮溫度滿足以下關(guān)系：
950≤1176—0.289×TN+0.759×△N≤1100
式中：TN —表示滲氮溫度，單位為℃；
△N—表示滲氮量，單位為ppm；
5）常規(guī)涂布以MgO為主的退火隔離劑并高溫退火；
6）經(jīng)常規(guī)涂敷絕緣涂層后，進(jìn)行熱拉伸平整退火。
表1 本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的工藝參數(shù)取值列表
表2 本發(fā)明各實(shí)施例及對比例的磁性能檢測結(jié)果列表
本具體實(shí)施方式僅為最佳例舉，并非對本發(fā)明技術(shù)方案的限制性實(shí)施。