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高磁感取向硅钢的高温加热工艺抑制剂

作者: 发布时间:2020-04-21 11:07:43 浏览次数:

 1、高温加热技术抑制剂(1350~1420℃)

    1.1 硫化锰(MnS)

    MnS是取向硅钢中的重要抑制剂。Hi-B钢中W(Mn)=0.06%~0.12%、W(S) =0.02%~0.03%,锰与硫量有密切关系,即[Mn%]×[S%]固溶度积对二次再结晶有很大影响。板坯再加热和热轧冷却过程是MnS固溶和以微细弥散相质点沉淀析出的过程。为保证获得稳定的高磁性,则须使MnS完全固溶,且在高温(1400℃左右)下加热板坯。控制[Mn%]×[S%] = (11~19)X 10 -4,热轧板坯在终轧迅速冷却后,析出的细小MnS抑制剂质点呈球形,尺寸约为8~100 nm。黑木克朗等得出,以MnS为抑制剂的取向硅钢脱碳退火后MnS质点的平均直径为17~22 nm,质点所占体积分数为1.40×10 -3,质点分布密度为7.9×10  13个/cm3。二次再结晶温度一般在870~925℃。温度达1075℃时,MnS质点失去抑制作用。在完成稳定初次基体和完善二次再结晶后,在大于1150℃干氢气氛的高温退火中MnS质点被分解。随硫的扩散挥发而实现了成品硅钢的净化。对于高磁感取向硅钢来说,MnS的抑制能力还不够,一般和AlN等抑制剂一起使用。取向硅钢批发就找无锡赢钢科技有限公司

    1.2 氮化铝(ALN)

    A1N是Hi-B钢的主要抑制剂,在炼钢时加入铝和氮,板坯经过1300~1360℃固溶处理,开坯热轧后以及一次强冷轧前进行ALN沉淀析出退火,在950~1200℃氢气中进行。沉淀析出的AlN质点呈针状或杆状,其尺寸一般在0.1μm左右且具有独特的析出方向性。即在a-Fe中析出细小的具有密排六方结构的针状AlN质点,在a—Fe基体的{100}或者{120}面上存在着{10,1}AlN//{120}a—Fe或者{12,2)AlN//{122}a-Fe的位向关系。A1N保持这样的析出方向性使其能量处于稳定。如果再结晶成核沿着这种析出质点方向生长,那么这种晶核就会稳定迅速地长大。因此,在脱碳退火和开始二次再结晶的过程中,AlN不仅抑制了一次晶粒的生长和促进了二次再结晶,且使二次晶粒择优长大。但AlN为主要抑制剂,在以后的高温常化和一次大压率冷轧工艺制造Hi-B钢时磁性不稳定,即抑制力不够强,因此要配合用MnS辅助抑制剂。黑木克朗等得出AlN+MnS方案的Hi-B钢中AlN析出质点平均直径为13~16 nm,析出物所占体积分数为1.59 X 10 -3,质点分布密度为2 X 1014个/cm3,比MnS方案大一个数量级。由于质点更小和数量更多,抑制初次晶粒长大能力更强。

    1.3 硒化锰(MnSe)

    MnSe抑制剂是在1959年开始的生产试验中被发现的。当时,全球生产取向硅钢的主流方法是美国阿姆科公司(Armco)发明的以MnS为抑制剂的二次冷轧法。日本川崎制铁公司技术人员独立开发了利用大量晶界偏析元素的技术。在这项研究中,该公司技术人员发现MnSe比MnS有着更好的晶界移动抑制力,且已成功地应用于工业生产中。用MnSe作为抑制剂要求在硅钢中的叫w (Mn)和w(Se)分别控制在0.045%~0.070%和0.02%~0.08%,板坯加热1360℃,固溶后在冷轧前于1050℃进行常化,使MnSe弥散均匀析出。在完成抑制作用后,MnSe析出质点在1150℃于氢中净化退火。

    1.4 锡(Sn)

    锡可在第2相质点MnS和A1N与基体界面处偏聚。近年大量研究证明,在高磁感取向硅钢中加入w(Sn)0.05%~0.10%可明显改善磁性。多数学者认为,锡可在第2相质点MnS和AlN与基体界面处偏聚,阻碍它们的Ostwald长大,使其更加细小、弥散,从而增强对晶粒正常长大的抑制能力,减小初次晶粒尺寸,在最终高温退火后得到更完善的(110)<001>二次再结晶组织,提高了取向度和磁性。此外,锡还使常化时r相的分布更均匀,常化后铁素体的分布更均匀,从而增大了铁素体晶粒尺寸,冷轧时形成更多的形变带,使二次晶粒尺寸减小、铁损进一步降低。

    由于锡是一种表面活性元素,因此亦有可能在最终高温退火的升温阶段在晶界发生偏聚,加强对晶粒正常长大的抑制能力,减小初次晶粒尺寸,从而起到辅助抑制剂的作用。小松肇等证明,加锡后使析出相质点数量更多,更细化和分布更均匀。他认为这是析出相质点与基体的界面上发生偏聚而阻碍了这些质点的奥斯特瓦德长大所致。刘治斌等研究锡或锑对A1N+MnS方案Hi-B硅钢组织和磁性影响时,也证明它们加强了抑制能力,初次晶粒尺寸减小。随后,赵宇等采用扫描俄歇微探针研究也证实在脱碳板中锡沿晶界明显偏聚,加强了抑制能力且降低二次再结晶温度。由于锡在普通大角晶界上的选择性偏聚,阻碍它们迁移的拖曳力更强,进一步增大了(110)<001>二次晶核周围以9为主的重合点阵晶界和普通大角晶界的迁移速率之差别,因此可促进(110)<001>二次晶核的择优长大。

    1.5 锑(Sb)

     锑是晶界偏析型溶质元素。川崎公司研究发现,添加ALN、氮化硼等氮化物以及锑晶界偏析型溶质元素的复合抑制剂起着更好的抑制效果。川崎公司在MnSe+Sb方案的基础上开发了MnSe+AlN+Sb的新方案,锑沿晶界偏聚不仅进一步加强抑制力,且使初次晶粒直径(D)更小,明显抑制板厚中部晶粒长大。锑在钢板表层偏聚也防止高温退火升温时表层硒化锰分解和增氮。再者,锑沿晶界偏聚可防止{111}晶粒形成和长大,使{110}织构组分和二次晶核数量增多,二次晶粒尺寸减小。锑可提高二次再结晶开始温度,使(110)<001>位向更准确。

    1.6 钼(Me)

    钼为铁素体稳定化元素,热轧过程有抑制局部相变发生的作用,也就是抑制表层动态再结晶而促进(110)<001>形变晶粒组织更发达,也使中心区的伸长晶粒变得更窄(0.3~1.0 mm宽)。中间退火和脱碳退火后表层(110)<001>初次晶粒比平均晶粒大1.5~5.0倍。钼使热轧板中(110)<001>晶粒的组织继承性加强,其(001>轴偏离度比(110)面偏离度更小,(110)晶粒的晶界角度在10°以内,为小角晶界。

     取向硅钢批发介绍有关加钼的具体作用可归纳为:

    ①提高MnSe或MnS的抑制能力,热轧板表层(110)<001>组分强度比Go钢提高,二次晶核数量增多,二次晶粒尺寸减小,位向更准确。同时,加钼使二次再结晶温度提高15~20℃,且不影响脱碳效果。

    ②铸坯高温加热时钼在表面富集可防止晶界氧化,或在表面附近形成细小Mo2S3。阻止FeS的形成,防止晶界裂纹。

    ③钼在表面富集可抑制氧化,减少Fe2SiO4和FeS的形成量,形成优质的玻璃膜。武钢通过在Hi-B钢中加入微量钼(0.01%~0.10%),在1310℃低温铸坯加热时,其脱碳板表层仍能保证足够强的(111)位向组分。