取向硅钢低温加热工艺中渗氮工序的与数值模拟研究
低温铸坯加热制备高磁感取向硅钢的技术分析
低温铸坯加热制备高磁感取向硅钢的技术分析高磁感取向硅钢是冷轧取向硅钢的一种，应用于各种电动机、发电机和变压器铁芯，由于其具有低铁损、高磁感强度的特点，成为了国内外取向硅钢生产单位的研究重点。
本文主要以对高磁感取向硅钢专利申请为支撑，综述了传统流程实现低温板坯加热技术的方法，探讨了高磁感取向硅钢生产的发展趋势。
1、高磁感取向硅钢制备技术总体情况国内外对高磁感取向硅钢技术的研究主要分为高温加热法和低温加热法两个分支，高温加热是指热轧工艺中钢板加热的温度在1300℃以上，而低温加热为1300℃以下，通常为1100℃~1250℃；其中高温加热法为传统的HiB钢制备方法，低温加热法为在其基础上进行的演变，为了达到低温加热的目的，又主要包括了从抑制剂和加工方法两个方向进行改进，抑制剂主要包括固有抑制剂和获得抑制S等作为抑制剂；获得抑制剂的工艺思路剂，固有抑制剂是指采用AlN、MnS、Cu2为二次再结晶所必需的抑制剂全部在硅钢生产的后工序加入，即在二次再结晶之前进行渗氮处理，使之与钢中原有的元素结合，形成有抑制剂功能的析出物，以确保产生完善的二次再结晶。
高温铸坯加热具有成材率降低；炉底积渣严重、产量低；温度过高，燃料消耗增大；增加了维检费用，而且降低炉子作业率；制造成本高；产品表面缺陷多；磁性能不稳定等缺点[１]。
且不利于取向硅钢与其它钢种共用热轧生产线，因而如何降低铸坯加热温度的温度成了国内外各企业研究院所研究和专利技术的重点。
本文将对低温加热法制备高磁感取向硅钢的技术进行介绍。
２固有抑制剂技术为实现低温铸坯加热，必须在抑制剂中排除MnS或弱化MnS的作用，而以其他具有较低固溶温度的抑制剂取而代之，比如CuS、AlN。
2浦项钢铁（EP0709470A1）研究了采用AlN为主要抑制剂，以含Cu化合物作为辅助抑制剂，板坯的热轧加热温度为1250~1320℃；JFE尝试了采用CuSe和加入B作为抑制剂，钢中的B与N形成BN，起到抑制作用（JPS521261A）；后续研究中又开发了采用AlN+Sb+MnSe作为固有抑制剂，加入Sb这种抑制元素，将热轧板加热的温度降到了1150~1250℃（JP2000256810）。
取向硅钢调研报告.
取向硅钢调研报告简介取向硅钢主要用于制作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯，是电力工业发展最为重要的功能材料之一。
取向硅钢组织以高度趋于(110) [001」位向，即高斯方向的晶粒为主要特征，是唯一经过二次再结晶得到的钢铁制品，其生产工艺复杂、制造技术严格，被誉为钢铁材料中的“艺术品”。
取向硅钢按{110}<001>取向度和磁性能不同分为普通取向硅钢(Conventional Grain-oriented Silicon Steel,CGO)和高磁感取向硅钢(High Magnetic Induction Grain-oriented Silicon Steel, Hi-B)两类。
Hi-B 钢与CGO 钢相比，具有铁损低、磁感应强度高、磁致伸缩小等优点，用它制作的变压器产品具有空载损耗低、噪声低、体积小等优点。
近年来，高磁感取向硅钢的产量与使用量逐年增大。
两者在性能上的差异见下表1。
表1 CGO和HiB钢的性能比较取向硅钢生产技术现状目前，世界上主要的取向硅钢生产工艺有4种，分别是高温加热两次冷轧法、高温加热一次冷轧法、低温加热两次冷轧法、低温加热一次冷轧法。
每种工艺的生产流程、工艺特点和优缺点如表2所示。
目前全世界仅有约16家企业可以生产取向硅钢。
主要企业有:日本的新日铁和JFE 、韩国的浦项、美国的AK 和AlleghenyLudlum 、俄罗斯的新利佩茨克(简称NLMK)、德国及在法国的蒂森克虏伯、英国的CogentPower 、巴西的Acestita 、波兰的Stalprodukt S.A.、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S.、中国的武钢、宝钢等。
目前取向硅钢最先进的生产厂为新日铁，主要生产HiB 取向硅钢； 韩国浦项主要是仿照日本新日铁低温渗氮工艺，全部产品采用低温加热一次冷轧工艺生产，而且绝大部分产品为HiB；德国蒂森克虏伯开发了以Cu2S+AlN为主，并以MnS+Sn为辅作为抑制剂的低温加热一次冷轧法，生产HiB取向硅钢。
低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法[发明专利]
![低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/3dd0af2b11a6f524ccbff121dd36a32d7375c73f.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910320101.X(22)申请日 2019.04.19(71)申请人 武汉钢铁有限公司地址 430083 湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人 陈文聪 喻越 马正强 王雄奎 程迪夫 丁哲 桂虎 雷艳 朱永章 孙珺如 (74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限公司 42104代理人 胡镇西 张继巍(51)Int.Cl.C23C 8/26(2006.01)C22C 38/02(2006.01)C22C 38/06(2006.01)C22C 38/04(2006.01)C22C 38/42(2006.01)(54)发明名称低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法(57)摘要本发明公开了一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括Si3.00～3.35％、C0.045～0.065％、Als0.015～0.045％、Mn0.06～0.12％、S0.003～0.020％、N0.003～0.010％、Cu0.01～0.015％、Sn0.03％～0.04％、Cr及Ni；渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一，从而减少能源消耗，提高渗氮效率；并且保证了同样的渗氮能力，控制钢带中[N]的质量百分数在100～250ppm，AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果，磁性能保持稳定。
权利要求书1页 说明书2页CN 110055489 A 2019.07.26C N 110055489A1.一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括：Si：3.00～3.35％、C：0.045～0.065％、Als：0.015～0.045％、Mn：0.06～0.12％、S：0.003～0.020％、N：0.003～0.010％、Cu：0.01～0.015％、Sn：0.03％～0.04％、Cr及Ni，Cr 和Ni的总含量小于0.3％，其余为Fe和不可避免杂质物；其特征在于：渗氮处理中，渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
渗氮对含铝晶粒取向硅钢的影响
鞍 钢 技 术
２０ ０７年 第 １期
ＡＮＧＡＮＧ ＥＣＨＮＯＬ Ｔ ０ＧＹ
总第 ３３期 ４
渗 氮 对 含铝 晶粒 取 向硅 钢 的影 响
Ｔ ｍ Ｋ ＭＡ Ｏ等 ｏ＠ Ｕ Ｎ
摘要 所有高导磁率 的 Ｇ Ｏ钢 的生产都采 用 ＭＮ作 为 主要 抑制 剂。工业上 已开发 了 Ｇ Ｏ
维普资讯
鞍 钢 技 术
２０ ０７年 第 ｌ 期
ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
总第 ３ ３期 ４
出相得 到 了细化 。
冷 轧后 ， 试样 在 ２ ％Ｎ ＋ ５ Ｈ 湿 气 氛 中退 ５ ： ７％ ： 火， 以脱碳 和初 次再 结 晶 。以 ｌ ｃ 间隔 ， ０Ｃ为 温度 由 ８ ５Ｃ升至 ８ ５Ｃ ２ｏ ７ 进行 退 火 。这是 Ｇ ｏ Ｏ钢 常 用 的脱
图 １ 工业规模板坯再加热的冶金学概念 （ 平衡态 ）
平均值用于分析。二次再结晶织构采用背反射
劳厄衍 射法检 测 。观察 横截 面微 观 组 织并 测 量初 本文 旨在采用 中温板坯再加热 ， 明渗氮对 次再结 晶 晶 粒 尺 寸 。采 用 Ｔ Ｍ 观 察 抑 制 剂 析 出 证 Ｅ 含铝 的 Ｇ Ｏ钢 的影 响和 用退 火 温 度控 制 初 次再 结 相 。 晶晶粒尺寸与用渗氮控制抑制剂浓度相结合产生 的作用 ， 以获 得较 强的高 斯二 次再结 晶织构 。 二 次再结 晶 的 主 要 影 响 因 素是 抑 制 剂 、 次 初 再 结 晶晶粒尺 寸和初 次再 结 晶 织构 。本 文 冷轧 压
ＡＮ 的状 态并不 那 么重要 ， 抑制 剂本 身更重 要 。 Ｉ 而
极高或极低 。ｓ Ｃｃｌ等开展了这方面的研究 ， ．ｉ ｅ ａ 将
低温板坯加热取向3%硅钢热轧板的研究
摘 要 研 究 的两 种 取 向 硅 钢 （ ： ｏ 一 ．４ Ｃ ３ １ Ｓ、． ０ Ａ 、．７ 、．０ ｕ ０ ０ ５ 、 ．０ Ｎ 和 Ｎ ２ ％ Ｎ ｌ ０ ０ ２ 、 ．６ ｉ００ ９ １０ ０ Ｍｎ ０ ５ Ｃ 、． １ Ｓ ０ ０ ８ ４ ｏ—
００ ０ ３ ２ Ｓ、． １Ａ 、．２ 、． ９ ｕ０ ０ ６ 、．０ Ｎ） ５ 真空感应 炉冶炼 ， ．４ Ｃ、． ０ ｉ００ ４ Ｉ０ ２ Ｍｎ０ ４ Ｃ 、． １Ｓ ００ ８ ２ 由 ０ｋ； 锻成 （ ｍｍ） ５ ０ｘ３ ３０ｘ１ ２ ５板 坯， １ ５ 经 ０℃ ３ ｉ 热 ， 轧 温 度 １ ０ ℃ ， 次 热 轧 成 ２ ３ｍ ３ ， 轧 温 度 ９ ０～１ ０ Ｃ。 实 验 结 果 表 明 ， ２ ０ｍ ｎ加 开 ０ １ ５道 ． ｎ板 终 ５ ０ｑ ０ 两热 轧板 沿板厚方 向存在组织 和织构的不均匀性 ， 热轧板次表层为再结 晶组 织 ， 有较强 的 Ｇ ｓ 织构 组分 ； ｏｓ 中心层 为
一种取向硅钢的渗氮方法[发明专利]
![一种取向硅钢的渗氮方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a57f7a2d640e52ea551810a6f524ccbff121ca22.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101294268A[43]公开日2008年10月29日[21]申请号200710039838.1[22]申请日2007.04.24[21]申请号200710039838.1[71]申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市宝山区富锦路果园[72]发明人李国保 吴培文 刘献东 沈侃毅 孙焕德靳伟忠 金冰忠[74]专利代理机构上海东信专利商标事务所代理人杨丹莉[51]Int.CI.C23C 8/26 (2006.01)C23C 14/48 (2006.01)C23C 14/54 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页[54]发明名称一种取向硅钢的渗氮方法[57]摘要本发明公开了一种取向硅钢的渗氮方法，主要特征包括在等离子渗氮室内进行等离子渗氮处理，通过控制等离子渗氮室中的渗氮温度500～700℃、渗氮时间10～30秒，渗氮气氛为H 2占0～10％，NH 3占0～5％，其余为N 2，控制等离子渗氮室真空度为1000～2000Pa，极板电压为700～1000V，来控制渗入取向硅钢中的N元素的渗入量、分布以及氮化物的尺寸。
在取向硅钢生产中采用等离子渗氮方法可以使渗氮效果均匀，增强抑制剂的抑制力，提高工艺稳定性。
200710039838.1权 利 要 求 书第1/1页1.一种取向硅钢的渗氮方法，其特征在于：经过炼钢、热轧、冷轧、脱碳退火的取向硅钢在等离子渗氮室内进行等离子渗氮处理，通过控制等离子渗氮室中的渗氮温度、渗氮时间、渗氮气氛、真空度与极板电压，来控制渗入取向硅钢中的N元素的渗入量、分布以及氮化物的尺寸。
2.如权利要求1所述的取向硅钢的渗氮方法，其特征在于： 渗氮温度：500～700℃；渗氮时间：10～30秒；等离子渗氮室真空度：1000～2000Pa；极板电压：700～1000V；气氛：H2占0～10％，NH3占0～5％，其余为N2。
不同厚度低温渗氮型取向硅钢初次再结晶组织、织构差异分析
不同厚度低温渗氮型取向硅钢初次再结晶组织、织构差异分析曹博;杨平;单中雨;顾新福【期刊名称】《电工钢》【年(卷),期】2024(6)1【摘要】以0.27 mm、0.23 mm和0.20 mm三种厚度且磁性能都较好的取向硅钢样品为研究对象,通过EBSD技术对其对应的初次再结晶晶粒尺寸及织构进行研究,从而探索不同板厚度对应的最佳初次再结晶组织和织构是否存在异同。
结果表明:三种厚度对应的最佳一次再结晶晶粒平均尺寸均在20~22μm范围内,沿板厚侧面的平均晶粒尺寸基本接近,约为21.4μm;0.27 mm的中心层区域的平均晶粒尺寸比表层更大,而随厚度继续减小,表层和中心层平均晶粒尺寸逐渐接近。
随板厚度的减小,初次再结晶织构增强,主要织构{114}〈481〉、{111}〈112〉以及{100}〈021〉织构均在一定程度上增强,其中{114}〈481〉织构的强度又显著高于其他织构;{114}〈481〉组分面积百分比增加,Goss以及{210}〈001〉组分减少。
在这三种厚度样品中,表层区域的Goss、{210}〈001〉和{114}〈481〉组分比例都高于中心层,{100}〈021〉以及黄铜组分比例都低于中心层。
随着厚度的减薄,表层和中心层区域的{114}〈481〉、{111}〈112〉织构以及中心层区域的{100}〈021〉织构都明显增强。
【总页数】9页(P6-14)【作者】曹博;杨平;单中雨;顾新福【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG142.77【相关文献】1.初次再结晶组织和渗氮量对低温渗氮取向硅钢二次再结晶行为的影响2.取向硅钢27Q110初次再结晶退火对组织和织构的影响3.Sn和冷轧板厚度对取向硅钢初次再结晶组织和织构影响4.低温渗氮型取向硅钢二次再结晶温度及Goss织构锋锐度的研究5.低温板坯加热取向硅钢形变和初次再结晶织构的演变规律因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低温取向硅钢渗氮工艺的研究
低温取向硅钢渗氮工艺的研究
低温取向硅钢渗氮工艺的研究主要涉及了渗氮工艺参数、渗氮均匀性以及Sn含量对渗氮的影响。
以下是主要研究结果：
1. 渗氮温度、时间和氨气比例对渗氮量的影响。
研究发现，在750\~790℃的温度区间内，氨气可以充分分解并确保有活性氮原子渗入钢板。
其中，氨气比例是影响渗氮量的最主要因素，其次为渗氮时间，最后是渗氮温度。
此外，还得到了渗氮工艺的经验公式。
2. 氨气压力和渗氮位置对渗氮均匀性的影响。
研究表明，氨气压力越小，板内[N]值极差越小。
当氨气压力在时，板内[N]值极差小于25ppm。
3. Sn元素在取向硅钢的晶界偏聚，可起辅助抑制剂作用。
适量的Sn有利于减小二次晶粒尺寸，发展更为完善的Goss织构。
此外，研究发现氨气用量比例需与Sn含量呈线性关系。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅低温取向硅钢渗氮工艺相关的论文或咨询该领域的专家。
取向硅钢渗氮工艺
取向硅钢渗氮工艺我呀，一直对取向硅钢渗氮工艺特别着迷。
你可能要问了，啥是取向硅钢啊？这取向硅钢可真是个神奇的东西，就像是钢铁世界里的精英分子。
它在变压器制造等很多领域那可是起着至关重要的作用呢。
就好比一个足球队里的明星球员，缺了它可不行。
那这渗氮工艺又是什么鬼呢？这渗氮啊，就像是给取向硅钢穿上了一层特殊的防护服。
这层“防护服”能让取向硅钢变得更加强大。
我认识一个老师傅，他搞这个渗氮工艺搞了几十年了。
他就跟我说：“小伙子，这渗氮可不简单，就像给一个娇贵的娃娃精心打扮一样，得小心翼翼。
”我当时就特别好奇，问他：“老师傅，那具体怎么个渗氮法呢？”老师傅嘿嘿一笑，说：“这首先得把取向硅钢准备好啊，就像你要做菜，得先把食材洗干净切好一样。
这硅钢得表面平整光滑，不能有啥瑕疵。
要是有了瑕疵，那渗氮的时候就像是给一个浑身是伤的士兵穿铠甲，根本穿不好。
”然后呢，就得把这硅钢放到渗氮炉里面去。
这渗氮炉啊，就像是一个魔法小屋。
在这个小屋里，氮气就像是一群勤劳的小工匠，开始在硅钢表面工作。
这时候温度就很关键了，老师傅皱着眉头说：“这温度啊，就像人的体温一样，得刚刚好。
高了，就像是把小工匠们都热晕了，它们就没法好好工作了。
低了呢，这些小工匠就像是被冻僵了，也没法给硅钢好好穿上‘防护服’。
”我听着觉得特别有趣，这渗氮工艺还真像一场精心策划的战斗呢。
在渗氮的过程中，时间也是个重要的因素。
我又忍不住问老师傅：“老师傅，那这得渗氮多久啊？”老师傅伸出手指点了点我的脑袋说：“这时间啊，就像炖一锅老汤，不能太短也不能太长。
太短了，这‘防护服’薄得像层纸，没啥用。
太长了呢，就像是给硅钢穿了一层又厚又笨的盔甲，反而影响硅钢的性能。
”还有啊，这渗氮过程中的气体流量也很有讲究。
我那爱钻研的朋友也凑过来了，他说：“我感觉这气体流量就像水流一样，得大小合适。
流量太大，就像是洪水冲过来，把那些小工匠都冲跑了。
流量太小呢，又像是涓涓细流，根本没法快速地给硅钢穿上‘防护服’。
取向硅钢常化及其对二次再结晶影响的研究进展
取向硅钢常化及其对二次再结晶影响的研究进展
杨伟阳;黎先浩;于海彬;庞炜光;罗海文
【期刊名称】《材料工程》
【年(卷),期】2024(52)3
【摘要】取向硅钢是重要的铁芯材料,而常化是目前生产高磁感取向硅钢不可或缺的工业生产工序,它可以调整热轧板的组织、织构和抑制剂析出从而改善硅钢磁性能。
本文综述了取向硅钢热轧与常化组织的遗传性规律与常化过程中抑制剂的演变规律,重点讨论了常化对初次再结晶和二次再结晶组织与织构的影响规律,指出常化组织中细小γ-晶粒群有利于二次再结晶,而大的变形α-晶粒与λ-晶粒不利于二次再结晶。
最后针对低温加热渗氮型高磁感取向硅钢推荐了能最优化磁性能的三段式常化工艺及其参数。
而如何在保证获得同等织构组分与抑制剂含量的基础上进一步简化工艺以及常化工艺在薄板坯连铸连轧和薄带连铸生产取向硅钢中的合理应用将是未来常化发展的重点方向。
【总页数】10页(P12-21)
【作者】杨伟阳;黎先浩;于海彬;庞炜光;罗海文
【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院;首钢智新迁安电磁材料有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TG142.1
【相关文献】
1.初次再结晶组织和渗氮量对低温渗氮取向硅钢二次再结晶行为的影响
2.低温薄规格取向硅钢初次再结晶组织对二次再结晶行为的影响
3.常化处理取向硅钢初次到二次再结晶织构变化
4.常化温度对二次冷轧无取向硅钢组织和磁性能的影响
5.取向硅钢初次再结晶板材厚度对二次再结晶演变规律的影响
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