[发明专利]改善板宽方向磁性均匀性的低温高磁感取向硅钢的生产方法

说明书

本发明公开了一种改善板宽方向磁性均匀性的低温高磁感取向硅钢的生产方法，该方法通过冶炼、热轧、酸洗常化、冷轧、连续退火及渗氮、高温退火和拉伸平整退火七大步骤生产得到低温高磁感取向硅钢，其中，钢带在脱碳退火完成后当钢带依次通过传送带的还原区、一次冷却区和渗氮区时，对应使渗氮支管I、渗氮支管II和渗氮支管III的喷射孔小孔朝向钢板的角度自由调整；且钢带上下方渗氮支管的喷射方式采用对称设计；本发明通过调整渗氮退火段渗氮管的结构，实现了板宽方向渗氮量和初次晶粒区差异化控制，从而解决了目前工艺中由于环形炉上下端面温度不均造成的板宽方向磁性不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及高磁感取向硅钢的生产方法，具体地指一种改善板宽方向磁性均匀性的低温高磁感取向硅钢的生产方法。

背景技术

取向硅钢是一种优秀的软磁材料，被广泛应用于大型变压器等输变电产品中，用于制造变压器中的铁芯，它是电力行业发展不可或缺的原材料之一。取向硅钢磁性能的主要技术指标包括铁损和磁感，铁损直接关系到变压器等输变电产品使用时的铁芯损耗。硅钢片在制作铁芯时，钢卷会沿着宽度方向被分成不同宽度的窄条(称之为纵剪)，再横剪成不同形状进行叠片，最后经过夹具进行固定，这些窄条硅钢片磁性的均衡性会影响到变压器三相的平衡从而影响到变压器空载损耗值。虽然可以通过叠片工艺的调整，减小这种影响，但硅钢材料本身磁性的均衡对变压器的铁芯的空载损耗的影响也不容忽视。

取向硅钢在生产过程中，整卷钢的磁性判级别通常是综合了在线连续铁损曲线和小卷头尾取样离线检测的结果，并给予一定富余量而得到的。离线检测是根据GB/T3655，GB/T13789规定进行检测，其中刻痕产品是采用500*500mm单片的磁测结果代表整个板宽方向的磁性，非刻痕产品是测量爱泼斯坦方圈磁性。如果硅钢片在宽度方向上存在磁性的不均匀性，在离线检测时，不同部位的取样必然会对磁性检测结果造成较大影响(刻痕产品尤为突出)。不仅不能准确反应整卷钢的磁性水平，也会对用户的使用造成影响。我们将板宽方向剪成3块500*500mm的试样，分别测量其磁性结果，如表1所示。最好值和最差值相差一个牌号甚至更多。

这种磁性的不均匀性是由晶粒的不均匀性造成的，由于钢卷在环形炉中需要立式放置，导致了环形炉升温过程中钢卷各部分温度的不均匀。钢卷上端面和外圈的升温速度明显高于中部和下端面的升温速度，造成钢卷内外圈，上下端面温度温差可达几百摄氏度，从而造成上端面二次再结晶发展更早，发生更快，中部和下端面二次再结晶较慢。二次再结晶的发展主要受三个方面因素的影响：

(1)抑制剂的数量，种类和大小，

(2)初次再结晶晶粒大小和位相，

(3)成品钢板的厚度；

通常抑制剂数量越多，初次晶粒越大，二次再结晶开始温度越高，二次晶粒位向越准确，成品磁性越好。

AlN作为低温高磁感取向硅钢的主要抑制剂，主要依靠后期渗氮的方式获得，渗氮气氛一般采用NH₃+H₂+N₂，其渗氮过程可分为4个过程：

(1)NH₃由气态变为吸附态；

(2)吸附态的NH₃在铁表面分解出活性氮原子[N]；

(3)渗氮原子[N]向基体内部扩散，主要通过晶界扩散或者间隙扩散至基体内部；

(4)渗氮原子[N]与基体中的Si或者Al化合成原始态的Si₃N₄或者AlN，最终形成抑制剂。由于NH₃在高温环境容易分解，一般会采用H₂+N₂保护气增大NH₃的流动速度，使其迅速喷射在钢板表面释放自由[N]原子产生渗氮效果，NH₃从喷管中释放出来后接触到钢带的时间越短，其分解率越低，释放的自由N越多，获得的渗氮效果越明显。