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    取向硅鋼低溫鑄坯加熱技術的進展

    發布時間: 2018-11-02來源:鋼鐵

    隨著研究的不斷深入,低溫鑄坯加熱技術將會得到更加廣泛的推廣應用,對取向硅鋼的生產發展起到積極的推動作用。


    近年來,世界各大取向硅鋼生產廠對鑄坯加熱工藝的改進十分重視,傳統的高溫爐加熱方式已被普通步進爐加熱+高頻感應爐高溫短時間加熱方式所取代。1996年新日鐵八蟠廠已采用1150 ~ 1250℃低溫鑄坯加熱工藝生產Hi-B鋼;俄羅斯則一直采用1250 ~ 1280 ℃板坯加熱工藝生產CGO鋼。在日益追求節能、環保以及降低成本的現代鋼鐵工業中,低溫鑄坯加熱工藝必將在取向硅鋼的生產中得到普遍應用。


    取向硅鋼高溫鑄坯加熱技術



    在取向硅鋼生產過程中,為了通過二次再結晶獲得單一Goss織構,能夠有效抑制初次晶粒正常長大的細小、彌散的析出相質點或晶界偏聚元素稱為抑制劑拔揮了關鍵性作用。為保證獲得穩定的磁性能,必須使澆注冷凝過程中析出的粗大MnS顆粒完全固溶。因此,以MnS為抑制劑的CGO鋼鑄坯加熱溫度規定為1350一1370℃,以MnS+AlN為抑制劑的Hi-B鋼由于錳和碳含量高于CGO鋼,加熱溫度規定為1380一1400℃。鑄坯經高于1350℃的高溫加熱,粗大的MnS顆粒完全固溶,在熱軋過程中再以細小彌散狀態析出。細小彌散的AlN質點主要是在熱軋板常化過程中析出的。CGO鋼脫碳退火后合適的初次晶粒尺寸為15 ~25 μm,Hi-B鋼為10 ~15μm。這樣可以保證二次再結晶完全從而獲得高磁性。但是高溫鑄坯加熱具有以下缺點

    成材率降低:由于鑄坯過氧化使燒損量增大(3.5%-6%)比普碳鋼加熱燒損量約高4倍;

    (1)爐底積渣嚴重、產量低:形成的SiO2氧化層熔點僅為1205℃,因此在高溫加熱爐中氧化層熔化而流到爐底,平均加熱4 000鑄坯就要清理爐渣,加熱約8000就要檢修,修爐勞動條件極差;

    (2)能源浪費:主要由于溫度過高,燃料消耗增大;

    (3)爐子壽命縮短:長期承受高溫熱負荷的加熱爐高溫區內襯耐火材料剝落嚴重、壽命縮短,不僅增加了維檢費用,而且降低爐子作業率;

    (4)制造成本高:由于鑄坯晶粒粗化和邊部晶界氧化,熱軋帶易產生邊裂,成材率降低,制造成本士曾力口;

    (5)產品表面缺陷多:熱軋帶鋼表面氧化鐵皮去除不良,影響產品實物質量;

    (6)磁性能不穩定:鑄坯表層中鋁、硅和碳與氧化合,使其含量降低,造成產品磁性能不均勻,絕緣膜特性變差;

    (7)另外,由于鑄坯晶粒粗化,產品易出現線狀細晶缺陷,影響磁性穩定性。    

    目前,采用高溫鑄坯加熱的通用工藝為:鑄坯先經1200℃的普通加熱爐預熱,隨后進入高頻感應爐進行高溫短時間加熱。這種工藝較傳統高溫加熱爐加熱方式消耗的能源少,爐體使用壽命更長,減少了爐底積渣和熱軋邊裂,制造成本降低。


    取向硅鋼低溫鑄坯加熱技術



    由于高溫鑄坯加熱技術存在上述缺點,且不利于取向硅鋼與其它鋼種共用熱軋生產線,降低鑄坯加熱溫度勢在必行。為實現低溫鑄坯加熱,必須在抑制劑中排除MnS或弱化MnS的作用,而以AlN、Cu2S等取而代之。這主要是因為AlN和Cu2S等的固溶溫度比MnS低,更適合實現低溫加熱。目前,工業上采用的低溫鑄坯加熱工藝主要有兩種:一種是在冷軋前形成二次再結晶所必需的抑制劑(稱為先天抑制劑),而另一種是在脫碳退火后通過滲氮處理,使氮與鋼中原有的鋁結合,形成細小彌散的(Al、 Si) N質點,得到二次再結晶所必需的抑制劑(稱為后天抑制劑)。滲氮處理時,滲氮量控制在(150-300 ) X10-6,脫碳退火后初次晶粒的平均粒徑控制在18 ~30μm, 以便得到完善的二次再結晶組織,獲得高的B800值。滲氮處理與脫碳退火在同一連續退火爐中進行,即在脫碳退火后鋼帶通過H2+N2+NH(混合氣體,控制氧化率PH2O/PH2≤0. 04。此外,還可采用在鋼板表面涂MgO隔離劑時添加氮化物的方法,以達到滲氮的目的。采用滲氮工藝可將鑄坯加熱溫度降至1150一1200℃。   

    利用先天抑制劑生產CGO鋼和同時利用先天抑制劑及后天抑制劑生產Hi-B鋼是降低鑄坯加熱溫度的另一條有效途徑,可將鑄坯加熱溫度控制在1250一1300℃。

    概括起來,取向硅鋼目前主要有以下兩種低溫鑄坯加熱生產工藝:

    (1)后期滲氮工藝:在煉鋼時只添加微量鋁元素,主要用于生產Hi-B取向硅鋼。其成分要求S質量分數<0. 007% ,在脫碳退火后進行滲氮處理。該工藝主要特點為在脫碳退火后鋼帶需經750 ℃X 30s滲氮處理。高溫退火升溫過程中形成(Al,Si) N質點,在二次再結晶發生前阻礙初次晶粒長大。脫碳退火后初次晶粒的合適尺寸為18 ~30 μm(大于高溫鑄坯加熱工藝的初次晶粒尺寸)。該工藝可將鑄坯加熱溫度降低至1150一1200℃是目前取向硅鋼工業生產中鑄坯加熱采用的最低溫度;

    (2)Cu2S先天抑制劑工藝:生產CGO鋼時以Cu2S為主要抑制劑,Cu2S經1250一1300℃加熱實現完全固溶。熱軋過程中析出的細小彌散Cu2S質點起到抑制劑作用,而熱軋板中殘存的粗大MnS顆粒不起抑制作用。初次晶粒尺寸介于高溫鑄坯加熱工藝及低溫鑄坯加熱工藝之間(15-25μm)。生產Hi-B鋼以MnS+AlN作為抑制劑,熱軋板經常化處理析出細小AIN質點在脫碳退火后常采用滲氮處理,進一步加強抑制能力。該項技術可將鑄坯加熱溫度降低至1250一1300℃。


    結語



    不可否認,高溫鑄坯加熱技術是取向硅鋼發展史上一個重要的里程碑,是人們充分認識到抑制劑的作用后制定的一種可以穩定獲得高磁性能的成熟工藝。但是,近年來,隨著能源供應的日益緊張以及對于環保、降低成本要求的不斷提高,高溫加熱的缺點越來越突出地顯露出來,降低鑄坯加熱溫度已成為世界各大取向硅鋼生產廠關注的技術開發熱點。隨著研究的不斷深入,低溫鑄坯加熱技術將會得到更加廣泛的推廣應用,對取向硅鋼的生產發展起到積極的推動作用。


    來源:《鋼鐵》 李軍

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