TSCR+固态渗氮工艺试制Hi-B钢的模拟试验

　　采用薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢因具有流程短、能耗低、劳动生产率高、成品性能均匀等优点受到钢铁生产厂家的普遍重视[1-2]。薄板坯连铸连轧生产取向电工钢时，因均热炉温度低于1200℃，受技术条件限制，为在较低的加热温度下保证产品磁性，采用固有抑制剂+后添加抑制剂方法，部分抑制剂(如A1N、Cu2S、MnS等)在热轧或常化处理过程中形成，而在冷轧和脱碳退火后进行渗氮处理，在钢中形成更多AlN质点，提高抑制力[3]。本试验模拟TSCR+固态渗氮工艺对高磁感取向硅钢进行了研究。

　　1　试验材料与方法

　　模拟试验的工艺流程为：真空冶炼→模拟薄板坯连铸→低温板坯加热→热轧→常化→酸洗→冷轧→脱碳退火→涂MgO隔离剂+固态渗氮→高温退火→磁性能测量。

　　具体试验工艺包括：利用15kg真空感应炉冶炼浇注后得到15mm×50mm×250mm的铸坯，将其立刻送入保温炉中，在1150℃保温30min，5道次热轧至2.3mm，开轧温度约为1120℃，终轧温度约为920℃，轧后利用保温炉模拟560℃卷取过程。将热轧板在N2气氛下快速加热至1120℃保温2min，然后空冷至900℃再放入马弗炉中并保温2min后淬入沸水，进行两段式常化处理。常化板经酸洗后，一次冷轧至0.30mm。脱碳退火制度为：835℃×5min，气氛为通过65℃水的30%H2+70%N2。脱碳退火完成后试样涂MgO，其中氮化锰中N质量分数为14%。MgO涂层成分构成为85%MgO+5%TiO2+10%MnN，然后在1200℃长时间保温进行高温退火。采用金相显微镜观察不同阶段试样的显微组织，并采用Image-pro测量晶粒尺寸。采用扫描电镜+能谱分析观察试样中的析出物形貌和种类，通过扫描电镜下多视场观察定量统计确定析出物的体积分数(选则60个视场以上)。

　　2　试验结果及分析

　　实验室模拟薄板坯连铸连轧生产线试制取向硅钢，其成分见表1。

　　2.1　渗氮效果

　　为了确定试验钢的二次再结晶温度，对脱碳板均匀涂MgO涂层，以30℃/h升温至900℃后开始对样品进行渗氮，退火气氛为40%N2+60%H2，渗氮后钢中N质量分数见表2。

　　2.2　二次再结晶开始温度的确定

　　对1号脱碳板和渗氮板进行二次再结晶试验，分别在940、980、1020和1060℃恒温1h，气氛为100%N2。采用80℃左右的50%～60%容积比的HCl溶液侵蚀后观察试样的组织，以此判断二次再结晶的开始温度。发现不经渗氮的脱碳板没有发生二次再结晶，渗氮后脱碳板的二次再结晶组织见图1所示。

　　由图1可以看出，940℃保温时出现了零星的二次晶粒，尺寸较小，980℃保温时二次再结晶不完全，二次晶粒尺寸长大明显，约10mm;1020℃保温时，二次晶粒已经发展完全，观察样品表面，发现二次晶粒颜色大体相似，此时晶粒尺寸约为14mm;1060℃保温时，发现样品二次晶粒之间颜色有明显差别，并且二次晶粒尺寸明显减小，约为6mm，这是因为保温温度超过二次再结晶开始温度，位向差较大的二次晶粒也发生了异常长大。因此，渗氮板的二次再结晶开始温度约为980℃。