一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法

技术领域

本发明属于电工钢生产技术领域，尤其涉及一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法。

背景技术

取向硅钢尤其是体积小，质量轻的高磁感取向硅钢是制造大型变压器、发电机和电动机铁芯不可或缺的材料，近年来随着中国发电量的大幅增长和制造业的兴起，市场对取向硅钢的需求量和性能要求不断提高。

取向硅钢的性能主要分为两种方式，即磁性能和力学性能。取向硅钢的磁性能和力学性能的优劣是体现取向硅钢质量以及加工性能的重要因素，取向硅钢中晶粒组织大小决定着晶粒晶界的运动和磁畴的移动，进而决定着取向硅钢的磁性能和力学性能：晶粒组织越大则取向硅钢的铁损和涡流损耗越高；取向硅钢中的凝固组织粗大，在同样的塑性变形量下，变形分散在较少的晶粒中进行，导致变形不均匀，同时使得分散在每个晶粒内的位错密度增大，即使塑性变形时较小的形变量也会产生应力集中的问题，增大开裂几率，因此，取向硅钢的晶粒细化一直是冶金工作者的研究重点。

发明内容

针对现有技术中取向硅钢因晶粒尺寸大导致的铁损高、磁感应强度弱、力学和加工性能差的技术问题，本发明提供了一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，能有效降低取向硅钢中的晶粒组织，提高硬度和屈服强度，降低反常损耗和涡流损耗，提高取向硅钢的磁性能和力学性能。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，在钢液LF精炼过程中加入纳米氧化钇晶体，该方法具体包括以下步骤：

S1：转炉冶炼后的硅钢液转移至LF精炼炉中，加入精炼所需渣料后加热，使钢液升温至1620~1630℃；

S2：向钢液中加入脱氧剂后加热至1640℃~1650℃，调节钢液中溶解氧含量≤10×10

S3：向S2所得钢液中加入纳米氧化钇（Y

相对于现有技术，本发明提供的通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，在钢液LF精炼过程中向钢液中加入了纳米氧化钇晶体，这些纳米氧化钇晶体在硅钢液中属于异质形核，而硅钢液属于均质形核，当硅钢液固化结晶时，由于异质形核的形核功小于均质形核的形核功，因此晶核会优先吸附在异质形核上，达到提高形核率，细化凝固组织的效果。LF精炼工艺中温度的控制和硅钢液中溶解氧含量调节，能使硅钢液的状态达到纳米氧化钇晶体加入的最适状态，既避免了纳米氧化钇晶体加入后进入炉渣，又使其均匀地分散在硅钢液中，最大限度地发挥出细化晶粒的效果。与传统冶炼工艺相比，本发明提供的细化取向硅钢晶粒组织的方法能将取向硅钢中的晶粒大小降低30%以上，能有效地改善取向硅钢的磁性能和力学性能。

优选地，纳米氧化钇晶体的粒径为50~200nm。

优选地，纳米氧化钇晶体的加入量为0.2~1kg/吨硅钢液。

优选地，纳米氧化钇晶体的加入方式为铁箔包裹或浸入式喷吹。

优选的加入方式，可以避免纳米氧化钇晶体在加入过程中与钢液直接接触，避免在加入过程中损失，保证纳米氧化钇晶体在钢液中的分布状态，从而提高纳米氧化钇晶体细化取向硅钢晶粒组织的技术效果。

优选地，S1中渣料加入后控制LF精炼炉中底吹气体流量为5~15NL/（min·吨硅钢液）。

渣料加入后优选的底吹气体流量，可以避免底吹气体带走钢液中的过多热量，从而使钢液快速升温的同时保证钢液内各部分温度的均匀，达到快速化渣的效果。

优选地，S2中脱氧剂加入后控制LF精炼炉中底吹气体流量为20~40NL/（min·吨硅钢液）。

优选地，S3中纳米氧化钇晶体加入后控制LF精炼炉中底吹气体流量为5~10NL/（min·吨硅钢液）。

纳米氧化钇晶体加入后优选以上底吹气体流量，可以使纳米氧化钇晶体在钢液中迅速分布均匀，同时避免纳米氧化钇晶体在分散过程中损失，最大限度地发挥出纳米氧化钇晶体细化晶粒的作用。

优选地，S3中脱氧剂为铝粒。

优选地，该方法还包括将完成LF精炼的硅钢液经连铸、热轧、常化、冷轧、退火工艺后制得取向硅钢薄板坯的过程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面分为多个实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例提供一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，该方法具体包括以下步骤：

S1：转炉冶炼后的100吨硅钢液进入LF精炼炉后，检测钢液温度为1578℃，钢液中的溶解氧含量为318ppm加入精炼所需渣料，降下电极到炉渣中埋弧加热，底吹氩气流量12NL/（min·吨硅钢液），精炼至钢液温度1625±5℃；

S2：底吹气体流量调节至30NL/（min·吨硅钢液），加入铝粒进一步脱氧，使钢液中的溶解氧含量≤10ppm钢液温度1645℃±5℃后，继续冶炼至钢液成分达到目标取向硅钢标准；

S3：将30kg粒径范围为50~200nm，平均粒径为168nm的纳米Y

S4：LF精炼后的钢液经过连铸、热轧、常化、冷轧和退火等工序后得到取向硅钢板坯。

实施例2

本实施例提供一种通过LF精炼工艺细化取向硅钢晶粒组织的方法，该方法具体包括以下步骤：

S1：转炉冶炼后的210吨硅钢液进入LF精炼炉后，检测钢液温度为1569℃，钢液中的溶解氧含量为342ppm加入精炼所需渣料，降下电极到炉渣中埋弧加热，底吹氩气流量12NL/（min·吨硅钢液），精炼至钢液温度1625±5℃；

S2：底吹气体流量调节至30NL/（min·吨硅钢液），加入铝粒进一步脱氧，使钢液中的溶解氧含量≤9ppm钢液温度1645±5℃后，继续冶炼至钢液成分达到目标取向硅钢标准；

S3：将63kg粒径范围为50~200nm，平均粒径为168nm的纳米Y

S4：LF精炼后的钢液经过连铸、热轧、常化、冷轧和退火等工序后得到取向硅钢板坯。

对比例1

本对比例提供一种取向硅钢液LF精炼的方法，该方法与实施例1相比，除在LF精炼过程中不加入纳米Y

对比例2

本对比例提供一种取向硅钢液LF精炼的方法，该方法与实施例1相比，除在LF精炼过程中加入等质量大颗粒的Y

对比例3

本对比例提供一种取向硅钢液LF精炼的方法，该方法与实施例2相比，除在LF精炼过程中不加入纳米Y

对比例4

本对比例提供一种取向硅钢液LF精炼的方法，该方法与实施例2相比，除在LF精炼过程中加入等质量大颗粒的Y

检测例

（1）对实施例1和对比例1~2所制得的板坯的化学成分进行检测，并通过金相显微镜观察实施例1和对比例1~2所制得的板坯中晶粒，通过image pl软件处理金相显微图片，得到晶粒的平均尺寸，结果如表1所示：

（2）对实施例2和对比例3~4所制得的取向硅钢板坯的化学成分进行检测，并通过金相显微镜观察实施例2和对比例3~4所制得的板坯中晶粒，通过image pl软件处理金相显微图片，得到晶粒的平均尺寸；结果如表2所示。

表1

表2

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。