פיתוח טכנולוגיית חימום עבור יציקה בטמפרטורה נמוכה של פלדת סיליקון מכוונת

עם ההעמקה המתמשכת של המחקר, טכנולוגיית חימום הבילט ליציקה בטמפרטורה נמוכה תקודם ותיושם באופן נרחב יותר, אשר ישחק תפקיד חיובי בקידום הייצור והפיתוח שלפלדת סיליקון מכוונת.

בשנים האחרונות, מפעלי ייצור פלדת סיליקון מרכזיים בעולם ייחסו חשיבות רבה לשיפור תהליך חימום היציקה. שיטת החימום המסורתית של תנור בטמפרטורה גבוהה הוחלפה בחימום תנור הליכה רגיל + תנור אינדוקציה בתדר גבוה בטמפרטורה גבוהה חימום לזמן קצר. בשנת 1996, מפעל Bapan של Nippon Steel השתמש בתהליך חימום בילט של 1150 ~ 1250 מעלות בטמפרטורה נמוכה כדי לייצר פלדת Hi-B; רוסיה השתמשה בתהליך חימום לוחות של 1250 ~ 1280 מעלות לייצור פלדת CGO. בתעשיית הברזל והפלדה המודרנית, אשר שואפת יותר ויותר לחסכון באנרגיה, הגנה על הסביבה והפחתת עלויות, תהליך חימום היציקה בטמפרטורה נמוכה בוודאי יהיה בשימוש נרחב בייצור פלדת סיליקון מכוונת.

טכנולוגיית חימום בילט יציקה בטמפרטורה גבוהה מפלדת סיליקון מכוונת

בתהליך הייצור של פלדת סיליקון מכוונת, על מנת לקבל מרקם Goss יחיד באמצעות התגבשות משני, חלקיקי הפאזה המשקעים העדינים והמפוזרים או אלמנטים של הפרדת גבול גרגרים שיכולים לעכב ביעילות את הצמיחה התקינה של הגרגרים הראשוניים נקראים מעכבים. השפעה מינית. על מנת להבטיח תכונות מגנטיות יציבות, יש להמיס לחלוטין את חלקיקי ה-MnS הגסים המשקעים במהלך תהליך היציקה והעיבוי. לכן, טמפרטורת החימום של יציקת פלדת CGO עם MnS כמעכב מצוינת כ-1350-1370 מעלות, וטמפרטורת החימום של פלדת Hi-B עם MnS+AlN כמעכב גבוהה יותר מפלדת CGO בגלל כמות גבוהה יותר של מנגן ופחמן תוכן מאשר פלדת CGO. טמפרטורת החימום מוגדרת כ-1380-1400 מעלות. כאשר הלוח היצוק מחומם בטמפרטורה גבוהה יותר מ-1350 מעלות, חלקיקי ה-MnS הגסים מומסים לחלוטין ואז משקעים במצב מפוזר דק במהלך תהליך הגלגול החם. חלקיקי ה-AlN המפוזרים דק מושקעים בעיקר במהלך תהליך הנורמליזציה של הסדין המגולגל חם. גודל הגרגירים הראשוני המתאים לאחר חישול הפחמן עבור פלדת CGO הוא 15-25 מיקרומטר, וזה עבור פלדת Hi-B הוא 10-15 מיקרומטר. זה יכול להבטיח שהגיבוש המשני יהיה מושלם וניתן לקבל תכונות מגנטיות גבוהות. עם זאת, לחימום של לוח יצוק בטמפרטורה גבוהה יש את החסרונות הבאים:

שיעור התפוקה מצטמצם: אובדן השריפה גדל (3.5%-6%) עקב חמצון יתר של הלוח היצוק, הגבוה בערך פי 4 מאובדן השריפה בחימום של פלדת פחמן רגילה;

(1) הצטברות סלג בתחתית הכבשן ותפוקה נמוכה: נקודת ההיתוך של שכבת תחמוצת SiO2 שנוצרה היא רק 1205 מעלות, כך ששכבת התחמוצת נמסה בתנור החימום בטמפרטורה גבוהה וזורמת לתחתית הכבשן. החימום הממוצע של 4 000 בילטים דורש ניקוי של הסיגים וחימום. כ-8,000 יעברו שיפוץ, ותנאי העבודה לתיקון התנור גרועים ביותר;

(2) בזבוז אנרגיה: בעיקר בגלל טמפרטורה מופרזת, צריכת הדלק עולה;

(3) קיצור חיי הכבשן: הציפוי העקשן באזור הטמפרטורה הגבוהה של תנור החימום שהיה נתון לעומס חום גבוה במשך זמן רב יתקלף קשות והחיים יתקצרו, מה שלא רק מגביר את התחזוקה עלויות, אך גם מפחית את קצב פעולת התנור;

(4) עלות ייצור גבוהה: עקב התגבשות גרגר הלוח וחמצון גבול גרגר הקצה, הרצועה המגולגלת חמה נוטה לסדקים בקצה, קצב התפוקה מופחת ועלות הייצור חזקה באותה מידה;

(5) פגמים רבים במשטח המוצר: אבנית תחמוצת שהוסרה בצורה גרועה על פני השטח של פלדת פס ​​מגולגלת חמה, המשפיעה על האיכות הפיזית של המוצר;

(6) התכונות המגנטיות אינן יציבות: האלומיניום, הסיליקון והפחמן על פני הלוח היצוק משולבים עם חמצון, הפחתת התוכן, וכתוצאה מכך תכונות מגנטיות לא אחידות של המוצר והידרדרות של מאפייני הסרט הבידוד;

(7) בנוסף, עקב התגבשות גרגרי הלוח, המוצר נוטה לפגמים של גבישים עדינים ליניאריים, המשפיעים על היציבות המגנטית.

כיום, התהליך הכללי לחימום לוחות יצוקים בטמפרטורה גבוהה הוא כדלקמן: הלוחות היצוקים מחוממים תחילה בתנור חימום רגיל ב-1200 מעלות, ולאחר מכן נכנסים לתנור אינדוקציה בתדר גבוה לטמפרטורה גבוהה ולזמן קצר. הַסָקָה. תהליך זה צורך פחות אנרגיה משיטות חימום מסורתיות של תנור חימום בטמפרטורה גבוהה, לגוף התנור יש חיי שירות ארוכים יותר, מפחית הצטברות סיגים בתחתית וסדקים בקצה גלגול חם, ומפחית את עלויות הייצור.

טכנולוגיית חימום בילט יציקה בטמפרטורה נמוכה מכוונת פלדת סיליקון

בשל החסרונות שהוזכרו לעיל של טכנולוגיית חימום הבילט יציקה בטמפרטורה גבוהה, והיא אינה תורמת לשימוש בפלדת סיליקון מכוונת ובדרגות פלדה אחרות כדי לחלוק את קו הייצור בגלגול חם, הכרחי להפחית את טמפרטורת חימום הבילט. . על מנת להשיג חימום ביציקה בטמפרטורה נמוכה, יש לבטל את ה-MnS או לבטל את ההשפעה של היחלשות ה-MnS מהמעכב, ובמקום זאת יש להשתמש ב-AlN, Cu2S וכו'. זה בעיקר בגלל שטמפרטורת התמיסה המוצקה של AlN ו- Cu2S נמוכה מזו של MnS, שמתאים יותר לחימום בטמפרטורה נמוכה. כיום, ישנם בעיקר שני סוגים של תהליכי חימום בילט יציקה בטמפרטורה נמוכה המשמשים בתעשייה: האחד הוא המעכב (הנקרא מעכב מולד) הנחוץ להיווצרות של התגבשות משני לפני גלגול קר, והשני הוא חישול מפחמן לאחר ניטרידה , החנקן משולב עם האלומיניום המקורי בפלדה ליצירת חלקיקים עדינים ומפוזרים (Al, Si) N, ומתקבל המעכב הדרוש להתגבשות משני (נקרא מעכב נרכש). במהלך טיפול הניטרידינג, כמות הניטרידינג נשלטת ב-(150-300) X10-6, וגודל הגרגרים הממוצע של הגרגרים הראשוניים לאחר חישול הפירוק נשלט ב-18 ~ 30מיקרומטר, על מנת לקבל מבנה משני מושלם מחדש ולקבל ערך B800 גבוה. טיפול ניטריד וחישול שחרור מבוצעים באותו תנור חישול רציף, כלומר, לאחר חישול שחרור, רצועת הפלדה עוברת דרך H2+N2+NH (גז מעורב, השולט בקצב החמצון PH2O/ PH2 פחות או שווה ל-0.04. בנוסף, ניתן להשתמש בו גם בשיטת הוספת ניטריד בעת ציפוי חומר שחרור MgO על פני לוח הפלדה כדי להשיג את מטרת הניטרידינג. תהליך הניטרידינג יכול להפחית את טמפרטורת החימום של הלוח היצוק עד 1150-1200 מעלות .

השימוש במעכבים מולדים לייצור פלדת CGO ושימוש גם במעכבים מולדים וגם במעכבים נרכשים לייצור פלדת Hi-B היא דרך יעילה נוספת להורדת טמפרטורת החימום של הלוח היצוק. ניתן לשלוט בטמפרטורת החימום של הלוח היצוק ב-1250 עד 1300 מעלות.

לסיכום, לפלדת סיליקון מכוונת יש כיום בעיקר את שני תהליכי הייצור הבאים של יציקה בטמפרטורה נמוכה:

(1) תהליך ניטרד מאוחר: רק כמות קטנה של אלומיניום מתווספת במהלך ייצור פלדה, המשמשת בעיקר לייצור פלדת סיליקון בכיוון Hi-B. הרכבו דורש שבריר מסה S<0.007%, and nitriding treatment is carried out after decarburization annealing. The main feature of this process is that the steel strip needs to be nitrided at 750 ℃ ​​X 30s after decarburization annealing. (Al, Si) N particles are formed during the high temperature annealing and heating process, which hinders the growth of the primary grains before the secondary recrystallization occurs. The proper size of the primary grains after decarburization annealing is 18-30 μm (larger than the primary grain size of the high-temperature casting billet heating process). This process can reduce the slab heating temperature to 1150-1200℃, which is the lowest temperature used for slab heating in the current industrial production of oriented silicon steel;

(2) תהליך מעכב מולד Cu2S: Cu2S הוא המעכב העיקרי בייצור פלדת CGO, ו-Cu2S מחומם ב-1250 עד 1300 מעלות כדי להשיג פתרון מוצק מלא. חלקיקי Cu2S העדינים והמפוזרים המשקעים במהלך הגלגול החם פועלים כמעכבים, בעוד ששאר חלקיקי ה-MnS הגסים בגיליון המגולגל החם אינם עושים זאת. גודל הגרגר הראשוני הוא בין תהליך חימום לוחות בטמפרטורה גבוהה לתהליך חימום לוחות בטמפרטורה נמוכה (15-25 מיקרומטר). בייצור פלדת Hi-B משתמשים ב-MnS+AlN כמעכב. הסדין המגולגל חם מטופל לעתים קרובות כדי לזרז חלקיקי AIN עדינים. לאחר decarburization וחישול, ניטרידינג משמש לעתים קרובות כדי לחזק עוד יותר את יכולת הדיכוי. טכנולוגיה זו יכולה להפחית את טמפרטורת החימום של הבילט היצוק ל-1250 עד 1300 מעלות.

סיכום

אין להכחיש שטכנולוגיית חימום הבילט בטמפרטורה גבוהה היא אבן דרך חשובה בהיסטוריה של הפיתוח של פלדת סיליקון מכוונת. זהו תהליך בוגר שיכול להשיג באופן יציב תכונות מגנטיות גבוהות לאחר שאנשים הבינו במלואם את תפקידם של מעכבים. עם זאת, בשנים האחרונות, עם המחסור הגובר באספקת אנרגיה והדרישות המתגברות לשמירה על איכות הסביבה והפחתת עלויות, החסרונות של חימום בטמפרטורה גבוהה הפכו יותר ויותר בולטים. הורדת טמפרטורת החימום של לוחות הפכה לדאגה של יצרני פלדת סיליקון מכוונים גדולים בעולם. נקודות חמות לפיתוח טכנולוגיה. עם ההעמקה המתמשכת של המחקר, טכנולוגיית חימום הבילט ליציקה בטמפרטורה נמוכה תקודם ותיושם באופן נרחב יותר, אשר ישחק תפקיד חיובי בקידום הייצור והפיתוח של פלדת סיליקון מכוונת.

מגולגל קר פלדת סיליקון ללא אוריינטציה