方向性珪素鋼低温鋳造ビレットの加熱技術の開発

GNEE鋼冷間圧延方向性鋼

近年、世界の主要な方向性ケイ素鋼生産プラントは、鋳造ビレットの加熱プロセスの改善を非常に重視しています。 従来の高温炉加熱方式を、通常の歩行炉加熱＋高周波誘導炉高温短時間加熱に置き換えました。 1996年、新日本製鐵のバパン工場は1150～1250度の低温鋳造ビレット加熱プロセスを使用してHi-B鋼を製造した。 ロシアは、CGO鋼を製造するために1250〜1280度のスラブ加熱プロセスを使用してきました。 省エネ、環境保護、コスト削減がますます追求される現代の鉄鋼業界において、低温鋳造ビレット加熱プロセスは、確実に製品の製造に広く使用されるでしょう。方向性珪素鋼.

指向性のあるケイ素鋼高温鋳造ビレット加熱技術

方向性珪素鋼の製造工程において、二次再結晶により単一のゴス集合組織を得るために、一次結晶粒の正常な成長を効果的に阻害する微細分散した析出相粒子や粒界偏析元素をインヒビターと呼びます。 性的効果。 安定した磁気特性を確保するには、鋳造および凝固の過程で析出する粗大なMnS粒子を完全に溶解する必要があります。 したがって、抑制剤としてMnSを含むCGO鋼鋳造ビレットの加熱温度は1350-1370度として指定され、抑制剤としてMnS + AlNを含むHi-B鋼の加熱温度は、マンガンと炭素が多いためCGO鋼よりも高くなります。 CGOスチールよりも含有量が多い。 加熱温度は 1380-1400 度として指定されます。 鋳造スラブが1350度以上の高温に加熱されると、粗大なMnS粒子は完全に溶解し、熱間圧延工程中に微細に分散した状態で析出する。 微細分散したAlN粒子は主に熱延板の焼ならし工程中に析出する。 CGO鋼の脱炭焼鈍後の適切な初期結晶粒径は15-25μm、Hi-B鋼の場合は10-15μmです。 これにより、二次再結晶化が確実に完了し、高い磁気特性が得られます。 ただし、高温鋳造スラブの加熱には次のような欠点があります。

歩留まりの低下：鋳片の過酸化により燃焼減量が増加（3.5%-6%）、これは通常の炭素鋼の加熱燃焼減量の約4倍である。

(1) 炉底部のスラグ蓄積と低出力：形成されたSiO2酸化物層の融点は1205度しかないため、酸化物層は高温加熱炉内で溶けて炉底部に流れます。 4 000 ビレットの平均加熱には、スラグの洗浄と加熱が必要です。 約8、000はオーバーホールされる予定ですが、炉を修理するための労働条件は非常に劣悪です。

(2) エネルギーの無駄: 主に過度の温度により、燃料消費量が増加します。

(3) 炉寿命の短縮：高温・熱負荷が長時間かかる加熱炉の高温帯の耐火物ライニングは剥離が激しくなり、炉寿命が短くなるだけでなく、メンテナンスの手間がかかります。コストがかかりますが、炉の稼働率も低下します。

（４）製造コストが高い：スラブ粒子の粗大化とエッジ粒界の酸化により、熱間圧延されたストリップはエッジ亀裂を生じやすくなり、歩留まりが低下し、製造コストも同様に高くなる。

（5）多くの製品表面欠陥：熱間圧延帯鋼表面の酸化スケールの除去が不十分であり、製品の物理的品質に影響を与えます。

（６）磁気特性が不安定であり、鋳片表面のアルミニウム、シリコン、カーボンが酸化して含有量が減少し、製品の磁気特性が不均一になり、絶縁皮膜特性が劣化する。

(7) さらに、スラブ粒子の粗大化により、製品に線状の微細な結晶欠陥が発生しやすくなり、磁気安定性に影響を及ぼします。

現在、鋳片を高温で加熱する一般的なプロセスは次のとおりです。まず、鋳片を通常の加熱炉で1200度に予熱し、次に高周波誘導炉に入れて高温かつ短時間で加熱します。暖房。 このプロセスは、従来の高温加熱炉の加熱方法よりもエネルギー消費が少なく、炉本体の耐用年数が長く、底部スラグの蓄積や熱間圧延端の亀裂が減少し、製造コストが削減されます。

方向性ケイ素鋼低温鋳造ビレット加熱技術

高温鋳造ビレット加熱技術には上記の欠点があり、熱間圧延生産ラインを共用するために方向性珪素鋼や他の鋼種を使用することは好ましくないため、ビレットの加熱温度を下げることが不可欠です。 。 鋳造ビレットの低温加熱を実現するには、インヒビターからMnSを除去するか、MnSを弱める効果を取り除き、代わりにAlNやCu2Sなどを使用する必要があります。 これは主に、AlN と Cu2S の固溶温度が MnS よりも低く、低温加熱に適しているためです。 現在、業界で使用されている低温鋳造ビレット加熱プロセスは主に 2 種類あります。1 つは冷間圧延前の二次再結晶の形成に必要な抑制剤 (自然抑制剤と呼ばれます) であり、もう 1 つは窒化後の脱炭焼鈍です。 、窒素は鋼中の元のアルミニウムと結合して微細で分散した（Al、Si）N粒子を形成し、二次再結晶に必要な抑制剤（獲得抑制剤と呼ばれます）が得られます。 窒化処理では窒化量を(150-300)X10-6に制御し、脱炭焼鈍後の一次粒子の平均粒径を18～30μmに制御する。完全な二次再結晶組織を得て高いB800値を得るために。 窒化処理と脱炭焼鈍は同一の連続焼鈍炉内で行われます。つまり、脱炭焼鈍後、鋼帯はH2+N2+NH（混合ガス、酸化速度PH2O/を制御）中を通過します。 PH2 0.04以下 また、窒化の目的を達成するために鋼板の表面にMgO離型剤を塗布する際に窒化物を添加する方法にも使用でき、窒化処理により加熱温度を下げることができます。鋳造スラブの 1150-1200 度。

CGO 鋼の製造に生来の抑制剤を使用すること、および Hi-B 鋼の生産に生来の抑制剤と後天性抑制剤の両方を使用することは、鋳造スラブの加熱温度を下げるもう 1 つの効果的な方法です。 鋳造スラブの加熱温度は1250～1300度に制御可能です。

要約すると、現在、方向性ケイ素鋼には主に次の 2 つの低温鋳造ビレット加熱製造プロセスがあります。

(1) 後期窒化プロセス: 製鋼中に少量のアルミニウムが添加されるだけで、主に Hi-B 方向性ケイ素鋼の製造に使用されます。 その組成には S 質量分率が必要です<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) Cu2S 固有抑制剤プロセス: Cu2S は CGO 鋼の製造における主な抑制剤であり、Cu2S を 1250 ～ 1300 度で加熱して完全固溶体を形成します。 熱間圧延中に析出した細かく分散したCu2S粒子は抑制剤として作用しますが、熱間圧延板中に残った粗大なMnS粒子は抑制剤として作用しません。 初期結晶粒径は高温スラブ加熱工程と低温スラブ加熱工程の間（15-25μm）です。 Hi-B鋼の製造では、MnS+AlNが抑制剤として使用されます。 熱間圧延シートは、多くの場合、微細な AIN 粒子を析出させる処理が行われます。 脱炭と焼鈍の後に、抑制能力をさらに強化するために窒化処理が行われることがよくあります。 この技術により、鋳造ビレットの加熱温度を1250～1300度まで下げることができます。

結論

高温ビレット加熱技術が方向性ケイ素鋼の開発の歴史において重要なマイルストーンであることは否定できません。 インヒビターの役割を十分に理解した上で、安定して高い磁性を得ることができる成熟したプロセスです。 しかし、近年、エネルギー供給不足の深刻化、環境保護やコスト削減の要求の高まりに伴い、高温加熱の欠点がますます顕著になってきています。 スラブの加熱温度を下げることは、世界中の主要な方向性珪素鋼メーカーの関心事となっています。 技術開発のホットスポット。 研究の継続的な深化により、低温鋳造ビレット加熱技術はより広く促進され、応用され、方向性ケイ素鋼の生産と開発の促進に積極的な役割を果たすでしょう。