抑制剂在取向硅钢生产中具有极为关键的作用,为使取向硅钢成品组织获得单一高斯织构并具有优良的磁性能,通常采用细小弥散的第二相质点以及单元素溶质作为抑制剂,通过钉扎作用与晶界偏聚作用,在脱碳退火和最终高温退火升温过程中抑制初次再结晶晶粒的正常长大,并使具有{110}〈001〉位向的初次晶粒(二次晶核)能够吞并周围的其他初次晶粒发生二次再结晶而异常长大。
对于采用厚板坯流程生产高磁感取向硅钢的传统技术而言,板坯的高温加热是其中关键点。为了使AlN、MnS等抑制剂起到关键作用,并使成品获得稳定的磁性能,板坯需要在1350～1400℃高温下加热来保证抑制剂的固溶。但高温加热给高磁感取向硅钢的生产带来巨大压力,其弊端表现如下:1)在产品质量方面,成品磁性能易波动,表面缺陷较多;2)在设备使用方面,需设专用加热炉,作业率低;3)在制造成本方面,燃料成本较高,设备使用费用较高,成材率较低,引起成本增加。由此,采用低温板坯加热技术来降低铸坯均热温度就成为生产高磁感取向硅钢中的一个重要工艺改进。
在采用“固有抑制剂法”生产高磁感取向硅钢时,必须改变抑制剂的组成来保证低温加热条件下抑制剂的抑制效果。可采用AlN、Cu2S等取代MnS作主抑制剂,因为AlN与Cu2S的固溶温度低于MnS,这有利于降低板坯均热温度;或同时向钢中添加微量单元素溶质抑制剂,如Sn、Sb、Bi等来改变抑制剂类型,并加强抑制能力。
若抑制正常晶粒长大的固有抑制剂数量不足时,必须在最终高温退火阶段二次再结晶开始之前对钢板进行渗氮处理,来弥补板坯低温加热所带来的抑制剂数量上的不足。可采用渗氮处理来获得钢中所需的抑制剂,由于不要求钢中固有抑制剂完全固溶,不仅可以大幅降低板坯的均热温度,还能克服冶炼时钢中铝、氮含量的波动,以稳定生产磁性能优异的高磁感取向硅钢。
在脱碳退火后采用NH3行渗氮处理已成为“获得抑制剂法”的主要方式。通过控制渗氮炉内的气氛条件,合理选择渗氮时间与渗氮温度,使得氮能在短时间内快速渗入钢带,并得到所需合适的渗氮量与氮化物的种类、尺寸及分布,并在高温退火升温阶段转化得到合适的种类、数量、尺寸及分布的有效氮化物抑制剂AlN或(Si,Al)N来满足抑制剂的要求。
另外,日本提出“无抑制剂法”的低温板坯加热技术,其理论依据是,高能晶界中存在更多缺陷,能够促进晶界扩散与移动,因此晶界移动速率由高能晶界结构决定,通过钢的纯净化使晶界移动速率的内在差异得以体现,减少高能量晶界的移动阻力,从而促进二次再结晶的进行。在该工艺下,板坯加热温度可降为1150～1200℃。
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