取向硅钢脱碳退火后渗氮过程的数值模拟研究.docxVIP

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2025-10-21 发布于浙江
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HotWorkingTechnology2019,

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取向硅钢脱碳退火后渗氮过程的数值模拟研究

肖水方\戴方钦\骆忠汉2,郭悦\高洋2,曾曦灿1

(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室，湖北武汉430081;2.国家硅钢工程技术研究中心，湖北武汉430080)

摘要：根据脱碳退火后硅钢带试样表面氧化层特征和元素辉光光谱的分析结果对氧化层进行了简化，并研究渗氮热力学和氮在钢带内部的扩散机理，优化了气固表面综合传质系数，建立了低温取向硅钢渗氮的数学模型。通过不同渗氮条件下的模拟结果与实验结果对比发现，平均拟合优度达到0.85,表明所建模型可靠性较高。渗氮初期（0?20s)氮含量增加非常缓慢，随着渗氮时间的延长氮含量增速加快然后趋于稳定，在渗氮20?50s的条件下，氮含量近似呈直线增加。提高氨气浓度和渗氮温度能使氮含量显著增加，可通过调整渗氮工艺参数使钢带在渗氮后保持适当的渗氮量，实验和模拟结果均表明，在渗氮温度750?800°C、NH3体积浓度2%左右、渗氮30?40s的条件下可获得较为理想的氮含量（150?300)ppm。

关键词：取向硅钢；氧化层；渗氮；数值模拟

DOI:10.14158/j.cnki.1001-3814.2019.20.034

中图分类号：TG156.8 文献标识码A 文章编号：1001-3814(2019)20-0142-06

NumericalSimulationofNitridingProcessofOrientedSiliconSteelafterDecarburizationandAnnealing

XIAOShuifang1,DAIFangqin1,LUOZhonghan2,GUOYue1,GAOYang2,ZENGXican1

(1.KeyLaboratoryforFerrousMetallurgyandResourcesUtilizationofMinistryofEducation,WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430081,China;2.NationalEngineeringResearchCenterforSiliconSteel,Wuhan430080,China)

Abstract：Accordingtothecharacteristicsofoxidationlayeronthesurfaceofdecarburizedannealedsampleandthe

analysisresultsofglowspectrumofelements,theoxidelayerwassimplified.Thethermodynamicsofnitridingandthediffusionmechanismofnitrogeninsteelstripwerestudied.Thecomprehensivemasstransfercoefficientofgas-solidsurfacewasoptimizedandthemathematicalmodelofnitridingoflow-temperatureorientedsiliconsteelwasestablished.Bycomparingthesimulationresultswiththeexperimentalresultsunderdifferentnitridingconditions,itisfoundthattheaveragegoodnessoffitis0.85,whichindicatesthatthereliabilityofthemodelishigh.Atthebeginningofnitriding(0-20s),thenitrogencontentincreasesveryslowly,andwiththei