工业化研制薄板坯连铸连轧取向电工钢的组织和性能

采用薄板坯连铸连轧工业生产设备及常规取向硅钢生产技术开发了低成本取向硅钢生产技术,成品性能达到国家牌号标准30Q150.通过适当的热轧板退火处理可获得粗大的热轧板晶粒组织,这有利于促进抑制剂数量的增加及Goss织构的增强,使钢板磁性能提高到30Q140标准.     

中温含铜取向硅钢的形变和再结晶织构特征

通过对比中温含铜取向硅钢与普通取向硅钢和高磁感取向硅钢的组织和织构特征,分析中温含铜取向硅钢独特的织构演变规律及其对二次再结晶行为的影响。结果表明,为了获得有利于高斯晶粒长大的强γ取向线织构,中温含铜钢需经过回复退火处理和高温退火阶段慢速升温。回复过程中γ取向线晶粒储能降低,同时慢速升温有利于γ取向线晶粒的形核和再结晶。中温含铜钢的二次再结晶开始温度超过1000益,由于初次再结晶晶粒组织以γ织构为主且非γ取向线晶粒较少,导致最终二次晶粒尺寸超大且晶界圆滑,二次再结晶机理以择优长大为主导,超大的二次晶粒尺寸导致最终成品的铁损升高,但通过激光刻痕处理后,整体铁损的降低效果比二次晶粒较小的高磁感取向硅钢更加显著。     

含铜低温热轧取向硅钢初次再结晶组织研究

为研究含铜低温热轧取向硅钢再结晶组织,采用3种不同的初次再结晶退火工艺进行热处理.结果表明,脱碳退火前的高温退火工艺有助于增加硅钢初次再结晶组织中20°～45°晶界比率;采用渗氮工艺,可在大幅提高∑5晶界比率的同时增大晶粒尺寸.应用晶粒尺寸阈值公式计算出的初次晶粒大小约为8μm,计算结果与试验数据相符.     

Nb含量对取向硅钢第二相粒子和性能的影响

制备了3种不同Nb含量的取向硅钢(w(Nb)依次为0、0.009%、0.025%),借助SEM、TEM、EDS等手段,系统分析了钢中第二相粒子的形貌、尺寸及分布等,并研究了Nb含量对取向硅钢组织、织构、力学性能及磁性能的影响。结果表明,Nb添加能够有效净化取向硅钢钢液,随着Nb含量从0增加到0.025%,钢中夹杂物数密度从577.5个/mm~2减少至156.6个/mm~2,产生裂纹的可能性降低,有利于热轧和冷轧生产工序的顺利进行;此外,铸坯的室温力学性能也随着Nb含量的增加显著提升,这有利于高强度取向硅钢的生产。当取向硅钢中Nb添加量为0.009%时,渗氮板中析出物、组织和织构分布特点最有利于Goss晶粒在高温退火过程中异常长大,得到大尺寸二次再结晶晶粒,成品板磁性能优异,磁感应强度B_(800)达到1.872 T,铁损P_(1.7/50)仅为1.252 W/kg。     

微合金元素Sn、Nb、Re对无取向硅钢性能的影响

介绍了微合金元素锡、铌、稀土对无取向硅钢性能的影响,并扼要分析了这些元素对硅钢性能的影响机理:晶界偏聚元素Sn可细化晶粒提高硅钢磁性能;微合金元素Nb细化铁素体晶粒,提高硅钢的强度、韧性和塑性及磁性能;稀土元素(RE)在硅钢中的主要作用包括净化钢液、变质夹杂物、改善铸态组织和性能及微合金化,减少晶界上出现偏析的几率.     

取向硅钢中高斯晶粒异常长大选择性行为

对CGO取向硅钢二次再结晶中断实验进行了研究,发现二次再结晶升温过程中,仅在异常长大开始前,高斯晶粒尺寸明显大于其他晶粒,且不同取向晶粒的数量与脱碳退火时的特征一致.高斯晶粒晶界上MnS等抑制剂的优先粗化使高斯晶粒能够率先发生异常长大,且只有晶界弯曲严重或经过很小的生长几个晶粒就能合并的高斯晶粒才能成为二次晶核.在高斯晶粒异常长大过程中,晶界形貌参差不齐,呈岛屿状.研究表明:高斯晶粒独特的生长方式,可能是使二次再结晶能很快完成的原因.     

板坯加热温度对低温技术取向电工钢抑制剂与磁性的影响

利用透射电镜研究了采用"固有抑制剂法"低温板坯加热技术生产的取向电工钢热轧板中抑制剂的析出行为,探讨了板坯加热温度对二次再结晶和成品磁性的影响.结果表明:热轧板中析出相以复合硫化物为主;随着板坯加热温度的提高,复合硫化物中铜锰比增高,析出相尺寸减小,分布更均匀,同时AlN析出增多,使得抑制力更强,二次再结晶更完善,磁性更好.     

薄板坯连铸连轧流程试制含钒钛取向硅钢中氮化物析出相

通过热力学计算与模拟试验研究了含钒钛取向硅钢中氮化物析出相的析出规律与析出行为,并探讨了含钒钛元素的氮化物析出相作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢中辅助抑制剂的可行性.研究表明,在所冶炼的含钒钛取向硅钢的成分范围内,Ti N在钢液凝固末期便具备析出的热力学条件,而Al N与VN只可能在凝固后的α+γ或α+Fe3C两相区内析出.含钒钛取向硅钢中氮化物析出相以成分复杂的复合析出相为主,且随着钒钛加入量的增加,钢中抑制剂析出相总的分布密度由于含钒钛元素的氮化物析出相的增加而明显提高,使抑制剂抑制初次再结晶晶粒正常长大的能力得以加强,最终成品的磁感应强度值B8由1.857 T提升至1.898 T.同时,加入不高于0.007%的Ti与不高于0.005%的V不会影响中间脱碳退火工序的脱碳效果以及高温退火净化阶段硫、氮的脱除效果,其形成的含钒钛元素的纳米级氮化物析出相适合作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢的辅助抑制剂.     

渗氮温度对取向硅钢抑制剂状态的影响

采用低温高磁感取向硅钢(Hi-B钢),分别于660、770、900℃三个温度下进行渗氮试验。借助SEM、EDS、EPMA等技术,对比研究了不同渗氮温度下硅钢中"获得抑制剂"的析出行为及分布情况。结果表明,较低的渗氮温度有利于钢中渗氮量的提高;660、770℃下渗氮试样表层的析出相主要为Si_3N_4,而900℃下渗氮试样表层析出相主要为(Al,Si)N。660℃下渗氮形成的Si_3N_4析出相最多,分布于晶内和晶界处,770℃下渗氮形成的Si_3N_4主要分布于晶界处,而900℃下形成的Si_3N_4大部分已经转化为(Al,Si)N。     

高硅钢近柱状晶初始组织的形变、再结晶行为及磁性能

采用电子背散射衍射技术对高硅钢近柱状晶初始组织直接热轧、温轧、冷轧和退火组织及织构演变进行分析,并测定相应退火板的磁性能.该实验条件下组织与织构演变规律体现了表层剪切细小组织和中心层粗大组织的竞争关系,其中中心层组织与原始立方取向相关或表现为α线取向.柱状晶的影响在最终退火组织中仍存在,少量立方取向区域可遗传到最终退火板中,虽然没有大量出现,仍有效削弱了{111}织构.形变退火过程中与原始立方取向线有关的晶粒尺寸普遍较大,有利于磁性.样品最终的磁感应强度低于文献报导的强{120}〈001〉或{100}〈021〉织构样品,但高于普通无取向高硅钢,且轧向和横向磁感应强度值差异小,所以柱状晶组织有利于无取向高硅钢的制备.     

热处理参数对异步轧制硅钢极薄带三次再结晶的影响

采用常规和异步轧制分别将0 3mm厚的成品取向硅钢板冷轧到0 10mm以下,然后在不同气氛的热处理炉中进行三次再结晶高温退火,研究同步、异步轧制条件下,热处理工艺参数(退火温度、保温时间、退火气氛、升温速度)对取向硅钢极薄带的磁性能和三次再结晶行为的影响·结果表明,相同的工艺参数下,真空退火的硅钢极薄带的磁性能优于氢气处理的;退火温度越高,保温时间越长,升温速度越快,磁性能越好,三次再结晶发展得越完善·     

薄带连铸取向硅钢的热轧孪生行为

薄带连铸流程下取向硅钢粗大λ晶粒(〈100〉//ND,normal direction)的“遗传”会导致磁性能恶化.为解决这一问题,针对取向硅钢的热轧孪生行为开展研究,结果表明:凝固组织粗大的取向硅钢在650℃热轧时可产生大量112〈111〉形变孪晶,这与具有高层错能的硅钢在较高温度下难以孪生变形的传统认知不同.热轧过程中复杂的应力状态降低了变形孪晶的取向依赖性,由于具有更高的储存能,孪晶界/孪晶界及孪晶界/晶界交叉点成为再结晶形核的优先位置,大大提高了常化过程中的再结晶率,受沿孪晶界应变分布及孪晶间距离的限制,沿孪晶界形核的再结晶晶粒通常呈“饼状”,最终形成以细小且取向漫散的再结晶晶粒为主的常化组织,消除了初始凝固组织中有害的粗大λ晶粒.     

取向硅钢薄带形变再结晶组织及织构演变

利用背散射电子衍射微织构分析技术及X射线衍射织构分析技术,结合对取向硅钢薄带再结晶各阶段退火板磁性能的分析,系统研究了其形变再结晶过程中的组织及织构演变。结果表明,薄带内原始高斯晶粒取向发生绕TD轴向{111}<112>的转变,同时晶粒取向还表现出绕RD轴的附加转动,这种附加转动及其导致的表层微弱立方形变组织可为再结晶立方织构的形成提供核心。退火各阶段样品磁性能的变化对应了{110}-{100}<001>有益织构及其他织构的强弱转变以及再结晶晶粒不均匀程度的变化,综合织构类型及晶粒尺寸的变化推断发生了二次及三次再结晶过程。升温过程再结晶织构演变主要体现了织构诱发机制,也即与基体存在绕<001>轴取向关系的晶粒长大优势结合高斯织构的抑制效应发挥作用;而在高温长时间保温后三次再结晶过程,{110}低表面能诱发异常长大发挥主要作用使得最终得到锋锐的高斯织构。     

脉冲磁场退火对取向硅钢磁性能的影响

通过对取向硅钢进行脉冲磁场退火实验,发现在相同的退火时间（6.0 min）内,低于1 T的脉冲磁场可以在一定程度上提高取向硅钢的磁感（B8）,而高于1 T的脉冲磁场则会使取向硅钢的磁性能急剧恶化.同时发现,脉冲直流电加热方式会使取向硅钢的磁性能恶化.研究表明,脉冲磁场退火有望成为一种调控材料微观结构的有效手段.     

电动汽车电机用硅钢材料的应用研究进展

电动汽车中的驱动电机铁芯材料主要为无取向硅钢片,除了磁性能外,其机械和物理特性包括加工和装配性能也将影响最终电机的性能和生产成本。结合国内外的研究成果,介绍铁芯材料加工过程及电机运行环境对硅钢性能的影响,并针对不同的影响因素提出优化电机设计的方法。     

日本用电磁感应加热炉加热板坯生产高磁感取向硅钢

阐述了日本采用电磁感应加热炉对板坯加热生产高磁感的机理:电磁感应加热炉加热时脱碳量控制;加热炉温度控制;连续热轧设备系统的联接与功能;热轧因素控制。     

磁场作用下取向硅钢薄带的再结晶织构

对由成品取向硅钢片经对称和非对称轧制获得的薄带进行普通与磁场退火,考察了磁场及非对称轧制对取向硅钢薄带初次再结晶织构的影响·发现磁场退火显著增加对称轧制薄带的再结晶Goss织构组分,减少非对称轧制薄带的Goss织构组分;非对称轧制在普通退火时增加Goss织构组分,而在磁场退火时使之明显减少·磁场的作用可以通过磁晶各向异性能和磁有序对晶界迁移的影响来解释·     

球刻痕法对高磁感取向硅钢磁性的影响

试验研究了球刻痕法对高磁感取向硅钢的铁损、矫顽力、相对磁导率、巴克豪森噪声等磁学性能的影响.研究结果表明:经过球刻痕处理后,高磁感取向硅钢的铁损明显降低,矫顽力下降,8mm球刻痕过后铁损值与矫顽力分别下降162%和147%,且铁损和矫顽力均随刻痕间距降低而减少.刻痕后的高磁感取向硅钢磁导率在高磁感应强度下明显上升,刻痕后巴克豪森噪声值明显降低,经过对比分析确定8mm为球刻痕的最佳刻痕间距.从磁畴观察、细化磁畴的原理等方面解释了细化磁畴对高磁感取向硅钢性能的影响原因.     

磁场退火对无取向硅钢再结晶织构和组织的影响

为了研究磁场退火对金属材料的再结晶织构和晶粒尺寸的影响,对冷轧无取向硅钢薄板进行了普通退火以及0.1,6和12 T下的磁场退火,磁场沿轧向施加.研究表明,磁场退火显著影响再结晶织构的取向密度和晶粒尺寸,且与磁感应强度成非线性关系.磁场退火增强有利的η(〈001〉∥RD)和{100}织构,减弱不利的γ(〈111〉∥ND)织构,该效应在6 T磁场下较显著;再结晶晶粒尺寸在6 T磁场退火时较大,普通及12T磁场退火时居中,0.1 T磁场退火时较小.从磁场降低晶界可动性和提供与取向相关的附加晶界迁移驱动力的角度,分析了磁场作用机制.