无取向硅钢冲裁过程中的组织和织构演变

无取向硅钢是电机铁芯所需要的重要软磁材料。目前,生产过程中主要借助冲裁工艺制备电机铁芯的叠片。冲裁工艺会使得无取向硅钢的切割边缘产生形变,从而导致其织构发生演变,进而影响叠片的磁性能。本文旨在研究无取向硅钢冲裁边缘的塑性形变机制,组织及织构演变机理。为了方便研究,本文首先借助钝化模具制备了在冲裁边缘具备较宽变形区域的圆形样品。随后,沿板材轧制方向和横向在圆形样品的冲裁边缘分别选取了一个观测点,并借助电子背散射技术（EBSD）分析了两个观测点的形变机制,组织和织构演变。研究表明两个观测点的形变机制和组织演变相似。由于形变机制相同,样品冲裁边缘两个观测点的织构演变规律也相似。钝化模具使得样品冲裁边缘明显的分为无弯曲,连续弯曲和整体弯曲三个区域。无弯曲和连续弯曲区域的主要形变机制是位错滑移,这一机制促进了{221}纤维织构的形成。整体弯曲区域主要处于冲裁边缘的端部,该区域的形变机制包括位错滑移和微观剪切带的形成,其中微观剪切带的形成导致该区域的织构由原始{111}纤维织构发生向{110}纤维织构的转变。     

大压下率冷轧无取向硅钢再结晶织构演变

研究了冷轧95%变形量无取向硅钢不同退火温度(710~1050℃)下再结晶织构特征.再结晶刚完成时(710℃退火),呈现强γ(｛111~)与弱｛114｝织构特征;随退火温度升高至900℃,γ明显减弱,｛114｝组分持续增强,形成典型的｛h,1,1｝织构;进一步升温至1050℃,再结晶织构不再发生明显变化.基于EBSD分析,｛114｝组分的持续强化可归因于其明显的尺寸优势以及较高频率的高能晶界(取向差角为20°~45°).     

异步轧制无取向硅钢的再结晶织构演变

在无取向硅钢冷轧过程中采用同步轧制和速比为1.06,1.125,1.19的异步轧制,以考察异步轧制对冷轧和再结晶织构的影响.研究发现,异步轧制减弱冷轧织构中{001}～{112}〈110〉组分,增强{111}〈112〉并减弱{111}〈110〉组分.{111}〈112〉和{111}～{225}〈110〉形变晶粒内剪切带处分别形成η（〈001〉∥RD）及偏离其15°的η′（Ψ=75°,θ=0～45°,φ=0°）再结晶晶粒,η′因晶核尺寸优势发展成为主要织构组分.异步轧制下形变织构的变化有利于改善再结晶织构特征及性能,其影响随速比增大而增强.     

异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构

研究了同步和异步轧制下无取向硅钢的冷轧织构及其沿层厚的分布特征.不同轧制方式下冷轧织构均主要由以{001}〈110〉为强点的α织构和强度相对较弱的γ织构组成,但异步轧制显著影响冷轧织构强度及其沿层厚的分布.异步轧制对表层和中间层织构强度的影响较1/4层大;异步轧制总体上减少α和γ织构,但增加{111}〈112〉组分.这表明冷轧过程引入异步轧制可为无取向硅钢的织构控制与优化开辟新的途径.     

不同热轧参数对无取向硅钢变形抗力的影响

通过使用热模拟试验机,在不同变形速率、不同变形温度及不同化学成分组成下,获取了无取向硅钢的热变形抗力数据。试验结果表明:更高的变形速率会增高变形抗力;而当应变量达到一定程度,在较高变形速率时,无取向硅钢的变形抗力反而变低。在α相区及γ相区,随着试验温度的增加,无取向硅钢的热变形抗力随之降低;在两相区内,随试验温度的提高,变形抗力有所增加;应通过降低终轧温度,使终轧避免在两相区内进行。更高的Si及P含量会提高无取向硅钢的变形抗力,而当温度达到1 200℃时,P提高变形抗力的能力却趋于消失;而高的Als含量会降低无取向硅钢的变形抗力。     

再结晶退火温度对无取向硅钢织构和磁性能的影响

对冷轧及退火后无取向硅钢织构及磁性能的变化进行研究.借助电子背散射衍射(EBSD)技术测量退火试样的极图,计算取向分布函数(ODF)和织构组分的体积分数,并利用TYU-2000M磁性能测量仪测量试样的磁性能.结果表明,810、840、880 ℃下退火3 min后,试样的再结晶均充分完成,且晶粒随着退火温度的升高而长大;退火后,试样中首先显现{111}〈112〉织构组分,且随退火温度的升高呈增强趋势;退火温度继续升高时,{111}〈110〉织构组分增强,一次再结晶后材料中出现{111}面织构,导致试样的磁感应强度B50降低,同时由于晶粒的长大使得试样的铁损P15减小.     

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.     

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。     

异步轧制取向硅钢织构的模拟研究

本文系统地阐述了异步轧制剪切变形条件下板材冷轧织构的模拟计算理论;采用矢量法根据实测的ＯＤＦ构造板材的原始组织、在假设临界滑移系开动几率均等的条件下,运用Ｔａｙｌｏｒ模型对取向硅钢的亚表层和中心层的冷轧织构进行电算模拟;在此基础上,对剪切变形条件一些轧制因素的影响进行了讨论。     

3%Si无取向硅钢异步轧制织构的演变

对无取向硅钢常化态板材经过异步轧制,轧制速比为1.06,经过一次冷轧到0.5 mm厚,压下率为77.3%,并在保护气氛下进行再结晶退火,考察了异步冷轧织构和再结晶织构形成及演变.常化态板材的初始织构组分以{110}和{113}织构为主,异步冷轧织构主要是由α织构和γ织构组成,快慢辊侧的织构类型没有变化,但慢辊侧α织构和γ织构的取向密度明显高于快辊侧;再结晶退火后α织构取向密度明显减弱,而γ织构的变化主要是{111}〈110〉织构组分的取向密度减弱,{111}〈112〉织构组分的取向密度加强.     

无取向硅钢夹杂物来源研究

为判断铸坯中夹杂物的主要来源,在无取向硅钢生产过程中,向钢包、中包覆盖剂及中包表面耐材中分别加入基体重量的10% BaCO3,10% SrCO3,10% La2 O3(质量分数)作为示踪剂,并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜和显微镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,无取向硅钢中大型夹杂物主要为SiO2、Al2 O3以及硅铝酸盐,夹杂物的主要来源是保护渣卷入和二次氧化。     

钙处理对冷轧无取向硅钢磁性的影响

通过金相显微镜、图像分析仪、扫描电镜和透射电镜等手段,研究了未用和采用钙处理无取向硅钢片中微细夹杂物的数量、尺寸分布以及夹杂物的类型.发现对无取向硅钢片铁损影响较大的是0.1～0.4μm的微细夹杂物,夹杂物类型对铁损影响较小.     

带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传和演变规律

应用ABAQUS有限元软件对平整轧制过程进行三维弹塑性建模及仿真研究,通过温度场模拟入口带钢的初始板形缺陷,利用刚性工作辊的辊形变化综合表达各板形控制手段对承载辊缝形状的调控功效。基于以上力学模型,针对具有初始板形缺陷的带钢,仿真研究平整轧制后带钢的板形缺陷及其与初始板形缺陷及平整工艺条件的关系,揭示带钢平整轧制过程中板形缺陷的遗传与演变的规律。仿真计算结果表明,承载辊缝形状是决定带钢板形缺陷遗传和演变的最主要因素,轧前带钢的初始板形缺陷的程度,即最大纵向延伸差的大小,对平整后带钢的板形缺陷仅有一定程度的遗传性影响。     

无取向硅钢RH精炼过程中夹杂物行为研究

针对无取向硅钢RH精炼工艺各阶段现场取样,系统研究了钢中夹杂物数量、尺寸及成分的演变规律及钢水的洁净度变化。结果表明,钢中夹杂物主要是Al_2O_3及其复合夹杂,尺寸大部分集中在0～2μm,形状以球形和椭球形为主。从RH进站到RH出站,钢中夹杂物数量不断减少,共减少了9.63个/mm2,而尺寸小于1μm的夹杂物仅仅减少了0.85个/mm~2,可见细小夹杂物去除效果不明显。加Al脱氧一个循环时,夹杂物体积百分数下降最快,平均去除率为71.6%,钢中平均总氧含量下降了70%,钢液的洁净度明显提高。但铝脱氧后生成大量细小夹杂物,且随着加Al循环的进行有明显长大的趋势。适当延长铝脱氧的净循环时间,可能是促进细小夹杂物充分长大去除的有效途径。     

IF钢生产过程中的织构演变

对IF钢生产过程中热轧、冷轧及退火试样的织构演变进行研究.分别借助EBSD和XRD测定和计算了热轧、退火及冷轧试样的取向分布函数及相关织构组分的体积分数.结果发现,热轧板在变形过程中发生了动态再结晶,晶粒为细小的等轴晶,为后续组织发展提供了基础;热轧后试样中的织构很弱,不会影响冷轧织构组分及含量.冷轧过程是织构形成的主要过程,试样中含有4种主要的织构组分:{001}〈110〉、{111｝〈110〉、{111}〈112〉和{112}〈110〉.退火过程中发生再结晶,4种冷轧织构组分在退火过程中均分别转变为{111｝面织构.     

热装温度对无取向硅钢中夹杂物析出特性的影响

借助SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0图像分析软件,对不同热装温度下无取向硅钢铸坯中夹杂物的析出行为进行研究。结果表明,铸坯中MgS、AlN容易以硅酸铝、硅酸镁、硅酸铝镁氧化物为核心析出,且复合夹杂物的形状与其中MgS和AlN的含量有关,当AlN含量较高时,复合夹杂呈六棱柱状,当MgS含量较高时,复合夹杂一般呈球形。铸坯中硫化物主要以MgS的形式存在,少量以CaS形式存在,但试验钢中未检测到MnS。随着铸坯热装温度的降低,复合夹杂中MgS组分的含量增加,夹杂物平均尺寸也会随之增加,但CaS析出会对MgS的析出起抑制作用,热装温度可通过影响复合夹杂中AlN、MgS的析出来调控夹杂物尺寸。本试验条件下,最合适的铸坯热装温度为700℃,此时钢中尺寸小于0.5μm的微细夹杂物的数量最少。     

无取向硅钢中含镁夹杂物的形成机理分析

通过取样检测和热力学计算,分析了钢中含镁夹杂物的组成特点和形成机理。结果表明:钢中的氧化物主要是与MgS复合的2MgO獉SiO_2或MgO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂,析出物主要为MgS、AlN;含MgS的复合夹杂物主要为1~2μm的球状夹杂,因为MgS抑制了MnS的析出,钢中不存在任何形式的MnS夹杂。MgS以包裹在球形氧化物表面、均匀镶嵌在球形夹杂物中、以氧化物为基体或与AlN复合定向析出并长大3种形式存在。热力学计算表明,钢中夹杂物的组成与钢中Mg含量及氧化物特征有关。MgS更容易与含MgO多、硫容量大的MgO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂复合析出。MgS以氧化物为基体或与AlN复合定向析出形成的夹杂尺寸更大,其析出长大方式与MgS及夹杂物基体的晶体结构有关。合理控制精炼渣中MgO含量有利于形成含MgS的复合夹杂物,从而减少钢中微细MnS的析出,同时降低钢中MgO獉Al_2O_3的含量。