無取向硅鋼織構與性能的研究.pdf

1、無取向硅鋼是電力、電子工業(yè)廣泛應用的軟磁材料,其中高牌號無取向硅鋼主要用于制造容量較大的大、中型電機以及發(fā)電機的鐵芯。由于這些設備能耗大,且大多處于連續(xù)、長周期運行狀態(tài)之中,其工作效率的稍許提高即可節(jié)省大量能源,產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。因此,從節(jié)能的觀點出發(fā),提高磁感、降低鐵損一直是硅鋼研究領域的重要課題。由于硅鋼生產(chǎn)技術的保密性,其研究成果鮮有公開、系統(tǒng)的發(fā)表。目前,我國僅武鋼和太鋼具備生產(chǎn)高牌號無取向硅鋼的能力,遠遠滿足不了我

2、國經(jīng)濟發(fā)展的需求,每年仍需大量進口高牌號無取向硅鋼。影響無取向硅鋼磁性的因素很多,原料的化學成分及純凈度、板坯的鑄造組織、熱軋工藝、冷軋和熱處理工藝都是影響硅鋼最終質(zhì)量的重要因素。因此弄清各生產(chǎn)工藝過程的組織、織構狀態(tài)及織構演變過程,研發(fā)新的軋制和退火技術以有效控制與優(yōu)化織構的發(fā)展,具有重要的理論和實際意義。
　　 本論文選用某鋼鐵公司提供的無取向硅鋼熱軋及?；宀?在不同形變量及不同速比下,采用異步軋制方法對無取向硅鋼進行軋制

3、。同時采用同步軋制方法,在不同形變量下進行軋制,以便進行對比研究,然后在氣氛保護條件下對冷軋樣品進行再結晶退火。利用X射線衍射技術測定各樣品的織構,借助ODF分析方法系統(tǒng)考察了熱軋板織構、同步和異步軋制的無取向硅鋼薄板的冷軋織構和再結晶織構,利用光學顯微鏡進行金相組織觀察,利用單板磁性測試儀測定鐵損及磁感應強度,并利用無取向硅鋼織構數(shù)據(jù),根據(jù)磁性理論進行模擬計算,探尋加工制造無取向硅鋼生產(chǎn)的技術原型。
　　 熱軋對硅鋼的磁性能具

4、有遺傳性影響,但由于熱軋無取向硅鋼板制樣等比較困難,研究工作相對比較少,本文對熱軋無取向硅鋼的研究結果表明:熱軋板在距表面不同位置的織構組分是不同的,中心區(qū)域附近反高斯織構{001}<110>很強,而高斯織構{110}<001>只在表層附近存在。熱軋板的織構與溫度有很大的關系,同一板材的頭部和尾部只是溫度條件有差別,其它條件均相同,但頭尾的織構組分差別卻很大。在高硅條件下,尾部表層出現(xiàn)較高的反高斯織構。熱軋板織構還與硅含量有關,高硅熱軋

5、板的反高斯織構{001}<110>和高斯織構{110}<001>組分均比低硅熱軋板強度高。通過觀察熱軋板的顯微組織發(fā)現(xiàn)無取向硅鋼組織是不均勻的,在表層區(qū)域附近存在等軸晶組織,而中心區(qū)域附近為形變組織。等軸晶組織所占比例與硅含量有較大關系,在硅含量低的熱軋板中等軸晶組織較多。另外溫度對組織也有明顯影響,熱軋板頭部等軸晶組織比較多,形變組織比較細小,熱軋板尾部等軸晶組織較少,形變組織多而粗大。
　　 不同軋制工藝的研究結果表明:高牌

6、號無取向硅鋼在同步軋制和異步軋制過程中,隨著形變量的增加,冷軋織構組分均逐漸向α織構和γ織構組分聚集,即冷軋織構由<110>//RD和<111>//ND織構組成,其中α織構以{100}～{111}<110>為主,γ織構則涵蓋{111}<112>～<110>。但當壓下率達到84％時,織構組分進一步變化,出現(xiàn)了較強的{001}<120>織構組分;在異步冷軋過程中高斯織構{110}<001>組分逐漸減少,直至消失,反高斯{001}<110>織

7、構組分逐漸增強;常化板材沿厚度方向從表層到中心區(qū)域織構類型是不同的,中心區(qū)域反高斯織構較強,在異步冷軋后繼續(xù)保持了這種狀態(tài),而表層和次表層高斯織構在冷軋后消失;異步軋制下沿厚度方向織構分布呈非對稱狀態(tài),慢輥側的反高斯織構強度明顯高于快輥側的強度,{111}<112>織構組分在表層附近的強度高于中心區(qū)域;不同速比下異步冷軋織構組分均含有反高斯織構以及α織構和γ織構,對于低牌號無取向硅鋼,低速比異步軋制時的織構強度高于高速比異步軋制時的織構

8、強度;在同步和異步軋制過程中,隨著變形量的增加,晶粒逐漸被拉長,同時,晶粒也在發(fā)生復雜的轉動,顯微組織中存在形變孿晶組織。
　　 再結晶退火的研究結果表明:再結晶退火溫度是控制高牌號無取向硅鋼再結晶織構和組織的重要因素,改變溫度可以顯著影響再結晶組織和織構,進而改變磁性能,在800℃退火時的織構組分主要是{111}<112>,退火后的晶粒組織尺寸大小適中且大小比其他條件下的組織均勻,由于晶粒尺寸及其分布直接影響到無取向硅鋼的性能

9、,如果在最終產(chǎn)品中組織和織構的分布出現(xiàn)較大的不均勻性,必然會對產(chǎn)品的性能產(chǎn)生不利的影響;在異步軋制下,速比、溫度和時間等因素共同影響著再結晶組織和織構,在一定的溫度下,溫度起主導作用,速比的影響不明顯;以{110}和{113}織構為主的初始織構組分,異步冷軋后轉變?yōu)檩^強的反高斯織構和α織構及γ織構,退火后,α織構明顯降低,而γ織構變化不明顯。退火后的{111}<110>織構組分減弱,{111}<112>織構組分增強。根據(jù)試驗和理論計算,