無取向硅鋼織構(gòu)與性能的研究.pdf

1、無取向硅鋼是電力、電子工業(yè)廣泛應(yīng)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(jī)以及發(fā)電機(jī)的鐵芯。由于這些設(shè)備能耗大,且大多處于連續(xù)、長周期運(yùn)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(jì)效益和社會效益。因此,從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā),提高磁感、降低鐵損一直是硅鋼研究領(lǐng)域的重要課題。由于硅鋼生產(chǎn)技術(shù)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(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了我

2、國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,每年仍需大量進(jìn)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(xué)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(gòu)狀態(tài)及織構(gòu)演變過程,研發(fā)新的軋制和退火技術(shù)以有效控制與優(yōu)化織構(gòu)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(jìn)行軋制

3、。同時采用同步軋制方法,在不同形變量下進(jìn)行軋制,以便進(jìn)行對比研究,然后在氣氛保護(hù)條件下對冷軋樣品進(jìn)行再結(jié)晶退火。利用X射線衍射技術(shù)測定各樣品的織構(gòu),借助ODF分析方法系統(tǒng)考察了熱軋板織構(gòu)、同步和異步軋制的無取向硅鋼薄板的冷軋織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu),利用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行金相組織觀察,利用單板磁性測試儀測定鐵損及磁感應(yīng)強(qiáng)度,并利用無取向硅鋼織構(gòu)數(shù)據(jù),根據(jù)磁性理論進(jìn)行模擬計算,探尋加工制造無取向硅鋼生產(chǎn)的技術(shù)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(jié)果表明:熱軋板在距表面不同位置的織構(gòu)組分是不同的,中心區(qū)域附近反高斯織構(gòu){001}<110>很強(qiáng),而高斯織構(gòu){110}<001>只在表層附近存在。熱軋板的織構(gòu)與溫度有很大的關(guān)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(gòu)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(gòu)。熱軋板織構(gòu)還與硅含量有關(guān),高硅熱軋

5、板的反高斯織構(gòu){001}<110>和高斯織構(gòu){110}<001>組分均比低硅熱軋板強(qiáng)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(guān)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(xì)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(jié)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(gòu)組分均逐漸向α織構(gòu)和γ織構(gòu)組分聚集,即冷軋織構(gòu)由<110>//RD和<111>//ND織構(gòu)組成,其中α織構(gòu)以{100}～{111}<110>為主,γ織構(gòu)則涵蓋{111}<112>～<110>。但當(dāng)壓下率達(dá)到84％時,織構(gòu)組分進(jìn)一步變化,出現(xiàn)了較強(qiáng)的{001}<120>織構(gòu)組分;在異步冷軋過程中高斯織構(gòu){110}<001>組分逐漸減少,直至消失,反高斯{001}<110>織

7、構(gòu)組分逐漸增強(qiáng);?；宀难睾穸确较驈谋韺拥街行膮^(qū)域織構(gòu)類型是不同的,中心區(qū)域反高斯織構(gòu)較強(qiáng),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(gòu)在冷軋后消失;異步軋制下沿厚度方向織構(gòu)分布呈非對稱狀態(tài),慢輥側(cè)的反高斯織構(gòu)強(qiáng)度明顯高于快輥側(cè)的強(qiáng)度,{111}<112>織構(gòu)組分在表層附近的強(qiáng)度高于中心區(qū)域;不同速比下異步冷軋織構(gòu)組分均含有反高斯織構(gòu)以及α織構(gòu)和γ織構(gòu),對于低牌號無取向硅鋼,低速比異步軋制時的織構(gòu)強(qiáng)度高于高速比異步軋制時的織構(gòu)

8、強(qiáng)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(fù)雜的轉(zhuǎn)動,顯微組織中存在形變孿晶組織。
　　 再結(jié)晶退火的研究結(jié)果表明:再結(jié)晶退火溫度是控制高牌號無取向硅鋼再結(jié)晶織構(gòu)和組織的重要因素,改變溫度可以顯著影響再結(jié)晶組織和織構(gòu),進(jìn)而改變磁性能,在800℃退火時的織構(gòu)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(gòu)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(jié)晶組織和織構(gòu),在一定的溫度下,溫度起主導(dǎo)作用,速比的影響不明顯;以{110}和{113}織構(gòu)為主的初始織構(gòu)組分,異步冷軋后轉(zhuǎn)變?yōu)檩^強(qiáng)的反高斯織構(gòu)和α織構(gòu)及γ織構(gòu),退火后,α織構(gòu)明顯降低,而γ織構(gòu)變化不明顯。退火后的{111}<110>織構(gòu)組分減弱,{111}<112>織構(gòu)組分增強(qiáng)。根據(jù)試驗和理論計算,