【摘 要】
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目前,无取向硅钢的产量占我国电工钢产量的80%~90%。中低牌号硅钢在无取向硅钢中占比很大。高磁感无取向硅钢主要用于制作高效电机的铁芯材料,可有效提高电机效率,降低能耗,保护环境。由于中低牌号硅钢的生产厂家众多,市场竞争激烈,迫切需要实现高磁感化。所以,研发低成本、高磁感无取向硅钢制造技术成为了国内外研究的热点。本研究旨在开展0.3%Si无取向硅钢的成分设计与工艺优化,揭示其对材料的组织、织构以及
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目前,无取向硅钢的产量占我国电工钢产量的80%~90%。中低牌号硅钢在无取向硅钢中占比很大。高磁感无取向硅钢主要用于制作高效电机的铁芯材料,可有效提高电机效率,降低能耗,保护环境。由于中低牌号硅钢的生产厂家众多,市场竞争激烈,迫切需要实现高磁感化。所以,研发低成本、高磁感无取向硅钢制造技术成为了国内外研究的热点。本研究旨在开展0.3%Si无取向硅钢的成分设计与工艺优化,揭示其对材料的组织、织构以及磁性能的影响规律,研发出高磁感低硅无取向硅钢。主要研究内容如下:(1)研究了Mn、Al元素含量对组织织构及磁性能的影响。设计了 0.3%Si、Mn和Al含量不同的三种试验钢,在相同的工艺条件下开展热轧、冷轧及退火实验。结果表明,Mn和Al含量会显著影响γ/α相变温度,进而影响组织、织构演化及磁性能。当钢中含0.15%Mn、0.2%Al时,γ/α相变温度较低,热轧组织为等轴铁素体组织。经冷轧退火后,晶粒尺寸较大,不利的γ-fiber(<111>//ND)织构强度较低,具有较好的磁性能。当钢中含0.1%Mn、0.3%Al和0.15%Mn、0.4%Al时,γ/α相变温度较高,热轧组织中存在少量拉长的变形组织,{001}<110>织构增强。冷轧板α织构强度明显增加,且强点沿α取向线向下迁移。最终成品板不利的γ-fiber织构强度增强。因此,适当降低γ/α相变温度有利于提高磁感、降低铁损。(2)研究了偏聚元素Sn对组织织构演变规律及磁性能的影响。发现Sn元素对无取向硅钢磁性能有着重要影响。与普通0.3%Si无取向硅钢相比,当钢中加入微量偏聚元素Sn后,卷取组织和退火组织的晶粒尺寸减小。成品板表层到中心层的不利γ-fiber织构强度都明显降低,织构得到优化。加Sn后,在铁损略微增加的情况下,平均磁感提高了约0.02T,达到了 1.775T,具有较好的磁性能,但是Sn的偏聚行为有待于深入研究。(3)研究了终轧温度对组织演变的影响。发现当终轧温度小于Ar1-100℃时,热轧时钢板在低温铁素体区轧制变形量较大,组织中存在少量拉长的变形晶粒。经冷轧退火后晶粒尺寸较小。当终轧温度在Ar1-100℃~Ar1时,在铁素体区轧制变形量较小,导致晶粒发生回复与长大后热轧组织主要为等轴晶组织。终轧温度越接近AR1,钢板基本不在铁素体区变形,热轧组织为粗大的等轴晶。当终轧温度大于Ar1时,钢板轧制变形主要发生在两相区,热轧过程中较大的变形量为γ/α动态相变提供了大量的形核点,导致热轧后晶粒尺寸明显减小。由于组织具有遗传性,热轧板等轴铁素体晶粒尺寸越大,退火板晶粒尺寸越大。因此终轧温度越接近Ar1,退火后晶粒尺寸越大,铁损越低。(4)研究了终轧温度对织构演变及磁性能的影响。发现不同的初始组织状态具有不同的织构。当终轧温度小于Ar1-100℃时,热轧板组织存在少量变形组织,{001}<110>织构较强,由于织构具有遗传性,导致退火后不利于磁化的γ-fiber织构较强,磁感降低。终轧温度在Ar1-100℃~Ar1时,热轧组织主要为等轴晶组织,有利于磁化的λ-fiber织构较强,导致退火后有利于的λ-fiber织构也较强,不利的γ-fiber织构减弱。终轧温度越接近Ar1,热轧晶粒尺寸越大,退火后不利的γ-fiber织构更弱,磁感提高。当终轧温度大于Ar1时,热轧晶粒尺寸减小,退火后不利的γ-fiber织构增强。因此,终轧温度越接近Ar1,退火板晶粒越大,不利的γ-fiber织构强度越弱,有利于提高磁性能。
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