薄带连铸高牌号无取向硅钢热处理工艺研究

摘要

高牌号无取向硅钢是制造大电机和发电机的重要铁芯材料。相比传统热轧流程，双辊薄带连铸生产无取向硅钢流程短、能耗低且更加环保，能够更加灵活的调控组织和织构，具有巨大的应用潜力。本文针对薄带连铸2.6Si％铸带及3％Si常规热轧板，对其初始组织、织构和析出物进行对比分析，并分别对其采取直接冷轧退火、常化后冷轧退火工艺，研究常化热处理对薄带连铸及常规热轧无取向硅钢组织、织构、析出物和磁性能的影响。利用EBSD系统对铸轧硅钢退火板中Cube再结晶晶粒来源进行探究，取得如下研究结果: (1)薄带连铸时钢液的横向流动导致过热度降低，使得铸带横向不同位置的凝固终点不同，造成铸带组织沿宽度方向存在差异。铸带组织主要为粗大的柱状晶，织构集中在{100}和{110}织构。常规热轧板则为表层细小等轴晶、中心层拉长的变形组织，其在厚度方向呈现一定的织构梯度:表层主要为{112}<111>、{110}<001>、{110}<112>织构，中心层主要为{001}<110>织构。 (2)快速凝固使铸带呈过饱和固溶状态，其析出粒子主要为AlN及AlN-MnS，没有单独的MnS。数量密度达到约51个/5000μm2，尺寸范围为50-900nm。而常规热轧板中第二相粒子约为2个/5000μm2，尺寸范围为0.5-8μm。 (3)铸带直接冷轧退火后存在较强的Cube及Goss织构，磁感值(B50)约为1.725T，比常规的高约0.065T。此外，相比常规流程退火板磁感值从轧向到横向逐渐降低的分布，薄带连铸无取向硅钢退火板磁各向异性发生变化，其磁感值在轧向最大，到45°方向过程中逐渐减小，再到90°横向时又逐渐增加，横纵向相差＜0.02T。但此时会形成大量20-70nm弥散分布的细小MnS，抑制再结晶晶粒长大，使得其铁损值(P15/50)高达约4.07W/kg。 (4)1100℃以下常化热处理对铸带组织影响不大，主要影响铸带中的析出物。铸带中固溶的第二相粒子形成元素在常化时主要发生两个过程:首先是向已经存在的析出物处扩散，促进其长大。然后是向晶界、亚晶界、位错等缺陷处聚集，在足够的形核驱动力下形成新的第二相粒子，且这个过程更容易在高温下进行，低温时原子更倾向于向已经存在的析出物处扩散。 (5)20-70nm的细小析出对晶界钉扎作用较强，100-220nm的析出物对铁损影响较大。铸带经合理的常化热处理后能减少退火时这两种粒子的形成，增加成品板晶粒尺寸，显著降低铁损。实验铸带经900℃常化120min后铁损值降至3.26W/kg，磁感为1.732T。 (6)铸轧硅钢成品板中的Cube再结晶晶粒主要有四种来源:一是在{111}<112>、{111}<110>变形基体内的剪切带和晶界处形核;二是在旋转高斯{110}<110>变形晶粒内的Cube剪切带形核;三是在{411}<148>变形晶粒的晶界处形核;四是Cube变形基体的回复和Cube变形带的形核。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1硅钢概述

1．1．1硅钢分类

1．1．2硅钢的性能要求

1．2硅钢生产工艺

1．2．1电工钢生产技术

1．2．2无取向硅钢生产工艺流程

1．2．3国内外无取向硅钢生产现状

1．3无取向硅钢的研究进展

1．3．1提高磁感

1．3．2降低铁损

1．3．2再结晶织构理论

1．4无取向硅钢未来的发展方向

1．5本研究的背景、意义和内容

1．5．1本研究的背景

1．5．2本研究的目的与意义

1．5．3本研究的内容

第2章铸带组织、织构及析出物研究

2．2．1实验材料

2．2．2双辊薄带连铸

2．2．3铸锭热轧

2．2．4组织、析出物及织构检测

2．3实验结果与分析

2．3．1铸带组织

2．3．2铸带织构

2．3．3铸带的析出物

2．3．4热轧板组织、织构和析出物

2．4本章小结

第3章铸带直接冷轧退火时组织和磁性能研究

3．2实验方法

3．3实验结果与分析

3．3．1冷轧板组织、织构和析出物

3．3．2退火板的组织、织构和析出物

3．3．3退火板磁性能的各向异性

3．4本章小结

第4章铸带常化热处理对组织和磁性能的影响

4．2实验方法

4．3．1铸带常化后的组织

4．3．2铸带常化后的析出物

4．3．3铸带常化后的冷轧板组织

4．3．4铸带常化后的退火板析出物、组织和织构

4．3．5铸带常化后的退火板磁性能

4．3．6常规热轧板常化后组织、析出物和磁性能

4．4讨论

4．4．1铸带常化热处理对组织和磁性能的作用机理

4．4．2热轧板常化热处理对组织和磁性能的作用机理

4．5本章小结

第5章铸带热处理对再结晶过程的影响

5．1前言

5．2实验方法

5．3．1再结晶组织

5．3．2再结晶过程分析

5．4讨论

5．4．1常化热处理对再结晶过程的影响

5．4．2 Cube再结晶晶粒的来源

5．5本章小结

第6章结论

参考文献

致谢