0.20 mm薄规格取向硅钢的开发及关键工艺探讨

为开发磁性能优良的0.20 mm薄规格取向硅钢,对该取向硅钢的组织特征,不同冷轧压下率和高温退火气氛对磁性能的影响进行了研究。结果表明：所获得的0.20 mm薄规格取向硅钢成品组织二次再结晶完全,铁损（P1.7/50）为0.89 W/kg,磁感（J800）为1.906 T;热轧和常化1/8层的主要织构组分为Goss织构,冷轧织构为较强的{001}〈110〉,退火织构主要为{411}〈148〉,脱碳晶粒尺寸约为21.17 μm,Goss晶粒极少;0.20 mm薄规格取向硅钢合适的冷轧压下率为91.3 %;高温退火升温段合适的气氛为75% N2。     

0.18 mm极低损耗取向硅钢电磁特性与铁心性能仿真分析#br#

基于极低损耗取向硅钢研制S15型超高能效变压器对于进一步推动电网节能增效具有重要意义。采用任意波形磁场激励测量系统对比研究了0.18 mm规格取向硅钢、1K101-S普通型、1K102-P高磁感型非晶合金的磁性能及磁致伸缩噪声特性,并分析了0.18 mm取向硅钢在谐波、直流偏磁等复杂工况下的损耗特性,采用MagNet有限元分析软件开展了0.18 mm极低损耗硅钢S15型变压器铁心、绕组建模与仿真分析。结果表明,磁通密度为1.35 T时,18QH065牌号取向硅钢的铁损低至0.349 W/kg,不断接近非晶合金水平,磁感B800则比非晶带材高0.32~0.40 T;取向硅钢的磁致伸缩系数λp-p为0.29×10-6,低于非晶合金超1个数量级。与0.23~0.30 mm常规厚度硅钢相比,0.18 mm薄规格硅钢的谐波损耗优势明显,10%含量的3次、5次谐波损耗与正常工况相比分别上升12.9 %、16.0 %;直流偏置磁场大小对取向硅钢铁损的影响主要在低磁密区,在1.9 T以上0~150 A/m偏置磁场下的铁损几乎相同。设计的10 kV/630 kVA变压器空载损耗仿真计算值为392.5 W,比国标GB 20052—2013中能效1级硅钢变压器的限定值低约31.1 %,噪声比同等容量非晶合金变压器低约10 dB,具有显著的节能和环保优势。     

0.18 mm极低损耗取向硅钢电磁特性与铁心性能仿真分析

基于极低损耗取向硅钢研制S15型超高能效变压器对于进一步推动电网节能增效具有重要意义。采用任意波形磁场激励测量系统对比研究了0.18 mm规格取向硅钢、1K101-S普通型、1K102-P高磁感型非晶合金的磁性能及磁致伸缩噪声特性,并分析了0.18 mm取向硅钢在谐波、直流偏磁等复杂工况下的损耗特性,采用MagNet有限元分析软件开展了0.18 mm极低损耗硅钢S15型变压器铁心、绕组建模与仿真分析。结果表明,磁通密度为1.35 T时,18QH065牌号取向硅钢的铁损低至0.349 W/kg,不断接近非晶合金水平,磁感B800则比非晶带材高0.32～0.40 T;取向硅钢的磁致伸缩系数λp-p为0.29×10-6,低于非晶合金超1个数量级。与0.23～0.30 mm常规厚度硅钢相比,0.18 mm薄规格硅钢的谐波损耗优势明显,10%含量的3次、5次谐波损耗与正常工况相比分别上升12.9%、16.0%;直流偏置磁场大小对取向硅钢铁损的影响主要在低磁密区,在1.9 T以上0～150 A/m偏置磁场下的铁损几乎相同。设计的10 kV/630kVA变压器空载损耗仿真计算值为392.5 W,比国标GB20052—2013中能效1级硅钢变压器的限定值低约31.1%,噪声比同等容量非晶合金变压器低约10 dB,具有显著的节能和环保优势。     

热轧工艺对冷轧无取向硅钢50W600磁性能的影响

试验了180mm铸坯加热温度(1200℃、1180℃)、2.3mm热轧卷轧制道次(7道次、5道次)、精轧终轧温度(780～860℃)和卷取温度(≤710℃)对0.5mm冷轧无取向硅钢50W600的铁损和磁感应强度的影响。结果表明,降低铸坯加热温度,提高终轧温度和卷取温度,有利于改善该冷轧无取向硅钢成品的磁性能;而粗轧道次对成品磁性能无明显影响。     

冷轧0.02C-6.56Si高硅钢薄板的力学和磁性能

通过25 kg真空感应炉熔炼,锻造开坯,1050～850℃热轧至1 mm,650℃温轧至0.3 mm,再冷轧成0.05 mm高硅钢(％:0.02C、6.56Si、0.14Mn、0.013P、0.004S、0.02Al)薄板。冷轧板经过1 200℃1.5 h真空退火后,得到无取向硅钢。与普通取向硅钢相比,在0.07 T,20 kHz的高硅钢薄板铁损降低14.7％,30 kHz的铁损降低19.7％,40 kHz的铁损降低28.1％;该钢是一种优良的软磁材料,在冷轧后的强度达1 480 MPa。     

常化和退火工艺对冷轧无取向硅钢高频磁性能和强度的影响

冷轧无取向硅钢(/%:0.003C,2.35Si,0.22Mn,0.011P,0.002S,0.36Al,0.003 0N)经890℃或940℃3 min常化的2.3 mm热轧板冷轧成0.35 mm薄板。研究了常化温度和800~920℃3 min退火对该钢高频(400Hz)磁性能和抗拉强度的影响。结果表明,830~920℃退火时高频铁损P_10/400值最低,随退火温度增加,晶粒尺寸增大,钢的抗拉强度降低;该钢的最佳热处理工艺为常化温度940℃,退火温度830℃,其抗拉强度R_m、高频铁损P_10/400和磁感应强度J₅₀分别为565 MPa,21.5 W/kg和1.69 T。     

退火温度和再结晶比例对0.58Si无取向硅钢0.50mm冷轧板性能的影响

无取向硅钢(/%:0.003C,0.58Si,0.20Mn,0.010P,0.002S,0.25Al,0.003 0N)0.5 mm冷轧薄板由2.6mm热轧板冷轧而成。研究了390~820℃退火再结晶组织比例对该钢磁性能、抗拉强度和硬度的影响。结果表明,未发生再结晶时(390~480℃退火),退火温度对抗拉强度和硬度的影响很小;当再结晶组织比例≥70%时(560~820℃退火),降低退火温度能够有效提高抗拉强度,同时不显著恶化磁性能,但对硬度没有影响;当再结晶组织比例70%时(480~560℃退火),降低退火温度使磁性能剧烈恶化,但能够大幅提高抗拉强度和硬度;当退火温度560℃,再结晶比例70%时无取向硅钢的性能为抗拉强度R_m 470 MPa,HV1硬度值140,铁损P_(1.5/50)7.5W/kg,磁极化强度J_(50)1.70 T,综合性能最佳。     

常化和退火对模拟CSP工艺生产无取向电工钢磁性能的影响

采用30 kg真空感应炉-50 mm铸坯-热轧2.0~2.3 mm板-冷轧0.5 mm薄板流程的模拟CSP工艺生 产0.005%C、0.42%Si和0.002%C、0.98%Si的无取向电工钢。结果表明,两种电工钢的热轧板经900 ℃ 5 min常 化处理后,铁损P.s0分别由原有的7.01 W/kg和7.34 W/kg降至6.49 W/kg和5.96 W/kg,冷轧板经820～910 ℃ 退火后随退火温度的提高铁损降低至5.15 W/kg。     

退火张力对Fe-3.0%Si无取向硅钢磁各向异性的影响

 为了探索退火过程中张力对高牌号无取向硅钢磁各向异性的影响,利用MULTIPAS模拟Fe-3.0%Si无取向硅钢连续退火过程中单位张力变化对硅钢磁性能及磁各向异性影响规律。结果表明,单位张力从2提高到6 MPa,铁损P_1.5/50和磁感应强度B₅₀各向异性分别由10.50%、1.72%增大到11.11%、1.84%;单位张力为4 MPa时硅钢铁损最低为2.17 W/kg;单位张力为3.16 MPa时硅钢可以获得较好的磁性能及铁损各向异性;连续退火过程中最佳单位张力应控制在3~4 MPa。     

取向硅钢生产工艺技术分析和发展趋势

介绍了普通取向硅钢(CGO)和高磁感取向硅钢(Hi-B)铸坯高温加热两次冷轧、一次冷轧和铸坯低温加热两次冷轧、一次冷轧法4种成熟生产工艺的主要技术参数,取向硅钢理论研究(Goss晶核和抑制剂)和生产技术现状。取向钢的发展趋势为:提高(110)[001]晶粒取向度,降低取向硅钢铁损,发展铸坯低温加热(≤1300℃)和薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢工艺。     

高效冰箱压缩机用高牌号无取向硅钢研制

为满足高效冰箱压缩机电机性能要求,通过成分设计、RH精炼、连铸、热轧、一次冷轧、连续退火和精整包装等工序,成功试制出高牌号无取向硅钢产品,磁性能测试铁损P1.5/50为2.73 W/kg,磁感B50为1.70T。所研制的产品用于高效冰箱压缩机行业,电机定子退火后平均铁损P1.5/50为1.80 W/kg,整机装配后电机效率≥86%,能够满足高效冰箱压缩机电机的性能要求。     

二次冷轧压下率对无取向电工钢薄带磁性能和织构的影响

研究了二次冷轧压下率对无取向硅钢薄带磁性能和织构的影响,结果表明:采用二次冷轧工艺时,55%左右的二次冷轧压下率能够获得磁性能优良的0.2 mm厚无取向硅钢薄带.当二次冷轧压下率高于55%后,成品钢带中对磁性能不利的r织构组分比例逐渐增强,特别是{111}<112>、{111)<110>织构.采用55%左右的二次冷轧压下率制造能获得{100}面织构和高斯织构比例都较高的产品,其铁损P1.0/400能够降低到10.6 W/kg,同时磁感B50能达到1.68T.     

0.08mm厚中频用取向硅钢极薄带制作工艺研究

文章介绍了利用我厂生产的0.27 mm厚普通取向硅钢(CGO)作为原料制作0.08 mm厚中频用取向硅钢极薄带的工艺研究过程,着重研究了不同退火温度与机组运行速度(即保温时间)的热处理工艺对取向硅钢磁性能的影响,确定了以900℃×10 m/min为最佳的热处理工艺,获得了取向硅钢极薄带的磁感应强度B 8=1.846 T,铁损P 1.5/400=11.15 W/kg,矫顽力H c=53.57 A/m的良好中高频电磁性能的制作工艺。     

退火温度对3.0 %Si冷轧无取向硅钢组织及性能的影响

为探索退火温度对薄规格3.0 %Si无取向硅钢组织及电磁性能的影响,借助多气氛连续式退火炉模拟不同退火温度对冷轧0.25 mm厚度3.0 %Si无取向硅钢电磁性能、组织以及织构的影响。结果表明：退火温度从850 ℃提高到975 ℃,铁损P1.5/50与P1.0/400均逐渐降低;退火温度超过950 ℃时,铁损P1.5/50基本稳定在1.47 W/kg左右,退火温度超过975 ℃时,铁损P1.0/400逐渐增加;随着退火温度的增加,{111}〈121〉、{111}〈110〉等难磁化织构强度增加速度高于{001}面织构,磁感B50降低。综合退火温度对磁感和铁损的影响,温度为975 ℃时可以获得较好的电磁性能,临界晶粒尺寸为125 μm,工业化生产中最佳退火温度在950~975 ℃之间。     

高效电机用无取向电工钢35W300的研制

为了解决传统无取向电工钢在降低铁损的同时磁感下降的问题,在普通冷轧高牌号无取向硅钢W10的基础上,通过提高钢质纯净度并适当降低Si和Al的总量,添加少量辅助元素X,用正交法优化常化和成品退火工艺,进行中试试验和大生产试制,研制出0.35 mm高效电机用无取向电工钢35W300。分析了产品的磁性、组织、表面织构和析出相,发现添加辅助元素X、提高常化温度和成品退火温度可改善产品磁性能。35W300钢的磁性典型值铁损P1.5/50为2.41 W/kg,磁感B5000为1.73 T,该产品实现了低铁损和高磁感,可满足高效电机的要求。     

退火温度对超薄取向硅钢织构及磁性能的影响

 为了研究中/高频用超薄取向硅钢制备工艺中退火温度对组织、织构及磁性能的影响,以商用0.27 mm规格无底层取向硅钢成品板为原料采用初次再结晶法制备了0.08 mm厚的超薄取向硅钢。系统研究了800~1 000 ℃温度范围内退火对超薄取向硅钢退火组织、织构及磁性能的影响。结果表明,过渡带中的η取向({0kl}<100>)与相邻形变基体呈大角度取向差晶界,再结晶开始时,η取向组分优先在过渡带边界“弓出”形核;随着退火温度升高,再结晶平均晶粒尺寸增大,{114}<481>等非η取向晶粒尺寸优势愈发明显,η组分体积占比降低,晶粒尺寸均匀性变差;稍低温退火时超薄取向硅钢综合磁性能较好,退火温度为800 ℃时,磁感应强度B₈₀₀=1.82 T,铁损P_1.5/400=11.66 W/kg,获得本试验条件下最佳综合中频磁性能。     

钙和硼对无取向硅钢退火冷轧板组织和磁性能的影响

不含Ca和B,含Ca(0.0026%Ca)和含Ca-B(0.0027%Ca和0.0045%B)的3种无取向硅钢(/%:0.004~0.006C、1.31~1.38Si、0.34~0.41Mn、0.004S、0.027P、0.36~0.41Als、0.0022~0.002 8T[O]、0.004 8~0.0060N)由6.5 kg真空感应炉冶炼,锻成70 mm扁坯,热轧成2.5 mm板,950℃常化后冷轧成0.5 mm板,在30%H₂+70%N₂气氛经920℃ 3 min退火,炉冷。试验结果表明,无取向硅钢中进行钙处理,钢中可形成CaO·6Al₂O₃和CaS,有效抑制了MnS的析出,有利于退火冷轧板晶粒长大。复合添加ca和B的退火冷轧板中未发现BN;含0.0026%Ca无取向硅钢退火冷轧板具有最强的{100}面织构和Goss织构组分,含0.0027%Ca-0.0045%B无取向硅钢退火冷轧板具有最弱的{112}<110>织构组分。3炉试验钢中,钙处理的0.0026%ca无取向硅钢退火冷轧板的综合磁性能最好,铁损P_1.5/50和磁感应强度B₅₀分别为4.32 W/kg和1.764 T。     

激光刻痕对取向硅钢铁损及噪音性能的影响

研究了不同输入功率激光刻痕对取向硅钢铁损和噪音性能的影响。结果表明:不同输入功率激光刻痕可改善取向硅钢铁损,铁损改善率达到10%以上;但不同输入功率激光刻痕对取向硅钢噪音性能的影响有差异,功率越大,刻痕深度和宽度越大,钢基被加热到更高温度时内应力增大,新增的闭合磁畴会导致取向硅钢噪音性能变差。     

低铁损无取向硅钢W_(09)的试制

为适应国内大电机发展的需要,武钢进行了低铁损无取向硅钢 W_(09)的研制并在哈尔滨电机厂20万千瓦汽轮发电机机组上试用。目前我国无取向硅钢生产最高牌号为W_(10)(0.50mm,P_(15)/_(50)3.10W/kg),而 W_(09)要求铁损为 P_(15)/_(50)2.90W/kg(0.50mm),磁感 B_(50)1.59(T),是国内工业上尚未生产过的一种低铁损高级无     

取向硅钢极薄带试制工艺分析

以一种市售高磁感取向硅钢成品为原料,经一次法试制出了0.10mm规格取向硅钢极薄带,分别通过3种方案进行退火并取样分析,结果表明:1)随炉升温700℃均热退火可获得综合磁性较好的再结晶Goss织构,能满足JEM 1239标准要求;2)低、中温预热+1 150℃均热只能获得位向散漫、低强度的η或近η类等再结晶织构,磁感极低;3)快速加热在1 000℃以下均热能形成具有较高磁感的{110}〈001〉再结晶织构,在1 150℃以上均热,能形成具有较低高频铁损的弱的近{110}〈001〉再结晶织构,有深入研究价值;4)升温速度对再结晶晶粒均匀度有明显影响,快速升温推高初次再结晶温度,并可得到较低的高频铁损;5)对市售取向硅钢成品原料的纯化处理有进一步纯化钢质的作用,没有明显改善磁性能。