无取向硅钢中的夹杂物析出在线观察

借助高温激光共聚焦显微镜,在线观察了不同Mn含量的无取向硅钢中夹杂物的尺寸、类型、数量变化。结果表明,Mn含量(质量分数)为0.77%、0.32%时,试样中的夹杂物数量分别约为1000万个/mm3、1600万个/mm3。Mn含量较高的钢种,会优先析出球形、椭球形MnS夹杂物,其析出数量较少,尺寸相对较大,可以有效抑制AlN、CuxS夹杂物析出;Mn含量较低的钢种,会在试样再加热后冷却过程中,先析出相当数量MnS夹杂物,并作为AlN夹杂物析出核心,形成MnS+AlN复合夹杂物。这种复合夹杂物数量较多,尺寸也较大。     

无取向硅钢冶炼过程中的夹杂物遗传变化

研究表明,硅钢中的夹杂物对成品带钢的磁性能有显著影响。为研究冶炼过程硅钢中的夹杂物遗传变化,进而提出更有效的控制措施加以去除,本文结合典型的无取向硅钢生产炉次,采用非水溶液电解提取+扫描电镜观察方法分析冶炼过程中上述炉次典型试样的夹杂物。结果表明:转炉冶炼结束、RH精炼开始时,钢的氧化物夹杂总量最大,约为0.23%;RH精炼过程中,氧化物夹杂总量不断降低,并在脱碳结束时达到最低,约为0.02%;连铸过程中,氧化物夹杂总量仍有不断降低趋势,但夹杂物的平均尺寸变化不大。本试验条件下,中间包试样的夹杂物数量约为1.59×104个/mm3。     

国内外中低牌号无取向硅钢夹杂物控制效果解析

选用国内外无取向硅钢标杆企业A、B、C的产品,采用非水溶液电解提取＋sEM（EDS）方法,分析了其典型牌号对应成品试样中的夹杂物。结果表明,从磁性能控制角度而言,受钢的化学成分及生产工艺影响,A、B、C企业成品试样的夹杂物尺寸、种类、数量存在差异,这些差异对其磁性能产生显著影响;从夹杂物控制角度而言,A、B、c企业对应成品试样的夹杂物,以MnS、cms复合或者AIN、MnS、cms复合为主,其中1．0gm以下的夹杂物数量分别为2．34×10^7个／mm3．2．98×10^7个／mm3和11．98×10^7个／mm3,1．0gm以上夹杂物数量均很少,夹杂物的平均尺寸从大到小依次为A企业、B企业、C企业。     

硅钢铸坯再加热过程中夹杂物的析出行为

研究了硅钢铸坯再加热过程中夹杂物的析出行为。采用非水溶液电解提取＋扫描电镜观察方法,观察了试样的显微组织,统计了夹杂物的尺寸、种类、数量、分布。结果表明,均热温度为1523K时,水淬试样的夹杂物尺寸绝大部分小于0．5μm,O．5-5．0μm的夹杂物数量很少,没有发现5．0μm以上的夹杂物。此外,均热时间为10、30、60、90、120、240min时,对应试样中0．05-0．2μm的夹杂物数量分别为4．04×10^4、4．73×10^4、3．70×10^4、3．33×10^4、3．10×10^4、1．56×10^4个／mm3。绝大部分夹杂物以MnS、AIN、Cu_NS类为主,并以三类夹杂物中的两类复合或三类复合居多。三类复合夹杂物总量占每组试样夹杂物总量的90％或以上。随均热时间延长,典型的夹杂物组成会发生如下变化：MnS＋A1N＋Cu_NS→MnS＋AIN→AIN。与此同时,MnS、AIN、Cu_NS三者复合比例从45．2％（均热10min）降为9．7％（均热240min）。     

氧硫交互作用对硅钢中非金属夹杂物生成的影响

结合工业化生产的无取向硅钢,探讨了氧硫交互作用对钢中夹杂物生成的影响。借助非水溶液电解+扫描电镜法,研究了不同O、S含量下钢中夹杂物的变化规律。结果表明,本实验条件下,提高O含量、降低S含量,会劣化热轧组织再结晶效果。在劣化效果上,O的作用大于S;低Si、无Al硅钢中,应尽可能降低O含量、适当提高S含量,以粗化钢中微细夹杂物,减少尺寸小于1.0μm的夹杂物的数量;O、S含量与钢中夹杂物数量不具有关联性。生产过程中,不仅要严格控制O、S含量,还要严格控制生产工艺,以免生成较多的有害夹杂物。     

无取向硅钢成品钢卷头、尾磁性能差异探讨

结合工业化生产过程中出现的同卷带钢头、尾磁性能差异现象,对50SW1300牌号无取向硅钢同卷带钢头、尾试样的夹杂物、晶体织构和显微组织进行了分析研究。结果表明,夹杂物、晶体织构是影响成品钢卷磁性能的重要因素。夹杂物是造成同卷带钢头、尾铁损差异的主要原因。夹杂物数量越多,尤其是小尺寸的夹杂物数量越多,对成品带钢的磁性能影响越大,对于本试验而言,AlN和MnS是影响成品带钢磁性能的主要夹杂物。晶体织构是造成同卷带钢头、尾磁感应强度差异的主要原因。有益的{100}和Goss织构含量越大,有害的{111}110和{111}112织构含量越小,即有益织构与有害织构含量比越大,成品带钢的磁感应强度越大。     

无取向硅钢磁性能提升技术进步及其发展动向

无取向硅钢的磁性能主要取决于铁素体的晶粒尺寸、晶体织构和钢中的夹杂物。通过合适的化学成分设计以及采用适宜的夹杂物控制技术,可以获得最佳的夹杂物控制效果,使其纯净度大幅度提高或者无害,最终获得磁性能优良的高级别无取向硅钢。同时,为满足节能、环保、高效需求,无取向硅钢正朝着节能降耗、环境友好以及多功能、高效率、易加工等方向发展。     

在线观察不同冷却速率下无取向硅钢中的夹杂物析出

借助高温激光共聚焦显微镜,在线观察了不同冷却速率条件下,试样中的夹杂物析出、变化情况,并借助扫描电镜/透射电镜及其自带能谱装置分析了析出物的成分、形貌等。结果表明,试验的冷却速率条件下,夹杂物析出均包含两个阶段,并且第一阶段的析出动力和效果大于第二阶段。其中,第一阶段的析出为MnS,第二阶段的析出为Cu_2S。因此,最终的夹杂物析出均以Cu_2S包裹MnS形式复合存在。随着冷却速率的增加,MnS的开始析出温度和结束析出温度逐渐升高,Cu_2S的开始析出温度和结束析出温度不断降低。而在冷却速率为20℃/min时夹杂物析出最为充分,夹杂物析出尺寸较大且最均匀。MnS、Cu_2S复合夹杂物以球形或者类球形居多,其尺寸集中分布在50~500 nm之间,直观表现在受到夹杂物中的Mn元素含量影响。在复合夹杂物中的Mn含量比例达到80%或以上时,夹杂物的尺寸会显著增加,并可以达到150 nm或以上。     

RH精炼脱氧方式对无取向硅钢氧化物夹杂演变的影响

氧化物夹杂对无取向硅钢的电磁性能有显著影响,RH精炼的脱氧方式是影响氧化物夹杂形态的重要因素之一。结合工业化生产的1.45%Si-0.25%Al含铝硅钢,研究了Si、Al两种脱氧方式下,RH精炼过程中氧化物夹杂的行为及遗传变化规律。结果表明:在RH精炼结束时,采用Si脱氧试样的氧化物夹杂以Al-Si系氧化物为主,只有20%左右的Al-O单独结合,试样中Al-O、Al-Si-O和Al-Si-Mg(Ca)-O结合的氧化物占86.6%;采用Al脱氧试样的氧化物夹杂,则以Al系氧化物为主,没有发现Si系氧化物,试样中Al-O结合的氧化物占62.5%,其余分别为18.8%的Al-Mg-O、12.5%的Al-Mg-Mn-O和6.2%的Al-Mg-Ca-O。此外,在RH精炼脱氧之后,采用Si脱氧试样的氧化物夹杂数量高于采用Al脱氧方式,两者分别为5.11个/mm2和4.52个/mm2;而在随后的脱气过程中,前者的氧化物夹杂数量下降速度明显高于后者,并在RH精炼结束时分别达到1.75个/mm2和2.12个/mm2。此时,两种脱氧方式对应的氧化物平均尺寸均也达到最小,但前者的氧化物夹杂平均尺寸大于后者,分别为1.58μm和1.41μm,均大于脱碳结束时的氧化物夹杂平均尺寸1.34μm。     

CSP流程和传统流程生产无取向硅钢50W1300析出物分析

采用配备了X射线能谱分析仪的Tecnai F20场发射透射电子显微镜对CSP流程和传统流程生产的50W1300无取向硅钢析出物类型、形貌和尺寸进行了对比分析.结果表明:不同流程生产的50W1300无取向硅钢的析出物主要为AlN、CuXS/MnS以及Ti(CN)的单相或复合析出物,但CSP流程中Ti(CN)的含量明显高于传统流程;采用CSP流程生产的50W1300无取向硅钢中析出物平均尺寸仅69 nm,比传统流程生产的208 nm明显细小,对最终产品晶粒长大具有更强的抑制效应.     

氧化镁形貌对取向硅钢磁性能的影响

采用球状、短棒状和薄片状的三种氧化镁配制成涂液涂布于取向硅钢板,经高温退火形成硅酸镁底层。采用扫描电子显微镜(SEM)、硅钢铁损测试仪等手段,研究初始颗粒形貌为球状、短棒状和薄片状的三种硅钢涂布用氧化镁对硅酸镁底层和取向硅钢磁性能的影响。结果表明,球状氧化镁团聚程度低,活性大,涂敷性好,形成的硅酸镁底层致密均匀,附着性好,硅钢铁损低,磁感应强度高。     

冷轧无取向电工钢的组织及性能分析

研究了两家不同生产厂的冷轧无取向电工钢成品的化学成分、组织及力学性能,进而研究了其对磁性能的影响。结果表明:Si A1量增加时,铁损降低;夹杂物类型主要为链状AlN夹杂以及较粗大球块状的MnO和SiO2类夹杂,它们对磁性能和力学性能均有不利影响;晶粒尺寸相对较粗大时,铁损较低,有较好的磁性能。     

各向异性取向硅钢片的多方向磁性能模拟

为了研究取向硅钢片不同方向的磁特性,采用标准的爱泼斯坦方圈磁特性测量方法,对取向硅钢片(30P120)试样进行实验研究,试样的剪切方向分别与轧制方向成不同角度的夹角。基于试样磁化曲线的实验数据和传统的椭圆磁导率模型,考察取向硅钢片的磁性能随夹角变化的情况,得到了抛物线磁导率模型和混合磁导率模型。理论分析和实验结果表明,抛物线磁导率模型适用于模拟取向硅钢片不饱和区的磁化曲线,混合磁导率模型适用于模拟取向硅钢片饱和区的磁化曲线,有助于提高工程电磁场问题的计算精度。     

智能塑壳式断路器电流互感器的优化设计

在分析与智能塑壳式断路器配套使用的铁心电流互感器的结构原理及传统设计基础上,提出了一种新的有取向硅钢片代替无取向硅钢片的优化设计。采用纵向增加补偿硅钢片,有效补偿纵向硅钢片导磁截面积不足;利用条形硅钢片之间特定的衔接方式,解决条型硅钢片固定困难的问题;合理改进硅钢片加工工艺,以提高其取向性。该优化设计在不增加电流互感器体积的前提下,大大提高其抗磁饱和能力,更加满足智能塑壳式断路器的测量范围和保护精度。     

涂层应力及外加应力对烟机传感器用取向硅钢巴克豪森噪声的影响

采用巴克豪森无损检测系统,对普通取向硅钢及高磁感取向硅钢的巴克豪森噪声值进行了检测,研究了表面涂层应力及外加应力对烟机传感器用取向硅钢巴克豪森噪声值的影响。结果表明,去除表面涂层导致普通取向硅钢A与高磁感取向硅钢B的磁畴宽度分别增加了53%和90%,巴克豪森噪声值随之增大了9.7~36%,主要由磁畴宽度的增加引起。施加3 MPa的拉应力使A与B取向硅钢的磁畴宽度分别降低了47%和50%,巴克豪森噪声值随之下降了17~31%。磁畴壁的移动速度验证了取向硅钢的铁损与巴克豪森噪声的相关性。     

钙合金处理硅钢中的夹杂物及晶粒成长变化

采用RH精炼添加钙合金方式对硅钢进行钙处理,结果表明,钙合金添加量为0．67、1．00和1．67kg／t钢时,钢中Ca含量分别为0、2×10^6和4×10^6（质量分数）;随着钙合金添加量的增加,钢中夹杂物粒度逐渐由0～2μm向2～4μm、4～6μm偏移;不同钙处理条件下,钢中均存在粒径小于1μm和粒径为1-5μm的MnS、CuxS夹杂物,后者或单独存在,或与AIN、CaS夹杂复合;钢中粒径为5～10μm的夹杂物基本以Ca的氧化物和硫化物为主。与未经钙处理的炉次相比,钙合金添加量为0．67、1．00和1．67kg／t钢时,粒径小于1．0μm的夹杂物减少幅度分别为68．06％、87．50％和94．94％。钙合金添加量为1．67kg／t钢时,可以去除钢中绝大部分的微细夹杂物。     

配电变压器用二次硅钢片性能评估及鉴定

取向硅钢制成变压器铁芯后直接关系电网的安全性和节能性。对配电变压器铁芯用二次硅钢片的性能进行了全面评估,结果表明,抽取自A地区、B地区及C地区的二次硅钢片的铁损最高可达1.91 W/kg（变压器空载损耗高）,磁致伸缩系数λ1.7T高至3.9×10-6（变压器噪音大）,表面绝缘电阻最低仅有1~2 Ω·cm2/片（片间绝缘能力降低后直接威胁铁芯安全）,涂层附着性为D级甚至更差,产品质量存在严重缺陷。长期使用二次硅钢片会给挂网运行的配电变压器带来严重的质量问题和安全隐患。通过全面检验硅钢片的表面质量、磁性能、涂层性能、组织结构可鉴别出变压器铁芯材质是否为二次硅钢片。     

50A1300牌号无取向硅钢磁性能改善工业实践

结合工业化生产的50A1300牌号无取向硅钢,分析了化学成分、RH精炼脱氧方式、板坯装炉温度以及热轧平整工艺等对磁性能的影响,探讨成品钢磁性能的改善。结果表明,采取改善后,50A1300牌号无取向硅钢的磁性能得到明显改善。2012年,该钢种平均铁损、磁感应强度分别达到5.26 W/kg、1.762 T,能够较好地满足用户市场需求及同行对标需要。