6.5%Si硅钢的制备技术和发展前景

6.5%Si硅钢具有优异的磁学性能和广泛的应用前景。本文综述了6.5%Si硅钢的物理、机械及磁学特性,讨论了传统轧制、温轧、薄带连铸、快速凝固、CVD、粉末轧制等不同制备工艺的关键技术及特点,概括了6.5%Si硅钢在高效节能电机、汽车马达及磁屏蔽等领域中的主要应用,介绍了硅钢的制备技术取得的研究进展,并指出了其广阔的发展前景。     

稀土Y对6.5%Si高硅钢拉伸性能的影响

6.5%Si高硅钢具有高磁导率、低铁损、几乎为零的磁致伸缩等优良软磁性能, 具有广阔的应用前景。然而, 室温硬脆的B2和DO₃有序结构出现阻碍了其生产和应用。文章研究了在200~800 ℃下, 稀土Y对6.5%Si高硅钢拉伸性能的影响, 利用EBSD、EPMA、XRD和TEM等技术研究了稀土Y对6.5%Si高硅钢显微组织及有序结构的影响。结果表明, 细小的Y₂O₃和Y₂O₂S等稀土化合物能够作为有效形核剂细化组织; 稀土Y的加入不仅细化了有序畴, 而且降低了有序相含量、有序度和硬度; 200~600 ℃含0.03%Y高硅钢的断裂延伸率高于无稀土高硅钢, 200~400 ℃含0.03%Y高硅钢的抗拉强度高于无稀土高硅钢, 在6.5%Si高硅钢添加稀土Y造成晶粒细化和有序度降低是其韧塑性提高的重要原因。      

温轧温度对Fe-6.5%Si薄板组织、织构和磁性的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪和磁性测量研究了温轧制度对0.50mm厚6.5%Si薄板的边裂、结构、织构和磁性的影响。结果表明:提高温轧温度可有效减轻边裂;随着温轧温度的提高,退火板的再结晶晶粒尺寸先减小而后增加,退火板的λ织构逐渐减弱,γ织构逐渐增强;且磁感应强度(B800,B5000)与铁损(P1.0/50)也随着温轧温度的升高而逐渐降低。     

6.5%Si钢双辗薄带连铸布流水口结构优化的三维数值模拟

釆用ANSYS Fluent软件建立三维数学模型对6. 5% Si钢双根2. 0 mm薄带连铸设计的布流水口及熔 池区域进行了数值模拟,并根据1/4流体区域模型的流动及传热计算结果,优化了原设计结构;取消布流孔与熔池 区域接触倾角,保证水孔总横截面积不变,将直布流水孔流向从丫向改为X向,水平布流水孔设计成3个,2个10 mm x 12 mm及1个21 mm X 12 mm孔,布流水孔的间距为33 mm,同时侧布流水孔的截面积变为7 mm X 10 mm。经模拟结果验证,优化结构更利于凝固区的形成。     

温轧工艺对Fe-6.5％Si薄板织构的影响

高硅钢具有优异的软磁性能,是中高频电机铁心的理想材料。采用双辊连铸-热轧-温轧-退火工艺,制备了厚度为 0.30 mm的6.5 %Si薄板。利用X射线衍射仪和磁性测量,研究了不同温轧工艺对6.5 %Si薄板轧制及退火织构、最终磁性能的影响。结果表明,温轧温度越低,越有利于温轧板心部形成{001}〈0vw〉织构,600 ℃和500 ℃轧制的试样经退火后主要是γ织构,而400 ℃轧制的试样退火后则同时含有γ织构及强度较高的η织构,其对应的磁感值高;同样的温轧温度,二次轧制的温轧板中并未形成{001}〈0vw〉织构,且试样经退火后也没有形成η织构,其磁感比一次轧制的试样低。因此,低温一次轧制,有利于试样在退火过程中形成有利的η织构而提高磁感。     

Fe-6.5%Si合金温轧后退火过程中再结晶行为

用电子背散射技术观察了700℃温轧板在退火过程中的组织及织构演变以了解其再结晶行为.结果表明,温轧织构由强的（111）〈112〉、较弱的〈110〉∥RD及Goss组成,再结晶织构与之相似.〈110〉∥RD及（111）〈112〉新晶粒首先形成于与之构成小角度晶界的形变晶粒的晶界附近,而在角隅及组织不均匀区等位置孕育出与周围晶粒构成大角度晶界的晶核,择优取向不明显.退火过程中（111）〈112〉在形变组织中累积,最终转化为（111）〈112〉再结晶晶粒.分析认为,温轧后退火是不均匀组织在低储存能驱动下的再结晶过程.（112）〈110〉及（111）〈112〉形变拉长晶粒多发生连续再结晶从而退火织构与形变态相似.在角隅区形成核心进而发生不连续再结晶,核心取向的统计性及不连续晶核的长大弱化再结晶织构,其中Goss晶粒多以此方式形成于（111）〈112〉晶粒内部.     

粉末轧制法制备Fe-6.5%Si硅钢片的研究

采用粉末轧制法制备了Fe-6.5%(质量分数)Si硅钢片,并对其密度、物相组成和磁性能进行了测试分析.研究表明:在一定的轧制成形和烧结条件下,所制备的Fe-6.5%Si硅钢片的饱和磁感应强度Bs为1.8T;高频铁损W2/10k为69W/kg.     

薄带连铸取向Fe-6.5％Si钢形变热处理过程组织演化

设计并利用双辊薄带连铸工艺制备出取向Fe- 6. 5%Si钢铸带,研究了热处理工艺对铸态、形变和初次再结晶组织、织构及析出物的影响规律。结果表明,铸带退火可以促进铸态组织中的柱状晶长大,同时增加200nm以下MnS- AlN或MnS- NbN复合析出物的面密度。随着铸带退火温度升高,冷轧组织中变形带宽度以及带内剪切带长度增加,初次再结晶织构中{111}〈112〉组分增强,{110}〈001〉晶粒所占比例增大。铸带退火有助于改善冷轧板高温退火过程中的二次再结晶行为,提升产品磁性能。     

磷酸浓度对Fe-6.5%Si磁粉芯组织及磁特性的影响

通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、综合物性测量系统(PPMS)及软磁交流测量装置对Fe-6.5%Si磷化粉末及其磁粉芯的结构和磁特性进行分析。结果表明:在不同的磷酸浓度条件下,粉末表面均可获得覆盖均匀的Fe PO4薄层;磷化粉末在550℃左右发生Fe PO4晶化反应,在1 000℃左右发生SiO_2合成反应。随磷酸浓度增加,包覆层厚度从3~5μm增加到10μm左右,粉末的饱和磁化强度逐渐降低;磁粉芯600℃退火后的物相结构为α-Fe(Si),Fe PO4,Fe_2O_3混合相,其微观应变在磷酸浓度为0.15 g/m L时达到最低值;随磷酸浓度增加,磁粉芯有效磁导率下降,而总损耗、磁滞损耗和涡流损耗均呈先降低后升高的趋势,在0.15 g/m L磷酸浓度时达到最低。     

钇元素对6.5 % Si无取向硅钢组织、高温拉伸及断裂机制的影响

通过微观组织表征、高温拉伸和断口形貌分析,研究了钇（Y）元素对 6.5 % Si无取向硅钢组织、高温拉伸及断裂机制的影响。研究结果表明,添加Y元素可以在钢液中形成YS和YP的复合析出。YS和YP可以充当异质形核基底,提高形核率,细化凝固组织。热轧组织不均匀,由表层至芯部分别形成等轴晶、等轴晶/拉长晶和拉长晶的混合组织。退火后,热轧变形组织转变为等轴晶,含Y实验钢的退火组织得到明显细化。500 ℃时效处理后,含Y实验钢具备较低的有序度,300 ℃的拉伸断口呈现韧性断裂特征,断后伸长率达到20.2 %。相反,无Y实验钢发生脆性断裂,断后伸长率仅为2.1 %。研究结果证实,Y元素可以通过组织细化和降低有序度提高6.5 % Si无取向硅钢的中温塑性。     

CVD法生产6.5％Si钢的工艺及设备

本文简要介绍了国外研制6.5％Si钢的历史及最新进展,着重对已有产品面市的日本NKK公司的CVD法的工艺技术及设备状况进行了综述。     

46S20易切削钢的试制

介绍了采用“转炉→小方坯连铸机→型材轧机”工艺流程试制46S20易切削钢的实践。采用现代化的管理和生产工艺,攻克了硫合金化、铸坯角裂、轧制劈裂等一系列技术难题,生产出各项技术指标均符合相应标准要求的46S20易切削钢。     

46S20易切削钢的试制

青钢应用“转炉→小方坯连铸机→型材轧机”工艺流程试制 46S2 0易切削钢。冶炼过程采用拉碳法吹炼、硫合金化、脱氧合金化、钢包底吹氩、喂丝、全过程保护浇注、结晶器电磁搅拌等工艺 ,解决了硫合金化、铸坯角裂等问题 ;轧制工艺制订了合理的加热制度 ,解决了轧制劈裂等技术难题 ,生产出各项技术指标均符合相应标准要求的 46S2 0易切削钢     

基于CSP工艺热轧及冷轧过程3%Si钢组织和织构的演变

3%Si钢(/%:0.067C、3.09Si、0.34Mn、0.007P、0.003S、0.70Cu、≤0.005Al、0.0080～0.0120N)由50kg真空感应炉冶炼,并在实验室轧机经6道次热轧成3.5mm板,终轧温度850℃,卷取温度650℃,热轧板经常化处理后由4辊可逆轧机6道次冷轧成0.50mm薄板。分析结果表明,热轧板表面主要为随机分布较大的等轴晶,中心处由细小等轴晶和长条状晶粒组成,并出现了很强的旋转立方织构{001}〈110〉。经过冷轧,薄板表面出现了很强的α织构和γ织构组分,并且冷轧板保留了热轧的{001}〈110〉旋转立方织构。     

HYE36海洋石油钻井平台钢的试制

通过采用多元微合金化成分设计,LF+VD复合精炼,TMCP控轧控冷、正火等一系列技术,开发了高强度高韧性HYE36海洋石油钻井平台用钢.试生产表明,所开发的HYE36钢从成分设计到工艺过程控制均比较合理,铸坯质量和钢板综合性能良好,可以满足用户要求.     

温轧FeCrAl钢退火组织演变对力学性能的影响

摘要：研究采用电子背散射衍射技术（EBSD）对温轧及退火态Fe-13Cr-4.5Al-2.2Mo-1.1Nb（质量分数,%）钢的织构、晶界类型和Laves相进行了表征,并讨论了对力学性能的影响。结果表明,300℃温轧变形,70% 的样品出现显著的变形不均匀组织,利用Taylor因子解释了不均匀变形特征,晶粒取向以变形织构α、γ和<100>//ND为主,比例分别为43.3%、39.0%和17.1%,屈服强度和抗拉强度为1298.1MPa和1371.6MPa,伸长率4%。750～800℃退火30～60min后,再结晶晶粒尺寸小于10μm,γ织构比例减少至11.9%～15.5%,此时屈服强度为790～860MPa,抗拉强度为840～890MPa,伸长率为20%左右。1000℃退火5min后再结晶晶粒明显长大,γ织构增加至39.1%,此时屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为567.7MPa、800.7MPa和25.6%。1000℃时随退火时间增加,γ织构增加至50%以上,Laves相的钉扎是γ织构增加的原因。600℃温轧的微观组织和300℃温轧的类似,但屈服强度和抗拉强度略有下降,伸长率增加。     

40Cr和20Mn2钢一次晶体的高温塑性及动态再结晶

用Ｇｌｅｅｂｌｅ １５００热模拟研究了原位熔化凝固的４０Ｃｒ和２０Ｍｎ２钢的应变速率对热塑性和强度的影响。用扫描电镜（ＳＥＭ）和光学显微镜（ＯＭ）分别观察了试验后试样的断口形貌和断口的附近区域的显微组织。试验结果表明，４０Ｃｒ和２０Ｍｎ２钢在７００－１３００℃温度范围的塑性随着应变速率的增加而提高。     

含铌钢中铌的应变诱导析出行为

借助热模拟试验机、物理化学相分析与透射电镜(TEM)等分析手段研究了含铌钢中铌的应变诱导析出行为,并探讨了应变诱导析出与总析出的关系。结果表明,其他条件不变时,析出相的含量随着变形温度的升高而减少,随着弛豫时间的延长而增加;此外,应变诱导析出并非总析出,若要准确计算和分析应变诱导析出,就必须从总析出中扣除温度变化引起的析出,由此得到的应变诱导析出规律才更为真实。     

Q345钢在直轧过程中二相粒子析出对奥氏体晶粒的影响

通过热模拟轧制技术,研究了不同工艺条件下二相粒子析出物对奥氏体再结晶的影响,并对Q345钢直接轧制工艺中C,N化物的析出对组织性能的影响进行了深入探讨.结果表明,利用二相粒子析出可以细化奥氏体晶粒组织,从而改善钢的内部组织和材料的力学性能.     

1580mm热轧线Q345qE桥梁钢的试制开发

介绍了唐山不锈钢耐低温冲击桥梁钢Q345qE的开发过程。通过设计Nb-Ti复合强化成分体系,采用LF+RH双精炼、控轧控冷关键控制技术,成功开发出耐-40℃冲击桥梁钢。结果表明:8.0 mm热卷成品组织为F+P+B,强度满足标准要求,波动控制在±30 MPa,平均伸长率30%,-40℃平均冲击功270 J。