取向硅钢微观组织和织构演化规律研究

结合鞍钢开发的厚度0.27 mm HiB取向硅钢的经验,研究了热轧、常化、冷轧、脱碳退火、高温退火等工序微观组织、织构的变化和演变规律。结果表明：热轧浅表层的组织为再结晶组织,中心层为未完全再结晶的带状组织,常化后均发生再结晶和再结晶组织的长大,取向硅钢的组织在冷轧和脱碳退火后转变为铁素体的等轴晶粒,经过二次再结晶后,Goss织构晶粒成长为毫米级的大晶粒。热轧浅表层是Goss{110}〈001〉织构的发源地,经过常化后Goss织构原位加强,冷轧后Goss织构转变为{111}〈112〉且部分残留在变形剪切带处,从而在二次再结晶时,形成了以Goss织构为主要织构组分的HiB取向硅钢。     

冷轧压下率对无抑制剂取向硅钢初次再结晶退火的影响

对无抑制剂取向硅钢不同压下率下初次再结晶退火后的显微组织、宏观织构和微观织构进行了研究.结果表明,冷轧板织构主要为α取向线{001}＜110＞、{112}＜110＞和{111}＜110＞织构以及γ取向线{111}＜110＞织构.初次再结晶退火后,α取向线织构减弱,织构主要为γ取向线{111}＜112＞织构.随冷轧压下率的增加,冷轧和初次再结晶织构强度增加.当压下率为88％时,初次再结晶退火后 Goss 织构和{111}＜112＞织构强度最高,最有利于发生二次再结晶.EBSD 分析显示,Goss 取向晶粒大多与{111}＜112＞取向晶粒相邻.提高冷轧压下率,Goss取向晶粒和{111}＜112＞取向晶粒都增加,Goss 取向晶粒偏离理想取向角度减少.     

晶粒取向硅钢的织构控制

本文介绍晶粒取向硅钢织构控制技术的历史背景和目前的发展状况，重点放在炽构和徽现组织的非均均匀性对{110}〈001〉取向晶粒完美二次再结晶所起的重要作用。晶粒取向硅钢的织构控制涉及到时织构和微观组织中局部非均质的控制：在整个工艺过程中，应完全提供二次再结晶的潜在被心及有利于其生长的基体环境。     

低温加热渗氮型取向硅钢二次晶粒取向度下降成因分析

低温加热渗氮型取向硅钢二次再结晶完全、磁性能却不高是一种常见的现场质量问题,其成因的判断及问题的解决对降低生产成本至关重要。本文对两组企业生产中存在上述现象的低温渗氮钢的一次再结晶板进行高温退火中断实验,确定其二次再结晶温度及基体晶粒和二次晶粒的取向分布特征,探索其成因。结果表明,磁性能下降的原因是二次晶粒取向度偏差大,主要向{110}<227>取向偏转;其本质是一次晶粒尺寸偏小,二次再结晶温度提前了约50 ℃;高斯晶粒以外的偏高斯取向晶粒优先形成。两组样品的差异不在于其二次再结晶温度不同,而是二次晶粒的偏差度不同。这种差异又反映出两组样品微小的一次退火组织织构和抑制剂的差异或成分波动性。     

高性能取向硅钢的工业化生产研究

采用光学显微镜、X射线衍射仪等分析了宁波钢铁有限公司生产的取向硅钢不同工序下的组织及织构演变规律.结果 表明:铸坯经过热轧后,沿着厚度方向组织不均匀;一次冷轧并经脱碳退火后,组织由条状纤维状变成等轴状的初次再结晶晶粒,初次再结晶平均晶粒尺寸为18.17 μm,织构主要以α织构和γ织构为主;在二次冷轧后,晶粒再次被压缩,转变为纤维状,织构主要为γ织构;经过高温退火后,发生二次再结晶,晶粒异常长大,晶粒尺寸达到厘米级,织构成分为单一且锋锐的Goss织构.     

取向硅钢二次再结晶机理研究的进展

取向硅钢二次再结晶的机理是涉及到材料的成分及热轧、冷轧、初次再结晶退火和最终高温退火等一系列工艺过程的复杂问题。几十年来,许多冶金工作者曾在这一领域进行了大量的研究工作,并取得了很大进展。近年来,由于实验技术的进步,更加深了对这一问题的认识。本文在对有关的早期工作进行简要回顾总结的基础上,重点对近年来的一些最新研究结果以及提出的新理论做了较为系统的介绍。     

浅谈氮元素在高磁感取向硅钢生产中的作用

介绍在以AlN为主要抑制剂的高磁感取向硅钢生产过程中氮元素的作用,以及其在各工序中的形态对二次再结晶和最终成品磁性能的影响。     

无取向硅钢热轧板的织构

选用不同硅含量的工业用无取向硅钢热轧板作为研究对象,采用X射线衍射Schulz背反射法对热轧板进行了分层织构测量.结果表明,高硅热轧板表层织构以((-1)10)[001]为主,并有少量((-3)31)[5(-5)3],板中心部位以(001)[1(-1)0]为主;低硅热轧板表层含有少量的((-1)10)[(-1)(-1)1]、((-1)10)[(-2)(-2)1]和((-5)51)[11(-1),而板中心部位主要为(001)[1(-1)0]织构,但强度比高硅热轧板低;织构沿厚度方向的分布具有一定的规律性,即表层附近织构以((-1)10)[001]为主,中心处织构以(001)[1(-1)0]为主,只是强度有差异;热轧温度变化时,织构的强弱有明显的变化,热轧温度对不同硅含量热轧板织构的影响是不同的.     

铬、锰及退火温度对无取向硅钢组织性能影响

 为探究铬、锰元素及退火温度对高强无取向硅钢性能的影响规律,借助OM、SEM、EBSD与万能拉伸试验机等分析不同制造工艺下3组不同含量铬、锰元素的无取向硅钢热轧、常化及退火处理后组织与性能。结果表明,试验钢热轧后组织不均匀,心部为沿轧向分布纤维状组织,边部为少量再结晶晶粒,常化处理能显著改善热轧板组织均匀性,消除热轧板中心部位的纤维状组织。经冷轧及退火后得到多边形铁素体晶粒,其中960 ℃退火,晶粒尺寸偏大,有利织构{100}组分体积分数减少,不利织构{111}组分体积分数增加,成分为0.2Mn-1Cr的1号试验钢960 ℃退火后铁损最大,磁感强度偏小;成分为0.5Mn-1Cr的2号试验钢930 ℃退火后,磁性能与强度等综合性能最佳,工频铁损P1.5/50为2.41 W/kg,高频铁损P1.0/400为17.36 W/kg,磁感应强度B5 000为1.638 T,抗拉强度为685 MPa。     

国外生产高磁感取向硅钢的最新发展

介绍了生产取向硅钢的3种方法,同时介绍了使用氮化铝(AlN)作为抑制剂生产高磁感取向硅钢存在的金属学问题.为了避免产生这些问题,将氮化铝(AlN)作为获得抑制剂,叙述了生产新型Hi-B钢工艺的特征.     

0.35 mm高性能取向硅钢的工艺研究

研究了0.35mm厚度低温板坯加热高磁感取向硅钢的制造工艺,常化时控制高温段气氛进行微脱碳,控制常化组织的同时,为连续退火时脱碳效率的提升创造条件。连续退火时,通过控制脱碳前段分压比(p_H2O/p_H2)、退火温度和渗氮量,使初次晶粒尺寸和抑制剂强度良好匹配。高温退火时,二次再结晶之前,采用高氮比例气氛,以减缓抑制剂能力的减弱,最终获得磁感B₈₀₀≥1.91T、铁损P_1.7/50≤1.15W/kg的厚规格0.35mm高性能取向硅钢。     

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。     

含铜取向硅钢热轧工艺优化

针对含铜取向硅钢牌号判级标准提高,通过控制其热轧关键工艺,制定有效的精轧速度控制优化模式,降低精轧纯轧时间和提高精轧终轧温度,显著提升了牌号合格率.研究结果表明:较高的终轧温度下,含铜取向硅钢热轧板中产生更多的弥散析出相、热轧板1/4层处{110}面织构明显增多,生产实践中有效的精轧速度控制优化模式对磁性能提升有明显作用.     

A microscopically-shielded Griffith criterion for cleavage in grain oriented silicon steel

Grain oriented 3 wt% silicon steel of 0.3 mm thickness was subjected to fracture toughness evaluation in the transition temperature regime at cross-head rates of 10⁻², 10⁻⁴ and 10⁻⁶ ms⁻¹. The observed values were compared to the Microscopically-Shielded Griffith Criterion (MGC) model [Acta metall. mater.40, 2861 (1992)] which had previously predicted fracture toughness for plasticity induced cleavage of single crystals. From this, it is shown that the MGC model gives reasonable predictions of fracture toughness for cleavage at different loading rates and test temperatures. An analytical approximation of the computer simulation gives the interesting result that fracture toughness predominantly has a two-parameter dependence for a given material. It is directly proportional to an exponential function of the true surface energy and inversely proportional to an exponential function of the yield strength. It is also demonstrated that grain oriented 3 wt% silicon steel represents a useful experimental material for fundamental fracture toughness investigations.     

取向硅钢表面白条缺陷成因分析

对取向硅钢成品表面白条缺陷形成原因进行分析,采用三维视频显微镜观察表面微观形貌,场发射扫描电镜观察截面形貌及酸洗后缺陷区域表面形貌,能谱仪进行能谱成分分析.研究表明:白条缺陷微观观察都存在椭圆状绝缘涂层脱落,缺陷区的硅酸镁底层生成异常,厚度远超正常区域,白条缺陷区在涂氧化镁之前已损伤.白条缺陷区经酸洗后发现含有以O、Al、Si为主要成分的针状物,该针状物来源于脱碳退火炉中的耐火纤维,耐火纤维在脱碳退火时掉落并粘附到钢带表面,二次轧制时耐火纤维压入钢带表面,破坏了氧化膜,导致硅酸镁底层的生成受到影响,高温退火后产品表面产生了白条缺陷.通过改进保温耐火纤维使用方法,消除了该缺陷.     

取向硅钢产品表面质量检测对比分析

检测了3家不同企业取向硅钢成品板表征表面质量的指标,同时对表面层采用扫描电镜和能谱仪进行微观结构和化学成分组成进行检测。对比不同企业的成品板表面质量指标和微观结构发现：不同企业的取向硅钢表面层质量有差异,A产品表面绝缘电阻高于B和C产品且后者表面绝缘电阻相当,B和C产品涂层附着性和耐蚀性优于A产品。从微观形貌和成分分析上可以得出,A产品绝缘层厚是表面绝缘电阻大的原因之一,B、C产品附着性级别好是由于钉扎在基体的颗粒大或是距离硅酸镁较近,A产品表面有裂纹导致耐蚀性下降。     

Effect of acid soluble aluminum and niobium content on inclusion characteristics of grain oriented silicon steel

In order to elucidate the effect of Als (acid soluble aluminum) and Nb content on the characteristics of inclusions in grain oriented silicon steel, the type, quantity, size and size distribution of inclusions were studied by the field emission scanning electron microscope (FE SEM) equipped with an energy dispersive X ray spectroscopy (EDS) and image analysis software. Combined with the micro segregation model of solute elements during solidification, the precipitation mechanism of AlN and NbN inclusions was analyzed specially. The results indicate that the inclusions are mainly NbN, AlN and AlN-NbN, and the size distribution of the inclusions is affected by Als and Nb simultaneously. With the increase of Als content added in the steel, the content of Al2O3 in the oxide composite inclusions increases, while that of SiO2 decreases. The increase of Als content promotes the removal of silicate inclusions in the steels, but the segregation precipitation of AlN and AlN NbN inclusions increases. With the increase of Nb content added in the steel, the average size of inclusions reduces. The increase of Nb content promotes the earlier precipitation of NbN at the solidification front and its precipitation with oxides as the core. Als mainly affects the precipitation characteristics of oxide and nitride inclusions in the steel, and Nb also affects the oxides and nitrides precipitation characteristics via affecting the activity of oxygen and nitrogen combined with Als.     

Effect of oxide film structure of grain oriented silicon steel on depth of nitriding layer

Nitriding treatment after decarburization annealing is one of the key technologies to produce low temperature high permeability silicon steel. By controlling decarburization atmosphere, different oxide film structures were obtained; and then, the effect of oxide film structure on depth of nitriding layer with approximate nitrogen content was studied. The results show that oxide film is divided into two parts: the outer granular oxide film and the inner layered oxide film. As the dew point of decarburization atmosphere increases, the oxygen content of the decarburization plate increases, the thickness of the oxide film increases, the thickness ratio of layered oxide decreases, and the depth of nitriding layer increases. When the thickness ratio of layered oxide film is relatively high, ［N］ accumulates on the extreme surface of the sample, forms a unimodal distribution of ［N］ along the thickness direction, and the nitriding layer is relatively thin. When the layered oxide film ratio is relatively low, ［N］ crosses this layer and accumulates again in the subsurface; thus, in addition to the ［N］ peak on the extreme surface, one or more ［N］ peaks form in the subsurface, and the nitriding layer is relatively thick.     

酸溶铝和铌含量对取向硅钢夹杂物特征的影响

摘 要：为了掌握Als（酸溶铝）和Nb含量对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)结合能谱仪(EDS)和图像分析软件研究了钢中夹杂物类型、数量、尺寸及尺寸分布,结合钢液凝固过程中溶质元素的微观偏析模型,重点分析了Als和Nb含量影响钢中AlN和NbN析出的机制。结果表明,钢中的夹杂物以NbN、AlN和AlN-NbN为主,夹杂物尺寸分布由Als和Nb含量综合影响。Als含量的增加使含氧复合夹杂物中Al2O3含量增加,SiO2含量降低,促进了钢中硅酸盐类氧化物夹杂的去除,但大大增加了AlN和AlN-NbN夹杂的偏析析出。Nb含量的增加使夹杂物的平均尺寸变小,促进了钢中NbN在凝固前沿的提前析出和以氧化物为核心析出。Als主要影响钢中的氧化物和氮化物夹杂,Nb通过影响与Als结合的O和N的活度影响钢中氧化物和氮化物夹杂的析出特性。     

取向硅钢氧化膜结构对渗氮层深度的影响

摘要：低温板坯加热技术生产取向硅钢,其关键点之一在于脱碳退火后要进行渗氮处理。通过控制脱碳气氛,获得不同的氧化膜结构;并进一步分析在近似渗氮量条件下,氧化膜结构对渗氮层深度的影响。结果表明：氧化膜分为外层颗粒状氧化膜和内层层片状氧化膜两部分。随着脱碳气氛露点增加,脱碳板O含量增加,氧化膜厚度增厚、层片状氧化膜占氧化膜总厚度的比例下降,渗氮层深度增加。当层片状氧化膜厚度占比较高时,［N］原子积聚在试样的极表层,形成氮沿厚度方向的单峰分布,渗层较浅。当层片状氧化膜厚度占比较低时,［N］原子会越过该层,而在次表层再次发生积聚;从而除了极表层的氮峰外,在次表层形成一个或多个氮峰,渗层较深。