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.     

中温含铜取向硅钢的形变和再结晶织构特征

通过对比中温含铜取向硅钢与普通取向硅钢和高磁感取向硅钢的组织和织构特征,分析中温含铜取向硅钢独特的织构演变规律及其对二次再结晶行为的影响.结果表明,为了获得有利于高斯晶粒长大的强γ取向线织构,中温含铜钢需经过回复退火处理和高温退火阶段慢速升温.回复过程中γ取向线晶粒储能降低,同时慢速升温有利于γ取向线晶粒的形核和再结晶.中温含铜钢的二次再结晶开始温度超过1000℃,由于初次再结晶晶粒组织以γ织构为主且非γ取向线晶粒较少,导致最终二次晶粒尺寸超大且晶界圆滑,二次再结晶机理以择优长大为主导,超大的二次晶粒尺寸导致最终成品的铁损升高,但通过激光刻痕处理后,整体铁损的降低效果比二次晶粒较小的高磁感取向硅钢更加显著.      

柱状晶组织高硅电工钢二次再结晶的形成机理

  二次再结晶的发生会显著改变电工钢带材的组织和织构，进而影响其磁性能。以柱状晶组织高硅电工钢冷轧带材为研究对象，研究了不同退火方法对试样组织和织构的影响，明确了二次再结晶的发生条件、形成机理和控制方法。研究结果表明，柱状晶组织高硅电工钢冷轧试样发生二次再结晶的温度区间为850～1 000 ℃，在900 ℃退火可获得最大的晶粒尺寸。二次再结晶的形成是由于初次再结晶后试样的组织形成了织构抑制作用，小角度晶界抑制晶粒正常长大，大角度高能晶界迁移率高，具有大角度晶界的晶粒以取向长大方式发生二次再结晶。当退火温度高于1 000 ℃时，升温和冷却速率大于5 ℃/min可以有效抑制二次再结晶的发生。     

MgO涂层对Hi-B钢织构与抑制剂的影响

研究了MgO涂层对Hi-B钢高温退火过程中组织织构与抑制剂的影响。借助磁性能测试仪测试其磁性能,使用金相显微镜(OM)观察试样组织,借助扫描电子显微镜(SEM)和EBSD技术进行抑制剂观察和织构检测,利用投射电子显微镜(TEM)及能谱仪(EDS)进行能谱分析。结果表明:氧化镁涂层能延缓抑制剂粒子的分解,保持较高的粒子分布密度,进而抑制初次再结晶晶粒的粗化,提高二次再结晶的开始温度。另一方面涂层能影响二次再结晶过程。无涂层样品与氢气直接接触,较多接近{110}面织构而与〈001〉晶向偏差较大的晶粒发生了异常长大,导致二次再结晶晶粒数量更多,尺寸更小且Goss织构比较散漫。有涂层样品Goss织构更加锋锐且磁性能更优。     

MgO涂层对Hi-B钢织构与抑制剂的影响

研究了MgO涂层对Hi-B钢高温退火过程中组织织构与抑制剂的影响。借助磁性能测试仪测试其磁性能,使用金相显微镜(OM)观察试样组织,借助扫描电子显微镜(SEM)和EBSD技术进行抑制剂观察和织构检测,利用投射电子显微镜(TEM)及能谱仪(EDS)进行能谱分析。结果表明:氧化镁涂层能延缓抑制剂粒子的分解,保持较高的粒子分布密度,进而抑制初次再结晶晶粒的粗化,提高二次再结晶的开始温度。另一方面涂层能影响二次再结晶过程。无涂层样品与氢气直接接触,较多接近{110}面织构而与〈001〉晶向偏差较大的晶粒发生了异常长大,导致二次再结晶晶粒数量更多,尺寸更小且Goss织构比较散漫。有涂层样品Goss织构更加锋锐且磁性能更优。     

取向硅钢薄带形变再结晶组织及织构演变

利用背散射电子衍射微织构分析技术及X射线衍射织构分析技术,结合对取向硅钢薄带再结晶各阶段退火板磁性能的分析,系统研究了其形变再结晶过程中的组织及织构演变.结果表明,薄带内原始高斯晶粒取向发生绕TD轴向{111}〈112〉的转变,同时晶粒取向还表现出绕RD轴的附加转动,这种附加转动及其导致的表层微弱立方形变组织可为再结晶立方织构的形成提供核心.退火各阶段样品磁性能的变化对应了{110}-{100}〈001〉有益织构及其他织构的强弱转变以及再结晶晶粒不均匀程度的变化,综合织构类型及晶粒尺寸的变化推断发生了二次及三次再结晶过程.升温过程再结晶织构演变主要体现了织构诱发机制,也即与基体存在绕〈001〉轴取向关系的晶粒长大优势结合高斯织构的抑制效应发挥作用;而在高温长时间保温后三次再结晶过程,{110}低表面能诱发异常长大发挥主要作用使得最终得到锋锐的高斯织构.      

低温取向硅钢常化工艺和渗氮工艺对组织、织构和磁性能的影响

利用电子背散射衍射技术(EBSD)、扫描电镜(SEM)分析了低温取向硅钢常化工艺、渗氮工艺对常化组织、再结晶组织与抑制剂的影响, 对比研究了常化冷却速率、渗氮温度和渗氮量对再结晶组织、织构和磁性能的影响规律.结果表明, 常化冷却速率越快, 一次再结晶晶粒尺寸越小.常化冷却速率较慢时, 高温渗氮的样品一次再结晶晶粒尺寸偏大, 使二次再结晶驱动力降低, 二次再结晶温度提高, 且渗氮量低, 追加抑制剂不足, 最终二次再结晶不完善.高温渗氮与低温渗氮导致脱碳板中抑制剂尺寸不同, 高温渗氮表层抑制剂与次表层抑制剂尺寸基本无差异, 低温渗氮表层抑制剂尺寸比次表层抑制剂尺寸大.低温渗氮且渗氮量低的样品虽然二次再结晶较完善, 但由于其常化温度低、常化冷却速率快, 一次再结晶晶粒尺寸小, 二次再结晶开始温度稍早, 黄铜取向晶粒出现, 最终磁性差.渗氮量较高的高温渗氮和低温渗氮样品虽都能基本完成二次再结晶, 但磁性存在差异, 磁性差的原因是高温渗氮样品的最终退火板中出现较多的偏{210} < 001>取向晶粒.      

常化工艺对50W470无取向硅钢组织和性能的影响

研究常化在50W470无取向硅钢生产中的作用。常化使热轧板晶粒尺寸长大,从而使最终产品的再结晶晶粒尺寸增大,且能提高(100//RD)再结晶织构强度,同时减弱{111}112再结晶织构强度;通过对再结晶晶粒尺寸和织构的优化,使铁损(P15/50)降低,而磁感强度(B50)增加,硅钢的性能得到改善。     

0.02%C钢深冲板St15再结晶退火织构演变的模拟

用二维元胞自动机方法 ,以 0 .0 2 %C铝镇静钢深冲板St15热轧、冷轧、退火再结晶组织和织构以及再结晶演变的实验结果为初始条件和参照 ,分别对 1.2mm冷轧深冲板 5 6 0～ 6 2 0℃退火再结晶和 70 0℃晶粒长大过程进行计算机模拟。得出 ,冷轧深冲板 5 6 0～ 6 2 0℃加热 12 0min再结晶完成 ,平均再结晶晶粒为 6μm ,再于 70 0℃加热 10h ,晶粒长大尺寸和织构趋于稳定 ,平均晶粒尺寸为 34μm ,织构以有利织构组分 { 111}〈110〉和 { 111}〈112〉织构为主。模拟结果与实验数据相符     

薄带铸轧流程制备含钇3% Si取向硅钢的组织和织构研究

通过50 kg真空感应炉冶炼,用常规流程和薄带铸轧两种工艺分别在实验室制备了含稀土钇的3%Si取向硅钢。薄带铸轧浇注温度1530℃,轧制速率0.3 m/s,铸带厚度2.5 mm。常规流程为80 mm铸坯加热温度1150℃,热轧板厚度2.4 mm,终轧温度935℃。采用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究了钢中夹杂物成分、形貌、数量、尺寸和分布;利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析了硅钢铸带、热轧板、0.3 mm冷轧板、870℃7 min和1100℃10 min再结晶退火板组织和织构。实验结果表明：与常规流程相比,薄带铸轧硅钢一次再结晶后晶粒较细小,且γ织构强度达到17,但是二次再结晶后晶粒尺寸不均匀,平均晶粒尺寸为61μm,部分Goss取向晶粒尺寸达到1 mm以上。原因为细小的含钇夹杂物数量过多,且分布不均匀,夹杂物聚集的区域晶粒长大受到明显抑制。常规流程生产的含钇硅钢二次再结晶热处理后晶粒均匀长大,平均晶粒尺寸为102μm,没有形成明显的Goss织构。     

轧制方式对SUS430铁素体不锈钢组织和性能的影响

 采用X射线衍射技术和光学显微分析等方法,研究了同步和异步冷轧方式对SUS430铁素体不锈钢微观组织、织构演变以及力学和成形性能的影响。结果表明,与同步冷轧相比,由于异步轧制剪切变形的引入,可使异步冷轧板材的平均晶粒尺寸减小。在同步冷轧过程中,其二次冷轧再结晶织构为完整的γ纤维织构,导致铁素体不锈钢的最终性能优于同步一次冷轧;而在异步冷轧过程中,异步一次冷轧再结晶织构为强点{111}<[1][1]2>的γ纤维织构,异步二次冷轧再结晶织构属于随机取向织构,其结果是异步一次冷轧板材的性能优于异步二次冷轧。综合分析表明,与异步二次冷轧方式相比,同步二次冷轧方式有利于铁素体不锈钢性能的提高。     

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。     

Bi对低温取向硅钢高温退火过程组织和织构的影响

以含Bi和不含Bi两种成分低温取向硅钢进行高温退火中断实验,借助磁测仪（MPG 200D）进行磁性能测量,借助金相显微镜观察晶粒尺寸,利用X射线衍射（XRD）对高温退火连续升温过程中织构进行研究分析。实验结果表明,添加Bi元素后,初次晶粒尺寸减小,二次再结晶晶粒尺寸增加至20~60 mm,成品磁性能更优。Bi加入后二次再结晶开始温度明显提高,含Bi试样和不含Bi试样发生晶粒异常长大的温度范围分别是1 080~1 100 ℃和1 060~1 080 ℃。织构分析结果显示,随着高温退火温度提高,{111}和{100}面织构逐渐减弱,{110}面织构和Goss织构逐渐增强,含Bi和不含Bi试样的高斯织构转变温度分别为1 100 ℃和1 080 ℃,随后高斯织构密度和体积百分比逐步增加,最终含Bi试样的高斯织构密度和体积百分比均高于不含Bi试样。     

铈对无取向硅钢再结晶组织及织构的影响

以无取向硅钢为研究对象,在实验室制备添加0.002%(质量分数)铈和不添加铈的两种实验钢。采用光学显微镜观察了再结晶组织并采用imagetool统计了再结晶晶粒尺寸,采用XRD分析了试样的再结晶织构。结果表明,铈阻碍了无取向硅钢的再结晶过程。铈的加入使无取向硅钢的最终晶粒尺寸增大,不加铈的试样平均晶粒尺寸为13.74μm,而加铈的试样为18.38μm。加入铈后无取向硅钢退火再结晶织构类型变化不大,整体密度水平下降,{111}再结晶织构组分强度降低。     

热轧工艺对TSCR流程生产取向硅钢组织和性能的影响

取向硅钢热轧板中组织、织构梯度对发展完善的二次再结晶十分关键,通过对2种不同热轧工艺生产取向硅钢的组织、织构进行研究,结果表明:采用后道次大压下热轧工艺时热轧板表层再结区晶粒平均尺寸增加,再结晶区厚度增加,高温退火后二次晶粒尺寸减小;采用后道次大压下热轧工艺热轧时,热轧板中平均等效应变高,热轧板厚度心部{100}〈011〉和{100}〈001〉位向取向强度降低,({111}～{113})〈110〉位向取向强度提高,高温退火后{110}〈001〉位向偏离角降低,磁性能提高。     

冷轧工艺对00Cr21MoNbTi铁素体不锈钢组织、织构与成形性能的影响

利用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了冷轧轧程和冷轧压下率对00Cr21MoNbTi铁素体不锈钢的组织、织构与成形性能的影响.结果表明:随轧程数的增加,再结晶晶粒尺寸变化不大,但材料的平均r值相应提高;相同两轧程条件下,随累计压下率增大,材料的再结晶晶粒尺寸细化,平均r值以及{111}织构组分含量提高.再结晶织构峰值...     

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。     

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。     

薄规格取向硅钢晶粒异常长大时的组织、织构稳定性与表面效应分析

0.20 mm及以下厚度的薄规格取向硅钢由于显著的表面效应生产难度更大,开发时更容易造成降级或废品率.由于这些高端取向硅钢生产技术保密而很少有相关细节报道,并且不同的成分体系对应的组织、织构及抑制剂参数和工艺参数应该有所差异,因此各企业需要自己摸索它们之间的关系.本文基于企业开发成功的0.20 mm产品,在实验室条件下全面考察其工艺的可重复性及组织结构变化的敏感性,揭示了由一次再结晶到高温退火1200℃关键温度下的基体取向类晶粒、异常长大类晶粒的尺寸、取向及抑制剂的特点.希望从理论上澄清薄规格化带来的显著表面效应和关键组织织构参数,为全面提升我国整体取向硅钢生产控制的理论水平打下基础.结果 表明,该样品在实验室高温退火也显示出好的重复性,对应的一次品粒尺寸平均值约18μm,二次再结晶温度1050℃,二次再结晶温度区间在15℃以内,二次再结晶前平均基体晶粒尺寸长大不超过1 μm.     

低温取向硅钢初次再结晶织构及晶界特征分析

应用EBSD技术对低温取向硅钢初次再结晶样品表层、次表层及中心层微观组织进行了研究并基于HE与CSL晶界理论对各层的晶界特征分布进行了分析。结果表明:各层初次再结晶织构以γ织构及{114}〈418〉织构为主,Goss晶粒主要分布在表层与次表层,平均晶粒尺寸由表层至中心层逐渐减小。基体与Goss晶粒取向差分布主要集中在能构成高能晶界关系的20°~45°间,并且次表层所占比例最高。基体中CSL晶界类型以∑3为主,在Goss晶粒周围分布着极少量的∑5、∑7、∑9晶界。