晶粒尺寸对无取向硅钢磁性能影响的主成分回归分析

采用电子背散射衍射技术测定50SW1300冷轧无取向硅钢中不同尺寸范围晶粒的含量,利用主成分回归分析法,综合研究不同尺寸范围晶粒的含量对无取向硅钢磁性能的影响。结果表明:通过主成分回归分析法能够从不同尺寸范围晶粒的含量的多个影响因素中获取主要的因素,定量研究它们对无取向硅钢磁性能的影响规律。分析表明,无取向硅钢的铁损与不同尺寸范围晶粒的含量之间存在着可靠的多元线性关系,在一定范围内,较大尺寸晶粒的含量越多,其对铁损优化的作用越明显;而无取向硅钢的磁感与不同尺寸范围晶粒的含量之间并无线性关系。     

0.8%Si无取向硅钢织构及其对磁性能的影响

研究了不同退火工艺对0.8%Si无取向硅钢织构及磁性能的影响。结果表明：退火板的再结晶织构以{111}强织构组分为主要特征,并伴随有{100}和{110}较弱织构组分。随着退火温度的升高或保温时间的延长,晶粒尺寸明显增大,不利的{111}织构组分明显增强,铁损指标P15/50与磁感指标B50均降低。在退火温度为860 ℃、保温时间为85 s的条件下,可获得最优的磁性能：P15/50=4.82 W/kg;B50=1.736 T。     

双辊薄带连铸对无取向硅钢织构和磁性能的影响

研究了1.3%Si无取向硅钢双辊连铸薄带和热轧板坯在冷轧退火过程中组织、织构和磁性能演化的特点。结果表明:铸带组织和热轧板坯初始组织的明显差异影响了冷轧退火再结晶组织和织构的演化。在相同冷轧和退火条件下,铸带试样再结晶晶粒比例较后者热轧板坯低试样,但是晶粒尺寸较大,而且Cube和Goss等有利织构组分比例高于热轧板坯试样,有害的γ组分较弱,这使得铸带试样具有较高的磁感和较低的铁损。     

无取向硅钢退火织构的演变与磁性能关系的研究

运用取向分布函数(ODF)分析了50W600电工钢不同退火工艺退火织构的演变及织构对电磁性能的影响,利用织构数据计算了无取向硅钢的磁晶各向异性能.研究表明,较高的退火温度或较长的保温时间,再结晶织构α线的取向密度下降,{100}〈011〉和{211}〈011〉取向密度急剧降低,γ线{111}〈112〉密度显著增加,晶粒取向绝大多数聚集在γ线{111}〈112〉取向附近;低温退火有助于提高无取向硅钢有利织构{100}〈UVW〉的占有率.磁晶各向异性能计算结果表明无取向硅钢也存在磁各向异性.     

热轧组织对无取向硅钢织构的影响

采用X射线衍射仪分析无取向硅钢冷轧织构和再结晶退火织构的演化,研究了热轧组织对无取向硅钢织构以及磁性能的影响.结果表明,具有均匀、粗大晶粒组织的热轧板,冷轧形成更多的剪切带,导致成品板形成高的高斯织构组分,并提高了{100}织构强度,降低了γ纤维织构,最终导致成品磁感应强度升高,铁损下降.     

退火加热速度对高牌号无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

采用光学显微镜、电子背散射衍射技术和爱泼斯坦方圈方法等研究了退火过程中不同加热速度对高牌号无取向硅钢显微组织、织构和磁性能的影响。结果表明：随着加热速度从10℃/s提高到70℃/s,试验钢最终退火后的平均晶粒尺寸逐渐变小，但加热速度达到100℃/s时，平均晶粒尺寸开始变大。加热速度达到40℃/s以上时试验钢最终退火后的γ取向线织构得到抑制，加热速度达到100℃/s及以上时λ取向线织构强度显著提高。加热速度为100℃/s时，试验钢最终退火后的铁损P_1.0/400最低，其各向异性也最低；随着加热速度的提高，磁感B₅₀₀₀呈上升趋势。     

常化处理对2.9%Si+0.7%Al无取向硅钢织构及磁性能的影响

以2.9%Si+0.7%Al无取向硅钢热轧板为初始材料,利用金相显微术、EBSD、XRD对比研究了常化处理/不常化处理对后续组织、织构演变以及磁性能的影响,分析了常化处理对各厚度层织构演变的影响。结果表明,常化处理改善了冷轧前组织的均匀性并弱化了热轧变形织构。与不常化处理相比,常化处理使最终成品板的晶粒尺寸增大,使各厚度层的γ纤维织构减弱、λ纤维织构增强,从而使磁性能得到明显改善。通过适当提高常化处理温度来增大晶粒尺寸,有助于成品板获得更大的晶粒尺寸,并在各厚度层形成更弱的γ纤维织构以及更强的Goss织构、λ纤维织构,使磁性能得到大幅改善。另外,发现在热轧、常化、冷轧、退火板的厚度方向上均存在明显的织构梯度。     

退火时间对异步轧制无取向硅钢再结晶织构与磁性的影响

对高牌号无取向硅钢进行异步轧制,然后在不同时间下进行再结晶退火,研究异步轧制条件下高牌号无取向硅钢再结晶织构随退火时间的演变过程,探讨高牌号无取向硅钢再结晶织构的形成及再结晶织构组分与磁性的关系。结果表明:在750℃再结晶退火过程中,随着退火时间的延长,α织构强度减弱,织构组分逐渐向{111}〈112〉附近聚集,铁损逐渐下降。快慢辊侧再结晶织构类型基本相同,但慢辊侧强度高于快辊侧。     

锡对高效电机用无取向硅钢磁性能的影响

采取相同的工艺试验生产加锡和未加锡的两种钢,研究了锡对高效电机用无取向硅钢磁性能的影响,对比分析了成品晶粒尺寸、织构及析出物,并测量了成品试样的磁性能。结果表明,添加质量分数为0.05%的锡后,成品试样晶粒尺寸增大;{111}织构强度降低,{100}织构强度增加;析出物粗化,平均析出物尺寸超过100 nm,弱化了对晶粒长大与成品磁化过程中磁畴壁移动的阻碍作用。最终加锡后成品试样的磁极化强度B5 000增加了3.0%,铁损P_(1.5/50)降低了7.5%。     

脱碳退火保温时间对取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

通过研究脱碳退火保温时间对取向硅钢初次再结晶组织、织构及高温退火样品磁性能的影响,探讨了有利于Goss晶粒异常长大的初次再结晶环境。结果表明,在820℃进行脱碳退火,当保温时间从2 min增加到6 min时,初次再结晶织构中Goss晶粒相对于{111}112和{111}110晶粒的尺寸优势逐渐增加,{111}110含量逐渐升高,且1/8层中Goss相对于其他取向晶粒尺寸优势稳定,使取向硅钢二次再结晶晶粒尺寸逐渐增大、磁性能逐渐提高。     

常化温度对热轧无取向硅钢组织与磁性能的影响

为研究常化温度对热轧无取向硅钢组织与织构的影响,采用光学显微镜、背电子散射衍射技术研究了不同常化温度对其影响.结果表明,实验硅钢板在700～850℃温度下常化时,随常化温度的升高,晶粒尺寸增大,有利组分α织构增强,不利组分γ织构降低.对比研究了800℃和850℃常化热轧板CSL晶界分布图与取向差分布图,在本文研究条件下,Goss织构易在Σ=3,9的CSL晶界及晶粒取向差为30° ～55°处形成.     

终轧温度对中低牌号无取向硅钢磁性能的影响

在工业生产条件下,对比分析了不同热轧终轧温度对中低牌号无取向硅钢组织和磁性能影响。结果表明:当热轧终轧温度为890℃时,热轧带钢表层为铁素体再结晶组织,芯部为铁素体相变组织;带钢经冷轧退火后,成品晶粒细小,铁损为5.565 W/kg,磁感为1.744 T,磁性能较差;当终轧温度为870℃时,热轧带钢全为粗大的铁素体再结晶组织,带钢经冷轧退火后,成品晶粒粗大,铁损降低至5.329 W/kg,磁感升高至1.762 T,磁性能最佳;当终轧温度降低至850℃时,带钢在热轧时再结晶晶粒难以长大,经冷轧退火后,铁损为5.507 W/kg,磁感为1.760 T,磁性能介于890℃和870℃之间。此外,实际工业生产数据表明,当热轧终轧温度为850～875℃时,成品磁性能明显优于880～900℃。     

超声波作用对取向硅钢磁性能影响的研究

设计了一种使用超声波对取向硅钢进行无损处理的装置,并用来对取向硅钢进行了不同时间的处理.实验结果发现,超声波处理会在一定程度上降低取向硅钢的铁损值,且不会对其表面涂层造成破坏,也不会产生任何塑性变形.     

典型元素对无取向硅钢再结晶织构的影响规律

通过对3种不同成分的无取向硅钢退火板进行微观组织观察以及分别使用XRD和EBSD进行宏观织构和微观织构观察,研究了3种典型元素对无取向硅钢组织和再结晶织构的影响。结果表明:无取向硅钢再结晶组织对其磁性能有影响,晶粒尺寸越大,无取向硅钢的磁性能越好,1.35Si-0.25Mn-0.28Al的再结晶平均晶粒尺寸达51.6μm,铁损值达3.577 W/kg。Si和Al元素有利于平均晶粒尺寸的增大,Mn含量的提高有利于减少夹杂物对晶粒长大的限制。无取向硅钢再结晶织构主要由强的γ织构(特别是{111}112织构)和弱的立方织构以及高斯织构等组成。有利织构中,立方{100}001织构和旋转{100}011立方织构含量较高,1.35Si-0.25Mn-0.28Al钢中立方织构含量达8.2%,1.33Si-0.17Mn钢中旋转立方含量达7.8%,有利织构含量越高,磁感应强度值越大,1.35Si-0.25Mn-0.28Al钢的磁感应强度达1.739 T。铜型{112}111织构和黄铜{110}112织构组分含量较低,1.33Si-0.17Mn钢在退火样品中黄铜织构最多,其比例仅为1.4%。无取向硅钢的化学成分对织构组成有影响,Al和Si含量的增加有利于{111}121织构和立方织构组分的增加、不利于{111}110组分和高斯织构增加,在1.35Si-0.25Mn-0.28Al钢中{111}121织构的含量达44.3%而{111}110织构含量为17.2%,高斯织构含量仅为1.2%。Mn的含量一定程度上有利于增加无取向硅钢中旋转立方织构的含量。     

化学成分对无取向硅钢热轧组织及织构的影响

选取工业生产的3种不同成分的无取向硅钢铸锭,对无取向硅钢铸锭采取相同的热轧工艺,分别利用金相和EBSD技术对热轧板的组织和微观织构进行分析,分析化学成分对无取向硅钢热轧组织和织构分布的影响。结果表明:化学成分对无取向硅钢热轧组织有影响。Si和Mn能够推迟回复再结晶的发生;Si和Al促进再结晶晶粒的长大。典型元素的含量对热轧板不同层的织构分布有影响。在热轧板亚表层,铜型织构和高斯织构为主要织构类型。Al的存在提高高斯织构的含量,而减少铜型织构的含量;Si含量的增加促进高斯织构转变为铜型织构和黄铜织构。在热轧板从表面到心部1/2层,出现较高强度的γ织构,Si有利于提高γ织构的含量并减少旋转立方织构的含量,Mn减少γ织构的含量并且提高旋转立方织构的含量;Al有利于降低{111}121织构含量并提高旋转立方织构含量。在热轧板心部,Al有利于增加{111}121织构含量并减少旋转立方织构和铜型织构的含量;Si可以增加γ织构的含量,减少旋转立方织构的含量;Mn择优的阻碍{111}面取向晶粒生长,进而降低γ织构含量。     

织构对冷轧无取向硅钢板磁时效的影响

研究了含碳量约(20~30)×10-6的50W 800冷轧无取向硅钢板的织构与磁时效行为的关系。200℃×24 h的磁时效试验结果表明,α-Fe{100}面的平均弹性模量最低,且与渗碳体的弹性模量接近,因此渗碳体易沿{100}面片状析出,造成磁时效,使硅钢板的铁损升高。磁化时180°磁畴畴壁的驱动力与硅钢板织构有密切关系,其100平行于外磁场方向的织构有利于减小磁时效导致的铁损增幅,降低钢板的磁时效效应。     

工艺参数对冷轧无取向硅钢再结晶织构的影响

分析了硅含量为2.0 wt%的高牌号冷轧无取向硅钢冷轧变形量和不同退火温度对再结晶织构及晶粒尺寸的影响。结果表明,热轧板表面与心部组织和织构的差异对后续冷轧和再结晶退火的织构和晶粒尺寸有明显影响。热轧板表面的退火态晶粒组织使其织构转变滞后于心部,并可造成最终退火后较强的{001}〈110〉织构和均匀的{111}织构,有利于磁性的改善。提高冷变形量会增加再结晶形核率而减小晶粒尺寸,提高再结晶温度不明显改变再结晶织构但增大晶粒尺寸,但应防止过高温度下析出相粒子的回溶。分析表明,热轧板常化工艺,以及二次冷轧加中间退火工艺均有利于改善钢板成品织构,进而改善钢板磁性能。     

部分再结晶退火对无取向硅钢的磁性能与力学性能的影响

通过显微组织表征和磁性能、力学性能检测等实验,研究了含Nb高强无取向硅钢在900℃以下退火时的组织、织构、力学性能与磁性能的变化。在700～850℃范围内,随着退火温度增加,冷轧板回复并逐步发生部分再结晶,同时α织构总体趋于增强而γ织构减弱;而在900℃退火时发生完全再结晶,α织构受到抑制而γ织构显著增强。随着退火温度升高,由于回复和再结晶程度不断增强,位错密度显著降低和析出相的固溶、粗化,导致强度下降和塑性增强,高频铁损也显著降低。磁感应强度由α织构强度决定,850℃退火时,冷轧组织大部分发生再结晶,α织构最强,可以获得力学性能和磁性能的最佳匹配,此时磁感应强度B₅₀最高为1.572 T,高频铁损P_1.0/400为33.26 W/kg,屈服强度约为600 MPa,该高屈服强度主要来自位错强化、析出强化和细晶强化等综合贡献。     

热轧板常化后的晶粒尺寸对冷轧无取向硅钢组织、织构和磁性能的影响

研究了热轧板常化后的晶粒尺寸对成品组织、织构和磁性能的影响。结果表明,随着热轧板晶粒尺寸的增加,成品晶粒尺寸增加;成品织构中γ纤维织构,特别是{111}<110>织构组分明显降低,磁感应强度B50显著提高。     

退火对高效电机用无取向硅钢组织与磁性能的影响

对1.8wt%Si无取向硅钢冷轧板进行了850～1000℃不同温度的退火处理,采用OM、晶粒分析、磁性能测试等手段,研究了退火温度对1.8wt%Si无取向硅钢组织与磁性能的影响规律。结果表明:在850～1000℃,无取向硅钢退火均发生了较为充分的再结晶。随着退火温度的升高,试验钢平均晶粒尺寸逐渐增大,晶粒均匀性越来越好,试验钢铁损值先降低后升高,磁感应强度逐渐降低。940℃退火,试验钢的铁损值P1.5达到最小值,为2.823 W/kg,其磁感应强度B50为1.692 T。