硅钢退火炉炉辊炭套结瘤机理研究及解决对策

冷轧硅钢在连续退火炉中进行脱碳、再结晶退火时,炭套辊表面经常出现结瘤,在高温下极易造成带钢产生凹坑缺陷,影响硅钢片的叠装系数,是硅钢成品的致命缺陷。本文通过对硅钢退火炉炉辊炭套结瘤进行深入机理研究分析,并据此提出控制炭套结瘤的解决对策。

无取向硅钢无铬环保涂层激光焊接性能研究

通过金相显微镜、电子背散射衍射(EBSD),研究了无取向硅钢涂层厚度、涂层种类、焊接工艺对焊接性能的影响。研究结果表明,在本实验条件下,涂层厚度与焊接起泡面积百分数呈正比,涂层中的有机物是影响焊接起泡的主要因素,焊接过程中,组织由等轴晶逐渐长大,形成柱状晶,最终形成较大、较均匀的大晶粒。

基于神经网络和粒子群算法的硅钢工艺参数优化

结合BP神经网络与粒子群算法,提出了一种降低硅钢铁损的工艺参数优化策略。首先,采用BP神经网络建立了对硅钢铁损的预测模型,模型具有很高的拟合精度和预测精度。然后在工艺参数的优化方面,以BP神经网络预测模型作为适应度函数,选取连续退火RTF炉段的各段炉温作为优化变量,采用粒子群算法优化这些工艺参数。结果显示,基于BP神经网络,采用粒子群算法对部分工艺参数进行优化后,硅钢铁损明显降低,具有一定的指导意义。

Cu对含Ce高强高效无取向硅钢磁性能的影响

无取向硅钢作为新能源汽车电机系统的核心部件材料,要求其磁性能和力学性能同时优异,但两者往往不能兼顾。如何获得强度和磁性能的良好匹配是高性能无取向硅钢需要解决的关键问题之一。对此,本工作通过Cu、Ce合金化研制了高强高效无取向硅钢样品,但是,目前Cu在硅钢中的作用尤其是对磁性能的影响机理尚不十分明确。因此,本工作采用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射和透射电镜等方法研究了Cu对含Ce高强高效无取向硅钢磁性能的影响及机理。结果表明,适量Cu的添加在显著提高强度的情况下同时降低高频铁损,较多Cu的添加使磁感降低、铁损升高。这主要是因为,适量的Cu以富Cu相析出,具有尺寸小、分布分散等特点,一方面促使再结晶的发生,提高晶粒均匀性,并且高温再结晶退火过程中Cu以固溶形式存在不会明显阻碍晶粒长大,对磁性能有利;另一方面促使有利织构的产生,抑制不利织构出现,提高磁感,从而在一定程度上抵消富Cu析出相阻碍磁畴转动对磁性能的不利影响。Cu含量较高时,富Cu析出相不仅尺寸较大,而且形态呈长条状或短棒状,恶化了磁性能。

无取向硅钢中微细夹杂物控制研究进展

随着家电行业变频技术的实施和推广、新能源汽车产业的兴起和电机节能及高效化发展,市场对无取向硅钢的需求持续大幅上升,但同时对无取向硅钢低铁损、高磁感的磁性能要求愈加苛刻。研究表明,钢中小于1μm的微细夹杂物(如MnS、AlN、Al_(2)O_(3)、Cu_(2)S)对其磁性能的劣化最为严重,因此,如何控制无取向硅钢中微细夹杂物的类型、总量、尺寸分布等备受关注。本文归纳总结了研究者对影响磁性能的微细夹杂物尺寸分布界定,从控制机理上分析了钙、稀土变质夹杂物的根本原理,综述了国内外相关生产企业、科研院所微细夹杂物控制工艺技术进展,并在此基础上,结合笔者所在团队科研成果指出了当前无取向硅钢微细夹杂物控制存在的不足以及未来发展趋势,并提出了稀土变质微细夹杂物未解决的关键科学问题。

不同厚度低温渗氮型取向硅钢初次再结晶组织、织构差异分析

以0.27 mm、0.23 mm和0.20 mm三种厚度且磁性能都较好的取向硅钢样品为研究对象,通过EBSD技术对其对应的初次再结晶晶粒尺寸及织构进行研究,从而探索不同板厚度对应的最佳初次再结晶组织和织构是否存在异同。结果表明:三种厚度对应的最佳一次再结晶晶粒平均尺寸均在20~22μm范围内,沿板厚侧面的平均晶粒尺寸基本接近,约为21.4μm;0.27 mm的中心层区域的平均晶粒尺寸比表层更大,而随厚度继续减小,表层和中心层平均晶粒尺寸逐渐接近。随板厚度的减小,初次再结晶织构增强,主要织构{114}〈481〉、{111}〈112〉以及{100}〈021〉织构均在一定程度上增强,其中{114}〈481〉织构的强度又显著高于其他织构;{114}〈481〉组分面积百分比增加,Goss以及{210}〈001〉组分减少。在这三种厚度样品中,表层区域的Goss、{210}〈001〉和{114}〈481〉组分比例都高于中心层,{100}〈021〉以及黄铜组分比例都低于中心层。随着厚度的减薄,表层和中心层区域的{114}〈481〉、{111}〈112〉织构以及中心层区域的{100}〈021〉织构都明显增强。

高牌号无取向硅钢生产流程中织构控制研究现状

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取向硅钢磁感和铁损的主要因素之一,受到生产工艺的影响。然而,高牌号无取向硅钢工艺流程长,影响织构控制的工艺因素众多。为了满足高牌号无取向硅钢在低铁损时实现高磁感,在产品加工时应尽量避免对磁性能不利的{111}织构的形成,促进对其有利的{100}和{110}织构形成。本文首先介绍了高牌号无取向硅钢的工艺流程,对比了国内外钢铁企业产品的磁性能(P_(15/50)和B_(50))。其次,阐述了高牌号无取向硅钢在炼钢、热轧、常化、冷轧和成品退火过程中促进有利织构形成的影响因素。最后,归纳出能促进高牌号无取向硅钢有利织构形成的生产工艺,并对织构控制的发展方向提出了建议。

取向硅钢板坯凝固结构调控的工业化试验研究

对取向硅钢板坯在不同连铸工艺条件进行工业化试验,研究过热度、拉速、电磁搅拌参数与电磁搅拌结构等对铸坯凝固结构的影响,探讨调控取向硅钢凝固结构的有效手段。结果表明:过热度由20℃提高到25℃时,铸坯的等轴晶率由66.6%降至63.4%;电磁搅拌电流由200 A提高到900 A时,铸坯的等轴晶率由33.3%提高到66.6%;在拉速0.9,1.0,1.1 m/min条件下铸坯柱状晶倾角分别为5°,8°和12°。综合考虑拉速、过热度与电磁搅拌对取向硅钢铸坯凝固结构的影响,电磁搅拌是取向硅钢调控凝固结构最有效的手段。

退火方式对0.30%Si无取向硅钢磁导率影响规律研究

研究了罩式退火、连续退火以及不同的退火方式组合对0.30%Si无取向硅钢磁导率的影响。结果表明:较高罩式退火温度(≥680℃)能获得较高的磁导率μ1.0(≥5800 Gs/Oe),与连续退火(≥790℃带钢温度)组合,能够获得较低铁损和较高的磁导率;第一次连退温度越低,成品的各项磁性能指标提升幅度越高,在第二次连退830℃条件下,成品的磁感基本稳定;第二次低温连退下磁导率提升不明显,770℃以上磁导率提高幅度较大。综合来看,采用罩式680℃+连退830℃工艺组合方式,以及成品+连退770℃工艺组合方式成品的磁性能较优。

耐热型取向硅钢涂层特性与磁性能

本工作对耐热型取向硅钢薄板进行了分析,研究了退火温度对其涂层的影响,探索了复杂工况条件、拉应力及压应力对薄板磁性能的影响规律。结果表明:选取的耐热型取向硅钢薄板涂层附着性为C级和D级,涂层包含绝缘涂层和硅酸镁底层,刻痕区硅酸镁底层被严重破坏。退火对耐热型取向硅钢涂层表面绝缘电阻无明显影响,但影响涂层的附着性,耐热型取向硅钢带材表面的绝缘涂层不具备耐热性。过励磁与直流偏磁工况比谐波工况对带材损耗、噪声、磁致伸缩的影响更为明显。压应力对耐热型取向硅钢磁性能、噪声均产生不利的影响,而拉应力在一定范围内对损耗具有降低作用,同时不影响噪声。

喷嘴尺寸对Fe-6.5 %Si高硅钢薄带组织和性能的影响

研究了快速凝固单辊甩带过程中喷嘴尺寸(Φ2 mm、Φ1.5 mm、Φ1 mm和Φ0.7 mm)对Fe-6.5%Si高硅钢薄带组织和性能的影响。结果表明,随着喷嘴尺寸的减少,有序相减少,薄带的连续长度明显提高,而薄带的厚度和宽度减小,晶粒尺寸减小,显微硬度也随之减小。薄带饱和磁化强度(M s)随着喷嘴尺寸的减小逐渐变小,而矫顽力(H c)逐渐变大,但磁性能总体变化不大。在Φ1 mm喷嘴下制得的高硅钢薄带质量较好。

取向硅钢细化磁畴技术研究进展

细化磁畴技术是取向硅钢生产过程中重要的技术手段之一,可有效降低带材损耗。介绍了取向硅钢损耗的影响因素、细化磁畴降低铁损的原理,同时对两种类型细化磁畴技术的原理和研究现状进行了综述。非耐热型细化磁畴技术相对成熟稳定,已实现工业应用。耐热型细化磁畴技术目前被少数企业所垄断,国内仅宝钢掌握大功率激光刻痕细化磁畴技术,而其他耐热型细化磁畴技术更多处于实验室研发阶段,无法应用于工业生产。在能源结构调整、电工装备要求不断提升的背景下,对耐热型取向硅钢提出了更多的需求,未来耐热型细化磁畴技术将成为取向硅钢细化磁畴技术的一个重点研究方向。

连铸坯中柱状晶比例对无取向电工钢组织和磁性能的影响

在高牌号无取向硅钢的连铸生产过程中不进行电磁搅拌,可以保留更多具有强{100}织构的柱状晶。对该铸坯进行热轧、常化、冷轧和再结晶退火,检测工艺过程中的组织和织构,测定其对应的磁性能。结果表明:提高连铸坯中柱状晶比例,可以提高成品中的{100}等有利织构的强度,铁损P1.5/50降低,综合磁性明显改善,而且表面不会产生瓦楞状缺陷。

终轧温度与常化时间对高强无取向硅钢析出物的影响

系统研究了不同终轧温度及常化时间对高强无取向硅钢中析出物析出行为的影响,结果表明:常化板、冷轧脱碳板和成品板中析出物类型相似,主要包括AlN+Nb(C, N)+Ti(C, N)复合析出物及以AlN和Ce(S, O)为中心的球状含稀土复合析出物。适当提高终轧温度、延长常化时间,常化板中析出物尺寸增大,面密度下降,且此趋势最终遗传到成品板中。终轧温度为1 000℃、常化时间为5 min时,成品板析出物尺寸集中分布在0.3~1.0μm范围内,析出物面密度为79个/1 000μm^(2)。

取向硅钢在电机中的应用及展望

为了进一步降低电机铁损、提高电机性能,取向硅钢取代无取向硅钢应用于电机已经成为一个新的研究方向。本文介绍了电机用取向硅钢应用技术发展,总结了取向硅钢电机的发展历程并分析了每项技术对电机性能的影响;分析了目前电机应用取向硅钢过程中存在的问题,及未来取向硅钢电机可能的发展趋势,以期为我国电机行业的高效、高功率密度和低损耗发展方向提供参考。

薄规格和极薄/超薄硅钢发展态势研究

近年来,全球新能源汽车市场的高速发展使得薄规格硅钢的需求开始增多,特别是快速自粘结涂层技术的进步,极大程度地拉动了薄规格和极薄/超薄硅钢在驱动电机、高速电机、微电机等高端电机市场的需求。目前许多新能源汽车驱动电机厂正在求购快速自粘结涂层硅钢,众多硅钢企业以及科研单位、涂料企业、铁心企业纷纷研发快速自粘结涂层和模具冲片技术,从中可以看到薄规格和极薄/超薄硅钢的发展趋势。本文重点阐述薄规格及极薄/超薄硅钢的生产现状、发展及需求趋势。

脱碳退火温度对晶粒取向纯铁组织、织构及磁性能的影响

为促进晶粒纯铁制造过程获得更高的磁性能,以实验室自制晶粒取向纯铁冷轧板为研究对象,对其进行脱碳退火实验,利用金相显微镜、电子背散射衍射扫描电子显微镜、磁性能测量仪测试表征其组织性能,研究脱碳退火温度对晶粒取向纯铁初次再结晶组织、织构及高温退火样品磁性能的影响。结果表明:脱碳退火板中仍存在部分聚集分布的细小晶粒,多数集中在样品中心位置附近;脱碳退火2 min、退火温度为775,800℃时,部分聚集的细小晶粒导致平均晶粒尺寸分别为6.12,6.39μm,825℃时平均晶粒尺寸为6.85μm;不同温度脱碳退火板的主要织构类型基本相同,α取向线上主要织构分布在{112~223}<110>附近,γ取向线上主要织构分布在{111}<112>和{111}<110>附近,其中{111}<112>织构强度始终最高,其余织构强度随脱碳退火温度升高变化不大;825℃×2 min脱碳退火时,成品板表现出最佳的磁感应强度,其中B_(800)为2.00 T,B_(10000)为2.13 T;成品中存在“孤岛”,织构类型为{110}<112>~<115>,“孤岛”的产生与均热温度较低有关,铸锭中的抑制剂质点没有完全固溶,抑制能力不足,在高温退火过程中导致{110}<112>~<115>位向的晶粒不同程度长大。“孤岛”的存在侧面表明晶粒取向纯铁的磁感应强度有进一步提升的空间。

铸坯凝固结构对硅钢热轧织构的影响机制

基于某钢厂不同电磁搅拌参数调控的Fe–3.2%Si取向硅钢连铸坯凝固结构及热轧工业试验,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)等检测技术,表征分析连铸过程电磁搅拌参数对铸坯凝固结构中柱状晶率的影响,探讨柱状晶率对热轧板织构的影响机制。结果表明:电磁搅拌器的工作电流(3 Hz)由900 A降到200 A,铸坯凝固结构中柱状晶率由40.1%增加到68.5%,柱状晶初始尺寸也随之增大;热轧板表层以铜型和黄铜织构为主,次表层以Goss织构为主,中心层主要为沿轧向延伸的α纤维织构及较弱的γ纤维织构。随铸坯柱状晶率的提高(40.1%~68.5%),热轧板再结区晶粒尺寸增加,有利于次表层Goss织构的保留;提高铸坯柱状晶率可降低热轧板中心层再结晶程度,中心层变形晶粒变大,不利于{114}<481>织构晶粒的形核与长大,且明显提高了织构强度梯度。

低温HiB钢全流程组织、织构演变及成品磁性能

以低温高磁感取向硅钢(HiB钢)全流程生产过程中各工序段的热轧板、常化板、冷轧板、脱碳渗氮板和成品板为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和电子背散射衍射仪(EBSD)表征其组织与织构,分析低温HiB钢生产全流程组织与织构的演变规律,探究其对低温HiB钢成品板磁性能的影响。结果表明:低温HiB钢热轧板、常化板的组织和织构在厚度方向上存在显著差异,Goss晶粒起源于热轧板1/4次表层,热轧板与常化板的织构种类相同,仅织构强度存在差异,中心层主要织构为{118}<110>;冷轧板为纤维状变形组织,形成了较强的α纤维织构和γ纤维织构,{111}<110>的织构强度最高,为14.4;脱碳渗氮板以α^(*)纤维和γ纤维织构为主,分别集中在{114}<481>和{111}<112>处,Goss晶粒周围主要为{114}<481>和{111}<112>取向晶粒,尺寸小于其他晶粒,不具有数量和生长优势。磁性能为B_(8)≥1.89 T,P_(1.7/50)≤0.97 W/kg的成品板Goss晶粒发展完善,晶粒尺寸达到厘米级,晶界呈锯齿状,Goss织构锋锐;磁性能为B_(8)=1.83 T,P_(1.7/50)=1.27 W/kg的成品板中多为异常长大的非高斯与高斯位向偏离角较大的取向晶粒,且晶界光滑;大部分晶粒未发生二次再结晶的成品板组织为细晶组织,磁性能B_(8)=1.77 T,P_(1.7/50)=1.48 W/kg。

不同转速永磁同步电机非晶合金和硅钢选材分析

介绍了非晶材料和硅钢的磁性能,并在高速电机分别采用这两种材料进行仿真,根据仿真结果对比分析了两种材料于电机效率以及不同转速下的铁损差值。并研究了不同转速下电机非晶材料和硅钢铁损的变化规律。结果表明,在高速电机中非晶材料优势明显,为不同转速工况的电机提供选材建议。