冷轧方式与退火温度对无取向硅钢组织、织构及磁性能的影响

以连续式和可逆式冷轧无取向硅钢为研究对象,对其进行退火实验,采用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)表征分析不同冷轧方式无取向硅钢在不同退火温度(920~1070℃)下的组织和织构,探讨轧制方式与退火温度对无取向硅钢磁性能的影响。结果表明:在920~1070℃退火后,连续式冷轧样品平均晶粒尺寸分布在20.7~134.4μm范围,可逆式冷轧样品平均晶粒尺寸分布在17.3~155.5μm范围,随退火温度的提升,2种冷轧方式退火板晶粒总体上均在不断长大;冷轧板织构主要由强的旋转立方织构组成,可逆式和连续式冷轧样品退火板织构以γ纤维和α纤维织构为主,γ纤维织构主要聚集在{111}<112>处,α纤维织构主要聚集在{111}<110>处,γ纤维织构强度随退火温度升高而显著降低,α纤维、Goss和旋转立方织构强度变化很小;可逆式与连续式冷轧板{111}<110>织构强度相近,可逆式冷轧退火板{111}<112>织构强度始终高于连续式冷轧退火板。1040℃退火时,可逆式和连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)(50 Hz下,磁感应强度为1.5 T时的损耗)均达最低,分别为2.512,2.445 W/kg;1070℃退火时,可逆式与连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)有所增长,最终分别为2.625,2.494 W/kg。随退火温度升高,2种冷轧方式退火板的P_(1.5/50)均先降后升,且连续式冷轧退火板的P_(1.5/50)始终更低、B_(50)更高(磁场强度为5000 A/m时的磁感应强度)。

硅钢级氧化镁制备的研究进展

硅钢级氧化镁作为特种系列氧化镁之一,其主要用作生产取向硅钢的重要涂层材料。随着中国取向硅钢产量的增加,对取向硅钢提出了更高的要求,硅钢级氧化镁的生产制备也越来越得到重视。在研究分析相关文献的基础上,从纯度、水化率、活性、黏结性、粒度分布5个方面出发,阐述了硅钢级氧化镁的特点,介绍了硅钢级氧化镁在取向硅钢生产过程中的作用,并对硅钢级氧化镁的制备方法及各工艺优缺点进行了分类总结,其具体制备方法包括碳铵法、碳化法、水化法和氨法。最后,从水化剂、除杂方式、绿色工艺3个方面对硅钢级氧化镁的未来发展进行了系统的展望。

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。

卷取温度对50W470无取向硅钢组织和织构的影响

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(Electron Back-Scattered Diffraction,EBSD)检测分析技术研究了卷取温度对50W470无取向硅钢热轧、常化工艺下的组织和织构的影响规律。结果表明,高温卷取会促进热轧板中心层变形组织向无畸变等轴晶粒的转变,经过740℃卷取的促进效果要好于600℃卷取,热轧板经过高温卷取后有利织构{100}+{110}占比升高,不利织构{111}占比减少。高温卷取板经过常化后组织发生完全再结晶,变形组织消失,常化后的740℃卷取板较600℃卷取板有利织构{100}+{110}占比更多,不利织构{111}减少。

驱动电机用无取向硅钢开发与性能调控研究综述

实现“碳达峰”“碳中和”是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求,在落实“双碳”战略、推动绿色发展的背景下,我国新能源汽车产业得到了迅猛发展。驱动电机作为新能源汽车能量转化的核心装置,直接决定新能源汽车的驾乘体验和续航性能,而无取向硅钢作为驱动电机铁芯的关键软磁材料,其性能直接影响驱动电机的能量转换效率、变频加速能力、使用寿命、制造成本等特性。基于驱动电机对高性能无取向硅钢的现实需求,归纳总结国内外典型硅钢生产企业新能源汽车驱动电机用硅钢研发现状,综述驱动电机用硅钢在磁性能、力学性能提升及磁性能与力学性能协同提升方面的研究进展。针对新一代驱动电机的高效率、高转速、大转矩等特点,未来驱动电机用高性能无取向硅钢的研发在成分优化、微观结构控制与薄规格产品开发的基础上,在进一步提高硅钢产品精度和生产效率的同时突破自粘结涂层限制,融合冶金学、材料科学与物理学等多学科理论,进一步实现高性能无取向硅钢开发与驱动电机设计的协同调控。

绝缘涂层对无取向硅钢质量影响的分析

安钢无取向硅钢生产前期,表面绝缘涂层质量存在较多问题。其表面绝缘涂层问题主要集中在发粘、发黄、容易锈蚀等。为减少表面绝缘涂层质量造成的经济损失,对生产中各环节进行分析研究,找出影响绝缘涂层质量关键因素,并制定一系列改进措施,提高了无取向硅钢表面绝缘涂层的质量。

高磁感取向硅钢组织、织构演变分析

采用蔡司显微镜、X射线衍射仪等检测手段分析高磁感取向硅钢(Hi-B钢)在生产各个阶段的组织形态和宏观织构。结果表明,高磁感取向硅钢各生产阶段的显微组织均为铁素体,经脱碳渗氮退火后完全再结晶,平均晶粒尺寸为28.92μm,经过高温退火后完成二次再结晶,成品平均晶粒尺寸为2 cm左右。热轧板次表层织构类型主要是三种典型的剪切织构。冷轧板织构主要由α线织构以及旋转立方织构{001}<110>组成,脱碳退火后主要以α*织构和γ线织构{111}<112>为主,高温退火后的宏观织构主要为高斯织构。高磁感取向硅钢经拉伸平整退火后,织构为单一的位向准确的高斯织构且强度达到峰值。

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。

50W800无取向硅钢中Al_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)-MnS夹杂物的腐蚀行为研究

采用无取向硅钢退火样进行原位腐蚀实验,对试样表面腐蚀形貌进行OM表征、SEM表征、EDS分析、拉曼光谱表征。结果表明,无取向硅钢的腐蚀源自夹杂物的局部腐蚀,其中包含金属氧化物夹杂Al_(2)O_(3)、金属氧硫化物夹杂Al_(2)O_(3)-MnS。无取向硅钢初期腐蚀时圆形锈斑内腐蚀产物主要为γ-FeOOH和α-Fe_(2)O_(3),且γ-FeOOH含量高于α-Fe_(2)O_(3)。随着腐蚀产物的颜色加深,α-Fe_(2)O_(3)含量逐渐增多。

取向硅钢常化及其对二次再结晶影响的研究进展

取向硅钢是重要的铁芯材料,而常化是目前生产高磁感取向硅钢不可或缺的工业生产工序,它可以调整热轧板的组织、织构和抑制剂析出从而改善硅钢磁性能。本文综述了取向硅钢热轧与常化组织的遗传性规律与常化过程中抑制剂的演变规律,重点讨论了常化对初次再结晶和二次再结晶组织与织构的影响规律,指出常化组织中细小γ-晶粒群有利于二次再结晶,而大的变形α-晶粒与λ-晶粒不利于二次再结晶。最后针对低温加热渗氮型高磁感取向硅钢推荐了能最优化磁性能的三段式常化工艺及其参数。而如何在保证获得同等织构组分与抑制剂含量的基础上进一步简化工艺以及常化工艺在薄板坯连铸连轧和薄带连铸生产取向硅钢中的合理应用将是未来常化发展的重点方向。

取向硅钢热轧板中纤维织构及Goss织构的形成和演变

在热轧过程中,取向硅钢热轧板形成了不均匀的微观组织和织构梯度,其中热轧板表层和次表层中的Goss织构对取向硅钢的磁性能有重要影响。因此,热轧板微观组织和织构沿厚度方向的形成和演变,特别是Goss织构的形成,仍然是一个值得讨论的课题。为了研究热轧板组织和织构的形成及其演变,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM-EBSD)观察了热轧板不同厚度层(表层、次表层和中心层)组织,研究了热轧板组织形貌沿厚度方向的演变,并使用XRD测量了热轧板各厚度层(从表层s=1到中心层s=0)的宏观织构。结果表明,在高剪切力的作用下,热轧板表层s=1形成了大量等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)和具有一定随机性的织构。表层以下,随着剪切力从表层向中心层逐渐减小,等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)占比逐渐降低,再结晶晶粒的晶粒长宽比沿着厚度方向逐渐增大,再结晶晶粒形状倾向于沿轧向延伸和呈不规则状。最后,在中心层s=0中,一些大尺寸再结晶晶粒的晶粒长宽比可以达到3.0~6.5。在压缩力和沿厚度方向逐渐减小的剪切力的共同作用下,热轧板次表层s=0.5~0.9形成由众多特定取向组成的纤维织构,而中心层s=0~0.4形成典型的α纤维织构,纤维织构中的一些典型的特定位向包括{100}〈011〉、{112}〈111〉、{110}〈112〉、{213}〈364〉、{441}〈104〉和{110}〈100〉Goss。热轧板次表层s=0.5~0.9中的纤维织构沿厚度方向逐渐演变,并且在次表层s=0.5中有稳定的Goss织构形成。然而,次表层s=0.5中形成的高强度的Goss织构,而次表层中形成的Goss织构只是纤维织构的一小部分。

取向硅钢常化炉气体射流冷却传热特性研究

为改善取向硅钢常化冷却段带钢的冷却效果,利用数值模拟软件Fluent计算了不同进气压力、带钢厚度、带钢运动速度、喷射高度和喷嘴间距情况下气体射流冷却的传热特性。计算结果表明:冷却后带钢的平均温度随带钢厚度、运动速度、喷嘴间距和喷嘴高度增大而增加,与进气压力呈负相关;进气压力、带钢厚度及运动速度主要影响带钢的温降速率,带钢宽度方向温度分布取决于喷射高度和喷嘴间距,喷射高度300 mm及喷嘴间距75 mm时带钢温度均匀性较好。计算结果为带钢实际生产提供理论指导。

磷石膏草酸预处理滤液在取向硅钢涂料中的应用研究

磷石膏高值化利用必须要进行预处理,其中水洗预处理产生的滤液还未有良好的利用途径。通过成分分析发现滤液中含有磷酸盐类、铝类等成分,是提升涂层防腐蚀性能的有效组分。将磷石膏预处理滤液加入到取向硅钢用无机无铬防腐涂料中,并对比了水与草酸溶液不同温度预处理后产生的滤液对涂层防腐性能的影响,研究了滤液中存在的物质及其对涂层防腐蚀性能的提升机理。在草酸溶液预处理、预处理温度为20℃及预处理滤液加入量为5%(质量分数)的条件下,取向硅钢片涂层中性盐雾实验由36 h腐蚀面积为11%降低至腐蚀面积小于1%,腐蚀电流密度降低至0.3171μA/cm^(2),涂层总体阻抗模值提升17%。草酸与磷类杂质反应生成的正磷酸盐占滤液中总磷类的95%以上,滤液通过促进Al PO_(4)网络深度交联形成涂层主体网络结构、突出Mg O的作用在高温下生成Mg_(3)(PO_(4))_(2)网络支链、生成微晶Mg_(2)P_(2)O_(7)和AlF_(3)填充网络孔隙,共同提升了涂层的防腐蚀性。

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。

钛微合金化无取向硅钢的再结晶行为

利用半小时等温法、光学显微镜、显微硬度计和透射电镜等研究了钛微合金化无取向硅钢和普通无取向硅钢的再结晶温度、硬度、显微组织和析出物分布。结果表明:钛微合金化无取向硅钢的再结晶温度比普通无取向硅钢的再结晶温度高55℃;两种钢的显微组织变化规律相同,随着退火温度升高再结晶晶粒开始出现,硬度降低,变形组织逐渐被取代;钛微合金化无取向硅钢中含有纳米级含钛析出物,分布在位错附近,在退火过程中会钉扎位错,阻碍晶界移动延缓再结晶。

加工方式对含Cu高强度无取向硅钢力学和磁性能的影响

采用光学显微镜、电子背散射衍射、万能拉伸试验机和磁性能测量仪等研究了线切割和激光切割两种加工方式对含Cu高强度无取向硅钢组织及力学、磁性能的影响。结果表明:激光切割会使试样加工边缘晶粒粗化,而线切割则会细化加工边缘晶粒,并且影响区域均约为0.21 mm。此外,在线切割加工试样边缘还观察到应力集中现象。由于加工方式对试样晶粒尺寸及应力状态的影响,导致线切割加工试样加工边缘区域硬度值高于激光切割试样,并且抗拉强度与屈服强度均高于激光切割试样。同时,线切割加工试样磁感略低于激光切割试样,铁损显著高于激光切割试样。

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。

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。

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。