薄带连铸取向硅钢组织、织构及抑制剂演变研究

发布时间：2019-07-12 18:04

【摘要】：取向硅钢是一种要求具有单一高斯织构({110}001)的软磁材料,沿轧制方向表现出高磁感、低铁损等特性,非常适于制备变压器铁芯。取向硅钢的传统生产流程一般分为高温加热和低温加热两种工艺。高温加热工艺对制造设备要求苛刻、成材率低、能耗大、成本高；低温加热工艺则对渗氮工序要求苛刻,渗氮的均匀性直接决定了磁性能的优劣。两种工艺流程的共性问题是工序冗长,生产难度大,周期长,成本高。双辊薄带连铸是一种具有短流程、近终形优势的前沿新技术,适于制备某些难变形、性能要求特殊的材料如取向硅钢。但是,由于取向硅钢制备技术保密性强,所以,在薄带连铸取向硅钢制备工艺及组织演变研究方面鲜有报道。本研究在实验室条件下采用薄带连铸技术制备出具有细小等轴晶组织的铸带坯和具有粗大柱状晶组织的铸带坯。以此为原料,分别探索研究了一步冷轧法和两步冷轧法制备取向硅钢的工艺流程。另外,还探索研究了异步热轧对取向硅钢组织及织构演变的影响。利用金相显微技术、X射线衍射技术、电子背散射衍射(EBSD)技术系统了研究了组织及织构的演变行为,利用透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)技术研究了抑制剂演变行为。本文最大的贡献是首次在国内基于双辊薄带连铸技术成功开发出制备取向硅钢的工艺流程,证明了采用薄带连铸技术制备取向硅钢是可行的。采用薄带连铸技术制备了初始组织分别为细小等轴晶和粗大柱状晶的取向硅钢铸带,厚度为3.0-4.0rmm。针对细小等轴晶铸带,设计了一步冷轧制备工艺,产品厚度为0.27mm,磁感(B8)为1.94T,针对粗大柱状晶铸带坯设计了两阶段冷轧加中间退火的制备工艺,产品厚度为0.23mm,磁感(B8)为1.84T。一步冷轧工艺流程条件下,在铸带坯中就可以获得高斯晶粒。冷轧组织中剪切带较少,冷轧织构中0c纤维最强,γ纤维织构次强,其中γ纤维织构集中在{111}110组分；脱碳退火后主要织构为γ纤维织构(主要组分为{111}112),次强织构为沿法向旋转近20。的偏转α纤维织构(主要组分为{114}148)。两步冷轧工艺流程条件下,一次冷轧组织中剪切带明显,冷轧织构中仪纤维最强,γ纤维织构次强(主要组分{111}110),中间退火后织构过渡到以{111}112为峰值的Y纤维织构以及以{114}148为峰值的偏转a纤维织构；二次冷轧后γ纤维织构显著增强,逐渐向{111}112组分过渡,α纤维织构减弱；脱碳退火后0[纤维织构基本消失,形成了完善的各组分强度相当的γ纤维织构。以细小等轴晶组织的铸带坯为原料,采用一步冷轧法时,初次再结晶晶粒尺寸可以控制在13.9μm；以粗大柱状晶组织的铸带坯为原料,采用两步冷轧法时,初次再结晶晶粒尺寸可以控制在10.3μm。铸带坯冷速快,可有效抑制析出相的形成,保证Mn、S多以固溶状态存在基体中,使铸带坯中仅形成少量的粗大MnTiS复合析出物。这为后续加工过程的抑制剂调控提供了便利。在两种工艺流程条件下,发现抑制剂MnS均主要在热轧和常化过程中沿晶界或位错位置析出。大多数粒子的尺寸可控制在30～50nm,且分布较弥散。在脱碳退火过程中可有效抑制初次再结晶晶粒的长大,满足二次再结晶的需要。异步热轧对热轧组织及织构演变具有显著影响：异步热轧可明显细化组织,强化高斯织构,且异步快速辊侧较慢速辊侧更加明显,使高斯取向晶粒可形成于热轧板心部。本文在实验室条件下成功试制0.27mm高磁感取向硅钢和0.23mm普通取向硅钢原型钢,同时提供了取向硅钢组织、织构及析出物等相关数据,为以后深入研究制备工艺及组织演变规律,最终实现薄带连铸取向硅钢工业化生产,并形成具有自主知识产权的薄带连铸核心技术奠定了基础。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG335;TG142.1

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