Fe-6.5Si电工钢轧制带材再结晶组织和织构的形成机制与控制方法

发布时间：2018-04-25 04:25

  本文选题：高硅电工钢 + 织构　； 参考：《北京科技大学》2016年博士论文

【摘要】：高硅电工钢(Fe-6.5wt%Si合金)具有磁导率高、矫顽力小、铁损低、磁致伸缩系数几乎为零等特点,是高性能电机和变压器、低噪音低能耗电器以及高频扼流圈等设备或器件的关键材料。织构是影响电工钢磁性能的主要因素之一,合适的织构有利于电工钢磁感应强度的提高和铁损的降低。对于取向电工钢,要求其沿轧制方向为强001织构；对于无取向电工钢,其理想织构是{100}织构。目前,商业化化学气相沉积(CVD)工艺尚不能生产强001织构取向高硅电工钢,而无取向高硅电工钢产品也不具备强{100}织构,导致带材的磁感应强度较低且铁损较大。因此,明确高硅电工钢凝固-轧制-退火过程中的组织和织构演变规律,以及组织和织构对磁性能的影响规律,实现高硅电工钢带材再结晶组织和织构的有效控制,是开发高性能取向和无取向电工钢制备新技术的关键。本文较为系统地研究了高硅电工钢{100)织构在轧制和退火过程中的遗传规律、{100}和001再结晶织构的形成机制、晶界对再结晶织构的影响规律、晶粒尺寸和织构对磁性能的综合作用规律。本文的结果可为高磁感、低铁损无取向和取向高硅电工钢制备提供理论基础。研究结果表明,柱状晶组织高硅电工钢采用长轴平行于轧向方式轧制(初始{100}织构体积分数为40--49%)时,轧制织构沿γ和λ取向线演变,无a取向线织构,退火后可形成体积分数达47.3%的强{100)再结晶织构,表现出良好的{100}织构遗传特性,其原因在于柱状晶组织高硅电工钢几乎没有横向晶界,轧制试样具有较低的位错密度和形变储能,有利于在退火时形成{100}再结晶织构。再结晶织构对高硅电工钢铁损的影响较小,而晶粒尺寸的影响较大；磁感应强度随{100}和001再结晶织构的增强而提高,随平均晶粒尺寸的增大而降低,其中再结晶织构对磁感应强度的影响程度显著大于平均晶粒尺寸。对于{100}织构无取向电工钢,0.2～0.4mmm厚高硅电工钢获得铁损P10/50最低值的平均晶粒尺寸约为536～615μm,大于普通硅含量电工钢的平均晶粒尺寸100～200μm。柱状晶组织高硅电工钢采用长轴平行于轧向的方式轧制(97%变形量)和退火(1000℃ 1h)后的带材,经5%至40%变形量的二次冷轧和1000℃ 1h退火,所制备的试样具有强001再结晶织构。同时,随着二次冷轧变形量的增大,退火试样的001织构先增强后减弱,在变形量为30%时获得峰值。即采用合适的二次冷轧可显著增强高硅电工钢带材中的001织构。对于相同二次冷轧变形量(30%)的试样,随着退火温度从1000℃提高至1300℃(保温时间均为1h),001织构从20%增强至34%；在1300℃退火温度下,随着保温时间从1h延长至5h,001织构从34%增强至44%。其中,1300℃5h退火的高硅电工钢带材中的立方和高斯织构体积分数分别为23%和21%。根据以上结果,利用柱状晶组织高硅电工钢轧制和退火过程中{100}织构的遗传特性,通过定向凝固-轧制-退火参数控制,制备了0.2～0.4mm厚的高磁感、低铁损无取向高硅电工钢带材。其中,0.2mmm厚带材退火后的最高磁感应强度B8为1.38T,最低铁损P10/50为0.5W/kg,P10/400为6.3W/kg;0.3mm厚带材退火后的最高磁感应强度B8为1.43T,最低铁损P10/50为0.6W/kg,P10/400为7.7W/kg。利用立方和高斯取向再结晶晶粒在退火过程中的形核和表面能优势,通过控制二次冷轧和退火条件,制备了0.14mm厚强001织构取向高硅电工钢带材,带材的最高磁感应强度B8为1.40T,最低铁损P10/50为0.4W/kg,P10/400为5.9W/kg。
[Abstract]:High - silicon electrical steel ( Fe - 6.5 wt % Si alloy ) has the characteristics of high magnetic permeability , low coercive force , low iron loss , almost zero magnetic expansion coefficient , etc . It is one of the main factors that affect the magnetic properties of electric steel .
This paper studies systematically the evolution of microstructure and texture of high - silicon electrical steel ( 100 ) in the process of rolling and annealing , and the effect of microstructure and texture on magnetic properties . The results show that the microstructure and texture evolution law of high - silicon electrical steel strip in the process of rolling and annealing is the key to the development of high - performance oriented and non - oriented electrical steel .
The results show that the average grain size is about 536 锝，

本文编号：1799756