硫元素对无取向硅钢显微组织和电磁性能的影响
发布时间：2021-02-17 20:44
为了弄清楚硫元素在无取向硅钢中的作用机理,结合工业化生产的0.25%Si硅钢,探讨了硫元素对钢的显微组织和电磁性能的影响。结果表明,钢中的硫含量从0.001 9%增加至0.010 2%时,试样的硫化物形貌、尺寸和数量发生了显著变化。硫化物形貌依次表现为"胶囊形"→"椭球形"→"类球形",组成依次演变为"单个的MnS"→"复合的MnS+CuxS"→"单个的CuxS"。由于CuxS钉扎晶界和降低了晶粒长大扩散率,导致了0.010 2%S试样出现了"细晶偏聚"和"岛状晶粒"现象,最终引起晶粒尺寸偏小且非均匀分布。总的来说,0.010 2%S试样的磁感要优于0.001 9%S试样,但0.010 2%S试样的铁损要劣于0.001 9%S试样。两者铁损中的涡流损耗差值基本恒定,但磁滞损耗的差值会随着退火温度的升高而出现增大,这是造成0.010 2%S试样铁损偏高的主导因素。
【文章来源】：钢铁钒钛. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
成品试样中的夹杂物分布情况
进一步,采用TEM设备对1#、2#试样的典型夹杂物进行观察,借助设备自带的EDS装置确定夹杂物的组成,其形貌、尺寸和组成如图2所示。结果表明,1#试样中呈“胶囊形”的夹杂物是单个的MnS。因为1#试样的硫含量较低,MnS的析出温度也较低,在钢液凝固末期就会析出。同时,由于连铸冷速较慢,MnS的析出动力学条件好,故能大量析出MnS,经过热轧轧制之后会变形拉长[11]。呈“椭球形”的夹杂物,主要是复合的MnS + CuxS。其中,MnS是核心、外包CuxS。由于1#试样的硫含量为0.001 9%,热轧期间硫化物的固溶量少、析出时机推迟,因此,析出的MnS数量少、尺寸大,在粗轧和精轧过程中,仍有机会进一步变形长大,其长短轴之比约为1.25。在后续的热轧轧制过程中,CuxS以MnS为核心复合析出[12]。2#试样中呈“椭球形”的夹杂物,也主要是复合的MnS + CuxS。同样,复合的MnS和CuxS以MnS为核心、外包CuxS。2#试样的硫含量为0.010 2%,热轧期间硫化物的固溶量多、析出时机早,先期析出的MnS数量多、尺寸小,在粗轧和精轧过程中不容易变形,长短轴之比约为1.05。在后续的热轧轧制过程中,CuxS以MnS为核心复合析出。呈“类球形”的夹杂物主要是单个的CuxS[13]。这是因为,随着热轧钢卷温度不断降低,试样中[Cu][S]浓度积逐渐增加并最终超出平衡浓度,会自发析出单个的CuxS,这部分CuxS没有经过轧制变形,基本呈“类球形”出现,而尺寸则明显变小。这与Yashiki等人报道的结果,低温阶段的夹杂物以MnSiN2为主不尽相同[9]。原因是,该文献没有提及最终退火气氛,并且试验所用钢中O、N含量普遍偏高。借助图像分析软件,统计了1#、2#试样中0～1.0 μm夹杂物的数量及尺寸分布,结果如图3所示。由图3可知,1#试样“胶囊形”的单个MnS和“椭球形”的复合MnS + CuxS,平均尺寸分别为0.71 μm和0.36 μm;2#试样“椭球形”的复合MnS + CuxS和“类球形”的单个CuxS,平均尺寸分别为0.28 μm和0.07 μm。这说明,随着硫含量的上升,热轧轧制过程中硫化物的析出时机延长,硫化物的形貌依次表现为“胶囊形”→“椭球形”→“类球形”,尺寸不断变小,数量不断增加。其中,0～1.0 μm,2#试样的硫化物总量约为1#试样的2.1倍。两者的主要差异是在0～0.2 μm,2#试样的单个CuxS数量要远多于1#试样,前者几乎为后者的6.1倍;在0.2～0.5 μm,2#试样的复合MnS + CuxS数量只是略多于1#试样,前者为后者的1.3倍;在0.5～0.8 μm,2#试样的单个MnS数量则要低于1#试样,前者为后者的0.5倍;0.8～1.0 μm,1#试样、2#试样的夹杂物为多元复合,数量很少,基本相当。
经过750 ℃和900 ℃最终退火后,1#、2#试样的显微组织变化如图4所示。可以看出,经过750 ℃退火后,1#试样的等轴晶粒形状规则,尺寸相对均匀。图4 连退温度对成品试样晶粒尺寸的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]KR-BOF-RH-CC流程冶炼硅钢的脱硫实践[J]. 张邹华,吕继平,官平平,王源. 钢铁钒钛. 2015(04)
[2]硅钢RH处理过程碳和硫行为分析[J]. 闫志伟,张霞,侯东涛,李振,陈泽民,杨吉林. 炼钢. 2013(04)
[3]夹杂物对无取向硅钢磁性能的影响[J]. 吕学钧,张峰,王波,朱诚意,李光强. 特殊钢. 2012(04)
[4]Control of nonmetallic inclusions of non-oriented silicon steel sheets by the rare earth treatment[J]. ZHANG Feng1,2),MA Changsong2),WANG Bo2),ZHANG Peili2),MA Zhigang3) and ZHANG Yi4)1) Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China2) Silicon Steel Department,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China3) Steelmaking Plant,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China4) Analysis & Testing Center,Research Institute,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China. Baosteel Technical Research. 2011(02)
[5]120t转炉冶炼无取向硅钢脱硫技术研究[J]. 吴明,李应江. 钢铁. 2011(02)
[6]MnS在Ti-Al复合脱氧氧化物上的析出研究[J]. 杨成威,吕迺冰,卓晓军,王新华,王万军. 钢铁. 2010(11)
[7]超低碳烘烤硬化钢板的织构[J]. 赵虎,康永林,刘光明,熊爱明. 钢铁研究学报. 2007(11)
本文编号：3038513
【文章来源】：钢铁钒钛. 2020,41(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
成品试样中的夹杂物分布情况
进一步,采用TEM设备对1#、2#试样的典型夹杂物进行观察,借助设备自带的EDS装置确定夹杂物的组成,其形貌、尺寸和组成如图2所示。结果表明,1#试样中呈“胶囊形”的夹杂物是单个的MnS。因为1#试样的硫含量较低,MnS的析出温度也较低,在钢液凝固末期就会析出。同时,由于连铸冷速较慢,MnS的析出动力学条件好,故能大量析出MnS,经过热轧轧制之后会变形拉长[11]。呈“椭球形”的夹杂物,主要是复合的MnS + CuxS。其中,MnS是核心、外包CuxS。由于1#试样的硫含量为0.001 9%,热轧期间硫化物的固溶量少、析出时机推迟,因此,析出的MnS数量少、尺寸大,在粗轧和精轧过程中,仍有机会进一步变形长大,其长短轴之比约为1.25。在后续的热轧轧制过程中,CuxS以MnS为核心复合析出[12]。2#试样中呈“椭球形”的夹杂物,也主要是复合的MnS + CuxS。同样,复合的MnS和CuxS以MnS为核心、外包CuxS。2#试样的硫含量为0.010 2%,热轧期间硫化物的固溶量多、析出时机早,先期析出的MnS数量多、尺寸小,在粗轧和精轧过程中不容易变形,长短轴之比约为1.05。在后续的热轧轧制过程中,CuxS以MnS为核心复合析出。呈“类球形”的夹杂物主要是单个的CuxS[13]。这是因为,随着热轧钢卷温度不断降低,试样中[Cu][S]浓度积逐渐增加并最终超出平衡浓度,会自发析出单个的CuxS,这部分CuxS没有经过轧制变形,基本呈“类球形”出现,而尺寸则明显变小。这与Yashiki等人报道的结果,低温阶段的夹杂物以MnSiN2为主不尽相同[9]。原因是,该文献没有提及最终退火气氛,并且试验所用钢中O、N含量普遍偏高。借助图像分析软件,统计了1#、2#试样中0～1.0 μm夹杂物的数量及尺寸分布,结果如图3所示。由图3可知,1#试样“胶囊形”的单个MnS和“椭球形”的复合MnS + CuxS,平均尺寸分别为0.71 μm和0.36 μm;2#试样“椭球形”的复合MnS + CuxS和“类球形”的单个CuxS,平均尺寸分别为0.28 μm和0.07 μm。这说明,随着硫含量的上升,热轧轧制过程中硫化物的析出时机延长,硫化物的形貌依次表现为“胶囊形”→“椭球形”→“类球形”,尺寸不断变小,数量不断增加。其中,0～1.0 μm,2#试样的硫化物总量约为1#试样的2.1倍。两者的主要差异是在0～0.2 μm,2#试样的单个CuxS数量要远多于1#试样,前者几乎为后者的6.1倍;在0.2～0.5 μm,2#试样的复合MnS + CuxS数量只是略多于1#试样,前者为后者的1.3倍;在0.5～0.8 μm,2#试样的单个MnS数量则要低于1#试样,前者为后者的0.5倍;0.8～1.0 μm,1#试样、2#试样的夹杂物为多元复合,数量很少,基本相当。
经过750 ℃和900 ℃最终退火后,1#、2#试样的显微组织变化如图4所示。可以看出,经过750 ℃退火后,1#试样的等轴晶粒形状规则,尺寸相对均匀。图4 连退温度对成品试样晶粒尺寸的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]KR-BOF-RH-CC流程冶炼硅钢的脱硫实践[J]. 张邹华,吕继平,官平平,王源. 钢铁钒钛. 2015(04)
[2]硅钢RH处理过程碳和硫行为分析[J]. 闫志伟,张霞,侯东涛,李振,陈泽民,杨吉林. 炼钢. 2013(04)
[3]夹杂物对无取向硅钢磁性能的影响[J]. 吕学钧,张峰,王波,朱诚意,李光强. 特殊钢. 2012(04)
[4]Control of nonmetallic inclusions of non-oriented silicon steel sheets by the rare earth treatment[J]. ZHANG Feng1,2),MA Changsong2),WANG Bo2),ZHANG Peili2),MA Zhigang3) and ZHANG Yi4)1) Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China2) Silicon Steel Department,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China3) Steelmaking Plant,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 200941,China4) Analysis & Testing Center,Research Institute,Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd.,Shanghai 201900,China. Baosteel Technical Research. 2011(02)
[5]120t转炉冶炼无取向硅钢脱硫技术研究[J]. 吴明,李应江. 钢铁. 2011(02)
[6]MnS在Ti-Al复合脱氧氧化物上的析出研究[J]. 杨成威,吕迺冰,卓晓军,王新华,王万军. 钢铁. 2010(11)
[7]超低碳烘烤硬化钢板的织构[J]. 赵虎,康永林,刘光明,熊爱明. 钢铁研究学报. 2007(11)
本文编号：3038513
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3038513.html
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