取向硅钢环形炉高温退火的传热传质模型及磁性能分布的研究

发布时间：2025-01-18 19:49

　　取向硅钢作为制造电机和变压器的核心材料,是装备制造行业发展的基石。在工业化生产中,产品质量存在不稳定不均匀的问题,这是由于在环形炉高温退火过程中,无法准确控制钢卷的退火工艺。随着退火温度的升高,层间气氛的露点会随着涂层中化合水的释放而大幅升高,造成钢带表面氧化,从而破坏原有的氧化层结构,对产品磁性能及底层质量均有不利影响,而钢卷内部较大的温差使得不同区域的氧化程度具有显著差异,加剧了磁性能的波动。由于缺乏对钢卷温度以及层间退火气氛的了解,质量缺陷的分析和工艺的调整只能凭借经验进行,存在盲目性。随着高牌号取向硅钢对工艺控制的精确性要求越来越严苛,深入了解高温退火过程中,钢卷内部的复杂工况及其与产品磁性能的联系变得尤为重要。因此,本文建立了取向硅钢环形炉高温退火模型来模拟钢卷的实际退火状态。模型由传热模型和传质模型两部分组成,分别用于模拟钢卷的退火温度以及层间退火气氛。建立传热模型前,先利用Fluent软件对环形炉内的传热过程进行模拟,重点分析了内罩的温度分布,结果表明,其最大温差在30℃以内,将内罩温度视为均匀,则传热模型可简化为二维,模拟区域缩小至内罩以内。随后通过分析烟气、内罩以及钢卷...

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1高温净化退火的时间与磁性能的关系

Sadahiro[8]深入分析了升温速率对二次再结晶过程的影响,如图1.2所示,其通过不断调整升温曲线,最终获得了磁感B8超过1.94T的产品(3号工艺),并且认为高温退火二次升温阶段的最佳升温速率为10℃/h;Hayakawa[9]发明了一种新的取向硅钢制备方法,加入了合金元素....

图1.2升温速率与磁感应强度之间的关系

图1.1高温净化退火的时间与磁性能的关系在环形炉高温退火前期的低保温退火工艺中,炉温变化较小,但钢卷是以常温状态直接进入炉温接近700℃的炉膛,其内部不同区域升温速率的差异在整个高温退火过程中是最大的,且难以避免和控制。党宁[13]研究了0.2mm取向硅钢在高温退火工艺中退火温度....

图1.3氧势与氧化层厚度及碳含量的关系

氧化层的结构与氧势以及退火温度密切相关,当PH2O/PH2=0.15时,仅形成以SiO2为主的内氧化层;当PH2O/PH2进一步升高时,在SiO2氧化层外会形成一层Fe2SiO4,继续提高PH2O/PH2至0.6以上,还会形成FeO外氧化层[20]。Maria[21]研究了脱碳退....

图1.4脱碳退火中形成的氧化层BSE图像(PH2O/PH2=0.34)

Komatsubara[19]提出,一个厚度及成分均合适的氧化层应该包含一个连续的硅酸铁层。这对硅酸镁底层的形成至关重要,而这需要在脱碳退火时,退火气氛中的PH2O/PH2足够高。Silveira[25]认为,随着退火温度以及PH2O/PH2的升高,后期形成的硅酸镁底层会变薄,其....

本文编号：4028916