【摘要】：硅鋼是電力、電子和軍事工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的重要軟磁材料,是具有戰(zhàn)略意義的鋼鐵產(chǎn)品。取向硅鋼被譽(yù)為“鋼鐵行業(yè)中的藝術(shù)品”,是衡量一個(gè)國(guó)家特殊鋼制備水平的的標(biāo)志。常規(guī)生產(chǎn)流程生產(chǎn)取向硅鋼工序長(zhǎng)、設(shè)備投資大、生產(chǎn)難度大且成本高,取向硅鋼極薄帶的制備更是受到現(xiàn)有設(shè)備條件及技術(shù)原理的嚴(yán)重限制,而雙輥鑄軋作為新一代綠色環(huán)保的短流程生產(chǎn)工藝,可以大大降低建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。薄帶連鑄流程亞快速凝固和近終成形的特點(diǎn),決定其在取向硅鋼組織、織構(gòu)以及析出物控制技術(shù)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),為高性能取向硅鋼極薄帶的制備提供了新的技術(shù)途徑。本論文基于雙輥薄帶連鑄工藝流程,采用超低碳新型抑制劑成分體系設(shè)計(jì),通過(guò)金相、EBSD、EPMA、XRD和TEM等檢測(cè)技術(shù)對(duì)取向硅鋼全流程的組織、織構(gòu)及析出物的演變規(guī)律進(jìn)行分析,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)提出了基于薄帶連鑄工藝超低碳體系條件下,新型抑制劑高磁感取向硅鋼的制備方法,研究了全流程組織、織構(gòu)和析出的演變過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了抑制劑誘發(fā)二次再結(jié)晶獲得高性能取向硅鋼極薄帶的技術(shù)突破。添加Nb、V作為輔助抑制劑,鑄帶中抑制劑為過(guò)飽和固溶狀態(tài),通過(guò)常化和中間退火制度柔性化控制析出物狀態(tài),增強(qiáng)抑制能力,可制備以抑制劑誘發(fā)二次再結(jié)晶的取向硅鋼極薄帶,最終二次再結(jié)晶組織完善。0.20mm厚度成品的晶粒尺寸為50～70mm,磁性能較高,磁感B8平均值為1.83T,鐵損值P17/50=1.82W/kg。厚度越薄,磁感值越高,鐵損值越低。0.08mm極薄帶成品,磁感值B8平均值為1.94T,鐵損值P17/50=1.OW/kg,P1.0/400=6.18W/kg,P1.5/400=13W/kg,P1.0/1000=23W/kg,高頻磁性能優(yōu)異。(2)研究了取向硅鋼亞快速凝固行為及抑制劑固溶-析出規(guī)律,控制澆鑄過(guò)熱度可有效控制鑄軋帶初始凝固組織。薄帶連鑄流程可以明顯提高基體過(guò)飽和固溶能力,并且鑄帶中高溫析出物能夠釘扎晶界,細(xì)化凝固組織。鑄軋熔池內(nèi)溫度場(chǎng)和溶質(zhì)流動(dòng)場(chǎng)決定了凝固結(jié)束時(shí)組織,出鑄輥之前的高溫變形對(duì)于最終組織與析出狀態(tài)有明顯影響。高過(guò)熱度條件下,容易得到{100}面織構(gòu)的發(fā)達(dá)柱狀晶,且存在一定強(qiáng)度{110}面織構(gòu)。低過(guò)熱度條件下,鑄帶為等軸晶組織且取向較為隨機(jī)。鑄帶沿寬度方向,邊部的表層為細(xì)小等軸晶且取向漫散,次表層主要為{110}纖維織構(gòu)和部分剪切織構(gòu),中心層為α和γ織構(gòu)。中間位置為隨機(jī)取向的粗大等軸晶。次寬度位置晶粒受到明顯軋制變形,Goss等變形織構(gòu)明顯。添加Nb、V鑄帶中抑制劑析出較少,主要為MnS、(Nb,V)N以及二者復(fù)合析出,能有效細(xì)化鑄帶組織。(Nb,V)N主要在位錯(cuò)線上以長(zhǎng)條狀析出,尺寸為25～45nm,部分與MnS復(fù)合析出物尺寸較大,尺寸為80～120nm。以MnS和AlN為主要抑制劑的鑄帶析出物以MnS為主,少量AlN析出,析出物平均尺寸為120～150nm。(3)系統(tǒng)研究了新型復(fù)合抑制劑取向硅鋼全流程中組織、織構(gòu)與析出物的演變規(guī)律。揭示了�；^(guò)程對(duì)于均勻鑄態(tài)組織,促進(jìn)抑制劑析出的作用,明確了兩階段冷軋+中間退火過(guò)程細(xì)化組織,優(yōu)化織構(gòu)的效果,為二次再結(jié)晶提供充分條件。�；幚砗蠼M織粗大均勻,織構(gòu)更漫散,過(guò)飽和固溶體中抑制劑傾向于以第二相粒子的形式析出,部分細(xì)小(Nb,V)N回溶,析出分布密度比鑄帶中明顯提高,并且尺寸均勻。冷軋和中間退火處理能促進(jìn)抑制劑大量集中均勻析出,退火織構(gòu)中α、γ以及Goss織構(gòu)較強(qiáng)。添加Nb、V的鑄帶初次再結(jié)晶機(jī)組織細(xì)小均勻,γ織構(gòu)強(qiáng)度更高,平均尺寸為11μm。初次再結(jié)晶過(guò)程中(Nb,V)N,MnS析出物均能有效阻礙晶界的移動(dòng)。(Nb,V)N尺寸相差較大,尺寸為30～100nm。MnS單獨(dú)析出物較少,尺寸為40～70nm。以MnS和AlN為抑制劑的鑄帶在再結(jié)晶退火后能得到細(xì)小彌散的AlN析出物,分布密度更高。(4)討論了鑄軋條件下Goss晶粒二次再結(jié)晶形成機(jī)理,確定Goss起源于第二階段冷軋剪切帶,利用CSL和HE理論解釋了 Goss異常長(zhǎng)大的開(kāi)始方式,其發(fā)展過(guò)程中尺寸優(yōu)勢(shì)起確定性作用。改變冷軋方向會(huì)影響初次再結(jié)晶織構(gòu),但是高溫退火過(guò)程中依然能發(fā)生Goss晶粒的異常長(zhǎng)大,且取向偏差不大,證明二次再結(jié)晶“Goss種子”起源于第二階段冷軋剪切帶�？焖偌訜崮鼙Ａ舾嗟男巫儍�(chǔ)能,提高了再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力,Goss取向晶核優(yōu)先形核并長(zhǎng)大,取向強(qiáng)度高且位向準(zhǔn)確。Goss晶粒在二次再結(jié)晶開(kāi)始之前沒(méi)有尺寸和分?jǐn)?shù)的優(yōu)勢(shì),但具有更高的CSL和HE晶界比例,該晶界具有較高的移動(dòng)速率的特性決定了其較早脫釘。不同取向晶粒內(nèi)析出物尺寸和分布密度不同決定了 Goss晶粒的長(zhǎng)大方向,Goss異常長(zhǎng)大過(guò)程依靠尺寸優(yōu)勢(shì)吞并其他細(xì)小基體組織,在二次再結(jié)晶后期,部分正常長(zhǎng)大的{111}112、{100}110和立方取向晶粒,也可以被異常長(zhǎng)大的Goss吞并。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1;TF777
【圖文】：

又可以有效控制溫升，延長(zhǎng)電機(jī)和變壓器的工作運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。目前各國(guó)都將電工鋼產(chǎn)品的逡逑鐵損值作為劃分產(chǎn)品牌號(hào)的依據(jù)，縱觀電工鋼發(fā)展史，一條主線就是降低取向硅鋼鐵損逡逑值，圖１．１為降低其鐵損值的關(guān)鍵技術(shù)突破情況［１２］。逡逑－４－逡逑

邐２０２０逡逑年份逡逑圖１．１取向硅鋼鐵損降低的歷程逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｏｆ邋ｃｏｒｅ邋ｌｏｓｓ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｉｎ邋ｇｒａｉｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ邋ｓｉｌｉｃｏｎ邋ｓｔｅｅｌｓ逡逑電工鋼的鐵損包括磁滯損耗（ｐｈ）、渦流損耗（ｐｅ）和反常損耗（ｐａ）三部分。磁滯逡逑損耗是磁性材料在磁化和反磁化過(guò)程中，由于材料中的夾雜物、晶體缺陷、內(nèi)應(yīng)力和晶逡逑粒取向等因素阻礙磁疇壁移動(dòng)，使磁通變化受阻，造成磁感應(yīng)強(qiáng)度落后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化逡逑的磁滯現(xiàn)象而引起的能量損耗。渦流損耗是磁性材料在交變磁化過(guò)程中，在磁通周圍感逡逑生出局部電動(dòng)勢(shì)而引起渦電流所造成的能量損耗。反常損耗是材料磁化時(shí)由于疇壁結(jié)構(gòu)逡逑不同而引起的能量損耗［１］。取向硅鋼降低鐵損的主要目標(biāo)是降低ＰｊＤＰｅ。逡逑影響鐵損的因素比較復(fù)雜，影響磁滯損耗、渦流損耗和反常損耗的因素各不相同，逡逑甚至出現(xiàn)完全相反的情況。比如晶粒尺寸和鋼板厚度的影響，一方面晶界處點(diǎn)陣畸變、逡逑晶粒缺陷多、內(nèi)應(yīng)力大，阻礙了疇壁的移動(dòng)，晶粒越大，晶界面積越小，磁滯損耗和矯逡逑頑力降低。另一方面，晶粒尺寸越大，磁疇尺寸增大，渦流損耗和考慮磁疇結(jié)構(gòu)的反常逡逑渦流損耗增加。減小鋼板厚度可以同時(shí)增加表面自由磁極能量（靜磁能）和１８０°疇單位面逡逑積上的疇壁能量

【參考文獻(xiàn)】

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