【摘要】：隨著國家對(duì)資源能源利用效率要求的不斷提高,需要大量適應(yīng)中高頻環(huán)境下服役的無取向硅鋼薄帶。提高硅元素含量、減薄鋼帶厚度是降低硅鋼薄帶高頻鐵芯損耗的有效方法。但硅元素含量的提高使得合金硬度及脆性急劇升高,難以通過常規(guī)軋制工藝實(shí)現(xiàn)厚度減薄。因此,尋找新的制備方法以及優(yōu)化硅元素含量,并實(shí)現(xiàn)高硅鋼薄帶的軋制成形,對(duì)中高頻電機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。本文以硅鋼制備技術(shù)發(fā)展及制品性能升級(jí)為目標(biāo),結(jié)合雙輥薄帶連鑄技術(shù),制備出了具有良好磁性能的4.5wt.%Si高硅鋼薄帶,并對(duì)制備過程中的微觀組織結(jié)構(gòu)、織構(gòu)特征及演化,再結(jié)晶行為與形核機(jī)制等科學(xué)問題進(jìn)行了細(xì)致分析。研究工作力求為實(shí)現(xiàn)高效制備無取向高硅鋼薄帶及組織、織構(gòu)控制提供技術(shù)支持與理論基礎(chǔ)。論文的主要工作包括:將雙輥薄帶連鑄技術(shù)應(yīng)用于高硅鋼產(chǎn)品開發(fā),以4.5wt.%Si含量為基礎(chǔ),開展了成分設(shè)計(jì)及連鑄試驗(yàn),得到了優(yōu)化的制備工藝參數(shù)。通過對(duì)鑄帶組織及力學(xué)性能的考察,確定了其成形性優(yōu)勢(shì)。對(duì)薄帶連鑄條件下鑄帶內(nèi)析出物形貌、合金元素偏析、脆性有序相含量及合金硬度與工藝的相關(guān)性等科學(xué)問題進(jìn)行了分析。研究了在軋制及退火過程中連鑄硅鋼薄帶組織及織構(gòu)的演化,并對(duì)產(chǎn)品磁性能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)合背散射電子衍射(EBSD)及X射線衍射(XRD),通過對(duì)比從再結(jié)晶形核初期到晶粒充分長大的整個(gè)過程中各主要取向晶粒的演化過程,分析了優(yōu)先形核取向逐漸減弱以及次要取向逐漸增強(qiáng)的原因。發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶退火初期優(yōu)先形核取向?yàn)閧110}001、{100}001、{111}112,而{411}148取向晶粒呈近隨機(jī)分布形核。明確了大壓下率條件下,取向釘扎引起的選擇長大是{411}148織構(gòu)形成的主要機(jī)制,強(qiáng){411}148織構(gòu)的形成與鐵素體{100}011形變晶粒的塑性失穩(wěn)不存在顯著的相關(guān)性。采用冷軋過程制得了厚度為0.05mm~0.2mm的4.5wt.%Si鋼超薄帶,軋帶均未見明顯邊裂,板形良好。0.05mm厚超薄帶的織構(gòu)強(qiáng)度最弱,其在再結(jié)晶退火過程中新晶核呈近隨機(jī)分布。0.2mm厚超薄帶的B50值為1.686T,0.05mm厚超薄帶的W5/1000低至8.13W/kg。獲得了厚度減薄對(duì)硅鋼薄帶組織、織構(gòu)及磁性能的影響規(guī)律。通過成分及澆鑄參數(shù)調(diào)整,首次利用雙輥薄帶連鑄技術(shù)成功制備出通體等軸晶并具有強(qiáng)λ織構(gòu)的4.5wt.%Si鋼鑄軋薄帶坯,制品的B50值達(dá)到1.712T,W5/1000為23.77W/kg。分析了晶粒長大過程中{100}013取向晶粒的長大優(yōu)勢(shì),揭示了強(qiáng){100}013再結(jié)晶織構(gòu)的形成機(jī)制為定向形核機(jī)制。借助透射電子顯微鏡(TEM)研究了 4.5wt.%Si鋼薄帶回復(fù)及再結(jié)晶形核初期的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)及亞結(jié)構(gòu)演化,并結(jié)合EBSD技術(shù)分析了剪切帶及原始晶界處的優(yōu)先形核特征,深入了解了再結(jié)晶的微觀演化過程。
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TF777
【圖文】：

，、、國電工鋼行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，部分產(chǎn)品磁性能己接近國際向電工鋼概述逡逑取向電工鋼簡(jiǎn)介逡逑向電工鋼用于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和小型變壓器鐵芯材料。與取向硅產(chǎn)品織構(gòu)控制相對(duì)靈活，制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，應(yīng)用范圍按出廠狀態(tài)分為完全退火產(chǎn)品和不完全退火半成品兩種。完全給用戶前，已經(jīng)過高溫退火和涂抹絕緣膜。而半成品連退溫度平整后交付用戶。半成品硅鋼板往往具有更好的沖片性能，但后在連退爐中進(jìn)行完全退火處理。退火處理一方面促進(jìn)晶粒長另一方面退火過程中鋼板表面輕微氧化，形成一薄層致密的Ｆｅ３０通過控制退火氣氛還能起到脫碳作用。無取向硅鋼的生產(chǎn)工藝流

Ｂ２有序結(jié)構(gòu)方面沒有明顯差異，而Ｄ０３有序相只有在鑄態(tài)６．５ｗｔ．％Ｓｉ鋼中出現(xiàn)，逡逑對(duì)于抑制Ｂ２結(jié)構(gòu)有序相生成的臨界冷卻速率隨硅元素含量增加呈指數(shù)性增加，逡逑Ｂ２及００３有序相結(jié)構(gòu)如圖１．４所示。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)硅元素含量低于６ｗｔ．％時(shí)，逡逑提高冷卻速率對(duì)抑制有序相的生成有較好的作用，但當(dāng)硅元素含量達(dá)到６．５ｗｔ％逡逑以上，則很難有效抑制Ｂ２結(jié)構(gòu)有序相的生成。退火溫度和元素偏析與Ｂ２結(jié)構(gòu)逡逑有序相的形成關(guān)系密切。硅元素含量的增加，會(huì)導(dǎo)致有序相增多、合金延仲率減逡逑小、硬度升高。對(duì)于６．５ｗｔ％Ｓｉ鋼，在８００°Ｃ退火時(shí)，原子擴(kuò)散速度快，促進(jìn)Ｂ２逡逑結(jié)構(gòu)有序生成。Ｂ２及００３結(jié)構(gòu)有序相嚴(yán)重惡化高硅鋼的室溫成形性能，但有研逡逑－９－逡逑

同時(shí)將熔池側(cè)封板放置于箱式爐中進(jìn)行高溫預(yù)熱處理。合金原料熔化及逡逑精煉后，當(dāng)感應(yīng)爐溫度達(dá)到開澆溫度后繼續(xù)保溫５ｍｉｎ。開始澆鑄前，需開通中逡逑間包氬氣輸入裝置，防止?jié)茶T過程中鋼水氧化。薄帶連鑄示意圖如圖２．２所示。逡逑鋼水從感應(yīng)爐流出，經(jīng)中間包注入由兩逆向旋轉(zhuǎn)的鑄輥及側(cè)封板組成的熔池中，逡逑經(jīng)鑄輥表面快速冷卻及半固態(tài)軋制，直接制成硅鋼薄帶。逡逑感應(yīng)熔煉爐邐？逡逑紅外測(cè)溫儀邐［Ｐ—邋邐＝？邋．；邋Ｃ＝３１逡逑＾邐＾邐中間包逡逑＾邐Ｉ逡逑熔池１逡逑—鑄乳輥逡逑－—鑄帶逡逑圖２．２雙輥薄帶連鑄示意圖逡逑？邋２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｗｉｎ－ｒｏｌｌ邋ｃａｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑雙輥薄帶連鑄的澆鑄過程如圖２．３（ａ）所示，設(shè)置初始輥縫為１．８ｍｍ，可以看逡逑出，整個(gè)澆鑄過程連續(xù)進(jìn)行，沒有斷帶現(xiàn)象發(fā)生。有研究指出，對(duì)于雙輥薄帶連逡逑鑄高硅鋼而言，快速凝固后的二次冷卻非常重要。如果冷卻速率過低，會(huì)導(dǎo)致再逡逑結(jié)晶現(xiàn)象產(chǎn)生，鑄帶組織均勻度變差，并丘會(huì)增加脆性有序相的生成，而冷卻速逡逑率過高則會(huì)導(dǎo)致鑄帶內(nèi)部殘余應(yīng)力集中，局部萌生裂紋［７６］。對(duì)于４．５ｗｔ．％Ｓｉ鋼而逡逑言

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張寧;楊平;毛衛(wèi)民;;柱狀晶對(duì)Fe-3%Si電工鋼冷軋織構(gòu)演變規(guī)律的影響[J];金屬學(xué)報(bào);2012年07期

2 張寧;楊平;毛衛(wèi)民;;柱狀晶對(duì)Fe-3%Si電工鋼再結(jié)晶織構(gòu)演變規(guī)律的影響[J];金屬學(xué)報(bào);2012年03期

3 劉光穆,劉繼申,諶曉文,劉新和;電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J];特殊鋼;2005年01期

本文編號(hào)：2786163