【摘要】：隨著國家對資源能源利用效率要求的不斷提高,需要大量適應中高頻環(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,并實現(xiàn)高硅鋼薄帶的軋制成形,對中高頻電機行業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。本文以硅鋼制備技術發(fā)展及制品性能升級為目標,結合雙輥薄帶連鑄技術,制備出了具有良好磁性能的4.5wt.%Si高硅鋼薄帶,并對制備過程中的微觀組織結構、織構特征及演化,再結晶行為與形核機制等科學問題進行了細致分析。研究工作力求為實現(xiàn)高效制備無取向高硅鋼薄帶及組織、織構控制提供技術支持與理論基礎。論文的主要工作包括:將雙輥薄帶連鑄技術應用于高硅鋼產(chǎn)品開發(fā),以4.5wt.%Si含量為基礎,開展了成分設計及連鑄試驗,得到了優(yōu)化的制備工藝參數(shù)。通過對鑄帶組織及力學性能的考察,確定了其成形性優(yōu)勢。對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性等科學問題進行了分析。研究了在軋制及退火過程中連鑄硅鋼薄帶組織及織構的演化,并對產(chǎn)品磁性能進行了對比分析。結合背散射電子衍射(EBSD)及X射線衍射(XRD),通過對比從再結晶形核初期到晶粒充分長大的整個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的原因。發(fā)現(xiàn)再結晶退火初期優(yōu)先形核取向為{110}001、{100}001、{111}112,而{411}148取向晶粒呈近隨機分布形核。明確了大壓下率條件下,取向釘扎引起的選擇長大是{411}148織構形成的主要機制,強{411}148織構的形成與鐵素體{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厚超薄帶的織構強度最弱,其在再結晶退火過程中新晶核呈近隨機分布。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。獲得了厚度減薄對硅鋼薄帶組織、織構及磁性能的影響規(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成功制備出通體等軸晶并具有強λ織構的4.5wt.%Si鋼鑄軋薄帶坯,制品的B50值達到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,揭示了強{100}013再結晶織構的形成機制為定向形核機制。借助透射電子顯微鏡(TEM)研究了 4.5wt.%Si鋼薄帶回復及再結晶形核初期的位錯運動及亞結構演化,并結合EBSD技術分析了剪切帶及原始晶界處的優(yōu)先形核特征,深入了解了再結晶的微觀演化過程。
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TF777
【圖文】：

，、、國電工鋼行業(yè)進入快速發(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介逡逑向電工鋼用于發(fā)電機、電動機和小型變壓器鐵芯材料。與取向硅產(chǎn)品織構控制相對靈活，制備工藝簡單，成本較低，應用范圍按出廠狀態(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，但后在連退爐中進行完全退火處理。退火處理一方面促進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有序結構方面沒有明顯差異，而Ｄ０３有序相只有在鑄態(tài)６．５ｗｔ．％Ｓｉ鋼中出現(xiàn)，逡逑對于抑制Ｂ２結構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有序相結構如圖１．４所示。研究同時發(fā)現(xiàn)硅元素含量低于６ｗｔ．％時，逡逑提高冷卻速率對抑制有序相的生成有較好的作用，但當硅元素含量達到６．５ｗｔ％逡逑以上，則很難有效抑制Ｂ２結構有序相的生成。退火溫度和元素偏析與Ｂ２結構逡逑有序相的形成關系密切。硅元素含量的增加，會導致有序相增多、合金延仲率減逡逑小、硬度升高。對于６．５ｗｔ％Ｓｉ鋼，在８００°Ｃ退火時，原子擴散速度快，促進Ｂ２逡逑結構有序生成。Ｂ２及００３結構有序相嚴重惡化高硅鋼的室溫成形性能，但有研逡逑－９－逡逑

同時將熔池側封板放置于箱式爐中進行高溫預熱處理。合金原料熔化及逡逑精煉后，當感應爐溫度達到開澆溫度后繼續(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。逡逑鋼水從感應爐流出，經(jīng)中間包注入由兩逆向旋轉的鑄輥及側封板組成的熔池中，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。逡逑感應熔煉爐邐？逡逑紅外測溫儀邐［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，設置初始輥縫為１．８ｍｍ，可以看逡逑出，整個澆鑄過程連續(xù)進行，沒有斷帶現(xiàn)象發(fā)生。有研究指出，對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，會導致再逡逑結晶現(xiàn)象產(chǎn)生，鑄帶組織均勻度變差，并丘會增加脆性有序相的生成，而冷卻速逡逑率過高則會導致鑄帶內(nèi)部殘余應力集中，局部萌生裂紋［７６］。對于４．５ｗｔ．％Ｓｉ鋼而逡逑言

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

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

2 張寧;楊平;毛衛(wèi)民;;柱狀晶對Fe-3%Si電工鋼再結晶織構演變規(guī)律的影響[J];金屬學報;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[J];特殊鋼;2005年01期

本文編號：2786163