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新型冷轧双取向硅钢组织与织构的形成机理

来源:百家汽车网
新型冷轧双取向硅钢组织与织构的形成机理

毛卫民

余永宁

冯惠平

北京科技大学\"!

研究了一种新型冷轧双取向硅钢组织与织构的形成过程#这种钢的基本化学成分$’()(*+,-’%&

冷轧钢板在2从而借助9.)/+,0’2)33,45#(*(622((7真空退火时进入铁素体与奥氏体两相区8((2:1;22(<取向铁素体晶粒的稳定性及表面脱碳过程中向奥氏体内的生长而形成表面层极强的9((2:;22(<织构#在随后/在钢板中形成强9+(7湿氢气氛的退火过程中表层晶粒随进一步脱碳而迅速长入中心层8((2:因而有广泛的发展前景#;22(<织构的柱状晶组织#该钢的制备过程与连续式工业生产流程相符8关键词

硅钢

织构

取向

退火=

>?@ABCD?EAFGHBEDIA?>CFJCK@FDEBEFLCMNF

?>O?KPQM?@DFECFOG?QO@?QQFOICFFQ

4RST&1U15TVWX5YWVWX5Y515Y%Z[\\]^1_15Y

!\"V51‘&ab1cdXe0f1&5f&g5hi&fj5XkXYdl&1m15Y

BPIC@BGCij&c&nc^a&eXaUgc1X515g5&ocd_&XehX^pkdXa1&5c&hfXkhaXkk&h01bc&&kogb8oj)\"%’()(*+,-’.)/+,0’2)33,45)i15‘&bc1Ygc&h1fjfXU_Xb1c1X51b!oc&1j&aXkk&h((2:;22(t前言

与传统的强高斯织构取向硅钢相比8强立方织构硅钢可以在钢板内造成两个互相垂直的极易磁化

263v

方向并成为双取向硅钢u从而可使钢板软磁性8

冷轧8再以+即交叉轧制\"(,压下率沿横向冷轧!z经脱碳退火和二次再结晶退火8得到了强92((:;但加((2<织构#这些方法虽然可以得到立方织构8

工技术路线过于复杂8不适合于工业化生产#富田俊郎等人采用常规轧制和两次退火的方法研究出强

+6{v旋转立方织构9同样也2((:;(22<的硅钢板u8

能得到新的本质性提高#长期以来双取向硅钢的研究一直是世界各国钢铁技术发展所关注的热点#

2v

等u把纯铁在x相区作八道次热轧8每道Tg&w&ak&

次间进行y随后做y*(7退火8(,6/(,冷轧和在/从而获得了以9((6/*(7退火82((:;((2<为

能够达到双取向硅钢的效果8且比较接近常规工业生产的工艺流程#但是其加工过程中要对热轧钢板作大幅度去除表层的减薄加工和后续脱锰处理8这且其强旋转立方织构的形成也使生产过程复杂化8

+8*v

机理尚不十分清楚u给相应工艺控制带来困难#8

中心的含多种织构组分的产品#在研究%’3,Rk&

.v3v

时亦获得了强92((:;((2<织构u#原势二郎等u在研究%时8先沿热轧方向以+’3,0(,压下率&1

本文采用常规工业生产流程8且避免对热轧板作大

万方数据=

联系人$毛卫民8教授8北京!北京科技大学材料科学与工程学院材料学系2(((/3\"

幅度减薄和脱锰处理!同样制成强旋转立方织构双并分析讨论了组织与织构的形成机理\"取向硅钢!

#实验材料和方法

其基采用真空感应炉熔炼实验用$%&’钢锭!

本化学成分如表(所示!实验钢中未添加其他合金成分\"钢锭经热锻)热轧和*热轧退火板++,退火\"经酸洗后其厚度为(随后冷轧至+-./00!-1(冷轧变形量约为%在真空炉中将冷轧板分$2\"00!

别加热到*做表面3+)(+++)(+3+)((++,保温45!组织预处理6然后在%/+,湿氢气氛中加热(5做脱碳处理\"采用73+++型8射线衍射仪测定各实验阶段试样的9和9极图!并采用级数((+:)9$++:(($:展开法计算取向分布函数\"同时观察冷轧板各退火阶段的金相组织\"作为对比!还检测了国产传统取向硅钢产品的织构\"

I+-+3/

表(实验用钢的基本成分;<=>?(@

JB$-%/

KG(-11

J+-++/

L+-+(3

2

M实验结果

图(以取向分布函数P截面图的形式给NOQ+R<(

出冷轧板的表面织构\"图(还给出了P截面NOQ+R=(图上一些重要取向的位置\"可以看出!这种冷轧织构与普通冷轧ST钢板表面织构非常相似而不同于ST

.V

钢板中心层织构U以9!++(:W((+X织构为主要特征!密度值达(.-.\"同时9(($:W((+X以及9(((:W((+X附近也有一定取向上的取向密度分布\"将冷轧钢板在不同温度真空加热45后得到了不同的表面织构N图$退火加热后冷轧表面织O\"

万方数据第6期毛卫民等;新型冷轧双取向硅钢组织与织构的形成机理

]^^]

将!原\"#\"$真空退火的冷轧板做脱碳退火后%图’并贯穿到整个钢板厚表面织构得以保持&&))(

度*其中+\"\"!,-!!\".取向上的取向密度仍然能够参见图0及图’保持脱碳退火前超过/\"的水平&&)1

还给出了国产传统取向硅钢的织构*&))*图’&)(2可以看出%其织构以高斯织构+取!!\",-\"\"!.为主%向密度值为0远低于图’中+34#%&)\"\"!,-!!\".取(

向上的取向密度*这说明该类型的双取向硅钢具有开发出极优软磁性能的潜力*图5以+和+!!\",0\"\",极图的形式给出了图’所示硅钢板的织构%表明&)(+\"\"!,-!!\".是钢板中惟一主导织构*

图5!\"#\"$真空退火冷轧板65\"$!7

脱碳退火后测得的极图密度水平;&0%5%S%!!%!6%06%55%//)45T<=>LI@E=>CD@MLEB7@M(GUI@(EB@DF(1CCG

!\"#\"$((HH@(I=H>(BHJJ@1(D2CD=K=H>

65\"$E(HH@(I=H>(BLD!7

极图&极图&&)+!!\",Q9!0Q\")R&)+0\"\",Q9S\"Q6)(G(A2G(A

图#展示了冷轧钢板不同退火阶段的组织结

构*真空退火会造成一定程度的脱碳效应%并导致钢板表层一定厚度的粗晶铁素体区&图#随&)V&))R(2真空退火温度的升高和相应织构变化&图0表层)%

图’!\"#\"$真空退火冷轧板65\"$!7脱碳

退火后的织构及普通取向硅钢板织构

截面图%密度水平;&9\":!\"%0\"%’\"%5\"%!8

在钢板中心层测得)#\"%/\"%

4’?!\"#\"$(<=>@ABCD@(EB@DF(1CCG(HH@(I=H>(BHJ65\"$E%(J@1(D2CD=K=H>(HH@(I=H>(BLD!7MN@II

(MB@ABCD@=H1LGGLHLD=@HB@JO=MB@@I

&)!\"#\"$P/7真空退火板&Q9/0Q6)R(G(A&)普通取向硅钢板成品&Q903Q#)2G(A

铁素体区变厚%且表层与中心层晶粒同步粗化*将图所示组织在6#&)5\"$湿氢气氛中做!7脱碳处理2

后%钢板两侧表层铁素体区迅速向中心扩展并互相接触&图#中心层的较高碳量经表层铁素体区&))R1

向外扩散出钢板%使钢板整体处于低碳状态%同时钢板整体织构源自相应表层织构&图0及图’&)&))1(W讨论

在本文所涉及的新型双取向硅钢的加工过程

图#冷轧硅钢板不同退火阶段的组织结构

4#X=<=>1DLMBDC1BCD@LE1LIJDLIIH>M7@@BM=HJ=EE@D@HB(HH@(I=H>MB(>@M

&)3#\"$真空加热/7R&)!\"#\"$真空加热/7R&)2试样65\"$脱碳!7(21

中%其关键环节在于保证最终成品中有强而锋锐的旋转立方织构+这是制备本双取向硅\"\"!,-!!\".%钢的根本要求*强旋转立方织构在真空退火时先由

形成大量+图’且贯穿于钢\"\"!,-!!\".取向&&))(

板厚度方向的柱状晶粒&图#&))*2由图0可知%真空退火温度对表面织构的生成

[6\\

有非常重要的影响*根据已知的万方数据表面生产%在随后的脱碳退火中向板中心生长%最后

参照实验钢的成分!表\"可知图$绘出硅含量恒为#

硅的存在使钢的奥氏体%&时的’)(*伪二元相图+区受到很大压缩+当钢中的硅含量低于%&或锰含表\"有利于奥氏体区的扩大+一般来说,量升高时!#

本实验钢的奥氏体区应出现在\"---.\"/--0范围,获得单相奥氏体区的最低碳含量约为-1-2&且在\"图$\"--0附近!#+在图/所涉及的加热温度范围内加热温度越高则钢中的奥氏体量也越大,表面旋转立方织构量也随之增加3说明4--\"56\"\"-7织构与奥氏体相的出现密切相关+在本实验所采用的成分和真空加热范围内不会出现单一奥氏体区,因而真空退火温度偏低时钢板应在铁素体单相区,而温度偏高时应在铁素体和奥氏体两相区+在铁素体单相区内加热只会发生铁素体组织转变,不利于旋转立方织构的增强3而只有进入两相区加热才会使表面旋转立方织构大幅度增加!图/图$,#+两相区加热升温时,一部分低温铁素体会转变成奥氏体,在保温过程中钢板表层会产生一定程度的脱碳并伴随奥氏体相稳定性的降低,因而会导致铁素体晶粒向奥氏体晶粒区生长的相变,从而造成图8所示的!#9表层脱碳组织+

万方数据第T期毛卫民等S新型冷轧双取向硅钢组织与织构的形成机理

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长入钢板中心层!导致钢板整体很强的旋转立方织

构和柱状晶粒\"文

#$%!-!74;<4&’(&)*&+,./01234-.)5/6:==&’0.=>).’&??.50,&@A?&.=+&B0/)&A53%C5&0A’D).5E,&&0

!DJK!E!D<<<+)%5?%’0A.5?.53%C5&0A’?D50&)5%0A.5%*3%C5&0A’?-.5=&)&5’&F+<@3GHI0.’(,.*L!M%)0N#JJKNJPQRSKTKUVKTWX4O4

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清水亮;K原势二郎!#XXR]XX#^3&’,%5A?L.=0,&P+&B0/)&<\\.*/0A.5c).L0,&OA&YM.A50.=-.A5’A_&5’&4日本金属学会!#JTJ!UKPTRSdWUVdUN;6./5_%)A&?A56’’G**.1?田中隆;W富田俊郎!#XXg+be&\\&*.ML&50.=f&B0/)&A5EA*A’.5E0&&*E,&&0?[1D?.0,&)L%*G/?0&5A0&=&))A0&

铁h钢!#JJK!dJP#NRSWQVU#4+)%5?=.)L%0A.5?%5_D0?3&’,%5A?L4

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上接第NPW页R

杂物分布在距离铸坯表面NVWLL处\"一般认为!这是由于卷渣造成的\"虽然这类大型夹杂物很少!但在随后的轧制过程中随着厚由于夹杂物尺寸较大!

度减薄!夹杂物暴露在钢板表面!因此对最终产品表面质量有很不利的影响\"

在连铸过程中形成的夹杂物!在后续加工过程中无法去除\"在轧制过程中随着铸坯的不断压延!连铸坯内部的夹杂物逐步靠近钢板表面!形成钢板表面夹杂\"根据珠钢连铸连轧的工艺特点!铸坯从连铸机中拉出之后直接进均热炉!经高压水除鳞后直接进入精轧机组进行轧制\"不像传统的铸轧流程可以对铸坯表面进行修磨!去除表面缺陷或埋藏较浅的夹杂物\"因此在珠钢-铸坯的质量对于E>条件下!

最终的产品性能起着决定性的作用\"

从上面的分析结果知道!连铸坯中的夹杂物以这种尺寸小于UnUnL为主!L的夹杂物对成品板和后续加工P如冷轧R过程中的不利影响较小\"可是连铸坯中存在的极少量的几十微米的夹杂物和由于高拉速情况下造成的卷渣对于最后钢板的性能有着

非常重要的作用\"这些大型的夹杂物会在成品板表面造成结疤或在轧制过程中在钢板表面造成划伤\"o结论

P#R连铸薄板坯中夹杂物的分布具有一定的规

律性!厚度方向上!夹杂物分布较均匀!在中心和内外弧表皮处夹杂物偏多!夹杂物数量以中心为对称分布\"而在宽度方向上!边部和#pN处夹杂物较多\"

PNR连铸薄板坯中夹杂物在尺寸上以小于#X占J大型夹杂物很少\"Na!nL的为主!

占夹杂物PKR夹杂物的形态分布以圆形为主!总量的Q尺寸一般在#Xa以上!XnL以下\"

薄板坯中的夹杂物以PWR通过电子探针分析!铝酸盐类为主!占夹杂物总量的d而硅酸Xa左右!盐和硫化物夹杂很少\"

PUR夹杂物的分布与钢液的凝固和浇铸有很大

的关系!因拉速很快!钢液面波动较大!容易卷渣!从而在铸坯的表层易形成大型夹杂物\"在铸坯横断面的中心处夹杂物多!多为内生夹杂物!由于铸坯的凝固速度非常快!所以形成的内生夹杂物尺寸很小\"

万方数据

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