基于双辊薄带连铸制备高磁感低铁损无取向硅钢极薄带的研究

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电动机铁芯的涡流损耗正比于工作频率和钢板厚度的平方成,减小硅钢片的厚度是降低铁芯损耗的一种重要手段。极薄规格无取向电工钢主要做为高频电动机的铁芯材料,因在中高频下铁芯损耗低、磁感应强度高、磁噪音小等优良优点得到广泛关注。但是,随着厚度的减小,在制备极薄规格无取向硅钢时变形量较大,导致织构恶化,晶粒尺寸减小,磁感应强度显著降低。因此,亟需探索研究提高薄规格无取向硅钢磁性能的工艺方法。本工作旨在基于薄带连铸技术通过优化设计轧制、退火等工艺制度,设法改善材料的组织和织构,进而提高极薄规格无取向硅钢的磁性能。主要研究内容如下:(1)研究了一次冷轧法制备极薄规格无取向硅钢,冷轧压下率对组织、织构和磁性能的影响。冷轧压下率越大纤维组织越明显,退火后再结晶晶粒尺寸越大。随着冷轧压下率的增大,冷轧织构中α织构和不利的γ织构增强。退火后恶化磁感的γ织构增强,α织构几乎消失,并形成极薄带特有的退火织构α’织构,且取向密度随着冷轧压下率的增大而增强。铁芯损耗和磁感应强度均随压下率的增大而降低,P10/400由17.554W/kg降至16.019W/kg,B50由1.703T降至1.681T,磁感高于日本金属公司ST-100牌号的磁感值B50=1.65T,但铁损值存在较大差距,远高于P10/400=11.0W/kg。(2)将二次小变形量轧制引入两步冷轧法制备极薄规格无取向硅钢流程,研究了二次冷轧压下率(5%、10%和15%)对组织、织构和磁性能的影响。两步冷轧法得到的最终再结晶晶粒尺寸较一步冷轧法的明显增大。二次冷轧压下率越大,最终的再结晶晶粒尺寸越小。再结晶γ织构和α’织构(φ2=45°,Φ=0~60°,φ1=18~22°)逐渐减弱,磁感逐渐升高。低频铁损随之逐渐升高,但由于晶粒尺寸过大高频铁损逐渐降低。与一步冷轧法相比,铁损和磁感均下降,压下率为5%的P10/400=13.173W/kg,B50=1.575T,较日本金属公司ST-100铁损值高2.173 W/kg,磁感B50低0.075T。(3)将二次小变形量轧制引入三步冷轧法制备极薄规格无取向硅钢流程,研究了二次冷轧压下率(5%、10%和15%)对组织、织构和磁性能的影响。二次退火后,晶粒尺寸显著增大。由于二次冷轧压下量较小,储存能较低,退火过程多种晶粒发生形变诱导晶界迁移,导致退火织构强点较多。随着二次变形量的升高,经最终退火后,晶粒尺寸减小,γ织构增强,Goss织构和λ织构削弱。低频铁损和高频铁损整体上均逐渐升高,磁感先降低后升高。相比于未引入小变形量轧制的两步冷轧法铁损显著降低,磁感与之相反,压下率为5%的P10/400=12.312W/kg,B50=1.734T。该方法制备的极薄带铁损值基本接近ST-100牌号的P10/400=11.0W/kg,磁感B50大幅提升,提高了 0.084T。(4)研究了退火温度对组织、织构和磁性能的影响。不论是一次冷轧法还是三次冷轧法,再结晶晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,温度升高,铁芯损耗和磁感也均降低。采用一步冷轧法时,最终退火织构中α’织构随温度升高强度增强,γ织构与之相反;采用三步冷轧法时,提高退火温度,γ织构减弱。
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