铌作为微合金化元素在硅钢片中的作用(一)

  加工晶粒取向硅钢前提条件是高清洁度。对含铝钢而言,这一点尤为突出,含铝钢有铝夹杂物并有内部氧化的危害性。Si含量大于2.15%纯铁是完全铁素体,由于无相变应力因而有利于控制晶体学织构。但是,更高碳(奥氏体稳定元素)含量的硅钢可能在大约1100℃含一定量的奥氏体,因为在1100℃是α+γ两相区。因此,应该避免碳含量大于0.05%。此外,高的热轧温度有助于完成铁素体区的热轧变形。进一步说,Mn含量维持在0.06%~0.08%这样低的水平,会形成Mn-O-S偶极簇,促进缓慢的一次再结晶。

  晶粒取向硅钢的加工过程相当复杂,完成炼钢和连铸后典型工艺路线如下所示。为最大化高斯织构组分,不同的冷轧规程和退火工艺不可少。典型的热处理是高温退火,它是最重要的二次再结晶过程工业应用。二次再结晶与少数晶界脱离钉扎点的能力有关。在一次再结晶的工艺过程中,当晶粒长大被抑制时就能实现强的高斯织构,这可通过引入能钉扎晶界的颗粒来实现。综上所述,目标是获得高体积分数且均匀分布的颗粒,即“抑制相”。获得所需颗粒分布的一种途径是利用板坯均热过程中颗粒溶解及热轧过程中再析出。有许多具有这种作用的化合物,其中MnS和AlN最突出。但是,为了能让二次再结晶过程发生,这些颗粒必须被清除(再次溶解),或者至少显著地粗化。由于这类颗粒将也会抑制畴避运动,从而引起更大的铁损。颗粒清除有双重正面作用。

  为了检查热带的退火处理(‘常化’)的作用,终轧温度1000℃后温水淬火试样在950℃退火6~9min,随后空冷。热轧试样采用两种不同的冷轧规程进行冷轧。

  1.在带有中间再结晶处理的二阶段冷轧规程中,第一变形阶段将试样轧到2~0.7mm厚:随后的一次再结晶中间退火采用的退火温度为800℃,920℃或1050℃,10种不同的退火时间从5s到1.5h范围内变化。这些试样剪切成尺寸为0.7×30×75mm,随后在第二阶段冷轧过程中厚度从0.7mm轧到0.35mm。接下来试样在880℃的H2中脱碳处理30min,随后立即进行二次再结晶的高温退火,退火温度900℃,1000℃或1150℃,退火时间为2h,4h或6h。

  为了确定冷轧压下率对织构的影响,几个0.7mm厚试样在920C退火5min后,除了前面提到的50%压下率,还分别采用40%,56%或64%的压下率进行冷轧,随后采用上述退火工艺进行最终的二次再结晶退火处理,退火温度1150℃,退火时间6min。

  2.最终厚度为0.35mm的的薄板采用一步冷轧规程加工。对本研究,7mm板分别热轧成1.7mm,2.3mm和3.15mm,因此冷轧压下率从80%到85%到90%。所有这些试样也在1150℃进行6h的二次再结晶处理。

  研究涉及到夹杂物的识别以及整个加工过程中微观组织和织构的演变。用反射法确定织构,不同织构的体积分数由反极图测量。此外,扭矩测量法来确认这些结果。为了测定实验室研究得到的“变压器薄板”的铁损,采用的感应磁场强度为0.5T,1.0T和1.5T,使用单块样品,30mm宽,180mm长,所得结果与工业生产钢作了对比。

链接:铌作为微合金化元素在硅钢片中的作用(二)