磁性能冷轧无取向硅钢薄带的研制

本文通过添加有利元素、热轧板常化、调整冷轧和退火工艺等方法成功研制出高磁性能的0.2mm厚冷轧无取向硅钢薄带产品,产品性能(B50≥1.66T、P1.0/400≤11W)达到了新日铁同类牌号(20HTH1200)的标准,处于世界先进水平,满足了国内部分用户对该类产品的需求。论文分析和探讨了热轧板常化、冷轧和退火工艺、元素晶界偏聚等因素对无取向硅钢薄带磁性能、晶粒尺寸、织构、析出物等方面的影响。研究结果表明,常化使得热轧板组织更均匀,能够明显降低无取向硅钢薄带的铁损,但对磁感应强度无明显影响。随着常化温度的升高成品晶粒尺寸增大且更加均匀,但过高温度的常化会使成品晶粒尺寸偏大同时均匀性变差,常化温度选择在900～950℃比较适宜。随着常化温度的升高,成品钢带中{100}面织构和(110)[001]织构等有利织构比例逐渐增高,同时{111}面不利织构组分的比例在逐渐的降低。在对冷轧工艺的研究中发现,采用一次冷轧工艺由于压下率过大,成品钢带中{111}面不利织构组分的比例较高,铁损偏高,磁性能不理想。采用二次冷轧工艺时,较低和较高的第二次冷轧压下率生产出的成品钢带中{111}面不利织构组分的比例都比较高,第二次冷轧压下率控制在55-70%比较适宜,能够获得铁损较低同时磁感应强度较高的无取向硅钢薄带产品。Sn元素的添加对于降低无取向硅钢薄带的铁损有明显的效果,但也会在一定程度上降低磁感应强度,对二者的影响与Sn的添加量有关。添加0.05%Sn对铁损和磁感应强度无明显影响；当Sn的添加量为0.1%时,铁损明显下降,同时磁感应强度也有一定程度的降低；当Sn的添加量为0.15%时,磁感应强度与添加量为0.1%时相比变化不大,但铁损有所增高。随着Sn含量的增高,成品钢带中{111}面织构的比例逐渐降低,晶粒尺寸也明显减小。Sn沿晶界偏聚降低了晶界能,使得{111}面织构在原始晶界处的形核和晶粒长大过程受到了抑制,从而降低了成品钢带中{111}面织构的比例。在对Sn元素晶界偏聚的研究过程中发现,Sn在晶界上的偏聚量并不均匀,不同样品晶界处Sn的平均偏聚量也不同。经过统计,700℃保温后的常化板中Sn的平均偏聚量最高,成品板中平均偏聚量其次,常化板中的平均偏聚量最低。随着Sn添加量的增加,晶界处Sn的平均偏聚量逐渐增加。实验在常化板中观察到了在晶界处钉扎的TiN析出物,TiN等析出物很难在最终退火过程中去除,会对成品钢带的磁畴移动产生不利影响,在钢的冶炼过程中,应尽量降低Ti的含量。在热轧板和常化板中都观察到了MnS析出物,热轧板中的MnS尺寸较小、数量较多,常化板中的MnS析出物尺寸较大、数量较少。高温常化使得热轧板中原本细小弥散分布的MnS粗化,发生Ostwald长大。MnS析出物数量减少且尺寸增大,这对于最终退火时再结晶晶粒长大过程有利,同时也减小了成品钢带中畴壁移动时的阻碍,对提高成品钢带磁性能有利。