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大压下率冷轧无取向硅钢

摘  要:组织和织构是影响无取向硅钢性能的重要因素。为改善产品性能,研究了冷轧压下率(71.7%~87.0%)对高牌号无取向硅钢组织、织构、磁性能和力学性能的影响。结果表明,随冷轧压下率的增加,退火晶粒平均尺寸先减小后增大;高斯和立方织构强度减弱,γ纤维织构增强,α纤维织构转变为较强的α*({ h, 1, 1}〈1/h, 1, 2〉)织构,并随冷轧压下率的增加而增强,同时其峰值逐渐向{111}面移动;工频铁损P1.5/50、高频铁损P1.0/400和磁极化强度J5000同时降低,屈服强度变化不大,表面硬度逐渐增加。当冷轧压下率由84.7%增至87.0%、厚度减至0.30 mm时,高频铁损降幅是工频铁损的11倍,表面硬度增幅变大。以上研究成果对硅钢减薄后织构及组织的优化提供了很好的指导。
关键词:冷轧;压下率;高牌号无取向硅钢;高频铁损;工频铁损;屈服强度;表面硬度
 
引 言 

尾气污染和石油安全等问题促使新能源汽车成为未来机动车的主流,而高牌号无取向硅钢作为一种重要的软磁性材料,广泛应用于高端家电、新能源汽车驱动电机和高效工业电机等领域。受益于电力行业的稳定发展、家电行业变频技术的实施和推广、新能源汽车产业的兴起和电机节能及高效化发展等有利条件,国内高牌号无取向硅钢需求将持续大幅上升。近10年因新能源汽车的快速推广,要求高牌号无取向硅钢有更高的磁感、更低的铁损和更薄的厚度。提高无取向硅钢磁性能一直是硅钢领域研究的重点。由于成本和工作效率等原因,多数企业在生产无取向硅钢时倾向于使用一次冷轧法。合金元素含量、夹杂物数量和分布、组织、织构、板厚和表面质量都会对无取向硅钢的磁性能有显著的影响。在成分和板厚一定的条件下,织构和晶粒尺寸是影响无取向硅钢磁性能和力学性能的两个最重要因素。实际工业生产中,为满足市场的不同需求,硅钢需制备出多种厚度规格,规格越薄所需冷轧压下率越大。改变冷轧压下率会影响形变微观结构和织构,从而影响再结晶织构的形成与发展。很多学者聚焦研究了厚度减薄对产品组织、织构和磁性能的影响。董浩等针对2.69%Si无取向硅钢,利用二次冷轧制备出0.20 mm厚度规格的硅钢,发现当二次冷轧压下率超过55%时,对磁性能不利的{111}〈112〉和{111}〈110〉织构组分会逐渐增强;De Dafe S S F等研究了冷轧压下率对Fe-3%Si合金再结晶织构的影响,发现当冷轧压下率为64.3%~72.2%时,能获得良好的η再结晶织构和良好的磁性能;Quadir M Z等研究冷轧压下率对IF钢变形的影响,当冷轧压下率为50%时,退火后会形成γ再结晶织构,当压下率增大到80%时,γ再结晶织构会逐渐变强,压下率增大到95%时,再结晶织构为{111}〈123〉~{554}〈225〉以及较弱的{114}〈481〉织构,对磁性能明显不利。上述研究的厚度规格有限,而且对一次冷轧制备薄规格无取向硅钢来说,压下率较大、厚度减薄后,有关产品磁性能及力学性能的变化规律并未形成系统的分析。

因此,本文选取太钢生产的2.54%Si高牌号无取向硅钢常化板,采用70%以上的大压下率,轧制成厚度基本涵盖硅钢市场常用规格(0.65、0.50、0.35、0.30 mm)的产品,系统分析大压下率下成品退火板组织、织构对不同频率磁性能和力学性能的影响,为高牌号无取向硅钢产品开发和不同领域电机选材提供技术支持。

 
结 论 

(1)随着高牌号无取向硅钢冷轧压下率的增加,再结晶形核数量增多,晶粒平均尺寸减小,晶粒大小分布逐渐均匀;当冷轧压下增至87.0%、厚度减薄至0.30 mm时,钢板退火时升温速率加快,平均晶粒尺寸增加,晶粒大小分布再次不均匀。

(2)随着高牌号无取向硅钢冷轧压下率的增加,退火板立方织构和高斯织构强度减弱,γ纤维织构增加,α纤维织构偏转形成较强的α*纤维织构,且峰值组分向{111}面移动。

(3)工频铁损P1.5/50、高频铁损P1.0/400和磁极化强度J5000均随冷轧压下率的增加而降低。高频铁损P1.0/400降幅高于工频铁损P1.5/50。当冷轧压下率由84.7%增至87.0%、厚度减薄至0.30 mm时,工频铁损降幅变缓,高频铁损降幅增大,此时高频铁损降幅是工频铁损的11倍。

(4)随着高牌号无取向硅钢冷轧压下率的增加,屈服强度随晶粒尺寸的变化先升高后降低,但整体变化不大;硬度随冷轧压下率的增加而升高,当冷轧压下率由84.7%增加至87.0%、钢板厚度减薄至0.30 mm时,硬度增幅变大。

2024/08/08 14:18:10 73 次