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大壓下率冷軋無取向硅鋼
尾氣污染和石油安全等問題促使新能源汽車成為未來機動車的主流,而高牌號無取向硅鋼作為一種重要的軟磁性材料,廣泛應(yīng)用于高端家電、新能源汽車驅(qū)動電機和高效工業(yè)電機等領(lǐng)域。受益于電力行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展、家電行業(yè)變頻技術(shù)的實施和推廣、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的興起和電機節(jié)能及高效化發(fā)展等有利條件,國內(nèi)高牌號無取向硅鋼需求將持續(xù)大幅上升。近10年因新能源汽車的快速推廣,要求高牌號無取向硅鋼有更高的磁感、更低的鐵損和更薄的厚度。提高無取向硅鋼磁性能一直是硅鋼領(lǐng)域研究的重點。由于成本和工作效率等原因,多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)無取向硅鋼時傾向于使用一次冷軋法。合金元素含量、夾雜物數(shù)量和分布、組織、織構(gòu)、板厚和表面質(zhì)量都會對無取向硅鋼的磁性能有顯著的影響。在成分和板厚一定的條件下,織構(gòu)和晶粒尺寸是影響無取向硅鋼磁性能和力學(xué)性能的兩個最重要因素。實際工業(yè)生產(chǎn)中,為滿足市場的不同需求,硅鋼需制備出多種厚度規(guī)格,規(guī)格越薄所需冷軋壓下率越大。改變冷軋壓下率會影響形變微觀結(jié)構(gòu)和織構(gòu),從而影響再結(jié)晶織構(gòu)的形成與發(fā)展。很多學(xué)者聚焦研究了厚度減薄對產(chǎn)品組織、織構(gòu)和磁性能的影響。董浩等針對2.69%Si無取向硅鋼,利用二次冷軋制備出0.20 mm厚度規(guī)格的硅鋼,發(fā)現(xiàn)當(dāng)二次冷軋壓下率超過55%時,對磁性能不利的{111}〈112〉和{111}〈110〉織構(gòu)組分會逐漸增強;De Dafe S S F等研究了冷軋壓下率對Fe-3%Si合金再結(jié)晶織構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷軋壓下率為64.3%~72.2%時,能獲得良好的η再結(jié)晶織構(gòu)和良好的磁性能;Quadir M Z等研究冷軋壓下率對IF鋼變形的影響,當(dāng)冷軋壓下率為50%時,退火后會形成γ再結(jié)晶織構(gòu),當(dāng)壓下率增大到80%時,γ再結(jié)晶織構(gòu)會逐漸變強,壓下率增大到95%時,再結(jié)晶織構(gòu)為{111}〈123〉~{554}〈225〉以及較弱的{114}〈481〉織構(gòu),對磁性能明顯不利。上述研究的厚度規(guī)格有限,而且對一次冷軋制備薄規(guī)格無取向硅鋼來說,壓下率較大、厚度減薄后,有關(guān)產(chǎn)品磁性能及力學(xué)性能的變化規(guī)律并未形成系統(tǒng)的分析。
因此,本文選取太鋼生產(chǎn)的2.54%Si高牌號無取向硅鋼常化板,采用70%以上的大壓下率,軋制成厚度基本涵蓋硅鋼市場常用規(guī)格(0.65、0.50、0.35、0.30 mm)的產(chǎn)品,系統(tǒng)分析大壓下率下成品退火板組織、織構(gòu)對不同頻率磁性能和力學(xué)性能的影響,為高牌號無取向硅鋼產(chǎn)品開發(fā)和不同領(lǐng)域電機選材提供技術(shù)支持。
(1)隨著高牌號無取向硅鋼冷軋壓下率的增加,再結(jié)晶形核數(shù)量增多,晶粒平均尺寸減小,晶粒大小分布逐漸均勻;當(dāng)冷軋壓下增至87.0%、厚度減薄至0.30 mm時,鋼板退火時升溫速率加快,平均晶粒尺寸增加,晶粒大小分布再次不均勻。
(2)隨著高牌號無取向硅鋼冷軋壓下率的增加,退火板立方織構(gòu)和高斯織構(gòu)強度減弱,γ纖維織構(gòu)增加,α纖維織構(gòu)偏轉(zhuǎn)形成較強的α*纖維織構(gòu),且峰值組分向{111}面移動。
(3)工頻鐵損P1.5/50、高頻鐵損P1.0/400和磁極化強度J5000均隨冷軋壓下率的增加而降低。高頻鐵損P1.0/400降幅高于工頻鐵損P1.5/50。當(dāng)冷軋壓下率由84.7%增至87.0%、厚度減薄至0.30 mm時,工頻鐵損降幅變緩,高頻鐵損降幅增大,此時高頻鐵損降幅是工頻鐵損的11倍。
(4)隨著高牌號無取向硅鋼冷軋壓下率的增加,屈服強度隨晶粒尺寸的變化先升高后降低,但整體變化不大;硬度隨冷軋壓下率的增加而升高,當(dāng)冷軋壓下率由84.7%增加至87.0%、鋼板厚度減薄至0.30 mm時,硬度增幅變大。