半工艺无取向电工钢的相关检测与研究

论文摘要

根据涟源钢铁公司电工钢生产工艺的需要,本文分四个部分研究了无取向电工钢变形行为及退火处理对组织与性能的影响。第一部分采用了Gleeble-1500热力模拟机对无取向电工钢进行等温恒应变热压缩实验,研究了无取向电工钢合金热变形流变应力行为及组织演变规律,并建立了流变应力的数学模型。第二部分检验试验设备（爱泼斯坦方圈）的精准性,尤其是,在采用非标准爱泼斯坦方圈时,评估其结果的精确性,为后续磁性能的检测奠定理论基础。第三部分考察了不同退火参数条件下,材料组织与磁性能变化规律,确定了合理的、节能的退火工艺。第四部分主要研究本实验材料无取向电工钢夹杂物的类型及其对该材料组织和磁性能的影响。通过实验研究,得到以下结论:1)采用包含温度和激活能Q的双曲正弦形式的Arrhenius关系模型,进行计算铸态试样与热轧态试样的高温流变参数,计算结果能很好的与试验数据相吻合。故双曲正弦形式的Arrhenius关系模型能用于计算无取向电工钢的热塑性变形流变应力。半工艺硅钢铸轧试样与热轧板试样二者的本构关系方程需要分段构建。铸轧板坯500℃-800℃时应力水平因子α=0.039MPa-1,应力指数n=7.93,结构因子A=42.1s-1,热变形激活能Q=334.8kJ/mol;950℃-1200℃时应力水平因子α=0.1258MPa-1,应力指数n=5.29,结构因子A=42.1s-1,热变形激活能Q=769.9kJ/mol。热轧板坯500℃-800℃温度段的α=0.037MPa-1,n=9.37,A=41.1s-1,Q=329kJ/mol:900℃-1100℃温度段,α=0.106MPa-1,n=5.97,A=43.5s-1,Q=505.8kJ/mol。2)依照（GB/T 3655-92）国标取样,在TYU-2000M型硅钢片自动测量装置上,采用爱波斯坦方圈可以测定半工艺电工钢的磁性能,结果精确。3)半工艺电工钢板材加热过程中除了发生α-Fe回复、再结晶与晶粒长大外,还伴随有α-Fe←→γ-Fe相变,以及可溶相AlN和MnS的溶解和析出。可通过控制晶粒度与均匀性、有利织构取向以及降低位错密度来获得优良的磁性能。快速升温、较高温退火和短时间保温的生产工艺有利于获得节能的、磁性能优良的无取向电工薄板。4)在α-Fe←→γ-Fe相变温度以下,随着退火温度升高,{111}＜112＞的体积含量降低,{001}＜100＞织构和高斯织构含量增大;高于α-Fe←→γ-Fe相变温度,{111}＜112＞和{111}＜110＞织构含量、高斯织构以及{001}＜100＞织构含量均略有减小,但温度过高,{111}＜112＞和{111}＜112＞含量会明显增大,高斯含量降低。升温速度增加,{1111｝＜112＞和{111}＜112＞含量减少,高斯织构含量增多。5)本试验中半工艺电工钢总体上是纯净的,夹杂物主要是颗粒状Al2O3以及含SiO2、CaO、FeO、Fe2O3、MnS等的Al2O3复合夹杂物。存在的夹杂物造成成分和组织不均匀性。因此,在保证材料纯度的前题下,采用合理的热处理工艺制度,利用相变以控制晶粒尺寸、晶粒均匀性、织构取向及其密度、位错密度、控制有利的析出相从而获得磁性能优良的无取向硅钢薄板。

论文目录

• 摘要
• Abstracts
• 第一章 文献综述
• 1.1 硅钢/电工钢分类
• 1.2 硅钢发展概况
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状及需求预测
• 1.2.3 硅钢发展趋势
• 1.3 无取向硅钢的性能要求
• 1.4 硅钢性能的主要影响因素
• 1.4.1 化学成分
• 1.4.2 物理因素对磁性的影响
• 1.5 冷轧无取向硅钢生产工艺
• 1.6 无取向硅钢的高温变形行为的物理模拟方法
• 1.6.1 材料现代物理模拟的基本概念及其研究意义
• 1.6.2 Gleeble-1500热/力模拟试验机
• 1.6.3 物理模拟技术在压力加工领域中的应用
• 1.6.4.电工钢高温变形力学行为的研究
• 1.7 夹杂物的研究和分析方法
• 1.8 无取向电工钢的织构研究及其对性能的影响
• 1.8.1 织构及其测算
• 1.8.2 无取向电工钢织构研究的发展现状与趋势
• 1.9 研究意义和内容
• 第二章 无取向电工钢热变形行为及微观组织
• 2.1 引言
• 2.2 试验条件和方法
• 2.2.1 试验样品来源与制备
• 2.2.2 热模拟压缩试验方法与过程
• 2.2.3 材料组织检测
• 2.3 无取向电工钢铸态试样高温变形性能及其组织变化
• 2.3.1 无取向电工钢铸态试样真应变-真应力曲线及稳态流变应力-温度曲线
• 2.3.2 显微组织变化
• 2.4 无取向电工钢热轧板试样高温变形性能及其组织变化
• 2.4.1 无取向电工钢热轧板试样真应变-真应力曲线及稳态流变应力-温度曲线
• 2.4.2 显微组织变化
• 2.5 铸态试样热加工流变应力模型的建立
• 2.5.1 变形速率对铸态无取向电工钢流变应力的影响
• 2.5.2 变形温度对铸态无取向电工钢流变应力的影响
• 2.5.3 材料常数的求解
• 2.6 热轧试样热加工流动应力模型的建立
• 2.7 铸态试样与热轧板试样热轧制变形行为的讨论
• 2.7.1 铸态试样与热轧板试样显微组织的差异
• 2.7.2 铸态试样与热轧板试样经压缩变形后显微组织的差异
• 2.7.3 铸态试样与热轧板试样的塑性变形行为差异
• 2.8 本章小结
• 第三章 半工艺电工钢相关性能测试与常规检验设备选型
• 3.1 引言
• 3.2 试验方案与过程
• 3.2.1 试验样品来源与制备
• 3.2.2 硅钢片磁性能的测试方法与过程
• 3.3 测试设备的测试结果的可重复性和准确性
• 3.4 磁时效现象的测定
• 3.5 样本质量对磁性能测量值准确性的影响
• 3.6 采用非标准爱波斯坦方圈（110mm×10mm）的测试结果与标准爱波斯坦方圈（300mm×30mm）的比较
• 3.7 本章小结
• 第四章 热处理参数对无取向电工钢组织性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 试验方案与过程
• 4.2.1 试验样品来源与制备
• 4.2.2 热处理试验方法与过程
• 4.2.3 材料组织性能检测
• 4.3 热处理制度对无取向硅钢薄板磁性能的影响
• 4.3.1 退火温度对无取向硅钢磁性能的影响
• 4.3.2 退火时间对无取向硅钢磁性能的影响
• 4.3.3 升温速度对无取向硅钢磁性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 半工艺无取向电工钢夹杂物的分析
• 5.1 引言
• 5.2 实验方案与过程
• 5.2.1 实验样品来源与制备
• 5.2.2 实验方法与过程
• 5.3 夹杂物对无取向硅钢组织与性能的影响
• 5.3.1 夹杂物对无取向硅钢组织的影响
• 5.3.2 夹杂物对材料磁性能的影响
• 5.4 无取向电工钢中夹杂物的种类与形貌
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果