加工晶粒取向硅鋼前提條件是高清潔度。對含鋁鋼而言,這一點尤為突出,含鋁鋼有鋁夾雜物并有內(nèi)部氧化的危害性。Si含量大于2.15%純鐵是完全鐵素體,由于無相變應(yīng)力因而有利于控制晶體學(xué)織構(gòu)。但是,更高碳(奧氏體穩(wěn)定元素)含量的硅鋼可能在大約1100℃含一定量的奧氏體,因為在1100℃是α+γ兩相區(qū)。因此,應(yīng)該避免碳含量大于0.05%。此外,高的熱軋溫度有助于完成鐵素體區(qū)的熱軋變形。進一步說,Mn含量維持在0.06%~0.08%這樣低的水平,會形成Mn-O-S偶極簇,促進緩慢的一次再結(jié)晶。
晶粒取向硅鋼的加工過程相當(dāng)復(fù)雜,完成煉鋼和連鑄后典型工藝路線如下所示。為最大化高斯織構(gòu)組分,不同的冷軋規(guī)程和退火工藝不可少。典型的熱處理是高溫退火,它是最重要的二次再結(jié)晶過程工業(yè)應(yīng)用。二次再結(jié)晶與少數(shù)晶界脫離釘扎點的能力有關(guān)。在一次再結(jié)晶的工藝過程中,當(dāng)晶粒長大被抑制時就能實現(xiàn)強的高斯織構(gòu),這可通過引入能釘扎晶界的顆粒來實現(xiàn)。綜上所述,目標(biāo)是獲得高體積分數(shù)且均勻分布的顆粒,即“抑制相”。獲得所需顆粒分布的一種途徑是利用板坯均熱過程中顆粒溶解及熱軋過程中再析出。有許多具有這種作用的化合物,其中MnS和AlN最突出。但是,為了能讓二次再結(jié)晶過程發(fā)生,這些顆粒必須被清除(再次溶解),或者至少顯著地粗化。由于這類顆粒將也會抑制疇避運動,從而引起更大的鐵損。顆粒清除有雙重正面作用。
為了檢查熱帶的退火處理(‘常化’)的作用,終軋溫度1000℃后溫水淬火試樣在950℃退火6~9min,隨后空冷。熱軋試樣采用兩種不同的冷軋規(guī)程進行冷軋。
1.在帶有中間再結(jié)晶處理的二階段冷軋規(guī)程中,第一變形階段將試樣軋到2~0.7mm厚:隨后的一次再結(jié)晶中間退火采用的退火溫度為800℃,920℃或1050℃,10種不同的退火時間從5s到1.5h范圍內(nèi)變化。這些試樣剪切成尺寸為0.7×30×75mm,隨后在第二階段冷軋過程中厚度從0.7mm軋到0.35mm。接下來試樣在880℃的H2中脫碳處理30min,隨后立即進行二次再結(jié)晶的高溫退火,退火溫度900℃,1000℃或1150℃,退火時間為2h,4h或6h。
為了確定冷軋壓下率對織構(gòu)的影響,幾個0.7mm厚試樣在920C退火5min后,除了前面提到的50%壓下率,還分別采用40%,56%或64%的壓下率進行冷軋,隨后采用上述退火工藝進行最終的二次再結(jié)晶退火處理,退火溫度1150℃,退火時間6min。
2.最終厚度為0.35mm的的薄板采用一步冷軋規(guī)程加工。對本研究,7mm板分別熱軋成1.7mm,2.3mm和3.15mm,因此冷軋壓下率從80%到85%到90%。所有這些試樣也在1150℃進行6h的二次再結(jié)晶處理。
研究涉及到夾雜物的識別以及整個加工過程中微觀組織和織構(gòu)的演變。用反射法確定織構(gòu),不同織構(gòu)的體積分數(shù)由反極圖測量。此外,扭矩測量法來確認這些結(jié)果。為了測定實驗室研究得到的“變壓器薄板”的鐵損,采用的感應(yīng)磁場強度為0.5T,1.0T和1.5T,使用單塊樣品,30mm寬,180mm長,所得結(jié)果與工業(yè)生產(chǎn)鋼作了對比。