電機使用無取向硅JR電機鋼磁性能不良分析。

時間：2019-08-12 19:08

      無取向硅鋼磁性能不良的主要原因是加熱爐加熱溫度偏高。加熱溫度過高抑制成品再結(jié)晶晶粒長大，并惡化再結(jié)晶織構(gòu)，從而導致磁性能不良。采取降低加熱溫度、減少硫的質(zhì)量分數(shù)等措施，有效地解決了50W470 無取向硅鋼磁性能不良的現(xiàn)象。

      50W470 無取向硅鋼主要應(yīng)用于電機鐵芯，用途廣泛、市場廣闊。磁性能是無取向硅鋼產(chǎn)品品質(zhì)的重要衡量指標，但50W470 無取向硅鋼會出現(xiàn)磁性能不良的情況，導致客戶生產(chǎn)出來的電機等產(chǎn)品性能不夠穩(wěn)定，影響了客戶的使用。

      本文主要研究 50W470 無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并有針對性地提出了改進措施，效果良好。

一、 磁性能不良現(xiàn)象

      50W470無取向硅鋼在生產(chǎn)過程中，正常情況下，沿長度方向鐵損曲線基本為一條直線，見圖 1 ( a) ，鐵損值( P15 /50) 為 3．1 ～ 3．4 W/kg，相對應(yīng)的磁感( B50) 大于 1．67 T，總體上磁性能良好。有時也會出現(xiàn)鐵損偏高或鐵損整體波動的情況。鐵損偏高通常對應(yīng)較低的磁感，主要有兩種表現(xiàn)，一是鋼帶頭、尾鐵損出現(xiàn)嚴重偏高，見圖 1 ( b) ，帶 頭 鐵損 ( P15 /50) 接近 3．75 W/kg，磁感( B50) 不足 1．66 T； 二是整卷鋼帶鐵損出現(xiàn)明顯的波動，見圖 1( c) ，波 動最高點經(jīng)常大于 3．4 W/kg。這些磁性能不良的產(chǎn)品應(yīng)降級或判廢，造成了較大的經(jīng)濟損失。

      在50W470 無取向硅鋼鐵損正常處和鐵損偏高處分別取樣，做金相組織和織構(gòu)檢測并進行分析。金相組織檢測結(jié)果見圖 2( a) ，( b) 。圖 2( a) 為鐵損正常的金相組織，晶粒尺寸約為 70 μm，晶粒尺寸比較均勻。圖 2( b) 為鐵損偏高的金相組織，晶粒尺寸約為 50 μm，晶粒尺寸差別較大。對于再結(jié)晶晶粒，晶界處的點陣是畸變的，晶體缺陷多，內(nèi)應(yīng)力大。平均晶粒尺寸增大，晶界所占面積減小，磁滯損耗降低； 因此，但晶粒尺寸增大，磁疇尺寸增大，渦流損耗增高。為了降低鐵損，晶粒應(yīng)有一個合適的臨界尺寸。對于相同牌號的無取向硅鋼來說，晶粒尺寸減小不利于降低鐵損。

      對 50W470 牌號無取向硅鋼鐵損正常樣品和鐵損偏高樣品電機做織構(gòu)分析，結(jié)果見圖 3( a)，( b) 。二者再結(jié)晶織構(gòu)均由{100}( ＜001＞ / /ND) ，{111} ＜112＞以及 Goss( {110}＜001＞ ) 等組成。相對于鐵損偏高的樣品，正常鐵損樣品擁有更強的{100}和較弱的{111}＜112＞組分，Goss 織構(gòu)強度基本相等。在無取向硅鋼中，{100} ( ＜001＞ / /ND) 面織 構(gòu)高鐵損 P15 /50 降低，因為在{100} 晶面上有兩個易磁化 ＜100＞ 方向；其次是 η ( ＜100＞ / /ＲD) 織構(gòu)，在此方向上有一個 ＜100＞ 方向。{111} ( ＜111＞ / /ND) 面織構(gòu) P15 /50較高，在此晶面上沒有易磁化的 ＜100＞ 方向，{111} ＜112＞ 是主要的{111} 織構(gòu)之一。

      鐵損偏高樣品的再結(jié)晶晶粒尺寸比鐵損正常樣品的晶粒尺寸小，且均勻性較差，其不利的{111} ＜112＞ 織構(gòu)更強，有利的{100} 織構(gòu)較弱。

      通過對 50W470 無取向硅鋼的化學成分和生產(chǎn) 工藝進行分析，發(fā)現(xiàn)鐵損偏高和波動的樣品對應(yīng)的加熱爐二加段、均熱段加熱溫度偏高，尤其是加熱爐兩側(cè)溫度偏高； 另外鐵損波動曲線的周期也與水梁數(shù)量吻合，因此可以判斷導致鐵損波動的主要原因是加熱溫度過高。

      電機板坯加熱溫度降低，磁性能得到明顯改善，不但磁感應(yīng)強度得到了提高，而且鐵損也有所降低；反之，加熱溫度增高，磁性能惡化。

      電機硅鋼冶煉過程中存在的 S，N 等雜質(zhì)元素，它們與合金元素 Mn，Al 分別化合生成 MnS和 AlN。板坯加熱時，MnS 和 AlN 逐漸固溶，在隨后的熱軋過程中，由于鋼帶溫度降低，其固溶度下降，MnS 和 AlN 彌散析出。板坯加熱溫度越高，其固溶量越多，沉淀析出物數(shù)量也越多，越細?。话迮骷訜釡囟仍降?，不但沉淀析出物數(shù)量越少，而且析出物的尺寸較粗大。 在對大角晶界遷移的阻礙方面，細小的沉淀析出物要比粗大的阻礙力大。因此，在成品退火時要 阻礙晶粒長大，使成品晶粒細小，從而使鐵損中的磁滯損耗增加。另外，較高的板坯加熱溫度也使得再 結(jié)晶織構(gòu)中對磁性能不利的{ 111} ＜112＞組分增多，從而使成品鐵損增加，同時磁感強度降低。綜上所述，在軋機軋制能力允許的條件下，加熱溫度越低越好，以防止 MnS 和 AlN 過多析出。

二、 措施及效果

      1) 提高板坯進加熱爐溫度，促進板坯溫度均勻，減小鐵損波動；
      2) 降低爐氣溫度，加熱溫度嚴格控制在1150 ℃以下，加熱時間控制在 200 min 以內(nèi)，抑制熱軋過程中 MnS 和 AlN 的析出；
      3) 換輥或故障期間，硅鋼板坯在加熱爐內(nèi)等待時應(yīng)停在中位，減輕水梁印溫度波動。
      通過采取以上措施，基本上杜絕了50W470無取向硅鋼磁性能不良的現(xiàn)象，此措施也適用于其他不經(jīng)?；に嚨臒o取向硅鋼。

三、 結(jié)論

      電機使用50W470無取向硅鋼磁性能不良主要是由于板坯加熱溫度過高造成的。板坯加熱溫度過高造成產(chǎn)品再結(jié)晶晶粒尺寸偏小，同時增強對磁性能不利的{111} ＜112＞ 織構(gòu)，減弱有利的{100} 織構(gòu)，從而惡化了磁性能。通過優(yōu)化加熱工藝等措施，有效地解決了50W470無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象。

      
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