取向硅钢是唯一成功利用二次再结晶现象进行工业化生产的产品。因其生产工序复杂,工艺窗口很窄,产品附加值高,被赞誉为“钢铁行业中的艺术品”,是电力电子及军事工业不可或缺的软磁合金。近年来,随着我国电力规划的逐步展开,变压器行业(特别是特高压输变电领域)的投资规模不断增加。在未来几年内取向硅钢的市场需求将不断扩大。目前,取向硅钢的核心制备工艺虽然已经大体公开,但是相关基础理论的研究工作尚不成熟,二次再结晶热处理工艺耗时低效且工艺要求苛刻。
先进短流程热轧工艺及装备技术方向研究人员围绕薄带连铸取向硅钢课题开展研究工作,尝试了以Nb的析出粒子(NbC、NbN及NbCN)作为取向硅钢的新型抑制剂,并系统研究了取向硅钢二次再结晶行为,取得一下进展:
(1)在常规工艺条件下,Nb元素的引入显著抑制了取向硅钢高斯种子的形成,首次发现了非高斯{113}<110>取向晶粒的异常长大现象,侧面验证了现有的解释取向硅钢二次再结晶现象的重位点阵晶界(CSL)理论的合理性;
(2)在薄带连铸条件下,采用Nb的析出物作为取向硅钢晶粒长大抑制剂,克服了常规热轧工序有效高斯种子较少不能发生二次再结晶或非高斯取向晶粒发生二次再结晶等问题,成功制备出高性能取向硅钢,B8=1.87T,P1.7=1.2W/kg;
(3)通过高温激光共聚焦显微镜原位观察了冷轧-初次再结晶-二次再结晶全流程的组织演化过程,直接测量出二次晶粒异常长大晶界迁移速率为40~1200μm/min。明确了取向硅钢晶粒长大抑制剂密度及尺寸分布调控的关键工艺,在短时(15min以内)热处理条件下获得了完善的二次再结晶组织,且磁性能达到CGO钢水平。
上述研究成果进一步拓展了薄带连铸取向硅钢的成分体系,解放了取向硅钢对铁矿资源洁净度的苛刻要求,对薄带连铸取向硅钢的工业化进程有积极的促进作用。其次,二次再结晶理论及晶粒异常长大动力学的相关研究,证明了取向硅钢快速二次再结晶的可行性,为进一步提高取向硅钢生产效率奠定了良好的理论基础。相关研究成果已发表SCI论文3篇,授权国家发明专利2项,其中国际专利1项。


