脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响

D0I:10.13374f.issn1001-053x.2011.08.006 第33卷第8期 北京科技大学学报 Vol.33 No.8 2011年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2011 脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 孔为区苍大强宋佳慧 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:kongwei(0668@126.com 摘要采用硅钢自动测量装置及X射线衍射仪检测出样品在实验前后的磁性能参数和织构强度.结果表明：较低的电压、 9Hz、较长的处理时间以及退火温度为650℃有利于增高铁损降低比例：较低的电压、较高的频率以及退火温度为650℃有利 于增加磁感应强度增高比例.最佳的提高磁性能的实验参数是：频率为9Hz,电压为500V,处理时间为6mi,退火温度为 650℃.通过织构分析可以验证：取向硅钢磁感应强度的变化取决于{110}晶粒取向度值，而{110}取向度值 可看成是一个反映总体平均偏离角大小情况的综合值. 关键词脉冲电源；电场效应：取向硅钢：磁性能：织构 分类号TG142.7 Effects of pulse electric fields on the magnetic properties and texture of oriented silicon steel KONG Wei,CANG Da-qiang,SONG Jia-hui School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:kongwei668@126.com ABSTRACT An automatic measurement system for silicon steel and an X-ray diffraction meter were used for measuring the magnetic property parameters and texture of ex-processed samples and processed samples.It is shown that under the condition of a lower voltage, 9Hz,a longer processed time and an annealing temperature of 650C,the decrease rate of iron loss can be increased;a lower voltage, a higher frequency and an annealing temperature of 650C are in favor of improving the increase rate of magnetic induction.The best test parameters for improving the magnetic properties are the frequency of 9 Hz,the voltage of 500 V,the processing time of 6 min and the annealing temperature of 650 C.Through texture analysis,it is verified that the change in magnetic induction of oriented silicon steel depends on the {110}orientation degree can be regarded as a comprehensive value which reflects the situation of the overall average angle of divergence. KEY WORDS pulsed power supplies:electric field effects;oriented silicon steel:magnetic properties:textures 取向硅钢作为变压器和电机中铁芯材料0，需 电场对金属影响的研究主要集中在其对液态金属及 要有良好的磁学性能P),但由于技术难度大，目前 其凝固组织的影响网、对金属的再结晶温度的影 能生产的企业极其有限，且磁性能不稳定，多集中在 响、对铸铁石墨化的影响a、脉冲电场下的金属 中低牌号上4-习.相关行业对取向硅钢磁性能的要 固溶强化)以及脉冲电场下的钢球化退火☒等方 求却在不断提高，于是如何提高取向硅钢的磁性能 面，研究发现施加脉冲电场可以细化金属凝固组织， 成为国内外研究的重点.己开展的电磁相关外场对 提高金属的再结晶温度，促进热处理过程中C、Si等 取向硅钢影响的研究主要是非接触的磁场热处 元素的扩散，简化钢的球化退火工艺，且效果比较明 理因和电场热处理)，发现通过施加这两种外场可 显，可以从中吸取一定的实验操作经验。然而，脉冲 以改变取向硅钢的再结晶取向且在一定程度上提高 电场处理取向硅钢的研究在文献中尚无记载.本研 其磁性能，然而提高程度却很有限。接触式的脉冲 究中采用接触式脉冲电场对取向硅钢进行热处理， 收稿日期：2010-10-09

第 33 卷 第 8 期 2011 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 8 Aug． 2011 脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 孔 为 苍大强 宋佳慧 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: kongwei0668@ 126． com 摘 要 采用硅钢自动测量装置及 X 射线衍射仪检测出样品在实验前后的磁性能参数和织构强度． 结果表明: 较低的电压、 9 Hz、较长的处理时间以及退火温度为 650 ℃有利于增高铁损降低比例; 较低的电压、较高的频率以及退火温度为 650 ℃ 有利 于增加磁感应强度增高比例． 最佳的提高磁性能的实验参数是: 频率为 9 Hz，电压为 500 V，处理时间为 6 min，退火温度为 650 ℃ ． 通过织构分析可以验证: 取向硅钢磁感应强度的变化取决于{ 110} ＜ 001 ＞ 晶粒取向度值，而{ 110} ＜ 001 ＞ 取向度值 可看成是一个反映总体平均偏离角大小情况的综合值． 关键词 脉冲电源; 电场效应; 取向硅钢; 磁性能; 织构 分类号 TG142. 7 Effects of pulse electric fields on the magnetic properties and texture of oriented silicon steel KONG Wei  ，CANG Da-qiang，SONG Jia-hui School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: kongwei0668@ 126． com ABSTRACT An automatic measurement system for silicon steel and an X-ray diffraction meter were used for measuring the magnetic property parameters and texture of ex-processed samples and processed samples． It is shown that under the condition of a lower voltage， 9 Hz，a longer processed time and an annealing temperature of 650 ℃，the decrease rate of iron loss can be increased; a lower voltage， a higher frequency and an annealing temperature of 650 ℃ are in favor of improving the increase rate of magnetic induction． The best test parameters for improving the magnetic properties are the frequency of 9 Hz，the voltage of 500 V，the processing time of 6 min and the annealing temperature of 650 ℃ ． Through texture analysis，it is verified that the change in magnetic induction of oriented silicon steel depends on the { 110} ＜ 001 ＞ orientation degree and the { 110} ＜ 001 ＞ orientation degree can be regarded as a comprehensive value which reflects the situation of the overall average angle of divergence． KEY WORDS pulsed power supplies; electric field effects; oriented silicon steel; magnetic properties; textures 收稿日期: 2010--10--09 取向硅钢作为变压器和电机中铁芯材料［1］，需 要有良好的磁学性能［2 － 3］，但由于技术难度大，目前 能生产的企业极其有限，且磁性能不稳定，多集中在 中低牌号上［4 － 5］． 相关行业对取向硅钢磁性能的要 求却在不断提高，于是如何提高取向硅钢的磁性能 成为国内外研究的重点． 已开展的电磁相关外场对 取向硅钢影响的研究主要是非接触的磁场热处 理［6］和电场热处理［7］，发现通过施加这两种外场可 以改变取向硅钢的再结晶取向且在一定程度上提高 其磁性能，然而提高程度却很有限． 接触式的脉冲 电场对金属影响的研究主要集中在其对液态金属及 其凝固组织的影响［8］、对金属的再结晶温度的影 响［9］、对铸铁石墨化的影响［10］、脉冲电场下的金属 固溶强化［11］以及脉冲电场下的钢球化退火［12］等方 面，研究发现施加脉冲电场可以细化金属凝固组织， 提高金属的再结晶温度，促进热处理过程中 C、Si 等 元素的扩散，简化钢的球化退火工艺，且效果比较明 显，可以从中吸取一定的实验操作经验． 然而，脉冲 电场处理取向硅钢的研究在文献中尚无记载． 本研 究中采用接触式脉冲电场对取向硅钢进行热处理， DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.08.006

第8期 孔为等：脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 ·937· 通过应用合适的实验参数可以更加有效地降低取向 (配合定制100mm×100mm单片磁导计).采用北 硅钢片铁损并提高磁感；并作相应的织构分析，解释 京科技大学材料科学与工程学院的SIEMENS D5O00 了脉冲电场热处理对磁感的影响机理. 型X射线衍射仪，测量实验前后样品(14mm×24mm) 的宏观织构，样品取样位置见图1. 1实验材料及方法 箱式 硅钢片 实验所用取向硅钢片的化学成分（质量分 电阻炉 数，%)为：C0.015,Si3.20,Mn0.075,P0.012,S 0.0015,Al0.010.脉冲电场退火实验的样品尺寸 脉冲电场 为130mm×100mm×0.3mm,实验采用自制EPM- 气 发尘器 C型电脉冲发生器，导线直接连接在样品一侧的两 端，在箱式电阻炉内退火，并采取气氛保护，实验装 置示意图见图1.在不同条件下对12个试样进行了 实验，参数见表1.为了评估脉冲电场影响，另取三 石墨套管 织构测量 取样位置 个试样进行了相同退火工艺但不施加脉冲电场的退 火实验.测量取向硅钢磁感及铁损参数使用的设备 图1实验装置示意图 为钢铁研究总院MATS-2010M硅钢自动测量装置 Fig.1 Sketch map of the test device 表1实验参数及结果 Table 1 Parameters and results of tests 电脉冲处理 铁损P17s0降低 磁感B,增高 序号 频率/Hz 电压/V 退火温度/℃ 时间/min 比例/% 比例/% 1 450 -2.14 -0.16 2 一 一 650 7.83 3.84 800 20.62 9.26 4 3 500 450 -10.52 -0.48 9 500 3 450 -2.85 -0.21 6 9 500 今 650 8.70 5.15 9 500 6 450 -2.78 -0.16 8 9 500 6 650 13.18 6.61 9 9 500 6 800 0.74 -4.48 o 9 800 2 650 4.65 0.63 11 9 1200 3 650 0.00 -5.33 12 15 500 3 450 -5.94 -0.05 13 500 650 1.84 9.60 14 15 500 6 650 1.40 4.01 15 15 500 9 650 8.14 0.82 2实验结果及分析 律.对比实验13、14和15,5和7,6和8，可知当电 脉冲处理时间由3min增加到6min时，Pzso降低比 2.1对铁损的影响 例没有明显的变化规律，然而进一步将处理时间增 对退火实验前后的样品，分别测得其铁损值 加到9min时，Pso降低比例却有明显的增加.对比 Po(1.7T磁感强度下，频率为50Hz时的铁损 实验7、8和9，可知退火温度为650℃时，P70降低 值).为更真实清晰地反映同一样品的铁损变化趋 比例最大，温度过高或过低都降低铁损降低比例 势，计算出其铁损降低比例（负值为增高比例），结 对比实验1、2和3，可知在不施加脉冲电场的情况 果列于表1.通过对比实验6、10和11，可知随着电 下，随着温度的提高，P171so降低比例明显增加 压的增高，P,0降低比例逐渐降低.对比实验4、5 铁损包括磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗，对取 和12，可知当频率为9Hz时，P0降低比例最大，频 向硅钢来讲，主要指的是涡流损耗P.和异常损耗 率过大或过小都会降低铁损降低比例（即增加铁损 P,P是由电阻率（硅含量）和钢片厚度决定的，而 增高比例)：对比实验6和13,8和14也可发现此规 P与磁畴结构有密切关系，即细化的磁畴有利于降

第 8 期 孔 为等: 脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 通过应用合适的实验参数可以更加有效地降低取向 硅钢片铁损并提高磁感; 并作相应的织构分析，解释 了脉冲电场热处理对磁感的影响机理． 1 实验材料及方法 实验 所 用 取 向 硅 钢 片 的 化 学 成 分 ( 质 量 分 数，% ) 为: C 0. 015，Si 3. 20，Mn 0. 075，P 0. 012，S 0. 001 5，Al 0. 010． 脉冲电场退火实验的样品尺寸 为 130 mm × 100 mm × 0. 3 mm，实验采用自制 EPM-- C 型电脉冲发生器，导线直接连接在样品一侧的两 端，在箱式电阻炉内退火，并采取气氛保护，实验装 置示意图见图 1． 在不同条件下对 12 个试样进行了 实验，参数见表 1． 为了评估脉冲电场影响，另取三 个试样进行了相同退火工艺但不施加脉冲电场的退 火实验． 测量取向硅钢磁感及铁损参数使用的设备 为钢铁研究总院 MATS--2010M 硅钢自动测量装置 ( 配合定制 100 mm × 100 mm 单片磁导计) ． 采用北 京科技大学材料科学与工程学院的 SIEMENS D5000 型 X 射线衍射仪，测量实验前后样品( 14 mm ×24 mm) 的宏观织构，样品取样位置见图 1． 图 1 实验装置示意图 Fig． 1 Sketch map of the test device 表 1 实验参数及结果 Table 1 Parameters and results of tests 序号 频率/Hz 电压/V 电脉冲处理 时间/min 退火温度/℃ 铁损 P17 /50降低 比例/% 磁感 B8增高 比例/% 1 — — — 450 － 2. 14 － 0. 16 2 — — — 650 7. 83 3. 84 3 — — — 800 20. 62 9. 26 4 3 500 3 450 － 10. 52 － 0. 48 5 9 500 3 450 － 2. 85 － 0. 21 6 9 500 3 650 8. 70 5. 15 7 9 500 6 450 － 2. 78 － 0. 16 8 9 500 6 650 13. 18 6. 61 9 9 500 6 800 0. 74 － 4. 48 10 9 800 3 650 4. 65 0. 63 11 9 1 200 3 650 0. 00 － 5. 33 12 15 500 3 450 － 5. 94 － 0. 05 13 15 500 3 650 1. 84 9. 60 14 15 500 6 650 1. 40 4. 01 15 15 500 9 650 8. 14 0. 82 2 实验结果及分析 2. 1 对铁损的影响 对退火实验前后的样品，分别测得其铁损值 P17 /50 ( 1. 7 T 磁感强度下，频率为 50 Hz 时的铁损 值) ． 为更真实清晰地反映同一样品的铁损变化趋 势，计算出其铁损降低比例( 负值为增高比例) ，结 果列于表 1． 通过对比实验 6、10 和 11，可知随着电 压的增高，P17 /50 降低比例逐渐降低． 对比实验 4、5 和 12，可知当频率为 9 Hz 时，P17 /50降低比例最大，频 率过大或过小都会降低铁损降低比例( 即增加铁损 增高比例) ; 对比实验 6 和 13，8 和 14 也可发现此规 律． 对比实验 13、14 和 15，5 和 7，6 和 8，可知当电 脉冲处理时间由 3 min 增加到 6 min 时，P17 /50降低比 例没有明显的变化规律，然而进一步将处理时间增 加到 9 min 时，P17 /50降低比例却有明显的增加． 对比 实验 7、8 和 9，可知退火温度为 650 ℃ 时，P17 /50降低 比例最大，温度过高或过低都降低铁损降低比例． 对比实验 1、2 和 3，可知在不施加脉冲电场的情况 下，随着温度的提高，P17 /50降低比例明显增加． 铁损包括磁滞损耗、涡流损耗和异常损耗，对取 向硅钢来讲，主要指的是涡流损耗 Pe 和异常损耗 Pa，Pe是由电阻率( 硅含量) 和钢片厚度决定的，而 Pa与磁畴结构有密切关系，即细化的磁畴有利于降 ·937·

·938· 北京科技大学学报 第33卷 低P,·在本实验中，硅含量、钢片厚度均是一定的， 以看到，经过脉冲电场处理的样品的近高斯织构取 据此可推断，450℃的脉冲电场退火和无脉冲电场 向度增加，远高斯织构取向度变化不大，二者所占比 退火引起了磁畴的粗化，实验11对磁畴基本无影 例基本不变，前者影响平均偏离角加大程度大于后 响，其他情况均可以细化磁畴.脉冲电场对磁畴的 者减小平均偏离角的程度.现作简单的半定量、定 细化可以解释为：取向硅钢易磁化方向大多 性计算来验证上面所述，设反映总体平均偏离角情 与轧制方向相平行，其磁畴结构主要是相互平行排 况的综合值为C,此值越大平均偏离角越小；近高斯 列的180°磁畴，在退火过程中对取向硅钢施加的脉 织构取向度为N,N为正值，取取向分布函数(ODF) 冲电场，激发出方向为环绕钢片轧向的磁场，引起自 截面图中近高斯取向分布函数的最高值的平均值： 由磁极和内应力，使静磁能和磁弹性能增加，进而钢 远高斯织构取向度为F,F为负值，取ODF截面图 片内部产生了一种新的退磁场，为使能量处于最低 中各远高斯取向分布函数最高值的平均值：得C= 稳定状态，会产生一些新的亚磁畴，从而降低P,然 Na+Fb,a、b分别为近、远高斯织构取向度所占的宏 而温度的变化也可以显著影响磁畴的形态及畴壁的 观织构百分比.由图3中可知：脉冲电场退火处理 移动，二者的交互作用导致了前文所述铁损变化特 前N=66,a=35%,F=-6,b=65%,C=19.2:处 征 理后N=99,a=35%,F=-6,b=65%,那么C= 2.2对磁感及织构的影响 30.75,即脉冲电场处理使C值增大.因此经过处理 对样品在退火实验前后，分别测得其磁感强度 的样品的总体{110}取向度值增高，表现为 B。(800A·m1磁场下的磁感应强度)，算出磁感增 B变大.从图4（实验9）中可看出，经过脉冲电场处 高比例（负值为降低比例），结果见表1.通过对比 理的样品的近高斯织构取向度增加，但与此同时远 实验6、10和11，可知随着电压的增高，B.增高比例 高斯织构取向度与远高斯织构的其他杂取向出现比 逐渐降低.对比实验4、5和12，可知随着频率的增 例均增加，后两者使平均偏离角加大程度大于前者 高，B.增高比例逐渐升高，同时对比实验6和13也 减小平均偏离角的程度.同理可得处理前的C为 可发现此规律，然而当电脉冲处理时间增加为6min 13.15,处理后的C为3.2，即脉冲电场处理使C变 时（实验8和14），却与此规律相反.采用较高的频 小，因此经过处理的样品的总体{110}取向 率时（实验13、14和15），随着电脉冲处理时间的增 度值降低，表现为B:的降低.同样B降低比例的不 加，B增高比例逐渐降低：频率为9Hz时（实验5和 同是由于总体{110}取向度降低幅度的 7,6和8)，随着电脉冲处理时间的增加，B。增高比 不同. 例逐渐增加.对比实验7、8和9，可知退火温度为 1.002004.008.0016.032.048.0 650℃时，B增高比例最大，温度过高或过低都降低 B增高比例.对比实验1、2和3，可知在不施加脉冲 轧向 电场情况下，随着温度的提高，B。增高比例逐渐 增加. 取向硅钢的磁感应强度只与{110】晶 粒取向度或{110}位向偏离角有关.本 实验中所采用的取向硅钢片，晶粒平均尺寸大于1 cm,且大多数织构组分为高斯织构，少数为其他杂 取向织构（例如实验15原样的200极图，见图2）. 形象地解释磁感变化的原因：具有近{110} 晶粒取向的大尺寸晶粒吞并其他杂取向小尺寸晶 粒，大晶粒转向近{110}取向或远{110} 取向，故影响{110}取向度.{110} 图2实验15原样的200极图 Fig.2 Pole figure (200)of the original sample of Test 15 取向度值可看作是一个反映总体平均偏离 角大小情况的综合值，这个综合值主要受取向硅钢 3 结论 片样品中近高斯织构取向（偏离角较小）度和远高 斯织构取向（偏离角较大）度及它们所占的宏观织 较低的电压、频率为9Hz、较长的处理时间以及 构比例等方面的影响.通过观察图3（实验13），可 退火温度为650℃有利于增高P,0降低比例：较低

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 低 Pa ． 在本实验中，硅含量、钢片厚度均是一定的， 据此可推断，450 ℃ 的脉冲电场退火和无脉冲电场 退火引起了磁畴的粗化，实验 11 对磁畴基本无影 响，其他情况均可以细化磁畴． 脉冲电场对磁畴的 细化可以解释为: 取向硅钢易磁化方向 ＜ 001 ＞ 大多 与轧制方向相平行，其磁畴结构主要是相互平行排 列的 180°磁畴，在退火过程中对取向硅钢施加的脉 冲电场，激发出方向为环绕钢片轧向的磁场，引起自 由磁极和内应力，使静磁能和磁弹性能增加，进而钢 片内部产生了一种新的退磁场，为使能量处于最低 稳定状态，会产生一些新的亚磁畴，从而降低 Pa，然 而温度的变化也可以显著影响磁畴的形态及畴壁的 移动，二者的交互作用导致了前文所述铁损变化特 征． 2. 2 对磁感及织构的影响 对样品在退火实验前后，分别测得其磁感强度 B8 ( 800 A·m － 1 磁场下的磁感应强度) ，算出磁感增 高比例( 负值为降低比例) ，结果见表 1． 通过对比 实验 6、10 和 11，可知随着电压的增高，B8增高比例 逐渐降低． 对比实验 4、5 和 12，可知随着频率的增 高，B8增高比例逐渐升高，同时对比实验 6 和 13 也 可发现此规律，然而当电脉冲处理时间增加为 6 min 时( 实验 8 和 14) ，却与此规律相反． 采用较高的频 率时( 实验 13、14 和 15) ，随着电脉冲处理时间的增 加，B8增高比例逐渐降低; 频率为 9 Hz 时( 实验 5 和 7，6 和 8) ，随着电脉冲处理时间的增加，B8 增高比 例逐渐增加． 对比实验 7、8 和 9，可知退火温度为 650 ℃时，B8增高比例最大，温度过高或过低都降低 B8增高比例． 对比实验 1、2 和 3，可知在不施加脉冲 电场情况 下，随着温度的提高，B8 增 高 比 例 逐 渐 增加． 取向硅钢的磁感应强度只与{ 110} ＜ 001 ＞ 晶 粒取向度或{ 110} ＜ 001 ＞ 位向偏离角有关［13］． 本 实验中所采用的取向硅钢片，晶粒平均尺寸大于 1 cm，且大多数织构组分为高斯织构，少数为其他杂 取向织构( 例如实验 15 原样的 200 极图，见图 2) ． 形象地解释磁感变化的原因: 具有近{ 110} ＜ 001 ＞ 晶粒取向的大尺寸晶粒吞并其他杂取向小尺寸晶 粒，大晶粒转向近{ 110} ＜ 001 ＞ 取向或远{ 110} ＜ 001 ＞ 取向，故影响{ 110} ＜ 001 ＞ 取向度． { 110} ＜ 001 ＞ 取向度值可看作是一个反映总体平均偏离 角大小情况的综合值，这个综合值主要受取向硅钢 片样品中近高斯织构取向( 偏离角较小) 度和远高 斯织构取向( 偏离角较大) 度及它们所占的宏观织 构比例等方面的影响． 通过观察图 3( 实验 13) ，可 以看到，经过脉冲电场处理的样品的近高斯织构取 向度增加，远高斯织构取向度变化不大，二者所占比 例基本不变，前者影响平均偏离角加大程度大于后 者减小平均偏离角的程度． 现作简单的半定量、定 性计算来验证上面所述，设反映总体平均偏离角情 况的综合值为 C，此值越大平均偏离角越小; 近高斯 织构取向度为 N，N 为正值，取取向分布函数( ODF) 截面图中近高斯取向分布函数的最高值的平均值; 远高斯织构取向度为 F，F 为负值，取 ODF 截面图 中各远高斯取向分布函数最高值的平均值; 得 C = Na + Fb，a、b 分别为近、远高斯织构取向度所占的宏 观织构百分比． 由图 3 中可知: 脉冲电场退火处理 前 N = 66，a = 35% ，F = － 6，b = 65% ，C = 19. 2; 处 理后 N = 99，a = 35% ，F = － 6，b = 65% ，那么 C = 30. 75，即脉冲电场处理使 C 值增大． 因此经过处理 的样品的总体{ 110} ＜ 001 ＞ 取向度值增高，表现为 B8变大． 从图 4( 实验 9) 中可看出，经过脉冲电场处 理的样品的近高斯织构取向度增加，但与此同时远 高斯织构取向度与远高斯织构的其他杂取向出现比 例均增加，后两者使平均偏离角加大程度大于前者 减小平均偏离角的程度． 同理可得处理前的 C 为 13. 15，处理后的 C 为 3. 2，即脉冲电场处理使 C 变 小，因此经过处理的样品的总体{ 110} ＜ 001 ＞ 取向 度值降低，表现为 B8的降低． 同样 B8降低比例的不 同是由于总体{ 110 } ＜ 001 ＞ 取向度降低幅度的 不同． 图 2 实验 15 原样的 200 极图 Fig． 2 Pole figure ( 200) of the original sample of Test 15 3 结论 较低的电压、频率为 9 Hz、较长的处理时间以及 退火温度为 650 ℃有利于增高 P17 /50降低比例; 较低 ·938·

第8期 孔为等：脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 ·939· D 0.0 9-45.0 90.0> 0.0 9,=45.0 90.0> Lewel t1 1.0 Le314.0 Lr4时s1160 L+时4131.n Lawel7186.0 图3实验13条件下样品处理前()和样品处理后(b)取向分布函数2=45°截面图 Fig.3 ODFs of=45 sections of the ex-processed sample (a)and the processed sample(b)under Test 13 condition (a) 14￥e11110 424 L时4i.0 L4w11:1a Lee1314.0 L4we14:0 L号￥#15生1B,0 L#￥e19:180 4卡中#4年112.# 1年￥g17生84B 图4实验9条件下样品处理前(a)和样品处理后(b)取向分布函数2=45°截面图 Fig.4 ODFs of=45 sections of the ex-processed sample (a)and the processed sample(b)under Test 9 condition 的电压、较高的频率以及退火温度为650℃有利于 影响. 增加B增高比例.最好的情况是在增高P,so降低 参考文献 比例的同时增加B增高比例，然而只有电压和温度 [Wang L F.Present status and developmental suggestion on electri- 对铁损和磁感的有利影响是一致的.于是取综合对 cal steel in China.China Metall,2004(7):16 比结果，频率为9Hz、电压为500V、处理时间为6 (王良芳.我国电工钢生产现状及发展建议.中国治金，2004 min以及退火温度为650℃（实验8）为最佳实验条 (7):16) 件，可最大限度的增高P,o降低比例的同时增加 Zhang YZ.Development on the technology of crystal grain orien- ted silicon steel abroad.Shanghai Met,2002,24(3):31 B增高比例（尽管实验3的磁性能检测结果更好 (张译中.国外品粒取向硅钢技术的进展.上海金属，2002,24 些，但其操作温度过高，不仅明显加重导线的氧化， (3):31) 而且更加耗费能源).脉冲电场通过对取向硅钢样 B Chu S J,Qu B,Dai Y Y,et al.Study of progress of the surface 品综合{110}取向度的影响，从而来决定B。 insulation coating of the silicon steel.Mater Sci Eng,1998,16 (3):49 的大小.110}取向度是一个综合值，这个 (储双杰，瞿标，戴元远，等.硅钢绝缘涂层的研究进展.材料 综合值主要受取向硅钢片样品中近高斯织构取向度 科学与工程，1998,16(3)：49) 和远高斯织构取向度及它们所占的宏观织构比例所 [4]Lu F X.The amount of imported oriented silicon steel in 2003 and

第 8 期 孔 为等: 脉冲电场对取向硅钢磁性能及织构的影响 图 3 实验 13 条件下样品处理前( a) 和样品处理后( b) 取向分布函数 φ2 = 45°截面图 Fig． 3 ODFs of φ2 = 45° sections of the ex-processed sample( a) and the processed sample( b) under Test 13 condition 图 4 实验 9 条件下样品处理前( a) 和样品处理后( b) 取向分布函数 φ2 = 45°截面图 Fig． 4 ODFs of φ2 = 45° sections of the ex-processed sample( a) and the processed sample( b) under Test 9 condition 的电压、较高的频率以及退火温度为 650 ℃ 有利于 增加 B8增高比例． 最好的情况是在增高 P17 /50降低 比例的同时增加 B8增高比例，然而只有电压和温度 对铁损和磁感的有利影响是一致的． 于是取综合对 比结果，频率为 9 Hz、电压为 500 V、处理时间为 6 min 以及退火温度为 650 ℃ ( 实验 8) 为最佳实验条 件，可最大限度的增高 P17 /50 降低比例的同时增加 B8增高比例( 尽管实验 3 的磁性能检测结果更好 些，但其操作温度过高，不仅明显加重导线的氧化， 而且更加耗费能源) ． 脉冲电场通过对取向硅钢样 品综合{ 110} ＜ 001 ＞ 取向度的影响，从而来决定 B8 的大小． { 110} ＜ 001 ＞ 取向度是一个综合值，这个 综合值主要受取向硅钢片样品中近高斯织构取向度 和远高斯织构取向度及它们所占的宏观织构比例所 影响． 参 考 文 献 ［1］ Wang L F． Present status and developmental suggestion on electri￾cal steel in China． China Metall，2004( 7) : 16 ( 王良芳． 我国电工钢生产现状及发展建议． 中国冶金，2004 ( 7) : 16) ［2］ Zhang Y Z． Development on the technology of crystal grain orien￾ted silicon steel abroad． Shanghai Met，2002，24( 3) : 31 ( 张译中． 国外晶粒取向硅钢技术的进展． 上海金属，2002，24 ( 3) : 31) ［3］ Chu S J，Qu B，Dai Y Y，et al． Study of progress of the surface insulation coating of the silicon steel． Mater Sci Eng，1998，16 ( 3) : 49 ( 储双杰，瞿标，戴元远，等． 硅钢绝缘涂层的研究进展． 材料 科学与工程，1998，16( 3) : 49) ［4］ Lu F X． The amount of imported oriented silicon steel in 2003 and ·939·

·940 北京科技大学学报 第33卷 the first quarter of 2004 (by country)in China.China Metall, (刘兴江，王建中，苍大强.电脉冲处理对纯铜再结品温度的 2004(7):46 影响.材料热加工工艺，2006,35(10)：4) (卢凤喜.我国2003年及2004年一季度（按国别）进口硅钢 [10]Wang J S,Xue Q G,Wang JZ,et al.Effect of EPM process on 数量.中国治金，2004(7)：46) accelerated graphitization in solidification process of molten cast [5]Zhang YZ.Zhu W Y.The production of cold rolled oriented sili- ion.Foundry,2001,50(11):677 con steel and the market trends.Shanghai Met,2002,24 (6):28 (王静松，薛庆国，王建中，等.脉冲电场处理对铁液凝固过 (张译中，朱文英.冷轧品粒取向硅钢的生产及市场动态分 程石墨化的影响.铸造，2001,50(11)：677) 析.上海金属，2002,24(6)：28) [11]He LJ,Qi JG.Wang JZ,et al.Effects of current pulse during [6]Gao Q,Zhu J,Liang Y F,et al.Influence of magnetic field an- solution process on microstructure of Al2%Si.5%Cu alloy. nealing on magnetic properties and microstructures of Fe3.25%Si Trans Mater Heat Treat,2007,28(Suppl 1):38 orientation silicon steel//Baosteel BAC 2008,Shanghai,2008:E- (何力佳，齐锦刚，王建中，等.电脉冲固溶对A122%Si- 188 1.5%Cu合金组织的影响.材料热处理学报，2007,28（增刊 7]Sha Y H,Gao X Y,Zuo L.Effect of electrostatic field on recrys- 1):38) tallization texture and grain boundary character distribution in a Fe- [12]Cao L Y,Wang JZ,Cao L S.New technology of GCr15 steel's 3%Si alloy//Texture of Materials:ICOTOM 13,Seoul,2002: sphere annealing in pulse-electric field.New Technol New 1329 Process,2002(6):28 [8]Li LZ,Cui H,Zong Y B,et al.The effects of electric pulse on (曹丽云，王建中，曹力生.脉冲电场作用下GCl5钢球化退 improving the steels'solidification structure//World Engineers 火新工艺.新技术新工艺，2002(6)：28) Conrention,Shanghai,2004:212 [13]He ZZ.Electrical Steel.Beijing:Metallurgical Industry Press, 9]Liu X J,Wang JZ,Cang D Q.Effect of electric pulse modifica- 1997 tion on recrystallizing temperature of pure copper.Hot Work Techn- (何忠治.电工钢.北京：治金工业出版社，1997) od,2006,35(10):4

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 the first quarter of 2004 ( by country) in China． China Metall， 2004( 7) : 46 ( 卢凤喜． 我国 2003 年及 2004 年一季度( 按国别) 进口硅钢 数量． 中国冶金，2004( 7) : 46) ［5］ Zhang Y Z，Zhu W Y． The production of cold rolled oriented sili￾con steel and the market trends． Shanghai Met，2002，24( 6) : 28 ( 张译中，朱文英． 冷轧晶粒取向硅钢的生产及市场动态分 析． 上海金属，2002，24( 6) : 28) ［6］ Gao Q，Zhu J，Liang Y F，et al． Influence of magnetic field an￾nealing on magnetic properties and microstructures of Fe-3. 25% Si orientation silicon steel / /Baosteel BAC 2008，Shanghai，2008: E- 188 ［7］ Sha Y H，Gao X Y，Zuo L． Effect of electrostatic field on recrys￾tallization texture and grain boundary character distribution in a Fe- 3% Si alloy / /Texture of Materials: ICOTOM 13，Seoul，2002: 1329 ［8］ Li L Z，Cui H，Zong Y B，et al． The effects of electric pulse on improving the steels’solidification structure / /World Engineers’ Convention，Shanghai，2004: 212 ［9］ Liu X J，Wang J Z，Cang D Q． Effect of electric pulse modifica￾tion on recrystallizing temperature of pure copper． Hot Work Techn￾ol，2006，35( 10) : 4 ( 刘兴江，王建中，苍大强． 电脉冲处理对纯铜再结晶温度的 影响． 材料热加工工艺，2006，35( 10) : 4) ［10］ Wang J S，Xue Q G，Wang J Z，et al． Effect of EPM process on accelerated graphitization in solidification process of molten cast iron． Foundry，2001，50( 11) : 677 ( 王静松，薛庆国，王建中，等． 脉冲电场处理对铁液凝固过 程石墨化的影响． 铸造，2001，50( 11) : 677) ［11］ He L J，Qi J G，Wang J Z，et al． Effects of current pulse during solution process on microstructure of Al-22% Si-1. 5% Cu alloy． Trans Mater Heat Treat，2007，28( Suppl 1) : 38 ( 何力 佳，齐 锦 刚，王 建 中，等． 电 脉 冲 固 溶 对 Al-22% Si- 1. 5% Cu 合金组织的影响． 材料热处理学报，2007，28( 增刊 1) : 38) ［12］ Cao L Y，Wang J Z，Cao L S． New technology of GCr15 steel’s sphere annealing in pulse-electric field． New Technol New Process，2002( 6) : 28 ( 曹丽云，王建中，曹力生． 脉冲电场作用下 GCr15 钢球化退 火新工艺． 新技术新工艺，2002( 6) : 28) ［13］ He Z Z． Electrical Steel． Beijing: Metallurgical Industry Press， 1997 ( 何忠治． 电工钢． 北京: 冶金工业出版社，1997) ·940·