第8期 万勇等：铸坯热装温度对无取向硅钢中AlN和MS析出行为的影响 1013· 和平均尺寸的统计结果代入式(7)，得到的计算结果 热装后再加热到1100℃的铸坯中AlN和MnS的 如表4所示.可以看出，与850℃热装相比，600℃ 晶界钉扎力更强 表4钢中AlN和MnS对应的晶界钉扎力(f/d) Table 4 Grain boundary pinning force (f/d2)of AIN and MnS 热装温度（加热温度）/℃析出相100个视场（总面积为3.4mm2)内总个数平均直径/m体积分数品界钉扎力/小m-2 AIN 40 2.875 7.63×10-5 9.23×10-6 600(1100) MnS 75 1.020 1.80×10-5 1.73×10-5 AIN 23 2.140 2.40×10-5 5.24×10-6 850(1100) MnS 60 0.940 1.20×10-5 1.35×10-5 (④)与其他三组实验坯相比，600℃热装再加热 炉温度平均值为1136℃，冷轧成品的电磁性能平 到1100℃的铸坯中AIN、MnS的总固溶量最少，析 均值P.5=3.98Wkg-1,B50=1.70T(P.5表示在 出的AIN、MnS的数量最多，因其晶界钉扎力更强 50Hz交流电磁化下，磁感为1.5T时的单位铁损指 (见表4)，所以对应的平均晶粒尺寸最小，且明显 标：B50表示在5000Am-1磁场强度下的磁感应强 低于其他三组实验坯的平均晶粒尺寸（如图6(b)所 度)，电磁性能稳定，产品质量符合出厂要求，与夏 示).根据晶粒尺寸的遗传性理论，加热炉中铸坯的 兆所和康永林报道的50W600无取向硅钢的电磁 晶粒尺寸大，对应的硅钢成品的晶粒尺寸也大，但 性能数据(P1.5=5.1~5.4Wkg-1,B50=1.711.74T) 晶粒尺寸遗传性的影响远小于热轧过程细小弥散析 相比，铁损有明显降低 出的AlN和MnS对无取向硅钢成品的晶粒尺寸的 3结论 影响 2.5热装温度和加热炉温度的最优化 (1)低于950℃热装时，铸坯中AIN的总析出 据文献3)报道，在控制相同的热轧终轧温度和 量和尺寸不再变化，但MnS和AlN-MnS的析出数 卷曲温度的情况下，铸坯加热温度越高，AlN、MnS 量及平均尺寸则随着热装温度降低而进一步增加， 固溶量越多，在随后的热轧过程中，沉淀析出的数 并在温度低于600℃时达到最大值后保持不变 量越大，而且析出相越细小.小于0.1m细小弥 (2)在相同热装温度条件下，与1200℃加热相 散状的AlN和MnS不仅阻碍热轧板形变晶粒的 比，1100℃加热的坯样中A1N、MnS的总固溶量较 再结晶和晶粒长大，而且使退火时(111)织构组分 少.在加热温度同为1100℃时，与850℃热装相 增多，是硅钢成品的品粒尺寸和电磁性能的主要影 比，6O0℃热装后再加热的铸坯中AIN、MnS的总 响因素.此次实验得出，与1200℃相比，加热温 固溶量较少，且坯样中AlN和MnS尺寸更大，对 度1100℃的铸坯中AlN、MmS固溶量更少：相 应的晶界钉扎力更强 比850℃热装，600℃热装再加热到1100℃的铸 (3)热装温度和加热温度分别选取600℃和 坯中AlN、MnS的总固溶量最少，且坯样中AIN 1100℃，将有利于减少加热过程铸坯中AIN、MnS 和MnS尺寸较大.因此，热装温度和加热温度分 的固溶，并使坯样中AIN和MnS具有较大尺寸. 别选取600℃和1100℃，将有利于减少加热过程 铸坯中AN、MnS的固溶，从而减少热轧过程小于 参考文献 0.1m的AlN和MnS的析出量，将有利于提高无 取向硅钢成品的电磁性能. [1]He ZZ.Electrical Steel.Beijing:Metallurgical Industry 考虑到影响无取向硅钢电磁性能的因素很多， Press,1997 例如不同炉次的化学成分的差别、加热温度、轧制 (何忠治.电工钢.北京：治金工业出版社，1997) 工艺和退火工艺、洁净度、夹杂物、晶粒尺寸和织 [2 Boc I,Cziraki A,Grof T,et al.Analysis of inclusions in cold-rolled n.o.Si-Fe strips.J MagnMagn Mater,1990, 构等因素的影响，在生产现场想得到关于热装温度 83(1-3):381 和硅钢成品电磁性能之间一一对应关系的数据的难 [3]De Paepe A,Eloot K,Dilewijns J,et al.Effect of hot 度很大.在新钢现场统计了部分炉次的50W600无 rolling parameters on the magnetic properties of a low- 取向硅钢铸坯的热装温度、加热炉温度及成品电磁 silicon ultra-low-carbon steel.J MagnMagn Mater,1996. 性能的数据，其热装温度平均值为624℃，加热 160:129第 8 期 万 勇等：铸坯热装温度对无取向硅钢中 AlN 和 MnS 析出行为的影响 1013 ·· 和平均尺寸的统计结果代入式 (7)，得到的计算结果 如表 4 所示. 可以看出，与 850 ℃热装相比，600 ℃ 热装后再加热到 1100 ℃的铸坯中 AlN 和 MnS 的 晶界钉扎力更强. 表 4 钢中 AlN 和 MnS 对应的晶界钉扎力 (f/d 2 ) Table 4 Grain boundary pinning force (f/d 2 ) of AlN and MnS 热装温度 (加热温度)/℃ 析出相 100 个视场 (总面积为 3.4 mm2 ) 内总个数 平均直径/µm 体积分数 晶界钉扎力/µm−2 600(1100) AlN 40 2.875 7.63×10−5 9.23×10−6 MnS 75 1.020 1.80×10−5 1.73×10−5 850(1100) AlN 23 2.140 2.40×10−5 5.24×10−6 MnS 60 0.940 1.20×10−5 1.35×10−5 (4) 与其他三组实验坯相比，600 ℃热装再加热 到 1100 ℃的铸坯中 AlN、MnS 的总固溶量最少，析 出的 AlN、MnS 的数量最多，因其晶界钉扎力更强 (见表 4)，所以对应的平均晶粒尺寸最小，且明显 低于其他三组实验坯的平均晶粒尺寸 (如图 6(b) 所 示). 根据晶粒尺寸的遗传性理论，加热炉中铸坯的 晶粒尺寸大，对应的硅钢成品的晶粒尺寸也大，但 晶粒尺寸遗传性的影响远小于热轧过程细小弥散析 出的 AlN 和 MnS 对无取向硅钢成品的晶粒尺寸的 影响. 2.5 热装温度和加热炉温度的最优化 据文献 [3] 报道，在控制相同的热轧终轧温度和 卷曲温度的情况下，铸坯加热温度越高，AlN、MnS 固溶量越多，在随后的热轧过程中，沉淀析出的数 量越大，而且析出相越细小. 小于 0.1 µm 细小弥 散状的 AlN 和 MnS 不仅阻碍热轧板形变晶粒的 再结晶和晶粒长大，而且使退火时 (111) 织构组分 增多，是硅钢成品的晶粒尺寸和电磁性能的主要影 响因素. 此次实验得出，与 1200 ℃相比，加热温 度 1100 ℃的铸坯中 AlN、MnS 固溶量更少；相 比 850 ℃热装，600 ℃热装再加热到 1100 ℃的铸 坯中 AlN、MnS 的总固溶量最少，且坯样中 AlN 和 MnS 尺寸较大. 因此，热装温度和加热温度分 别选取 600 ℃和 1100 ℃，将有利于减少加热过程 铸坯中 AlN、MnS 的固溶，从而减少热轧过程小于 0.1 µm 的 AlN 和 MnS 的析出量，将有利于提高无 取向硅钢成品的电磁性能. 考虑到影响无取向硅钢电磁性能的因素很多， 例如不同炉次的化学成分的差别、加热温度、轧制 工艺和退火工艺、洁净度、夹杂物、晶粒尺寸和织 构等因素的影响，在生产现场想得到关于热装温度 和硅钢成品电磁性能之间一一对应关系的数据的难 度很大. 在新钢现场统计了部分炉次的 50W600 无 取向硅钢铸坯的热装温度、加热炉温度及成品电磁 性能的数据，其热装温度平均值为 624 ℃，加热 炉温度平均值为 1136 ℃，冷轧成品的电磁性能平 均值 P1.5=3.98 W·kg−1，B50=1.70 T (P1.5 表示在 50 Hz 交流电磁化下，磁感为 1.5 T 时的单位铁损指 标；B50 表示在 5000 A·m−1 磁场强度下的磁感应强 度)，电磁性能稳定，产品质量符合出厂要求，与夏 兆所和康永林[15] 报道的 50W600 无取向硅钢的电磁 性能数据 (P1.5=5.1∼5.4 W·kg−1，B50=1.71∼1.74 T) 相比，铁损有明显降低. 3 结论 (1) 低于 950 ℃热装时，铸坯中 AlN 的总析出 量和尺寸不再变化，但 MnS 和 AlN-MnS 的析出数 量及平均尺寸则随着热装温度降低而进一步增加， 并在温度低于 600 ℃时达到最大值后保持不变. (2) 在相同热装温度条件下，与 1200 ℃加热相 比，1100 ℃加热的坯样中 AlN、MnS 的总固溶量较 少. 在加热温度同为 1100 ℃时，与 850 ℃热装相 比，600 ℃热装后再加热的铸坯中 AlN、MnS 的总 固溶量较少，且坯样中 AlN 和 MnS 尺寸更大，对 应的晶界钉扎力更强. (3) 热装温度和加热温度分别选取 600 ℃和 1100 ℃，将有利于减少加热过程铸坯中 AlN、MnS 的固溶，并使坯样中 AlN 和 MnS 具有较大尺寸. 参 考 文 献 [1] 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) [2] B´oc I, Czir´aki A, Gr´of T, et al. Analysis of inclusions in ´ cold-rolled n.o. Si-Fe strips. J Magn Magn Mater, 1990, 83(1-3): 381 [3] De Paepe A, Eloot K, Dilewijns J, et al. Effect of hot rolling parameters on the magnetic properties of a low￾silicon ultra-low-carbon steel. J Magn Magn Mater, 1996, 160:129