摘要
高牌号无取向硅钢要求更低铁损、更高磁感、更小磁致伸缩性、更高加工性等众多特性。晶粒尺寸和织构特征是决定无取向硅钢磁性能两大关键因素，高牌号无取向硅钢追求更高的洁净度、合适的晶粒尺寸和更多的有利再结晶织构。无取向硅钢中存在大量形状各异且尺寸从0.1到5μm的氧化物硫化物等夹杂物，其中小尺寸夹杂物有效钉扎磁畴壁，同时钉扎晶界移动影响晶粒长大，恶化磁性能。由于稀土元素易与钢中O和S元素结合增强脱硫和脱氧效果，可有效优化无取向硅钢钢液洁净度和夹杂物形态，有利于晶粒的长大和磁性能优化。织构作为影响无取向硅钢性能的另一重要因素，RE元素掺杂如何影响织构特征及磁性能是优化无取向硅钢的重要问题。本文研究了RE元素含量对再结晶织构与磁性能的影响规律，揭示了RE元素对再结晶形核与长大的影响机制。并根据铁损分离模型，提出综合考虑再结晶织构与晶粒尺寸效应的铁损计算模型，为高牌号无取向硅钢磁性能的优化提供控制路径。主要得到以下结论: (1)无取向硅钢再结晶组织与织构沿厚度方向的不均匀梯度特征随着RE含量的增加先增强后降低，归因于RE元素添加对冷轧前织构及析出相特征的影响。0.005～0.045％的RE元素显著提升再结晶晶粒尺寸，并增强中心层有利的λ和α织构组分，减弱不利的γ织构组分，导致磁性能的优化。当RE为0.085％时，各厚度层下γ织构明显增强，λ和α织构减弱，导致磁性能的恶化; (2)RE掺杂无取向硅钢的再结晶织构随晶粒尺寸的增大而减弱，0.005～0.045％的RE元素能够有效的保持λ、η及α等有利织构强度，降低不利的γ织构强度。无取向硅钢的铁损随着晶粒尺寸的增大均表现非线性变化，最佳铁损存在晶粒尺寸的最优值，其取决于晶粒尺寸与磁滞损耗与异常损耗的定量关系。RE元素掺杂引起织构与夹杂物特征的变化导致无取向硅钢的铁损随RE元素含量非线性变化，0.005～0.045％RE元素添加能够有效降低铁损，并降低最优晶粒尺寸; (3)基于铁损分离机制，构建综合考虑晶粒尺寸与织构对磁滞损耗和异常损耗影响的铁损计算模型。利用RE掺杂取向硅钢再结晶晶粒长大过程中的织构与铁损性能验证本文模型，为高牌号无取向硅钢磁性能的优化提供控制路径。基于RE元素对磁性能的非线性影响，指出考虑夹杂物特征的铁损计算模型改进思路。
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