郑晓娜, 朱诚意, 刘玉龙, 朱榕, 李光强
无取向硅钢中微米级和纳米级硫化物对钢的磁性都有较大的影响。为了掌握钢液深度脱硫对成品无取向硅钢夹杂物特性和磁性能的影响机制,借助SEM/TEM-EDS和图像分析软件,研究了硫含量不同的成品钢中夹杂物和析出相的组成、数量和尺寸变化,并检测了成品的磁性能。结果表明,实验钢中主要的夹杂物是单独的AlN、(Al,Si)xNy、MnS及AlN/(Al,Si)xNy-MnS复合夹杂物,存在少量MgO·Al2O3为主的复合氧化物或氧化物-MnS的复合夹杂物和以CuxS和MnS-CuxS复合物为主的析出相。钢中硫含量降低,硫元素在凝固前沿的偏析减少,钢中氮-硫复合夹杂物数量减少。硫含量越低的试样,钢中铝和氮含量相对更高,氮化物数量增加。脱氧充分的实验钢中硫含量变化对钢中氧化物、硫化物、氧-硫复合夹杂物数量影响较小。在钢液凝固过程中,MnS的析出量随着钢中硫含量降低依次减少,改变了含MnS类夹杂物的析出数量和尺寸,导致夹杂物总量减少,夹杂物尺寸分布不均匀。MnS夹杂物含量的差异主要来源于钢液凝固分率高于0.7以后钢液中[S]在凝固前沿的偏析。当钢中的硫质量分数降低到15×10-4%及以下后,硫元素在钢液凝固前沿的偏析差异很小。硫质量分数为10×10-4%的钢中夹杂物和析出相的数量较少,主要为2.0 μm左右的小夹杂物和平均尺寸为52 nm的细小析出物,对应的成品钢的磁性能最好,B50=1.751 T,P1.5/50=4.16 W/kg。钢中硫质量分数降低到5×10-4%后,钢的铁损反而升高了0.27 W/kg,磁感减小了0.040 T,一定程度上与钢液深度脱硫导致钢中铝和氮含量及3 μm以上夹杂物增加有关。冶炼工序过度降低无取向硅钢的硫含量反而劣化了钢的磁性能。
