酸溶铝对取向硅钢中MnS、AlN抑制剂析出行为的影响及其析出动力学

取向硅钢中酸溶铝含量通过影响Al2O3、AlN或复合夹杂物的形成来影响MnS、AlN抑制剂的析出行为，从而影响铸坯加热、轧制及热处理工艺参数的制定。酸溶铝含量控制不当最终导致取向硅钢磁性能的恶化，精确检测和控制其含量成为制约取向硅钢性能提高和质量稳定的瓶颈。本研究通过坩埚静态实验和高温显微镜在线动态观察，非水溶液电解提取夹杂物并结合先进检测技术，考察酸溶铝含量对铸坯中夹杂物析出行为的影响；通过数值模拟建立MnS、AlN析出过程的动力学模型，获得铸坯中酸溶铝含量对析出物的组成、数量、尺寸、分布、析出条件及速度影响的定量信息，从热力学、动力学角度解释影响机理。提出基于满足MnS、AlN有效析出的取向硅钢中酸溶铝含量控制指标，为酸溶铝的精确控制提供参考。提出促使MnS、AlN有效析出的热力学及动力学条件，为制定合理的铸坯加热、轧制、热处理工艺制度提供参考数据，以指导生产磁感高、铁损低的取向硅钢。

研究了酸溶铝(Als)含量对取向硅钢抑制剂的析出行为、铸坯再加热组织的影响。Als低于0.0050%的钢中，氧化物夹杂以SiO2为主，存在独立的MnS，未发现Al2O3或AlN。Als达到0.0090%的钢中出现以Al2O3为主的复合氧化夹杂物；存在MnS与AlN的复合析出物。不同Als含量的试样中未发现单独析出的AlN。钢中Als含量增加，复合析出物多呈簇状发展。氧化物容易成为MnS、AlN复合析出的核心，钢中Als越低，夹杂物中的MnS越高。作为核心的氧化物夹杂尺寸越小，复合夹杂物形状越规则，尺寸也越小。钢中小于3μm的夹杂物的平均直径、数量及体积百分含量随着Als含量增加先增加，含0.0250%~0.0270% Als的钢中小于1μm的析出物最多，且平均直径最小。钢中S、Sn含量会影响钢中抑制剂的析出行为。Als含量约为0.0270%的再加热试样中，析出物尺寸大都小于0.2μm。控制再加热温度及时间分别为1523K、120min能保证析出物充分固溶并避免明显长大。Als含量的增加降低了取向硅钢热处理过程中的相转变温度。较低Als含量及较高的冷却速度的取向硅钢具有更均匀的铸态组织。研究了Als含量对热轧取向硅钢抑制剂的析出行为、热轧组织及常化织构的影响。Als含量不超过0.0250%时，在相同热处理和轧制条件下，铝氮比低、锰硫比高的试样析出物数量最多，平均尺寸最小，热轧板坯边缘和中心组织最均匀。较低Als含量的常化板中具有最少数量和最低强度的 {001}<110>织构。添加Sn后，铸坯与热轧板中的析出物尺寸小，分布弥散；常化退火板边缘晶粒尺寸更大、中心区域晶粒尺寸更小，分布更加均匀。研究了取向硅钢精炼过程中夹杂物的演变并建立了脱氧动力学模型。在实验条件下，表观脱氧速率常数为 0.068 min−1 。采用溶质元素的微观偏析与夹杂物析出的耦合模型预测了凝固过程中Mn、S、Al、N、Si、O的偏析行为，预测了抑制剂和氧化物的析出量和氧化物尺寸。建立了固态取向硅钢中AlN析出的动力学模型。