消除应力退火对冷轧取向硅钢片分剪后磁性恢复的影响

一、 引 言
冷轧取向硅钢带在使用过程中首先要进行纵剪分条，再经过适当剪切后或经过叠片而成变压器铁芯，或经过卷绕而成变压器铁芯。在这一加工过程中使钢带产生内应力，尤其是纵剪应力会使材料的自由能增加，使硅钢片应力增大，磁导率m就下降，矫顽力 Hc 就增大，损耗也就增大了，从而使磁性恶化。
随着取向硅钢牌号的不断提高，变压器铁芯日益减小，纵剪宽度的变小对应力的产生、同时对磁性的影响将更大。所以在铁芯尺寸较小或制作成卷绕铁芯的情况下，冷轧取向硅钢带在投料时经剪切后有必要进行消除应力退火。
为了探索消除应力退火对经过剪切后的冷轧取向硅钢带磁性能恢复的情况，我们组织了如下的消除应力退火试验。对经过不同的工艺条件下消除应力退火的硅钢试样测定磁性。
二、 试验过程
2.1试样准备
选取0.30mm厚度规格冷轧取向硅钢带及0.20mm厚度规格冷轧取向硅钢带分别剪切成30×300mm的试样6(副)×0.5Kg
2.2退火
将0.30mm厚及0.20mm厚试样各一副组成一炉次，共进行六个炉次的退火。分别在600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃时保温2h，然后随炉冷却到室温，整个过程以气保护。
三、 试验结果
将经过消除应力退火的0.30 及0.20mm厚冷轧取向硅钢试样组成方圈样测定磁性，测得结果如表一（见后）。

四、分析与讨论：
4.1根据表一，将所测得的磁感应强度（T）与消除应力退火的温度之间的关系作成图一，由图一可知，在850℃保温2小时，使磁感应强度值恢复较好。这是因为冷轧取向硅钢晶粒取向度较高，对剪切应力特别敏感，若剪切成宽度小于50mm时，磁性会恶化许多。从图中可以看出，0.30mm的B值比0.20mm的要高，这是由于0.20mm取向钢的二次再结晶不如0.30的完善。钢带在剪切成相同尺寸相同重量的试样后，显然0.20mm厚取向硅钢试样的应力要大些，从图一中可看出同样在850℃退火2小时，0.20mm厚试样值恢复的幅度要比0.30mm的大些。

图一、B8值与消除应力退火温度的关系
在600℃与800℃之间的退火对此种尺寸试样值的恢复不明显。
4.2 图二是根据表一作出的P1.5/50与消除应力退火温度之间的关系。在工频条件下，硅钢的铁损主要有磁滞损失Ph与涡流损失Pe，剩余损耗较小。磁滞损失是磁性材料在磁化和反磁化过程中，由于材料中的晶体缺陷、内应力等因素阻碍畴壁移动，使磁通变化受阻，造成磁感应强度落后于磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗。而涡流损失则是与交变磁化过程有关，且钢板的厚度越薄，其涡流损失越小，磁滞损失所占的比重越高，图二中0.30及0.20mm规格两条曲线所表示出的在各种不同温度退火时磁性恢复的趋势正好与上述的现有理论相吻合。从图中看出，850℃退火时对0.30mm试样来说P1.5/50的恢复相比其它各点都要明显。而对0.20mm试样来说，由于其本身的应力较大，而对应力较敏感的Ph比例又高，所以随着温度的逐步提高，P1.5/50也逐步显著降低，达850℃也是恢复得最明显。
对由图三中示出的P1.7/50与消除应力退火温度的关系中也可看出其趋势与图二是一致的。

图二、P1.5/50与消除应力退火温度的关系

图三、P1.7/50与消除应力退火温度的关系
4.3 图4与图5所示为试样在400Hz的频率时的各项铁损，由于，所以在较高频率中使用时，铁损中以涡流损耗为主，涡流损耗和材料的电阻率和板厚有关，对内应力不敏感，所以在各种不同温度下作消除应力退火后，其曲线较为平坦，只有0.30mm厚的硅钢试样因其Ph所占比例稍为大一些，而在850℃时P1.5/400有所下降。不过总的趋势仍然是消除应力退火对降P1.0/400与P1.5/400不显著。

图四、P1.0/400与消除应力退火温度的关系

图五、P1.5/400与消除应力退火温度的关系
五、 结 论
5.1 冷轧取向硅钢带在投料使用时因分条剪切尺寸较小及作卷绕铁芯造成弯曲变形等原因而产生较大应力时，为了恢复磁性能，进行消除应力退火是必要的。
5.2消除应力退火时，在800℃以下的退火对磁性的恢复不显著。
5.3 在进行消除应力退火时应有等气体作保护。
5.4 进行消除应力退火的工艺应视材料的厚度规格、牌号及剪切或弯曲的程度而定，而且应就根据炉子状况，所用保护气体的种类，退火试样的放置方式等具体情况确定消除应力退火的工艺参数。
5.5 对卷铁芯的消除应力退火其温度与保温时间都应高于剪切状态，因其应力要大得多。