無(wú)取向硅鋼分類(lèi)

A、硅鋼片按其含硅量不同可分為低硅和高硅兩種。低硅片含硅2.8%以下，它具有一定機(jī)械強(qiáng)度，主要用于制造電機(jī)，俗稱(chēng)電機(jī)硅鋼片；高硅片含硅量為2.8%-4.8%，它具有磁性好，但較脆，主要用于制造變壓器鐵芯，俗稱(chēng)變壓器硅鋼片。兩者在實(shí)際使用中并無(wú)嚴(yán)格界限，常用高硅片制造大型電機(jī)。

B、按生產(chǎn)加工工藝可分熱軋和冷軋兩種，冷軋又可分晶粒無(wú)取向和晶粒取向兩種。冷軋片厚度均勻、表面質(zhì)量好、磁性較高，因此，隨著工業(yè)發(fā)展，熱軋片有被冷軋片取代之趨勢(shì)(我國(guó)已經(jīng)明確要求停止使用熱軋硅鋼片，也就是前期所說(shuō)的"以冷代熱")。

硅鋼俗稱(chēng)矽鋼片或硅鋼片，是電力、電子和軍事工業(yè)不可或缺的含碳極低的硅鐵軟磁合金，亦是產(chǎn)量最大的金屬功能材料，其產(chǎn)量約占世界鋼材產(chǎn)量的1%，它是含硅0.8%-4.8%的硅鐵合金，經(jīng)熱、冷軋成厚度在1mm以下的硅鋼薄板。加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導(dǎo)率，降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時(shí)效，主要用作各種電機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器的鐵芯。

無(wú)取向硅鋼片和取向硅鋼片的關(guān)系

無(wú)取向硅鋼片和取向硅鋼片的關(guān)系：

1、二者都是冷軋硅鋼片，但含硅量不同。冷軋無(wú)取向硅鋼片含硅量0.5%-3.0%，冷軋取向硅鋼片含硅量在3.0%以上。

2、生產(chǎn)工藝及性能的不同：無(wú)取向硅鋼片較取向硅鋼片工藝要求相對(duì)較低。

無(wú)取向硅鋼片是將鋼坯或連鑄坯熱軋成厚度約2.3mm帶卷。制造低硅產(chǎn)品時(shí),熱軋帶卷酸洗后一次冷軋到 0.5mm厚。制造高硅產(chǎn)品時(shí)，熱軋帶酸洗后（或先經(jīng)800～850℃?；笤偎嵯矗?冷軋到0.55或0.37mm厚,在氫氮混合氣氛連續(xù)爐中850℃退火，再經(jīng)6～10%小壓下率冷軋到0.50或0.35mm厚。這個(gè)小壓下率的冷軋可使退火時(shí)晶粒長(zhǎng)大，鐵損降低。這兩種冷軋板都在20%氫氮混合氣氛下連續(xù)爐中850℃最終退火,然后涂磷酸鹽加鉻酸鹽的絕緣膜。經(jīng)冷軋至成品厚度，供應(yīng)態(tài)多為0.35mm和0.5mm厚的鋼帶。冷軋無(wú)取向硅鋼的Bs高于取向硅鋼。

取向硅鋼片要求鋼中氧化物夾雜含量低,并必須含有C0.03～0.05%和抑制劑（第二相彌散質(zhì)點(diǎn)或晶界偏析元素）。抑制劑的作用是阻止初次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大和促進(jìn)二次再結(jié)晶的發(fā)展，從而獲得高的(110)[001]取向。抑制劑本身對(duì)磁性有害，所以在完成抑制作用后，須經(jīng)高溫凈化退火。采用第二相抑制劑時(shí)，板坯加熱溫度必須提高到使原來(lái)粗大第二相質(zhì)點(diǎn)固溶，隨后熱軋或常化時(shí)再以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)析出，以便增強(qiáng)抑制作用。冷軋成品厚度為0.28、0.30或0.35mm。冷軋取向薄硅鋼帶是將0.30或0.35mm厚的取向硅鋼帶，再經(jīng)酸洗、冷軋和退火制成。與冷軋無(wú)取向硅鋼相比，取向硅鋼要比無(wú)取向硅鋼鐵損低很多，磁性具有強(qiáng)烈的方向性；在易磁化的軋制方向上具有優(yōu)越的高磁導(dǎo)率與低損耗特性。取向鋼帶在軋制方向的鐵損僅為橫向的1/3，磁導(dǎo)率之比為6：1，其鐵損約為熱軋帶的1/2，磁導(dǎo)率為后者的2.5倍。

3、性能及用途：由于二者性能特點(diǎn)不同，在使用方向上存在差異冷軋無(wú)取向硅鋼片最主要的用途是用于發(fā)電機(jī)制造，故又稱(chēng)冷軋電機(jī)硅鋼。冷軋取向硅鋼帶最主要的用途是用于變壓器制造，所以又稱(chēng)冷軋變壓器硅鋼。

鋼中硅、鋁和錳含量按規(guī)定控制在一定范圍，碳、硫、氮和氧含量盡量低。牌號(hào)不同，對(duì)這些元素含量要求也不同。鋁提高電工鋼強(qiáng)度和硬度并降低延展性。但鋁對(duì)降低延展性的影響不像硅那樣明顯，而作用與硅相似。因此，隨牌號(hào)增高，硅含量提高到約3%而不再變化，鋁含量可逐步提高到1%。一般牌號(hào)鋁含量為0.3%～0.6%。隨牌號(hào)提高，碳、硫和錳含量進(jìn)一步降低。高牌號(hào)雜質(zhì)含量為：S<0.002%、C<0.003%、N2<0.002%、O2<0.002%，以后退火不需脫碳，防止形成內(nèi)氧化層和內(nèi)氮化層。此外，要求Ti<0.005%和Zr<0.002%，以防止形成細(xì)小的TiN、ZrN和TiC，阻礙晶粒長(zhǎng)大。

生產(chǎn)工藝過(guò)程

鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)通過(guò)加入Ca0 CaF：熔劑或稀土元素和鈣二次脫硫。沸騰鋼水經(jīng)真空處理脫碳后再進(jìn)一步脫硫。選用鈦和鋯含量低的硅鐵進(jìn)行合金化。連鑄時(shí)用氬氣密封并經(jīng)電磁攪拌。鑄坯熱送至熱軋廠(chǎng)并放入緩冷坑中。將350C以上的鑄坯裝入加熱爐中加熱到1200±20C，熱軋終軋溫度為850±20C，卷取溫度為600±20C。熱軋板厚度為2.0～2.5mm。硅含量高于2%的鋼一般采用一次冷軋法，冷軋前經(jīng)900～1050C(1～3min)?；幚?，然后采用20輥軋機(jī)冷軋。也可采用二次冷軋法，第一次冷軋后在5%～20%H2 N2氣氛的連續(xù)爐中經(jīng)830～870C(1～3min)中間退火，再經(jīng)8%～10%臨界變形冷軋到成品厚度。最終退火一般在20%H2 N2氣氛的連續(xù)爐中快速升溫至850～860C(2～4min)退火。如果需要脫碳，最好采用二段式退火，前段在濕氣氛中經(jīng)800～850C脫碳，后段在干氣氛中以更高溫度短時(shí)間退火，促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大。退火時(shí)爐內(nèi)張力最好控制在2.9N/mm以下，可減小鋼板的磁各向異性，產(chǎn)品縱橫向鐵損(P15)比值為1．1～1．3。退火后鋼板涂半有機(jī)絕緣涂層。要求層間電阻高的大電機(jī)也可涂無(wú)機(jī)鹽絕緣涂層。

無(wú)取向硅鋼(siIiconsteelwithnon—orientedgrain)

含碳很低的硅鐵合金。在形變和退火后的鋼板中其晶粒呈無(wú)規(guī)則取向分布。合金的硅含量為1.5%～3.0%，或硅鋁含量之和為1.8%～4.0%。產(chǎn)品通常為冷軋板材或帶材，其公稱(chēng)厚度為0.35和0.5mm，主要用于制造電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。

A、鐵損低。質(zhì)量的最重要指標(biāo)，世界各國(guó)都以鐵損值劃分牌號(hào)，鐵損越低，牌號(hào)越高，質(zhì)量也高。

B、磁感應(yīng)強(qiáng)度高。在相同磁場(chǎng)下能獲得較高磁感的硅鋼片，用它制造的電機(jī)或變壓器鐵芯的體積和重量較小，相對(duì)而言可節(jié)省硅鋼片、銅線(xiàn)和絕緣材料等。

C、疊裝系數(shù)高。硅鋼片表面光滑，平整和厚度均勻，制造鐵芯的疊裝系數(shù)提高。

D、沖片性好。對(duì)制造小型、微型電機(jī)鐵芯，這點(diǎn)更重要。

E、表面對(duì)絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。

F、磁時(shí)效現(xiàn)象小

G、硅鋼片須經(jīng)退火和酸洗后交貨。2100433B

無(wú)取向硅鋼是電機(jī)中應(yīng)用最廣泛的軟磁材料，是構(gòu)成電機(jī)核心部件的關(guān)鍵材料之一，其磁性能優(yōu)劣直接影響著電機(jī)效率，開(kāi)發(fā)高效無(wú)取向硅鋼具有顯著的節(jié)能降耗意義。無(wú)取向硅鋼磁性能決定于鐵損和磁感兩方面，高磁感、低鐵損是良好磁性能的保證。然而，這兩者往往不能兼顧，很難同時(shí)趨優(yōu)。因此，同時(shí)提高磁感和降低鐵損是高效無(wú)取向硅鋼開(kāi)發(fā)過(guò)程中面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。本項(xiàng)目主要針對(duì)目前無(wú)取向硅鋼研究中同時(shí)提高磁感和降低鐵損存在的困難，對(duì)單一稀土元素鈰在無(wú)取向硅鋼中變質(zhì)夾雜、調(diào)控組織及改善織構(gòu)等方面的作用進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，揭示了鈰改善磁性能的機(jī)理。結(jié)果顯示，無(wú)取向硅鋼鐵損隨鈰含量的增加先降低后升高，磁感應(yīng)強(qiáng)度則先升高然后降低。合適的鈰含量時(shí)鐵損值最低，磁感應(yīng)強(qiáng)度值最高，磁性能達(dá)到最佳。隨著鈰含量的增加，無(wú)取向硅鋼的平均晶粒尺寸以及有利織構(gòu)組分所占比例（織構(gòu)因子{100}/{111}和{100} {110}/{111}）均先增大后減小，適量的鈰能使有利織構(gòu)組分所占比例和平均晶粒尺寸達(dá)到最大值。適量的鈰顯著降低了無(wú)取向硅鋼中微細(xì)夾夾雜物（尺寸<1μm）的數(shù)量，增加了粗大夾雜物（尺寸：2~5μm）數(shù)量；鈰使AlN、Al2O3等夾雜物變性為球狀的CeO2S2 AlN、CeS CeAlO3和CeS Al2O3等復(fù)合夾雜，有效抑制了鋼中MnS的析出。一方面，細(xì)小夾雜物數(shù)量降低使得晶粒長(zhǎng)大的釘扎阻力變小，可以一定程度上充分長(zhǎng)大，減小晶界數(shù)量從而降低磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)阻力；另一方面，球狀?yuàn)A雜物與基體的界面應(yīng)力集中程度小，對(duì)于磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力小，有利于磁感的提高；再一方面， MnS析出受抑制并且AlN、Al2O3等夾雜有效被變質(zhì)，可促進(jìn){100}和{110}位向的晶粒長(zhǎng)大，阻礙退火時(shí){111}和{112}位向的晶粒在A(yíng)lN、MnS等夾雜物附近優(yōu)先形核，使得再結(jié)晶形核織構(gòu)和長(zhǎng)大過(guò)程中晶粒織構(gòu)中有利織構(gòu)所占的比例更高，而對(duì)磁性能不利的{111}面織構(gòu)所占的比例更低，提高磁性能。而過(guò)量的鈰會(huì)生成過(guò)多的Ce2O2S和CeS夾雜，不但增強(qiáng)了晶界釘扎力，阻礙了退火時(shí)晶粒長(zhǎng)大，而且還促使對(duì)磁性能有害的{111}位向的晶粒在其周?chē)鷥?yōu)先形核，惡化了磁性能。 2100433B

《無(wú)取向硅鋼的織構(gòu)與磁性》從織構(gòu)與磁性的基本知識(shí)人手，介紹了織構(gòu)的基本概念及表達(dá)方法、材料磁性基本原理，系統(tǒng)全面地論述了無(wú)取向硅鋼在熱軋、?；⑼胶彤惒嚼滠?、再結(jié)晶退火等工藝過(guò)程中織構(gòu)的演變過(guò)程，同時(shí)還詳盡地分析了硅含量、熱軋溫度、異步軋制速比、退火工藝等對(duì)織構(gòu)的影響規(guī)律。根據(jù)磁性唯象理論闡述織構(gòu)與磁性的定量關(guān)系，完成了磁性計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序，這對(duì)從事硅鋼研究和生產(chǎn)人員具有重要的參考價(jià)值。