無取向硅鋼

無取向硅鋼片和取向硅鋼片的關(guān)系

無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：無取向硅鋼片較取向硅鋼片工藝要求相對較低。

無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,熱軋帶卷酸洗后一次冷軋到 0.5mm厚。制造高硅產(chǎn)品時，熱軋帶酸洗后（或先經(jīng)800～850℃常化后再酸洗）,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。這個小壓下率的冷軋可使退火時晶粒長大，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，板坯加熱溫度必須提高到使原來粗大第二相質(zhì)點(diǎn)固溶，隨后熱軋或?；瘯r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。與冷軋無取向硅鋼相比，取向硅鋼要比無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取向硅鋼片最主要的用途是用于發(fā)電機(jī)制造，故又稱冷軋電機(jī)硅鋼。冷軋取向硅鋼帶最主要的用途是用于變壓器制造，所以又稱冷軋變壓器硅鋼。

無取向硅鋼(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，其公稱厚度為0.35和0.5mm，主要用于制造電動機(jī)和發(fā)電機(jī)。

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。牌號不同，對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%。一般牌號鋁含量為0.3%～0.6%。隨牌號提高，碳、硫和錳含量進(jìn)一步降低。高牌號雜質(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，阻礙晶粒長大。

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

B、磁感應(yīng)強(qiáng)度高。在相同磁場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，相對而言可節(jié)省硅鋼片、銅線和絕緣材料等。

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。對制造小型、微型電機(jī)鐵芯，這點(diǎn)更重要。

E、表面對絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。

F、磁時效現(xiàn)象小

G、硅鋼片須經(jīng)退火和酸洗后交貨。2100433B

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，俗稱變壓器硅鋼片。兩者在實(shí)際使用中并無嚴(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(我國已經(jīng)明確要求停止使用熱軋硅鋼片，也就是前期所說的"以冷代熱")。

生產(chǎn)工藝過程

鐵水預(yù)脫硫，轉(zhuǎn)爐吹煉時通過加入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。連鑄時用氬氣密封并經(jīng)電磁攪拌。鑄坯熱送至熱軋廠并放入緩冷坑中。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)常化處理，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間退火，促進(jìn)晶粒長大。退火時爐內(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)也可涂無機(jī)鹽絕緣涂層。

硅鋼俗稱矽鋼片或硅鋼片，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）和磁時效，主要用作各種電機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器的鐵芯。

無取向硅鋼是電機(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，開發(fā)高效無取向硅鋼具有顯著的節(jié)能降耗意義。無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，很難同時趨優(yōu)。因此，同時提高磁感和降低鐵損是高效無取向硅鋼開發(fā)過程中面臨的關(guān)鍵問題。本項(xiàng)目主要針對目前無取向硅鋼研究中同時提高磁感和降低鐵損存在的困難，對單一稀土元素鈰在無取向硅鋼中變質(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)量降低使得晶粒長大的釘扎阻力變小，可以一定程度上充分長大，減小晶界數(shù)量從而降低磁疇轉(zhuǎn)動阻力；另一方面，球狀夾雜物與基體的界面應(yīng)力集中程度小，對于磁疇轉(zhuǎn)動的阻力小，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}位向的晶粒長大，阻礙退火時{111}和{112}位向的晶粒在AlN、MnS等夾雜物附近優(yōu)先形核，使得再結(jié)晶形核織構(gòu)和長大過程中晶?？棙?gòu)中有利織構(gòu)所占的比例更高，而對磁性能不利的{111}面織構(gòu)所占的比例更低，提高磁性能。而過量的鈰會生成過多的Ce2O2S和CeS夾雜，不但增強(qiáng)了晶界釘扎力，阻礙了退火時晶粒長大，而且還促使對磁性能有害的{111}位向的晶粒在其周圍優(yōu)先形核，惡化了磁性能。 2100433B

《無取向硅鋼的織構(gòu)與磁性》從織構(gòu)與磁性的基本知識人手，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)全面地論述了無取向硅鋼在熱軋、?；?、同步和異步冷軋、再結(jié)晶退火等工藝過程中織構(gòu)的演變過程，同時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，這對從事硅鋼研究和生產(chǎn)人員具有重要的參考價(jià)值。