无取向硅钢片生产技术要点

无取向硅钢片生产技术要点
一、无取向硅钢片生产技术要点
首先要求钢水纯净,经真空处理后碳含量降至0.01～0.005%,氧<0.005%,保护浇铸成厚板坯,低温热送,加热到1100～1200℃,保温3～4h,使AlN粗化,若轧机能力强,最好是1050～1100℃加热,防止铸坯中较粗的AlN、MnS析出物再固溶,使热轧及退火后晶粒细化,组分增多,磁性变坏。

终轧温度要高些,以防止晶粒变粗,铁损降低。

对无取向的Si>1.7%的硅钢,由于变形抗力显著提高,导热性降低,并且连铸后柱状晶粗大,产品表面易产生瓦垅状缺陷,铸坯易产生内、外裂纹,故需慢热慢冷,加热温度也可略高一些,达1 200℃。

这更便于热轧而且使终轧温度提高,热轧板晶粒粗化,可改善磁性。

加热到1200℃,Mn S不会固溶,而AlN可能部分固溶,但由于钢中碳含量降低(如<0.01%,至0.004%),可使AlN固溶度明显减小,亦即使固溶温度提高。

则≤1200℃加热仍可使AlN粗化,P15降低。

通常开轧温度1180±20℃,终轧温度850±20℃。

应注意含Si<1.7%或Si<2.5%而C>0.01%的硅钢在约1 000℃时存在明显的α+γ两相区,热轧塑性显著降低,γ相与α相变形抗力之差易引起不均匀变形,使板形不好,易出现裂边,成材率下降。

故应尽量降低碳含量,使热轧精轧基本处于α相区或避开α+γ两相区,C≤0.003%的1.5%Si钢,热轧时由于γ相数量减少,也不裂边。

碳量低,以后退火也不需要脱碳。

二、无取向硅钢片和取向硅钢片的关系：
1、二者都是冷轧硅钢片，但含硅量不同。

冷轧无取向硅钢片含硅量0.5%-3.0%，冷轧取向硅钢片含硅量在3.0%以上。

2、生产工艺及性能的不同：无取向硅钢片较取向硅钢片工艺要求相对较低。

无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。

制造低硅产品时,热轧带卷酸洗后一次冷轧到0.5mm厚。

制造高硅产品时，热轧带酸洗后（或先经800～850℃常化后再酸洗）,冷轧到0.55或0.37mm厚,在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火，再经6～10％小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。

这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大，铁损降低。

这两种冷轧板都在20％氢氮混合气氛下连续炉中850℃最终退火,然后涂磷酸盐加铬酸盐的绝缘膜。

经冷轧至成品厚度，供应态多为0.35mm和0.5mm厚的钢带。

冷轧无取向硅钢的Bs高于取向硅钢。

取向硅钢片要求钢中氧化物夹杂含量低,并必须含有C0.03～0.05％和抑制剂（第二相弥散质点或晶界偏析元素）。

抑制剂的作用是阻止初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶的发展，从而获得高的(110)[001]取向。

抑制剂本身对磁性有害，所以在完成抑制作用后，须经高温净化退火。

采用第二相抑制剂时，板坯加热温度必须提高到使原来粗大第二相质点固溶，随后热轧或常化时再以细小质点析出，以便增强抑制作用。

冷轧成品厚度为0.28、0.30或0.35mm。

冷轧取向薄硅钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带，再经酸洗、冷轧和退火制成。

与冷轧无取向硅钢相比，取向硅钢要比无取向硅钢铁损低很多，磁性具有强烈的
方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。

取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率之比为6：1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。

3、性能及用途：由于二者性能特点不同，在使用方向上存在差异冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢。

冷轧取向硅钢带最主要的用途是用于变压器制造，所以又称冷轧变压器硅钢。

（1）硅钢片性能指标：
A、铁损低。

质量的最重要指标，世界各国都以铁损值划分牌号，铁损越低，牌号越高，质量也高。

B、磁感应强度高。

在相同磁场下能获得较高磁感的硅钢片，用它制造的电机或变压器铁芯的体积和重量较小，相对而言可节省硅钢片、铜线和绝缘材料等。

C、叠装系数高。

硅钢片表面光滑，平整和厚度均匀，制造铁芯的叠装系数提高。

D、冲片性好。

对制造小型、微型电机铁芯，这点更重要。

E、表面对绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。

F、磁时效现象小。

G、硅钢片须经退火和酸洗后交货。

（2）相关标准：
（一）电工用热轧硅钢薄板（GB5212-85）
电工用热轧硅钢薄板以含碳损低的硅铁软磁合金作材质，经热轧成厚度小于1mm的薄板。

电工用热轧硅钢薄板也称热轧硅钢片。

热轧硅钢片按其合硅量可分为低硅（Si≤2.8％）和高硅（Si≤4.8％）两种钢片。

（二）电工用冷轧硅钢薄板（GB2521-88）
用含硅0.8％-4.8％的电工硅钢为材质，经冷轧而成。

冷轧硅钢片分晶粒无取向和晶粒取向两种钢带。

冷轧电工钢带具有表面平整、厚度均匀、叠装系数高、冲片性好等特点，且比热轧电工钢带磁感高、铁损低。

用冷带代替热轧带制造电机或变压器，其重量和体积可减少0％-25％。

若用冷
轧取向带，性能更佳，用它代替热轧带或低档次冷轧带，可减少变压器电能消耗量45％-50％，且变压器工作性能更可靠。

用于制造电机和变压器。

通常，晶粒无取向冷轧带用作电机或焊接变压器等的状态；晶粒取向冷轧带用作电源变压器、脉冲变压器和磁放大器等的铁芯。

钢板规格尺寸：厚度为0.35、0.50、0.65mm，宽度为800-1000mm，长度为≤2.0m。

（三）家电用热轧硅钢薄板（GBH46002-90）
家电用热轧硅钢薄板的牌号以J（家）D（电）R（热轧）表示，即JDR。

J DR后数字为铁损值*100，横线后数字为钢板厚度(mm)*100。

家电用热轧硅钢片对电磁性能要求可稍低一点，铁损值（P15/50）最低值为5.40W/kg。

一般不经配洗交货。

用于各种电风扇、洗衣机、吸尘器、抽油烟机等家用电器的微分电机等。

三、成分钢中硅、铝和锰含量按规定控制在一定范围，碳、硫、氮和氧含量尽量低。

牌号不同，对这些元素含量要求也不同。

铝提高电工钢强度和硬度并降低延展性。

但铝对降低延展性的影响不像硅那样明显，而作用与硅相似。

因此，随牌号增高，硅含量提高到约3％而不再变化，铝含量可逐步提高到1％。

一般牌号铝含量为0.3％～0.6％。

随牌号提高，碳、硫和锰含量进一步降低。

高牌号杂质含量为：S<0.002％、C<0.003％、N2<0.002％、O2<0.002％，以后退火不需脱碳，防止形成内氧化层和内氮化层。

此外，要求Ti<0.005％和Zr<0.002％，以防止形成细小的TiN、ZrN和TiC，阻碍晶粒长大。

生产工艺铁水预脱硫，转炉吹炼时通过加入Ca0+CaF：熔剂或稀土元素和钙二次脱硫。

沸腾钢水经真空处理脱碳后再进一步脱硫。

选用钛和锆含量低的硅铁进行合金化。

连铸时用氩气密封并经电磁搅拌。

铸坯热送至热轧厂并放入缓冷坑中。

将350C以上的铸坯装入加热炉中加热到1200±20C，热轧终轧温度为850±20 C，卷取温度为600±20C。

热轧板厚度为2.0～2.5mm。

硅含量高于2％的钢一般采用一次冷轧法，冷轧前经900～1050C(1～3min)常化处理，然后采用20辊轧机冷轧。

也可采用二次冷轧法，第一次冷轧后在5％～20％H2+N2气氛的连续炉中经830～870C(1～3min)中间退火，再经8％～10％临界变形冷轧到成品厚度。

最终退火一般在20％H2+N2气氛的连续炉中快速升温至850～860C(2～4min)退火。

如果需要脱碳，最好采用二段式退火，前段在湿气氛中经800～85 0C脱碳，后段在干气氛中以更高温度短时间退火，促进晶粒长大。

退火时炉内张力最好控制在2.9N/mm以下，可减小钢板的磁各向异性，产品纵横向铁损(P 15)比值为1．1～1．3。

退火后钢板涂半有机绝缘涂层。

要求层间电阻高的大电机也可涂无机盐绝缘涂层。

1、退火温度
温度不宜选得过高，以能够恢复到原磁性水平为限。

退火温度偏高，固然可以进一步改善磁性，但相应会影响绝缘涂层或使叠片粘结。

冷轧取向电工钢带（取向
硅钢片）一般选用800±10℃。

冷轧无取向电工钢片（无取向硅钢片）选用680-750℃，退火温度高于750℃，应严格控制炉内保护气氛为无氧化气氛。

2、退火时间
指炉内温度达到设定退火温度后的保温时间。

实际退火时间是根据退火方式、退火炉型、装炉量、装炉方式以及铁芯尺寸等因素而定。

为了防止在加热和冷却过程中，由于热应力导致铁芯冲片变形，必须适当控制加热速度和冷却速度。

加热方式最好选用从铁芯冲片侧面加热，以实现均匀快速加热。

冷却速度视装炉量而定，应低于30℃/时，装炉量更大时，还应该更低些。

3、退火气氛
选用以铁芯冲片不氧化、不渗碳和电工钢带片（硅钢片）表面绝缘涂层无明显恶化为原则。

最好选用含氢2-10%的氢氮混合气体。

加入少量的氢可确保铁芯冲片不氧化。

保护气体中的露点一般应在0℃以下。

4、严防渗碳和氧化
冷轧电工钢带片（冷轧硅钢片）含碳量一般小于0.003%，因此在消除应力退火时，必须严防渗碳，以免恶化磁性。

炉用材料，如炉罩、底版应选用低碳钢材，冲片表面的残余油脂，应在退火前清除，防止冲片氧化是消除应力退火效果的重要措施。

除合理选用退火气体外，在实际操作时，首先要确认炉膛密封是否完好。

同时，在送电升温前，先通入保护气体进行炉内清扫。

本发明公开了一种采用包埋渗硅工艺制备高硅电工钢的方法，该方法将含硅量为０．３～１．０ｗｔ％的低硅钢片包埋在渗硅剂中，通过控制化学热处理的工艺参数，从而获得具有低损耗、低磁滞伸缩系数、低矫顽力的含硅量为６．５％左右的高硅电工钢。

其工艺步骤有：首先将配制好的部分渗硅剂铺于坩埚底部，然后将经表面处理后的低硅钢片放入坩埚中，并在其四周填满余量的渗硅剂，充入氩气，调节升温速率１７～２０℃／ｍｉｎ并加热至１０００～１２５０℃后保温，然后再在升温速率６～８℃／ｍｉｎ，炉内温度１１５０～１３５０℃保温１．５～４．５小时后进行热扩散处理。