高牌号无取向电工钢电磁性能的影响
宝钢高效无取向电工钢的发展与应用
宝 钢 技 术2008年第4期宝钢高效无取向电工钢的发展与应用余寒峰,陈 晓,陈凌峰,谢世殊(宝钢分公司 硅钢部,上海 200941) 摘要:介绍了宝钢高效无取向电工钢的发展历史、生产工艺技术、产能规模、牌号分布及性能特点。
对高效无取向电工钢采用简单替代普通无取向电工钢使用、局部优化设计替代普通无取向电工钢使用和全新设计机型使用等不同的应用方式进行了简单阐述比较,并对其在压缩机电机、家用电器电机、工业电机和E I铁芯等行业的应用进行了效果评价。
基于试用效果,讨论了采用宝钢高效电工钢对提升用户产品综合竞争力和促进国家节能降耗的意义。
关键词:高磁感;低铁损;无取向电工钢;节能中图分类号:T M275 文献标识码:B 文章编号:1008-0716(2008)04-0012-03D evelopm en t and Appli ca ti on s of Baosteel’s H i gh Eff i c i encyNon2or i en ted Electr i ca l SteelYu H anfeng,C hen X iao,C hen L ingfeng,X ie S h ishu(S ili con Steel D epart m en t,Baosteel Branch,Shangha i200941,Ch i n a) Abstract:The devel opment hist ory,p r oducti on p r ocess,capacity,grades and p r operties of high efficiency non2o2 riented electrical steel manufactured by Baosteel are intr oduced.Its different app licati on ways are described briefly and compared with each other,such as using the high efficiency non2oriented electrical steel t o substitute the common non2oriented electrical steel,using the l ocally2ti m ized design t o substitute the original one and using the ne wly2de2 signed model.The effect assess ment was made on its app licati ons in s ome industries like the comp ress or mot or, household app liance mot or,industrial mot or and electr onic transf or mer coils.On the basis of the app licati on effect, the users’p r oduct competitiveness and the meaning t o the energy2saving nati on wide after using Baosteel’s high effi2 ciency non-oriented electrical steel are discussed.Key words:high magnetic inductivity;l ow ir on l oss;non2oriented electrical steel;energy2saving0 概述便利的电能利用是各国能源利用的主流。
主要成分和工艺对极低铁损高磁感无取向电工钢磁性的影响
为， 是对成品样艾卜斯坦试片再进行了一次分剪 （即由 9!! 77 8 9! 77 分剪成 9 片 3!! 77 8 9! ， 残余加工应力增加所至。 77） !&# 成分与磁性的关系 分析磁性与成分关系可以看出： 在本研究特 征钢中， 当其他合金及夹杂元素含量相接近时， 并表现 .2、 $% 含量不同与磁性有明显的对应关系， 出不同的特点。 ! & # & " .2 对磁性的影响 由第一次后工序试验结果可以看出： 当 $% 等 其他元素含量一定时， 若# （ .2） 由 3 & #! ( 左右提 则 $3 ! 6 % 6! 由 " & *63 A < BC 降到 高到 " & 9! ( 左右， 铁 损 降 低 了 ! & 3’# A < BC， ’6 !!! 由 " & 64" A < BC， 磁感降低了 ! & !36 E； 由第二 3 & *96 E 降到 3 & *"! E， 次后工序试验结果可以看出： 当 $% 等其他元素含 （ .2） 由 3 & ** ( 提高到 " & 6! ( ， 其平 量一定时，# 均 $3 ! 6 % 6! 则 由 " & 636 A < BC 降 为 " & 94* A < BC， 平均 ’6 !!! 则由 3 & 4!: E $3 ! 6 % 6! 仅降低! & 3"4 A < BC， 降为 3 & *’4 E，’6 !!! 却降低了 ! & !9’ E。 由此可以认为， .2 仍然是影响磁性的主要因 素， 即继续提高 # （ .2） ， 可以继续降低铁损， 同时 亦降低磁感， 但增 .2 降低铁损的幅度已远不如其 在普通无取向硅钢中尤其中等硅含量时强烈， 而 降低磁感的幅度却明显增大。# （ .2）对磁性的影 响关系见图 3。 ! & # & # $% 对磁性的影响 由第二次后工序试验可知： 当# （.2） 为3 ! 4! " ， （$%） 由无 $% （!&!!’ ( ） 提 而其他元素含量一定时， # 到 !& 96 ( 时， 其平均 $3 ! 6 % 6! 由 "& #’9 A< BC 降低到 ， "&*"3 A< BC $3 ! 6 % 6! 降低了 !& ":" A< BC，’6 !!! 由 3& 则降低了 !&!!’ E， 而当 # （$%） 再 43" E 降为 3&4!’ E， 提高到 !&*! ( 时，$3 ! 6 % 6! 为 "&:’6 A< BC，’6 !!! 为 3& *"4 E， $3 ! 6 % 6! 则进一步降低了!&"6’ A< BC， ’6 !!! 降低 了 !&!": E。由第一次后工序试验可知： 在# （.2） 为 且其他元素含量相同时，# （$%F） 提高 3&#! ( 左右、 平均 -3&6< 6! 则降低了!&:"3 A< BC， 平均 >6 !!! !&96 ( ， 仅降 低 !& !3: E； 而当 # （.2）为 "& 9! ( 左 右 时， （$%F） 提高 !&96 ( ， 平均 -3&6< 6! 则降低了 !& 9#’ A< # 平均 ’6 !!! 反而提高了 !&!!# E。分析认为， 本研 BC、 究特征钢复合含有 -、 ., 等正偏析元素增加了钢抗 内氧化能力， 致使 $% 不易被氧化， 可以充分发挥 $% 提高基体电阻率等有利作用， 并可促进再结晶和再 结晶织构完善， 有利提高磁性。可以认为， $% 亦是影 响磁性的主要元素之一， 但其降低铁损幅度比 .2 大， ・ 69 ・
50ZW600牌号冷轧无取向电工钢铁损较高的原因分析
50ZW600牌号冷轧无取向电工钢铁损偏高的原因分析赵有明游光明刘船行（中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司，江西新余338025）摘要：分析50ZW600牌号冷轧无取向电工钢电磁性能较差的主要原因，通过降低连铸坯中S、N等有害元素含量、降低热轧加热温度、提高热轧卷曲温度，有效提高了电磁性能特别是铁损性能。
关键字：50ZW600；冷轧无取向电工钢；铁损Analysis the reason of 50ZW600 grade cold rolled non-oriented electrical steel and iron loss highZhao Youming You Guangming Liu Chuanxing(WISDRI (Xinyu) Cold Processing Engineering CO.,LTD.,Xinyu Jiangxi 38025,China) Abstract: the main reason analysis of 50ZW600 grade cold rolled non-oriented electrical steel electromagnetic performance is poor, through the reduction of continuous casting slab S, N content of harmful elements, reduce the heating temperature of the rolling, hot rolling coiling temperature increase, effectively improve the electromagnetic properties especially the core loss property.Keywords: 50ZW600; cold-rolled non-oriented electrical steel; iron loss1、概述中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司连退生产线与2010年10月投产，2011年5月开始试生产50ZW600牌号冷轧无取向电工钢。
我国高牌号无取向电工钢发展情况
我国高牌号无取向电工钢发展情况-深度分析- 高牌号无取向电工钢是指50W400以上的各个牌号。
主要用于大、中型水力、火力、风力发电机。
我国高牌号无取向电工钢以50W310、50W290和50W270、35W250等品种为主。
目前国内只有武钢、太钢、宝钢能生产高牌号无取向电工钢。
2009年三大钢厂实际产量也只有26.82万t，而需求量超过了35万t，存在着很大的缺口。
近两年各企业不断扩充和新增电工钢生产线，特别是中低牌号无取向电工钢生产技术门槛相对比较低，出现了供大于求的局面。
而高牌号无取向电工钢出现了供不应求的现象。
今后几年内，高牌号无取向电工钢50W350、50W310、50W290、50W270、50W250和35W250等的需求一定会快速增加。
1 国内高牌号无取向电工钢生产现状高牌号无取向电工钢牌号为35W210-35W400（厚度为0.35mm，铁损P15/50为2.1-4.0W/kg，磁感B50＞1.66B/T）和50W230-50W350（厚度为0.50mm，铁损P15/50为2.3-3.5W/kg，磁感B50为＞1.66B/T）的低铁损、高磁感产品。
我国只有武钢、宝钢和太钢生产高牌号无取向电工钢，三大钢厂垄断国内冷轧高牌号无取向电工钢生产的局面，占市场需求的60%。
表1为近三年无取向电工钢的实际产量。
2009年高牌号无取向电工钢合计产量达到26.82万t，其中武钢7.21万t、宝钢7.00万t、太钢12.61万t（太钢已连续三年产量第一），所占比例见图1。
从产品结构看，无取向电工钢产品主要还是集中在中低牌号，而高性能无取向电工钢高端产品的生产能力薄弱，高牌号产量所占比例低。
2 太钢冷轧高牌号无取向电工钢主要品种及性能长期以来，我国高牌号无取向电工钢仍有赖于进口，主要集中在日本、韩国、俄罗斯等国家。
面对电工钢市场的良好前景，太钢大力开发高牌号无取向冷轧电工钢，并全面进入发电设备制造行业和电机行业。
0_1_Si无取向电工钢晶粒长大对织构和磁性的影响
011%Si无取向电工钢晶粒长大对织构和磁性的影响王 波(宝山钢铁股份有限公司技术中心,上海 201900)摘 要:本文研究了011%Si无取向电工钢退火过程中晶粒长大对织构和磁感、铁损和交流磁导率的影响,结果表明晶粒尺寸越大,(1)有利面织构(0k1)强度降低;(2)较低磁场下磁感升高,高磁场下磁感降低;(3)铁损降低实际上是磁滞损耗降低;(4)交流导磁率增加。
关键词:无取向电工钢;磁感;铁损;;织构中图分类号:TM275 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2004)03-0016-03E ffects of G rain G rowth of011%Si Non2oriented Electrical Steel on T exture and Magnetic PropertiesWAN G Bo(R&D Center of Baoshan Iron&Steel Co1,Ltd1,Shanghai201900,China)ABSTRACT:The effects of grain growth of011%Si non2oriented electrical steel on texture,induction, core loss and ac permeability are studied1While grains grow bigger it means(1)the intensity of the favor2 able texture(0k1)decrease,(2)the induction at low magnetic force increases,but it decrease at high mag2 netic force,(3)the total core loss decrease is due to the hysteresis loss decrease,and(4)ac permeability in2 creases1KE Y WOR DS:non2oriented electrical steel;magnetic flux density;iron loss;grain;texture1 前 言在无取向电工钢钢板厚度和成分一定的情况下,晶粒尺寸和织构对产品最终磁性能起着决定性影响〔1〕。
电工钢的铁损以及它的影响-推荐下载
中频感应电炉最佳的工作环境1、环境温度在+5℃－40℃范围内。
2、周围环境的相对温度不超过90%（25℃）.3、海拔不超过1000米。
4、中频感应电炉炉体周围没有导电尘埃，爆炸性气体及能严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体。
5、没有明显的振动和颠簸。
6、冷却水温度在+5℃－30℃。
水质硬度不超过8度，混浊度不大于5度，酸碱度PH值在6.5－8.5范围内。
7、三相电源波动不大于±5%。
合理配料对中频炉节能节电至关重要炉料的科学管理对提高中频炉生产效率、降低能耗具有重要意义。
首先必须掌握所用各种炉料的化学成分，并进行仔细合理的的配料计算，利用各种炉料的合理搭配，做到钢液中主要化学成分符合要求，有害杂质元素含量尽可能少、不超标，避免因调整成分而拖延熔炼时间，杜绝因成分不合格而使钢液报废，增加物耗、电耗。
为此，炉料必须根据化学成分、含杂质情况及块度大小进行适当分类，切割大、长型废钢，有条件应对轻、薄料打包处理，保证顺利加料，减少熔炼时间。
炉料块度的大小应与电源频率相适应，感应电炉所用电源频率随炉子容量的增大而降低。
因此，大容量中频炉可以使用大块炉料，小容量感应炉使用小块炉料。
感应电流在多金属导体的分布服从集肤效应。
炉料和钢液中的感应电流是服从集肤效应由表面向中心依次减弱的。
以电流强度降低到表面电流强度的36．8％的那一点到导体表面的距离叫电流透入深度，炉料中的感应电流主要集中透入深度层内，加强热料的热量主要由表面层内供给，为使炉料整个横断面得到相同的温度，随加热时间的延长，炉料向周围介质中散失的热量增多，从而热效率下降。
如果透入深度层和炉料几何尺寸配合得当，则加热需要的时间短，热效率高。
坩埚横向裂纹造成穿炉的原因中频炉穿炉是坩埚横向裂纹造成的，横向裂纹的产生原因有二：一是镁砂坩埚打结时密度不均匀；二是烧结时温度过高。
从本事故具体分析来看，我们排除了镁砂打结密度不均匀的事故原因。
理由有3条：1、打炉前镁砂混合均匀后才开始打炉，并严格按打炉工艺执行的。
无取向电工钢磁性能的研究
≥0.18 ≤0.050 ≤0.006 0 ≥0.20 ≤0.003 0 ≥0.23 ≤0.040 ≤0.005 0 ≥0.20 ≤0.003 0 ≥0.025
【作者简介】李慈颖，女，硕士，湖南华菱涟源钢铁集团有限公司工程师。
44 qiyekejiyufazhan
2019 年第 11 期（总第 457 期）
300 mm 样条共 24 片，将样品放入试验炉，经 200 ℃× 48 h 时效处理后再空冷至室温测磁性能，对比时效处理前 后铁损和磁感的变化情况及劣化率。
铁损劣化率＝ （时效后铁损－时效前铁损） ÷时效前 铁损×100%
表 1 不同工艺条件下试样化学成分质量分数
牌号
工艺条件
化学成分质量（%）
ห้องสมุดไป่ตู้
C
Si
企业科技创新
2019 年第 11 期（总第 457 期）
无取向电工钢磁性能的研究
李慈颖，隋亚飞，张益龙，王仕华 （湖南华菱涟源钢铁集团有限公司，湖南 娄底 417009）
【摘 要】文章研究了不同成分体系下夹杂物 （包括第二相析出物） 的变化、磁性能的变化 及影响无取向电工钢磁性能和磁时效铁损劣化率的主要因素。结果表明：影响铁损的主要 成分为 C、S、Sb、P、Si，其影响大小为 C＞S＞Sb＞P＞Si；影响磁感的主要成分为 S、 P、Si，其影响大小为 S＞P＞Si；影响铁损劣化率的主要成分为 C、S、Sb、P、Als 和 Mn，其影响大小为 C＞S＞Sb＞P＞Als＞Mn。通过降低 C 和 S 杂质元素及调整 P、Sb、 Mn、Si 等成分，铁损劣化率由原工艺的平均值 19%以上降低到新工艺的 3%以下，新工 艺下磁性能优于原工艺，新工艺下夹杂物数量比原工艺少。 【关键词】电工钢；磁性能；铁损；磁感；磁时效；铁损劣化率；无取向；夹杂物 【中图分类号】TG335.12 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）11-0044-04
无取向电工钢(硅钢)生产流程[S]、[C]、[N]的控制教材
![无取向电工钢(硅钢)生产流程[S]、[C]、[N]的控制教材](https://img.taocdn.com/s3/m/73071f07a300a6c30c229f8f.png)
NERC-CCT
—— 电工钢中[S]对磁性能的影响
钢中[S]含量增加，铁损增加，存在铁损急剧增加的[S]含 量，由此，电工钢中[S]控制成分为小于50ppm。
NERC-CCT
—— 电工钢中[N]对磁性能的影响
[N]含量在25ppm以上时，铁损急剧增加，由此，钢中[N] 含量控制应以25ppm为极限。
NERC-CCT
二、转炉流程生产无取向电工钢的关键工序
关键工序与任务： 铁水预处理工序，脱[S]、控制[N]； 转炉冶炼工序，脱[C]、脱[N]、控[S]； RH 精炼工序，脱[C]、脱[S]、控[N]； 连铸工序，控[C]、控[N]、控[S]。
NERC-CCT
—— 转炉流程脱硫工序的选择
1）铁水脱硫的优点:
—— 铁水中碳、硅含量高，提高了硫的反应能力， 从而有利于脱硫； —— 铁水中氧含量低，提高了渣－铁之间的硫分配 比，脱硫效率高； —— 铁水脱硫因其较好的动力学条件，脱硫剂利用 率高，而且脱硫速度快； —— 铁水脱硫费用低，如高炉、转炉、炉外精炼每 脱除1kg硫，其费用分别约为铁水脱硫的2.5倍、16 倍和6倍。
氮在α-Fe、γ –Fe、 δ –Fe、液态铁中的溶解度
氮在铁液中的溶解度
氮在铁中的溶解度
NERC-CCT
② 合金元素含量对氮在铁液中溶解度的影响
低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制
低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制张新仁 谢晓心摘 要：采用正交方案研究了不同Si 、Mn 、P 、Sn/Sb 、B 、N 等元素组成试料及后工序主要工艺参数对磁性影响规律,提出了可供大生产试制P 15/50=4.00-8.00 W/kg 范围、B 50比现行对应各牌号普通硅钢高0.1 T(B 50≥1.75～1.80 T)以上、适合作中小型高效电机铁芯材料的低铁损高磁感系列无取向电工钢成分及主要工艺参数组成方案。
关键词：高磁感 低铁损 无取向电工钢 高效电机RESEARCH AND DEVELOPMENT OF LOW IRON LOSS HIGH MAGNETIC INDUCTIVITY NON —ORIENTEDSILICON STEEL SERIESZhang Xinren Xie Xiaoxin (Wuhan Iron and Steel Corp.)Abstract ：The present paper has probed into the law about influences of test samples consisting of different elements such as Si, Mn, P, Sn, Sb, B and N and main down stream process parameters on the magnetic performance by way of orthogonal plan and in the meanwhile advanced a process planincluding the main chemical compositions and process parameters for large scale production of low iron loss, high magnetic inductivity and non oriented silicon steel series particularly suitable for iron cores of small and medium sized high efficiency motors. The range of P 15/50 for this steel series is 4.00 to 8.00 W/kg and B 50 of this steel is 0.1T Gs hgher than that of the common brand silicon steel sheets.Keywords ：high magnetic inductivity low iron loss non oriented silicon steel high efficiency motor ▲1 前 言随着电力、电器行业的进步,机电产品正朝着小型化、高精度化、高效率化方向发展,用普通冷轧硅钢片制造的铁芯难以满足要求,开发低铁损、高磁感冷轧无取向系列电工钢产品替代现行普通冷轧硅钢片是机电产品减小体积、减轻重量、节约铜铁消耗、提高效率的主要途径。
2退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响
中虽然含硅量只有０．２５％，但最终退火时的１／４面
主要是｛１１１｝＜１１０）位向，冷轧织构依然存在，硬度继
的织构与含１％～２％Ｓｉ钢的织构相似。在晶粒长
续降低。研究结果表明冷轧纤维织构＜１１１＞／／ＮＤ
大过程中随着退火温度的升高，晶粒尺寸几乎呈直
组织退火再结晶时易发生｛１１１｝择优晶核Ｈ］。
’线增大（图３）。
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｇｒａｉｎ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＬＯＷ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｎｏｎ－－ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｓｔｅｅｌ ｏｎ
Ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＷＡＮＧ Ｆｅｎｇ—ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｂｏ
（Ｂａｏｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ．。Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１９００。Ｃｈｉｎａ）
退火温度对铁损的影响主要与晶粒组织有关， 与织构的关系不大。晶粒回复、再结晶和晶粒长大 过程中，涡流损耗（Ｐ。）几乎不变，磁滞损耗（Ｐ“）降
低，实际上也就代表了总铁损的降低（Ｐ。）（图５）。 随着退火温度的升高，纤维组织消失、晶粒长大，晶 内缺陷减少、晶界减少，磁畴壁移动的阻力减小，磁 滞损耗降低。
作者简介：王峰涛（１９７５一），男，１９９８年毕业于西安冶金建筑科技大学，工学学士，工程师，现就职于宝钢股份宝钢分公司。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｆｅｎｇｔａｏ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｍ，电话：０２１—２６６４８１６６，传真：０２１－－２６６４６５３９。
万方数据
第４期
王峰涛等：低硅无取向电工钢退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响
收稿日期：２００８—０８—２８
万方数据
低硅无取向电工钢退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响
作者： 作者单位： 刊名：
宝钢高牌号无取向电工钢的生产与应用
２００８年第４期宝钢技术９宝钢高牌号无取向电工钢的生产与应用陈凌峰，陈晓，谢世殊（宝钢分公司硅钢部，上海２００９４１）摘要：介绍宝钢高牌号无取向电工钢的研制、生产和应用情况。
宝钢在２００５年自主开发并试制成功高牌号无取向电工钢Ｂ５０Ａ４００，其各项性能指标均达到或接近国外产品的同等水平；２００７年高牌号无取向电工钢产量达１．４５万ｔ。
宝钢高牌号无取向电工钢主要应用于大型水轮发电机、汽轮发电机、风力发电机以及交直流大电机。
关键词：高牌号无取向电工钢；电机；磁感应强度；铁损中图分类号：ＴＭ２７５文献标识码：Ｂ文章编号：１００８一０７１６（２００８Ｊ０４一Ｏ００９—０３ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＢａｏｓｔｅｅｌ’ＳＨｉｇｈ－ｇｒａｄｅＮｏｎ．ｏｒｉｅｎｔｅｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｔｅｅｌＣｈｅｎＬｉｎｇｆｅｎｇ，ＣｈｅｎＸｉａｏ，胁Ｓｈｉｓｈｕ（ＳｉｌｉｃｏｎＳｔｅｅｌＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＢａｏｓｔｅｅｌＢｒａｎｃｈ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００９４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＢａｏｓｔｅｅｌ’Ｓｈｉｓｈ—ｇｒａｄｅｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｅｅｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎ２００５。
Ｂａｏｓｔｅｅｌｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｔｒｉｍ－ｐｒｏｄｕｃｅｄｈｉｓｈ－ｇｒａｄｅｎｏｎ—ｏｒｉｅｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｅｅｌＢ５０Ａ４００ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ．Ｅａｃｈｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｒｅａｃｈｅｄｏｒｗａｇｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆｔｈｅｓａｒｎｅｐｒｏｄｕｃｔａｂｒｏａｄ．Ｉｎ２００７，Ｂａｏｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｅｄ１４．５ｔｈｏｕｓａｎｄｔｏｎｓｏｆｈｉｇｈ—ｇｒａｄｅｎｏｎ・ｏｒｉｅｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｅｅｌ，ｗｈｉｃｈｗａｓｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｔｏｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｈｙｄｒｏ一，ｔｕｒｂｏ一，ｗｉｎｄ—ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓａｎｄｍｕｈｉｐｌｅｃｕｒｒｅｎｔｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｓｈ—ｇｒａｄｅｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｔｅｅｌ；ｍｏｔｏｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎ；ｉｒｏｎｌｏｓｓ０概述高牌号无取向电工钢主要用于大型汽轮、水轮发电机的铁芯以及高效节能家电、电动汽车、无刷ＤＣ和ＡＣ感应电机铁芯。
我国高牌号无取向电工钢发展情况
我国高牌号无取向电工钢发展情况-深度分析- 高牌号无取向电工钢是指50W400以上的各个牌号。
主要用于大、中型水力、火力、风力发电机。
我国高牌号无取向电工钢以50W310、50W290和50W270、35W250等品种为主。
目前国内只有武钢、太钢、宝钢能生产高牌号无取向电工钢。
2009年三大钢厂实际产量也只有26.82万t，而需求量超过了35万t，存在着很大的缺口。
近两年各企业不断扩充和新增电工钢生产线，特别是中低牌号无取向电工钢生产技术门槛相对比较低，出现了供大于求的局面。
而高牌号无取向电工钢出现了供不应求的现象。
今后几年内，高牌号无取向电工钢50W350、50W310、50W290、50W270、50W250和35W250等的需求一定会快速增加。
1 国内高牌号无取向电工钢生产现状高牌号无取向电工钢牌号为35W210-35W400（厚度为0.35mm，铁损P15/50为2.1-4.0W/kg，磁感B50＞1.66B/T）和50W230-50W350（厚度为0.50mm，铁损P15/50为2.3-3.5W/kg，磁感B50为＞1.66B/T）的低铁损、高磁感产品。
我国只有武钢、宝钢和太钢生产高牌号无取向电工钢，三大钢厂垄断国内冷轧高牌号无取向电工钢生产的局面，占市场需求的60%。
表1为近三年无取向电工钢的实际产量。
2009年高牌号无取向电工钢合计产量达到26.82万t，其中武钢7.21万t、宝钢7.00万t、太钢12.61万t（太钢已连续三年产量第一），所占比例见图1。
从产品结构看，无取向电工钢产品主要还是集中在中低牌号，而高性能无取向电工钢高端产品的生产能力薄弱，高牌号产量所占比例低。
2 太钢冷轧高牌号无取向电工钢主要品种及性能长期以来，我国高牌号无取向电工钢仍有赖于进口，主要集中在日本、韩国、俄罗斯等国家。
面对电工钢市场的良好前景，太钢大力开发高牌号无取向冷轧电工钢，并全面进入发电设备制造行业和电机行业。
高强度无取向电工钢的研究进展_潘振东_项利_张晨_仇圣桃_王忠英
２０１４年４月第３８卷第４期 Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．４Ａｐｒ．２０１４高强度无取向电工钢的研究进展潘振东，项利，张晨，仇圣桃，王忠英（先进钢铁流程及材料国家重点实验室，钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心，北京１０００８１）摘 要：针对宝钢集团、日本新日铁住金和ＪＦＥ公司公开的相关专利等资料，总结了国内外高强度无取向电工钢的研究进展，分析了不同电工钢的化学成分、生产工艺及产品性能，指出固溶强化、细晶强化、析出强化、位错强化都有可能被用来提高无取向电工钢的强度，并阐述了四种强化方式的优缺点；指出在高强度无取向电工钢的研发过程中，需根据其具体用途确定目标性能，再采用合适的强化手段，最终实现力学性能、磁性能和生产性能之间的平衡。
关键词：高强度；无取向电工钢；强化方式中图分类号：ＴＧ１４２．７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－３７３８（２０１４）０４－０００７－０８Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ＳｔｅｅｌｓＰＡＮ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ，ＸＩＡＮＧ Ｌｉ，ＺＨＡＮＧ Ｃｈｅｎ，ＱＩＵ Ｓｈｅｎｇ－ｔａｏ，ＷＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ－ｙｉｎｇ（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｓｔｅｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｅｅｌｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｔｅｎｔｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｐｕｂｌｉｃ ｂｙ Ｂａｏｓｔｅｅｌ，Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｔｅｅｌ ＆Ｓｕｍｉｔｏｍｏ Ｍｅｔａｌｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ＪＦＥ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｔｅｎｔｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｅａｃｈ ｏｆ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｆｉｎｅ－ｇｒａｉｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｒ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｍａｙ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｅｅｌｓ．Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｓｔａｔｅｄ，ｔｏｏ．Ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｅｏｐｌｅ ｓｈｏｕｌｄ ｆｉｒｓｔｌｙ ｍａｋｅ ｓｕｒｅ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｅｅｌ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｕｓｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｏ ｕｓｅ ａ ｒｉｇｈｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｎｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｅｅｌ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ０ 引 言随着航空航天、飞轮蓄能、电动工具、离心压缩机、微汽轮发电机等行业的发展［１－２］，转子转速可高达每分种数万转甚至十几万转高速电机的应用越来越多，此时常规的转子铁芯难以承受其高速旋转产生的离心力，这对无取向电工钢的强度提出了更高的要求［３］。
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２００６年
锑、锡、硼等合金 对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响
黄望芽
（上海宝钢股份有限公司制造管理部
上海２０１９００）
摘要本文通过对高牌号无取向电工钢的金相组织、织构、析出物以及夹杂物的剖析，分析了合金 元素（锑、锡、硼）对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响。锑（Ｓｂ）和锡（Ｓｎ）可以使易磁化的 立方织构和高斯织构得到强化，而抑制难磁化的（１１１）Ｙ织构的发展，改善无取向电工钢的织构特 性。然而，当硼氮比（Ｂ／Ｎ）大于４．１时，硼（Ｂ）能够使Ｙ织构得到强化，同时抑制立方织构和高 斯织构的发展。本研究还发现，当晶粒尺寸小于１５０“ｍ时，铁损随着晶粒尺寸的增大而降低，而 晶粒尺寸对磁感应强度的影响却相对较弱；然而，成品织构却与磁感应强度的影响相对铁损则更为 显著，Ｙ织构的强化可使磁感应强度降低。所以，锑和锡对改善高牌号无取向电工钢电磁性能有着 较为积极的作用；过高硼（Ｂ／Ｎ＞４．１）的加入，会产生细小且分散的析出物而使得电磁性能劣化。
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１前言
随着全球对能源节约和环境保护的逐渐重视，电工钢作为电工业中最重要的软磁材料之一，已经开始对 全球工业的发展产生着愈为深远的影响。电工钢主要有取向电工钢和无取向电工钢，其中无取向电工钢主要 用来制作旋转机械如各类电机、压缩机等，同时由于它良好的冲片性及其它相对于取向电工钢加工性能方面 的优势，也被广泛用来制作一些小型变压器和其它固定设备的定子。所以，无取向电工钢是一种推动电工业 快速发展的一个重要材料，尤其是它可以提高电器设备的效率以达到节约电力的目的。所以，为了满足电工 业逐步发展的需求，一些具有高效性能的无取向电工钢在奄 ｉ≮爹，≮蠢 尊爹：一誊荨 ≮霉、再。：。 ｍ．矿ｍ，
图２ 再结晶退火后Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ的ＯＤＦ
ＰｒｅｍＫｕｍａｒ等人［７］指出织构因子（ＴＦ）一Ｙ织构和立方织构的比率一与电磁性能之间有着很强的对应关 系，所以，本文也将织构因子作为一个影响电磁性能的一个因素进行研究。考虑高斯织构对电磁性能的影响 和立方织构有着相似之处，所以本研究选择Ｙ织构和立方织构与高斯织构之和的比率作为织构因子，即ＴＦ＝ Ｙ织构／（立方织构＋高斯织构），其中，Ｙ织构是四种主要织构之和，即（１１１）［１１ ０］，（１１１）［１ ２ １］，（１１１）
表３不同过程处理后的带钢晶粒尺寸（ＩＩ ｍ）
钢种 热车ＬＣＬＮ后 热轧带钢常化处理后 退火后成品
Ａ
ｆ
１６７．９
１４１．７
Ｂ
６６．０３
１６３．３
１３０．６
Ｃ
｝
１４８．６
１１１．８
Ｄ
７３．５
１６１．５
１２６．２
３．３ 织构
在ＸＲＤ检测后，通过分析软件Ｔｅｘｔｏｏｌｓ可以得出织构分布图。每个织构分析的偏差角为１５。，再结晶退
最终电磁性能在单片检测仪上检测，金相组织检测在带钢垂直轧制方向的横截面上进行。通过Ｘ射线衍 射仪（ＸＲＤ）分析，得到带钢表面（１１０）、（２００）和（２１１）极图，并通过专用工具进行织构分析，得到带钢表 面的取向分布函数（０ＤＦ）。再结晶过程中绝大多数新晶粒从带钢表面开始长大，而且本实验最终产品都已经 完成了完全再结晶过程（如图１所示）。所以，要了解铁素体晶粒的织构发展过程，分析表面织构显得尤为 重要。
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２实验材料方法
１３
钢种
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
锑、锡、硼等合金对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响
表１实验材料基本化学成分情况 （％）
添加元素
Ｓｉ
Ｃ
Ｍｎ
Ｓ
Ｎ
Ｓｎ
Ｂ
Ｓｂ
０
Ｏ
０
０．１０
０
０
２．０
０．００３
０．２７
０．００２
０．００１
０
０．００４１
０
０
０
０．０７６
钢种
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ
表２ 试验钢种的电磁性能
铁损Ｗ。。脚（瓦特／公斤）
通常来说，电磁性能是电工钢产品最重要的性能指标，并且无取向电工钢的电磁性能的控制主要通过对 两个冶金特性（晶粒尺寸和织构）及夹杂物的控制来实现。织构或晶粒择尤取向是在晶粒回复、再结晶和晶 粒长大的过程中，晶界由于能量、活动性及内能的各向异性而发生迁移所形成。获得低铁损、高磁感应强度 一直是电工钢产品发展的方向【２，３］，而精确控制成分和／或制造过程则是一个有效手段。对无取向电工钢来 说，化学成分一直来是影响其电磁性能的首要因素，但是，获得合适的织构和晶粒尺寸也同样重要。有研究 表明，在钢中加入锑可以改善产品织构，从而改善产品电磁性能，锡也有相似的作用［４］。在１９７９年，新日 铁发现硼（０．００２～０．００４％）的加入可以使板坯在加热过程中优先与Ｎ结合形成ＢＮ，从而使得Ａ１Ｎ粗化［５】。 而且，随着（１００）［００１］织构的强化，（１１１）织构强度会减写ｉｊ［６】。本文通过一系列实验研究，对比分析了合 金元素（Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂ）对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响，以寻求一种制造具有高磁感的无取向电工钢 的方法。
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（ａ）
（ｂ）
图４热轧带钢中ＳＥＭ发现的夹杂物种类
（ａ）含锡钢Ｂ中的Ａ１２０３ （ｂ）含锑钢Ｄ的ＭｎＳ
１７
锑、锡、硼等合金对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响
（ａ）
（ｂ）
（Ｃ）
图５含硼钢中的（ａ）大尺寸夹杂和（ｂ）ｄｘ尺寸夹杂，以及（Ｃ）ＥＤＳ结果
（ａ）
（ｂ）
图６在合金添加钢中的析出物形态
（ａ）晶内析出物
在最终产品和热轧带钢上，通过配有能谱分析（ＥＤＳ）的透射电镜（ＴＥＭ）和扫描电镜（ＳＥＭ），进一步分 析锑、锡和硼对析出物和夹杂物的影响。
３实验结果 ３．１ 电磁性能
最终产品的电磁性能如表２所示，含锑钢Ｄ具有最高的磁感，其次是含锡钢Ｂ，它们相对于对比钢种Ａ磁 感Ｂ。。分别提高０．０２特斯拉和０．００９特斯拉，且钢种Ａ、Ｂ、Ｄ的铁损ｗ。。／５０非常接近，其值为２．３～２．４瓦特／ 公斤。含硼钢Ｃ的铁损（２．６８４瓦特／公斤）明显比其它钢种高，而且Ｂｓ。（１－６７８特斯拉）也明显低，与对比钢 种Ａ相比，ｗ。。／５０提高了０．３４８瓦特／公斤，Ｂ。。降低了０．００４特斯拉。 ３．２金相组织
１６
锑、锡、硼等合金对高牌号无取向电工钢电磁性能的影响
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６０ ６５ ７０ ７５ ８０ ∞ｌ
８６ ９０
（ａ）
（ｂ）
图３退火后钢带的织构强度分布情况
（ａ）沿Ｔ１纤维（①＝０～４５。） （ｂ）沿１，纤维（≯１＝０～９０。）
３．４ 夹杂物和析出物 夹杂物和析出物分别通过扫描电镜ＳＥＭ和透射电镜ＴＥＭ进行观察，可以发现含硼钢Ｃ的夹杂物比其它钢
种更为分散，而钢种Ａ、Ｂ、Ｄ的夹杂物分布形态相似。图４显示在热轧带钢中存在两种形式的夹杂物，分别 是Ａｌ。０。和ＭｎＳ。在含硼钢中我们还发现有细小的Ａ１ ｚ０。夹杂存在（如图５所示），而在其它钢种中没有发现。 虽然在所有钢中都有Ａ１。０。夹杂，但是含锡钢Ｂ和含锑钢Ｄ中的Ａ１２０。夹杂尺寸为１’１．５ ｕ ｍ，比含硼钢Ｃ中Ａ１ｚＯｓ 夹杂尺寸（０．１、０．６ ｌａ ｍ）大得多。同时，我们在退火后的合金添加钢Ｂ、Ｃ、Ｄ中发现，均有析出物在晶界和 晶内析出，如图６所示。
（ｂ）晶界析出物
４分析与讨论 ４．１ 合金元素对晶粒尺寸、织构和析出物的影响
晶粒组织和夹杂物的控制是影响无取向电工钢电磁性能的关键因素。图８所示是各钢种常化处理后及再 结晶退火后的晶粒尺寸，锡、锑、硼的添加能够使晶粒尺寸减小。这是因为在热轧过程的冷却阶段，这些添 加元素会以化合物等形态沿晶界或在晶内析出，阻碍了热轧过程及退火过程中再结晶晶粒的长大［８］。而含 硼钢ｃ的晶粒最小，是由于含硼钢的夹杂物比其它钢种更细小、更弥散，这些夹杂物则成为再结晶过程中阻 碍晶粒长大的一个重要因素［９］，而且硼以ＦｅｚＢ化合物形态向晶界偏析趋势很强，不象锡和锑那样向带钢表 面偏析。有研究指出，当钢中硼含量与氮含量的比率大于２．５时，硼的偏析将阻碍晶粒的长大［５］，而本研 究中，硼／氮比达到了４．１，硼的偏析将更大程度地阻碍再结晶过程中的晶粒长大。