文献综述

1900 CSP取向硅钢文献综述

一、取向硅钢的现状

1.世界取向硅钢的现状

目前全世界仅有10余家企业可以生产取向硅钢。主要企业有：日本的新日铁和JFE、韩国的浦项、美国的AK和AlleghenyLudlum、俄罗斯的新利佩茨克、德国及在法国的蒂森克努伯、英国的CogentPower、巴西的Acesita、波兰的StaLprodukt A.A、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S、中国的武钢等。

2.我国取向硅钢的建设情况

截止到2007年年底，国内仅有武钢生产硅钢，2006年、2007年年产量分别为20．799万吨、27．398万吨。武钢2008年、2009年的取向产量预计分别是3l万吨、35万吨，其中Hi—B钢都达到5万吨。三硅钢预计2008年年底投产，武钢硅钢总产能达到l60万吨，届时取向硅钢总产能将达到40万吨，一跃超过NLMK、新日铁、AK、蒂森克虏伯，成为全球最大的取向硅钢生产厂家。比产量扩充更为重要的是其高磁感H1一B产量提更多，预计H1一B钢将占取向硅钢总量的40％，将为国内大型变压器厂提供更多原材料。鞍钢取向硅钢项目设计规模为年产26万吨，总投资57亿元，分两期进行，一期l0万吨／年，计划于2008年下半年投产；二期l6万吨年，计划2010年竣工，该项目所用的设备从法国、德国进口，生产工艺方面，采用自主研发。宝钢2008年7月取向硅钢将投产，已经从日本引进、安装了环形炉、罩式炉，安装了一条退火和酸洗生产线、两条脱碳退火线和一条绝缘涂装生产线，2009年第一期工程达到l0万吨产能。太钢六轧厂硅钢扩建工程完成，计划取向硅钢产能为l5万吨。

二、硅钢的应用领域以及分类

根据具体的用途不同，硅钢分为取向硅钢和无取向硅钢。

取向硅钢是变压器最主要和关键的材料，其特性在很大程度上决定了变压器的性能是否优良。我国变压器行业的主要特点是：规模庞大，中小型企业居多，生产集中度低，但国家电力发展带动了变压器行业的发展。我国变压器行业正朝着节能化、小型化、低噪声方向发展。使用量最大的配电变压器产品正由S9系列向Sll系列发展。变压器对Hi—B钢的要求是：单位铁损低、单位磁化容量小、饱和磁感应强度高、平整度好。随着变压器产量的增加，取向硅钢的耗量也逐年上升，尤其是随着高端变压器投资力度的加大，今后，高牌号取向硅钢的需求量会大幅增加。目前，国内只有武钢和宝钢能生产取向硅钢。鞍钢才开始试生产．高牌号取向硅钢尤其是激光刻痕HiB钢不能满足市场需求，很大一部分市场份额一直被新日铁、JFE、浦项等国外企业占领着。我们必须加快高牌号取向硅钢的开

发力度，提供优质产品。占领市场。

无取向硅钢用作转动机器的铁芯，要求钢板各个方向的磁特性均要优良。由于电机从大型发电机到小型马达多种多样，因此，无取向硅钢为了满足其各自的要求，牌也很多。一般地说，大型发电机、电动机等使用铁损值低的高牌号无取向硅钢片，而小型马达考虑力矩特性等，要求磁感与铁损平衡，所以用低牌号的无取向硅钢片。这种特点决定了无取向硅钢片从中等牌号向高低两极发展。高牌号无取向硅钢片含硅量3％，通用厚度0．50n~n、0．35n~'n，主要用作大发电机和大电动机。发电机平均效率为98．5 ，大电机为94％，这类钢的发展趋势是改进和简化生产工艺、制造铁损更低的新牌号无取向硅钢片。低牌号无取向硅钢片含硅量≤1．5％，通用厚度为0．65和0．50唧，主要用作微电机和小型电机，微电机效率只有4O％～50％，小电机效率也只有70％～8O％，这类电机钢在美国和日本用量相当大。这类钢的发展趋势是选用磁感高和制造成本低的无硅或低硅电工钢板制造，然而随着节能环保要求的日益提高，也发展了高效电机产品所需的“高效铁芯材料”。无硅或低硅电工钢板主要用丁家用电器。用低牌号无取向硅钢片制造小电机铁芯、EI型铁芯和镇流器铁芯，由于能源问题，对提高这些电器设备效率引起人们很大注意。为了适应高效率的要求，电机铁芯材料除要有更高磁导率外，还要有更低的铁损。通常这两个磁性参数是矛盾的，以往很难满足这一要求，而新口铁很好地解决了这个矛盾，开发出了新的高效铁芯材料，NcMI、Nc—BI。Nc—MI用作电机铁芯，要求有更小的磁各向异件：Nc—BI 用作镇流器铁芯，要求同时有高的磁导率和低的铁损。对于小型电动机等使用低牌号的无取向硅钢片，要重视高速连续加工中冲压性。这对绝缘涂层的特性影响很大，作为无取向硅钢片的绝缘涂层要求有绝缘性、冲压性、耐蚀性、耐热性及焊接性能等，因此，要求发展具有综合特性的绝缘涂层。

三、取向硅钢的生产工艺

1 取向硅钢传统生产工艺

取向硅钢按制造工艺和磁感大小可分为普通取向硅钢(CGO)和高磁感取向硅钢(Hi—B)。抑制剂是取向硅钢中的细小弥散第二相质点或晶界偏聚元素，在取向硅钢的生产中起着举足轻重的作用。在高温退火过程中，尤其是发生二次再结晶的温度范围内(900～1100℃)，基体中各种位向的初次晶粒都有长大倾向。因此，为使Goss晶粒得到发展，则须有抑制剂在钢中弥散分布，有效控制二次再结晶退火中其它位向再结晶晶粒的正常长大。通过加强抑制力，Goss晶粒不断吞并其他位向晶粒而发生异常长大，提高磁性能。普通取向硅钢(CGO)生产技术由Goss 在1934年发明，以MnS作为抑制剂，二次再结晶前采用二次中等压下率冷轧。1968年，新日铁采用一次大压下率冷轧法，以A1N 为主、MnS为辅助抑制剂，首次生

产出更高磁感和更低铁损的高磁感取向硅钢(Hi-B)。新日铁法也是目前最通用的高磁感取向硅钢生产方法。除新日铁法外，还有另外2种高磁感取向硅钢生产方法：以川崎为代表，添加Sb或Mo与MnSe或MnS作为抑制剂，采用二次冷轧；以美国为代表，添加B、N 与MnSe或MnS作为抑制剂，采用一次冷轧。

2 取向硅钢生产新工艺

2．1 薄板坯连铸连轧生产取向硅钢

薄板坯连铸连轧是2O世纪8O年代末成功开发的一种近终形连铸技术，经过多年的发展，目前已趋于成熟，走向工业化，用于生产取向硅钢必将拥有广阔的市场前景。目前，日本和美国_5]均已获得薄板坯连铸连轧生产取向硅钢相关专利，意大利AST2TERNI公司在自己的薄板坯连铸连轧生产线上成功生产了取向硅钢，国内钢铁研究总院¨6]在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧流程试制了取向电工钢，证明薄板坯连铸连轧流程生产取向电工钢是可行的。

2．1．1 薄板坯连铸连轧生产取向硅钢流程

与传统板坯流程相比，薄板坯连铸连轧省略了初SLm艺，铸坯厚度(

2．1．2 薄板坯连铸连轧生产取向硅钢技术优势

与传统板坯流程相比，薄板坯连铸连轧生产取向硅钢具有如下技术优势：

(1)第二相析出物细小，析出的MnS和A1N细小均匀，有效抑制晶粒长大，有利于二次再结晶晶粒取向织构的形成与发展，提高磁性能。

(2)板坯加热温度低、时间短，可避免传统工艺的铸坯高温加热所带来的麻烦并省去保温炉，在很大程度上减少工艺过程，大大降低生产成本。

(3)切边量小，成材率高。传统厚坯工艺单边切25mm，共切50mm；薄板坯工艺单边切10mm，共切20mm。

(4)组织和成分均匀，铸态组织好。薄板坯铸态组织晶粒尺寸细小，表面层和中心层的组织及成分差别小。同时，薄板坯连铸连轧工艺是一火轧制，不存在边部裂纹和横向裂(5)能量利用率高。薄板坯连铸连SLm艺不存在铸坯的中间冷却一再加热过程，可以充分利用铸坯热量，节约能源，比传统板坯节能6O 。

(6)热轧带卷厚度可小于1．2mm，采用一次冷轧法，即可生产厚度不超过0．23ram的取向硅钢产品。

2．2 异步轧制生产取向硅钢