取向硅鋼的現(xiàn)狀及發(fā)展

侯桂芹，張　穎，向　北

（河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院，唐山　063000）

取向硅鋼的現(xiàn)狀及發(fā)展

侯桂芹，張穎，向北

（河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院，唐山063000）

【摘要】取向硅鋼是一種高附加值、高壁壘的功能材料。本文介紹了國(guó)內(nèi)外取向硅鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】取向硅鋼；現(xiàn)狀；發(fā)展

取向硅鋼是發(fā)展電力和電訊的關(guān)鍵材料，是一種高附加值、高壁壘的產(chǎn)品，生產(chǎn)流程長(zhǎng)，工藝復(fù)雜，是鋼鐵企業(yè)最高制造水平的標(biāo)志。由于取向硅鋼生產(chǎn)工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)、技術(shù)要求高，因而其質(zhì)量、產(chǎn)量及種類被視為是衡量鋼鐵制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志。

1　國(guó)外取向硅鋼的發(fā)展情況

取向硅鋼的研究開(kāi)始于20世紀(jì)30年代。1930年美國(guó)學(xué)者Goss[1]采用冷軋和退火工藝制成3％Si取向硅鋼，為取向硅鋼的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。該技術(shù)被美國(guó)Armoc公司采用，并對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，又通過(guò)對(duì)Goss織構(gòu)形成機(jī)制和抑制劑作用機(jī)理的進(jìn)一步研究，使取向硅鋼鐵損大幅度降低，磁性更加穩(wěn)定[2]。50年代中期開(kāi)發(fā)的MnS為抑制劑的產(chǎn)品命名為普通取向硅鋼，簡(jiǎn)稱GO鋼。此后，Armco技術(shù)占據(jù)了世界取向硅鋼的主要地位。60年代，日本學(xué)者田中悟、阪?zhèn)}昭等人開(kāi)始研究鐵損更低的高磁感取向硅鋼，簡(jiǎn)稱Hi-B鋼。新日鐵生產(chǎn)的Hi-B鋼以A1N+MnS為綜合抑制劑，并于1968年正式投產(chǎn)。1986年日本鋼管公司生產(chǎn)出了6.5％Si硅鋼，并于1993年投產(chǎn)，產(chǎn)品命名為Super-E Core產(chǎn)品。此后，日本取向硅鋼在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平及性能測(cè)試等方面均已超過(guò)美國(guó)，處于世界領(lǐng)先地位。

2　國(guó)內(nèi)取向硅鋼的發(fā)展情況

國(guó)內(nèi)取向硅鋼的研究開(kāi)始于上世紀(jì)中期。1952年太原鋼鐵首次試制熱軋1～2％Si硅鋼，并與冶金部鋼鐵研究院合作試制熱軋3～4％Si硅鋼，并于1956年正式投產(chǎn)[3]，但產(chǎn)品磁性不穩(wěn)定。1961年上海鋼鐵研究所和大連鋼廠合作生產(chǎn)取向硅鋼，產(chǎn)品性能和產(chǎn)量基本滿足軍工需求，取向硅鋼在國(guó)內(nèi)立足。此后，隨著工藝的陸續(xù)改進(jìn)，采用加入合金元素、調(diào)整元素含量、氫氣退火等方法，產(chǎn)品磁性和產(chǎn)量均得到了明顯提高[4]。

目前，武漢鋼鐵公司是國(guó)內(nèi)高質(zhì)量取向硅鋼產(chǎn)量最大的企業(yè)。1978年，冷軋硅鋼在武鋼首次投產(chǎn)，1985年，投資約4.8億，年產(chǎn)取向硅鋼可達(dá)2.8萬(wàn)噸。1993年，武鋼取向硅鋼年產(chǎn)量約3.5萬(wàn)t，到2005年，武鋼取向硅鋼年產(chǎn)量已高達(dá)13.21萬(wàn)t。2008年7月寶鋼從日本進(jìn)口了先進(jìn)設(shè)備，開(kāi)始生產(chǎn)取向硅鋼。2010年，鞍鋼采用自主研發(fā)工藝，從法國(guó)、德國(guó)引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備投產(chǎn)取向硅鋼。目前，太鋼六軋硅鋼廠可年產(chǎn)取向硅鋼15萬(wàn)t。與日本相比，我國(guó)取向硅鋼制造存在工序不穩(wěn)定、加工成材率低、冶煉成分命中率和牌號(hào)合格率差等問(wèn)題。

3　取向硅鋼的最新進(jìn)展

3.1低鐵損取向硅鋼的發(fā)展

現(xiàn)今日本生產(chǎn)的取向硅鋼質(zhì)量最好，日本新日鐵公司在高磁感取向硅鋼Hi-B生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上（0.30mm厚產(chǎn)品W17≈1.00W/kg），進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)：提高Si含量、減薄板厚和細(xì)化磁疇，生產(chǎn)出了W17≈0.75W/kg的0.23mm厚和W17≈0.68W/kg的0.18mm厚的產(chǎn)品。并在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用了齒狀輥加工細(xì)化磁疇技術(shù)和激光照射技術(shù)。等離子噴射和冷軋板電解侵蝕形成溝槽的細(xì)化磁疇技術(shù)被川崎鋼公司在生產(chǎn)中所采用[5]。

3.2以AlN作抑制劑的Hi-B新工藝

與普通取向硅鋼CGO比起來(lái)Hi-B鋼的價(jià)格要高的多，其產(chǎn)量?jī)H占取向硅鋼總產(chǎn)量的20％，主要被用來(lái)生產(chǎn)噪音低損耗低的高級(jí)變壓器。按照目前Hi-B生產(chǎn)所使用的工藝要再開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品存在很多困難。新日鐵開(kāi)始研制并應(yīng)用新的Hi-B生產(chǎn)工藝。其特點(diǎn)是以AlN為主要抑制劑，鑄坯加熱溫度降到1150～1250℃，脫碳退火后在含NH 3的H2+N 2氣中進(jìn)行滲氮處理。該工藝中的AlN抑制力要比通用的Hi-B鋼中AlN抑制力更強(qiáng)，二次再結(jié)晶更充分。

3.3鑄坯加熱溫度降低的新工藝

到目前降低鑄坯加熱溫度的技術(shù)已進(jìn)行了一定研究，并取得了一些成果。近年來(lái)國(guó)外尤為重視對(duì)鑄坯加熱工藝的研發(fā)改進(jìn)。隨著研究的進(jìn)一步深入，傳統(tǒng)的鑄坯高溫加熱工藝將被普通步進(jìn)式加熱+高頻高溫短時(shí)間加熱（德國(guó)蒂森和日本新日鐵公司所采用）或普通步進(jìn)式加熱+直接通電快速加熱工藝所代替。如若采用新工藝技術(shù)降低鑄坯加熱溫度，高溫加熱爐就將要被完全淘汰。另外，高溫環(huán)式退火爐也將逐步取代高溫罩式退火爐。

4　取向硅鋼的發(fā)展趨勢(shì)

取向硅鋼新技術(shù)的開(kāi)發(fā)動(dòng)力源于最終用戶無(wú)止境的要求。如對(duì)硅鋼磁特性方面要求磁感應(yīng)強(qiáng)度高、中、弱磁場(chǎng)下的鐵損低；為了滿足制造電器時(shí)沖剪加工的需要，要求有一定的塑性；為了提高磁感性能降低磁滯損耗要求其有害雜質(zhì)含量低板型平整以及表面質(zhì)量好；為了對(duì)環(huán)境友好還要求硅鋼鐵心工作時(shí)低噪音化[6]。

近幾十年來(lái)，美、日等國(guó)致力于開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高磁感、低鐵損、磁致伸縮小、表面質(zhì)量好的冷軋取向硅鋼，技術(shù)日趨完善。硅鋼發(fā)展方向圍繞一個(gè)核心—降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

世界取向硅鋼研究開(kāi)發(fā)的主體趨勢(shì)：

1）高溫Hi-B和高溫取向硅鋼板坯采用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)。

2）低溫Hi-B和低溫取向硅鋼生產(chǎn)技術(shù)的完善和研究。

與世界取向硅鋼研究開(kāi)發(fā)趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，板坯低溫加熱、細(xì)化磁疇及減薄帶鋼方面的專利技術(shù)發(fā)展快速。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張譯中.國(guó)外晶粒取向硅鋼技術(shù)的進(jìn)展[J].上海金屬，2002，24（3）：31-38.

[2]盧鳳喜，湛劍，姚國(guó)昌.我國(guó)硅鋼進(jìn)出口回顧與展望[J].電器工業(yè)，2009，（2）：43-47.

[3]何忠治.電工鋼的最近發(fā)展[J].金屬功能材料，1997，4（6）：241-247.

[4]金延.電工鋼板的開(kāi)發(fā)[J].金屬功能材料，2003，（4）：38-43.

[5]張譯中.國(guó)外晶粒取向硅鋼技術(shù)的進(jìn)展[J].上海金屬，2002，24（3）：3-33.

[6]何寒，曹建春，周曉龍等.取向硅鋼中晶粒抑制劑及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2009，23（14）：500-506.

【作者簡(jiǎn)介】

侯桂芹（1980-），女，漢，河北唐山，碩士，講師，材料學(xué)。