（材料加工工程专业论文）fe3si硅钢带热轧和冷轧织构分析.pdf

囊i一0 ， l _ ，冬矗妒碍“膏。慧 11， i：# 、 l 0 a t h e s i si nm a t e r i a l sf o r m i n ge n g i n e e r i n g 、 a n a l y s i so nh o tr o l l i n ga n d c o l dr o l l i n g t e x t u r eo ff e - 3 s is t e e ls t r i p b yy a n gh u a s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rl ic h a n g s h e n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 8 0 l 【r 气、- t + _ - j 。 一 弋 3 独创性声明 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我- - n - r 薹竺的同志对本研? 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并孝示谢 学位论文作者签名：才勿野 日 期：沙p 矛。d7 秒矿 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年口 ”。学位论文作者签名： 。 签字日期： 物耸 | 。q - 口孑 导师签名： 签字日期： 一_ _ 10誊一：v 、 1iil焉；l 鞋爵蕾， 东北大学硕士学位论文 摘要 f e 3 s i 硅钢带热轧和冷轧织构分析 摘要 本文在国内外薄板坯连铸连轧技术发展的基础上，综述了取向硅钢的生产现状和国 内外学者的研究成果。通过在实验室条件下模拟薄板坯连铸连轧生产f e 3 s i 钢带的试 验研究，对f e 3 s i 钢带热轧、常化及冷轧等不同工艺条件下的织构进行了测试与分析， l 主要研究工作如下： l( 1 ) 热轧甜试样和3 艄式样的e b s d 结果表明，热轧板材由表面至中心形成织构梯度， ， 过渡层中存在 1 1 0 织构，中心层存在 0 0 1 、 1 1 2 等织构。织构取向 密度随着压下量的增加而逐渐增大，当总压下量达到9 7 1 时，存在 1 1 0 、 0 1 0 和锋锐的 0 0 1 织构。 ( 2 ) 热轧撕式样和5 撼样的织构取向密度分析表明，中间道次压下率对y 纤维织构 1 0和e 纤维织构影响很小( 高斯织构基本相同) ，而对q 纤维织构影响较大。 ( 3 ) 热轧3 撑、甜两种不同化学成分试样e h 表面至中心织构梯度近似，与h i b 钢织 构分布接近；丫取向线上， 1 1 1 织构的取向密度大- 于 1 1 1 织构的取向密度。 ( 4 ) 冷轧织构主要由a ( r d ) 和t ( n d ) 组分构成，当总压下量为5 9 2 和7 0 5 时，丫纤维织构逐渐增多。总压下量达到7 9 7 和8 4 3 时轧制道次过多，导 致丫纤维织构逐渐减弱。 ( 5 ) 从冷轧1 3 # i 式样与热轧3 臧样的织构对比可以看出，冷轧织构分布基本继承了 热轧织构分布，但q 、e 和y 纤维织构发生了改变：q 纤维织构从 0 0 1 向 2 2 3 、 1 1 1 转变；纤维织构i 句 1 1 1 转变；y 纤维织构取向密度都 在增大， 1 1 1 取向密度受q 纤维织构转变影响较大。 ( 6 ) 从冷轧1 4 # 试样与热轧甜试样的织构对比可以看出，冷轧后q 纤维织构向 1 1 1 转变，h 4 处取向线上 1 1 1 织构的取向密度最大，中心层的y 取向 l线上 1 1 1 织构取向密度最大。 关键词：薄板坯；连铸连轧；取向硅钢；织构 f 、 冷 “ 毒 飞多母。， ，ir pl ： j a n a l y s i so nh o tr o l l i n ga n d c o l dr o l l i n g 。t e x t u r eo ff e 3 s is t e e ls t r i p a bs t r a c t t h i sp a p e rr e v i e w st h es i t u a t i o n o fi n t e r n a la n de x t e r n a lr e s e a r c hr e s u l t sa n d d e v e l o p m e n ta b o u tt h ee x p l o i t a t i o no fg r a i no r i e n t e ds i l i c o ns t e e lw i t ht h ep r o c e s sb a s e do n t h es t a t u so ft h et e c h n o l o g yo fc o n t i n u o u sc a s t i n ga n dr o l l i n g t h e t e x t u r eo fh o tr o l l i n g , n o r m a l i z i n ga n dc o l dr o l l i n go n f e - 3 s ig r a i no r i e n t e ds i l i c o ns t e e la r et e s t e da n da n a l y s i s e d t h r o u g h o u ts i m u l a t i n g t h i ns l a bc o n t i n u o u sr o l l i n gp r o c e s st op r o d u c eo r i e n t e ds i l i c o ns t e e li n t h el a b t h ef o l l o w i n gg e n e r a lc o n c l u s i o n sb a s e do nt h er e s u l t so ft h i sw o r kc a nb ed r a w n ( 1 ) t h ee b s dr e s u l t so fh o tr o l l e ds a m p l e 错a n d3 撑s h o w e dt h a tt e x t u r eg r a d i e n te x i s t s f r o ms u t r a c et oc e n t e r 1 1 0 o r i e n t a t i o ne x i s t si nt r a n s i t i o nl a y e ra n d 0 0 1 ， 1 1 2 1 o r i e n t a t i o n e x i s t si nc e n t e r w h e nt h er e d u c t i o ni s9 7 1 ， 1 1 0 、 1 1 0 a n ds h a r p 0 0 1 o r i e n t a t i o ne x i s ti nt h es a m p l e ( 2 ) a n a l y s i so nt e x t u r ed e n s i t y o fh o tr o l l e ds a m p l e 错a n d5 撑s h o w e dt h a t t h e i n t e 珊e d i a t er e d u c t i o nh a dl e s se f f e c to n 丫a n de ( g o s so r i e n t a t i o ni ss i m i l a r ) f i b e rt h a n q f i b e l ( 3 ) t h e r ew e r es i m i l a rt e x t u r eg r a d i e n tf o rh o tr o l l e ds a m p l e3 群a n d 甜w i t hd i f f e r e n t c h e m i c a lc o m p o s i t i o n s t h es a m p l e sh a ds i m i l a rt e x t u r ed i s t r i b u t i o nt oh i b s t e e l fh i - bs t e e l - t h ed e n s i t yo f 1 1 1 o r i e n t a t i o nw a sh i g h e rt h a n 1 1 1 o n 丫f i b e r ( t h ec o l dr o l l e dt e x t u r e w a sc o m p o s e db yq ( r d ) a n dy ( n d ) f i b e l w h e nt h et o t a lr e d u c t i o nw a s5 9 2 a n d7 0 5 ，t e x t u r eo n 丫f i b e ri n c e a s e dg r a d u a l l y w h e nt h et o t a lr e d u t i o nw a s7 9 7 a n d8 4 3 ，t e x t u r eo n 丫f i b e rd e c r e a s e dg r a d u a l l y b e c a u s e o ft h ee x c e s s i v ep r o c e s s e s ，( 5 ) t h es a m p l e s1 3 # a n d3 舟s h o w e d t h a tt h ec o l dr o l l e dt e x t u r ei n h e r i tt h ed i s t r i b u t i o no f h o tr o l l e dt e x t u r e ，b u tt h et e x t u r eo fq ， a n dy c h a n g e d ： qf i b e rc h a n g e df r o m 0 0 1 o r i e n t a t i o nt o 2 2 3 a n d 1 1 1 o r i e n t a t i o n t h e e f i b e r m 、l t j 、，：- 焉0 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t r a n s f o r m e dt o 1 1 1 o r i e n t a t i o n o nyf i b e r , a l lt h et e x t u r ed e n s i t yi n c r e a s e da n dq f i b e re f f e c t e dg r e a t l yo nt e x t u r ed e n s i t yo f 1 1 1 o r i e n t a t i o n ( 6 ) t h e c o l dr o l l e d s a m p l e 1 3 # a n d3 襻s h o w e dt h a ta f t e rc o l d r o l l i n g , o o l o r i e n t a t i o nt r a n s f o r m st o 1 1 q o r i e n t a t i o n o n qf i b e r o n f i b e r , t h ed e n s i t yo f011 1 1 2 o r i e n t a t i o no fh 4l a y e ri ns a m p l e1 4 # w a st h eh i g h e s ti nt h e l a y e r s ，o n yf i b e r ，t h ed e n s i t yo f 111 o r i e n t a t i o no fh 2l a y e ri ns a m p l e1 4 # w a s t h eh i g h e s ti nt h el a y e r s k e yw o r d s ：t h i ns l a b ，c o n t i n u o u sc a s t i n ga n dr o l l i n g ，g r a i no r i e n t e ds i l i c o ns t e e l ，t e x t u r e i v 1；0 东北大学硕士学位论文 目录 l l i l l l l l 目录 摘要i a b s t r a c t i i l l ；i 录i 第1 章绪论。1 1 1 薄板坯连铸连轧生产的工艺特点1 i i i 薄板坯连铸连轧生产的概述1 i 1 2 世界薄板坯连铸连轧技术的主流类型。1 1 1 3 薄板坯连铸连轧技术在我国的应用3 1 2 取向硅钢的概述及生产现状4 1 2 1 硅钢的分类4 i 2 2 国内外取向硅钢生产现状。5 1 3 采用薄板坯连铸连轧技术生产取向硅钢的优势7 1 4 硅钢织构的分析方法。8 1 4 1 热轧织构1 0 1 4 2 冷轧织构1 0 1 5 国内外取向硅钢织构的研究现状1 l i 5 1 国外取向硅钢织构的研究现状。1 1 1 5 2 国内取向硅钢的研究现状1 3 1 6 本论文的研究目的、意义和内容。1 4 i 6 i 研究目的和意义1 4 i 6 2 研究内容。1 5 第2 章试验材料与试验方法1 7 2 1 试验材料。1 7 2 2 实验工艺过程1 7 2 2 i 热轧。1 7 2 2 2 常化。1 8 2 2 3 冷轧1 9 2 2 4 试样的制备2 0 第3 章热轧硅钢板材织构分析2 3 3 1 实验结果和分析2 3 3 2 i 热轧带钢的织构梯度2 3 3 2 2 不同变形制度热轧织构分析2 5 3 2 3 不同化学成分对热轧织构的影响3 2 3 2 4 常化织构与热轧织构的比较4 0 3 。3 本章小结。4 5 第4 章冷轧硅钢带材织构分析4 7 4 1 实验结果和分析4 7 4 1 1 不同变形冷轧织构分析4 7 4 1 2 沿不同厚度织构变化5 0 lll，ii， ，、；o ，i#lif，-i 东北大学硕士学位论文目录 一 1 4 1 3 冷轧过程织构演变分析5 6 l 4 2 本章小结5 8 o 第5 章结论6 1 参考文献6 3 j $ 【谢i 。6 7 、1 + 喜 0j 、 0 东北大学硕士学位论文 目录 葛ii i i 一i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i 麓i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i 目录 摘要i a b s t r a c t i t 目录i 第1 章绰 论1 1 1 薄板坯连铸连轧生产的工艺特点1 1 1 1 薄板坯连铸连轧生产的概述1 1 1 2 世界薄板坯连铸连轧技术的主流类型l 1 1 3 薄板坯连铸连轧技术在我国的应用3 1 2 取向硅钢的概述及生产现状4 1 2 1 硅钢的分类：4 1 2 2 国内外取向硅钢生产现状5 1 3 采用薄板坯连铸连轧技术生产取向硅钢的优势7 1 4 硅钢织构的分析方法8 1 4 1 热轧织构1 0 1 4 2 冷轧织构1 0 1 5 国内外取向硅钢织构的研究现状1 1 1 5 1 国外取向硅钢织构的研究现状1 1 1 5 2 国内取向硅钢的研究现状。1 3 1 6 本论文的研究目的、意义和内容1 4 1 6 1 研究目的和意义1 4 1 6 2 研究内容。1 5 第2 章试验材料与试验方法1 7 2 1 试验材料1 7 2 2 实验工艺过程1 7 2 2 1 热轧。1 7 2 2 2 常化1 8 2 2 3 冷轧。1 9 2 2 4 试样的制备2 0 第3 章热轧硅钢板材织构分析2 3 3 1 实验结果和分析2 3 3 2 1 热轧带钢的织构梯度2 3 3 2 2 不同变形制度热轧织构分析2 5 3 2 3 不同化学成分对热轧织构的影响3 2 3 2 4 常化织构与热轧织构的比较。4 0 3 3 本章小结4 5 第4 章冷轧硅钢带材织构分析4 7 4 1 实验结果和分析4 7 4 1 1 不同变形冷轧织构分析4 7 4 1 2 沿不同厚度织构变化5 0 、lfttj- 。!，；-崎 、 ； 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论弟l 草箔化 1 1 薄板坯连铸连轧生产的工艺特点 1 1 1 薄板坯连铸连轧生产的概述 缩短流程、简化工序是冶金工业发展的大方向。连铸技术的出现，逐步取代了初轧 工序，带来了钢铁工业的一次技术革命，薄板坯连铸连轧技术t s c r ( t h ms l a bc a s t r o l l i n g ) l 拘应用又将逐步取代热带钢生产中的加热和粗轧工序。进步缩短流程也将给 钢铁工业带来新的技术革命，薄板坯连铸连轧技术，作为钢铁生产短流程的一部分，正 受到世界各国的普遍重视，被认为是2 1 世纪钢铁工业产品竞争力的主要手段之一【。薄 板坯连铸连轧相对于传统轧制的优点：1 ) 生产能力适合中型钢铁企业生产板材；2 ) 布置 紧凑、设备重量轻、流程短、占地少、能源和动力消耗少，因此运行成本低；3 ) 可应用 半无头轧制技术，批量生产超薄规格热带，实现以热代冷；4 ) 生产一般用途板材和超薄 带钢具有较强的市场竞争力。自1 9 8 9 年第一套生产设备投产以来，迅速体现出其巨大 的优越性，因而推广应用的速度很快。截至2 0 0 2 年1 2 月，全球已经建成了4 0 多条生 产线，共5 8 流，其生产能力达6 2 0 0 万t a ，其工艺技术装置日趋完善，一些新技术的开 发和应用，使其更具市场竞争能力。 薄板坯连铸连轧技术的发展有以下特点： ( 1 ) 已建成投产的几条生产线情况良好，产品质量逐年提高，产量增加，生产品种 逐步扩大。 ( 2 ) 采用薄板坯连铸连轧技术的用户日益增加，除了小型钢厂外，还有一些大型钢 铁联合企业。 ( 3 ) 经过不断完善和发展，新一代薄板坯连铸连轧技术已经诞生。 1 1 2 世界薄板坯连铸连轧技术的主流类型 薄板坯连铸连轧生产技术，主流生产线按类型可分为c s p ( c o m p a c ts t r i pp r o d u c t i o n ) 即为紧凑式板带生产、i s p ( i n l i n es t r i pp r o d u c t i o n ) 在线板带生产工艺、f t s r ( f l e x i b l en i n s l a br o l l i n g ) & p 灵活性薄板坯轧制工艺。就不同类型的生产线来看，以c s p 建设得最多。 c s p ( c o m p a c ts t r i pp r o d u c t i o n ) 技术是由德国施罗曼西马克( s m s ) 公司研究开发的 薄板坯连铸连轧技术。1 9 8 9 年世界上第一条c s p 生产线在美国n u c o r 公司的 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 c r a 、f o r d s v i l l e 厂建成。目前，有3 8 台c s p 连铸机在内的2 4 条c s p 连铸生产线 广泛分布在北美、南美、欧洲、亚洲、非洲等世界各地，生产能力达到3 9 0 0 万吨年【2 】o c s p 生产工艺流程为：电炉一钢包精炼炉一薄板坯连铸机一均热保温一热连轧机一层流 冷却一地下卷取。c s p 技术的主要特点是采用立弯式铸机漏斗形结晶器，最初的铸坯很 薄，一般为4 0 - - 5 0 m m ，未采用液芯压下，后部设辊底式隧道炉做为铸坯的加热均热及 缓冲装置，采用5 , - - 6 架精轧机，成品带钢最薄为1 2 m m 。c s p 工艺设备结构简单，操 作稳定。产量较高，可生产低碳钢、结构钢、h s l a 、管线管、可热处理钢、弹簧钢、 工具钢、耐磨钢、硅钢( 取向、无取向硅钢) i 刎、不锈钢等普通连铸机所能浇铸的所有钢 种。 ， i s p ( i n l i n es t r i pp r o d u c t i o n ) 技术是由德国曼勒斯德马克公司( m d h ) 开发的，其工艺 流程为钢包车一中间灌一薄片状侵入式水口一结晶器一铸轧区段一大压下量初轧机一 剪切一感应加热炉一克日莫那炉一精轧机架一层流冷却一地下卷取1 4 1 。i s p 工艺生产线 布置紧凑，不使用长的均热炉，总长近1 8 0 m ，是目前最短的薄板坯连铸连轧生产线， 从钢水变成热轧带卷仅需2 0 - - - 一3 0 m i n ，可以生产低碳钢、高碳钢、深冲钢、结构钢、管 线钢、不锈钢【2 , 5 , 6 1 。i s p 工艺技术含量高，液芯压下、大压下轧机、感应电磁加热等都 很有特色，但设备复杂，对管理及技术水平要求较高。荷兰h o o g o v e n s 钢厂的i s p 生产 线，铸坯厚9 0 m m 经液芯压下后7 0 m m ，成品后1 0 , - - - 2 5 m m 。出铸机的铸坯经剪切后进 入辊底式隧道炉，再经2 架粗轧机及温度控制段进入5 架精轧机组。其特点是按半无头 轧制生产超薄带钢设计，成品厚度最薄约0 8 m m 。避免了超薄带钢在离开轧机的自由状 态经层流冷却辊道通向卷取机的过程中产生漂浮和不稳定状态；同时也减少了单卷轧时 头尾的超差，提高成品的收得率。在粗轧与精轧之间设有强冷却温度控制段，在生产低 碳钢和超碳钢的超薄带钢时在精轧机组中进行全铁素体轧制，在中间坯进入精轧机组前 就使其在强冷段将温度从a t 3 线以上降到a a 3 以下再进入精轧机组。该机组为单流铸机 生产线，生产能力为1 5 0 t a ，它代表了i s p 的最新技术成果【7 , s l 。 f t s r ( f l e x i b l en i ns l a br o l l i n g ) 技术是由意大利达捏利( d 粕i e l i ) 公司开发的又一种 薄板坯连铸连轧工艺。其流程为炼钢炉一炉外精炼炉一薄板坯连铸机一旋转式除磷机一 隧道式加热炉一二次除磷机一立辊轧机一粗轧机一保温辊道，三次除磷装置一精轧机 一输出辊道和带钢冷却一地下卷取机i 们。f t s r 采用透镜形结晶器，在铜板结晶器的下 口宽面仍具有凸出的形状，一直延伸到而冷0 段末铸坯才逐步成矩形，铜板结晶器连带 0 段一起被成为长漏斗形结晶器，或称h 2 结晶器( 取同时满足高质量、高拉速之意) 。它 具有c s p 漏斗形结晶器的优点，但又减少了铸坯的变形率，有利于生产包晶钢在内的一 -s#女fj i j ! 0 一 。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 些裂纹敏感性钢种并有利于提高拉速。采用直结晶器弧形连铸机及液芯压下，但它不同 于i s p 只在0 段完成液芯压下，而是通过所浇钢种、铸坯断面、中包温度、拉速、结晶 器冷却及二冷等参数来测算和控制铸坯液穴长度，并合理分配各扇形段的压下，使最终 压下点接近液穴的末端，以获得最佳的减少偏析及中心疏松而调铸坯质量的效果。f r s t 工艺按照不同的要求，铸坯出结晶器厚为5 0 - - 一9 0 m m ，经液芯压下后为3 5 - 7 0 m m ，最 薄产品可达0 7 - - 0 8 m m ，单流铸机生产线一起规模1 6 0 万妇。埃及阿达比亚a i , - e z z 重工业公司的带钢直接生产厂( d s r p ) 的单流铸机生产线一起规模1 6 0 万伽，它最能代 表f t s r 先进技术水平。达涅利f t s r 工艺技术的开发虽比c s p 及i s p 晚，但它是前二 者的基础上开发和发展了有自己特色的专有技术，在技术上颇有后来居上之势。f f s r 据不同工艺要求可以生产包晶钢的碳钢汽车用钢、不锈钢、低碳合金钢、碳素钢等各种 不同钢种的带钢【1 0 l 。 r 1 1 3 薄板坯连铸连轧技术在我国的应用 中国钢铁工业近些年来发展迅速，自1 9 9 6 年以来，钢产量持续保持在1 亿t 以上， 2 0 0 7 年钢产量将近5 亿t ，约占世界总产钢量的4 0 ，成为世界上产钢量最多的国家。 在经济全球化的大环境中，我国政府采取了正确的宏观经济政策，扩大内需，加强基础 繁 建设，保持经济以较快的速度增长，人民生活水平不断提高，国内市场需求快速增长， 这些因素都是我国钢铁生产发展的推动力量。中国钢铁工业近年来进行了结构调整，通 唪 过工艺技术结构调整，企业的技术进步有明显的进展。近2 0 年来，我国钢铁企业的连 铸发展很快，连铸比由1 9 9 0 年的2 2 7 提高至2 0 0 4 年的9 6 0 3 ，其中中国钢铁协会 7 0 家企业共产连铸坯2 2 5 亿t ，比2 0 0 3 年增长2 5 7 3 ，连铸比9 7 ，比2 0 0 3 年提高 1 6 9 个百分点；1 4 7 个非会员企业共生产连铸坯4 0 0 0 万t ，比2 0 0 3 年增长2 5 6 l ，连 铸比9 9 0 1 ，比2 0 0 3 年提高0 2 5 个百分点；全行业连铸比为9 7 3 4 1 1 a , 1 2 】。 中国的薄板坯连铸连轧厂一般都能在投产后迅速实现月达产和年达产。包钢、邯钢 的c s p 生产线，鞍钢的a s p 生产线、唐钢的f t s r 生产线都达到或超过了原设计的年 产能力，走在世界同类生产线的前列。各厂都能迅速掌握工艺操作、设备维护等技术， 运行平稳，事故较少，这也是中国薄板坯连铸连轧生产效率快速提高的重要原因i ”l 。 中国薄板坯连铸连轧生产线不仪生产效率高，同时也开展了大量的产品开发工作， 各厂都取得了具有自己特色的产品研发成绩，有的已经实现了批量生产。可以说中国薄 板坯连铸连轧的生产效率与产品开发基本上实现了同步增长。产量的增长必须做到工 艺、装备正常化，加上积累的生产管理经营，实际上是产品开发的重要基础，而产品的 、e， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 jllliilllii11111111iiiiiiii一iiiiiiiii i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ； 开发又促进了工艺、装备的进一步优化。各厂在生产细晶与超细晶钢、低碳高强度钢、i 微合金化高强钢板中取得成功【1 4 ，1 5 】。比如1 ) 珠江钢厂c s p 作业线已经成为全球集装箱 用薄钢板最大供应商，包钢也批量生产了铌微合金化高强度钢板并解决了铌微合金化钢 种的混晶问题。2 ) 马钢c s p 生产线在进行开发研究后，已经成功地将冷轧基料在热轧卷 产量中的比例由3 0 提高到7 5 以上。3 ) 涟钢和唐钢半无头轧制实验已经超过千吨级的 规模；唐钢、珠钢等厂还进行了铁素体轧制的试验研究【1 0 1 。 中国已经成为世界上薄板坯连铸连轧产能和产量最多的国家 9 1 。在继续保持生产效 一 率领先的前提下，我们要进行品种开发、质量提高等新工艺探索。经过努力争取在未来i 几年后，使我国在薄板坯连铸连轧的生产技术、产品结构与质量、装备与相关材料自主 0 开发等方面都能达到世界一流水平并能引领薄板坯连铸连轧的未来发展。 1 2 取向硅钢的概述及生产现状 1 2 1 硅钢的分类 ； 硅钢是电力、电子和军工事业中不可缺少的重要软磁合金。硅钢钢板在磁性材料中 的用量最大，主要用于制作铁芯、磁开关、继电器、磁屏蔽、镇流器等，是我国各类电 机、变压器等电器产品的核心材料【1 6 】。按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种，冷轧硅钢 钢板又可分无取向和取向两种，取向硅钢又分为普通取向硅钢和高磁感取向硅钢( 如表 1 1 ) 。 。 。 表1 1 硅钢钢板的分类 ： 乃6 l e l 1c l a s s i f i c a t i o no f s i l i c o ns t e e ls h e e t 取向硅钢是指晶粒按照 1 1 0 位向规则排列，沿轧制方向的磁性优越，主要用 作变压器。晶粒如图如图1 1 所示的规则排列，其 1 1 0 晶面平行于轧制平面，易磁化方 向 晶向平行于轧制方向，沿轧向磁化时磁性高，而横向为较难磁化的 方向， 所以也称单取向或g o s s 取向冷轧硅钢。 一 、， ； j 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 1 0 0 d d 晶向 轧制方向 图1 1 1 1 0 取向硅钢中晶粒排列和晶粒取向硅钢板示意图 f i g 1 1s c h e m a t i cd i a g r a m o fa r r a n g e m e n to fg a i ni n 1 1 0 a n dg o s s 1 2 2 国内外取向硅钢生产现状 日本电工钢产量、质量和制造技术都处于领先地位。冷轧电工钢是日本的王牌产品。 欧美和中国先后都引进日本的h i b 钢制造技术。欧美等国取向硅钢中h i b 钢占 2 0 2 5 。俄罗斯采用自己的制造技术，产品质量低于日本和欧美。日本、美国和饿罗 斯的取向硅钢都集中在两个钢的公司生产，德国、法国、英国等国家都只有一家公司生 产取向硅钢。我国只有武钢一家批量生产取向硅钢，由于取向硅钢年产量不足，现在每 年进口量约达4 0 万t 。武钢冷轧硅钢年产量逐年递增，但是h i b 钢产量一直较低。目 前全世界只有1 0 余家企业可以生产取向硅钢，主要企业有：日本的新日铁和j f e 、韩国 的浦项、美国的a k 和a l l e g h e n yl u d l u m 、俄罗斯的新利佩茨克( 简称n l m l ( ) 、德国及在 法国的蒂森克虏伯、英国的c o g e n tp o w e 、巴西的a c e s i t a 、波兰的s t a l p r o d u k ts a 、 阿赛诺米塔尔收购捷克v a l c o v n yp l e c h ua s 、中国的武钢等，全球现有取向硅钢生产 能力见表1 2 。 取向硅钢产能扩充缓解了世界需求的紧张局面，中国市场对取向硅钢的需求成为世 界之最，不断上涨的价格刺激了国内外企业纷纷扩充产能。从2 0 0 5 年开始，武钢、浦 项、n l m k 、a k 、蒂森克虏伯等都在扩产、新建生产线，2 0 0 8 年世界取向硅钢产量预测见 表1 3 1 1 7 】。 3 s i 硅钢以m n s 为抑制剂时二次再结晶温度为9 2 5 以上，用a i n 时约为1 0 5 0 1 2 ， 生产取向硅钢的传统工艺是铸坯必须经1 3 5 0 ( 2 以上的高温加热，防止抑制剂的过早析 出。这带来很多困难( 钢烧损率高达5 ，热轧板边裂严重，消耗大量燃料，炉衬寿命短， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 i 嗣i i i i 赫i i i i i i i i i i i i i i 麓i 麓i 篁i i i i i i 麓i i i l l l ll一iiiiii 经常清理炉渣，高温加热炉投资大) ，成材率和产量低，制造成本高。1 9 9 6 年日本新日 铁公司八幡厂采用铸坯在1 1 5 0 - 1 2 0 0 低温下加热，随后在含n h 3 + h 2 + n 2 气中渗氮处 理，并以( a 1 ，s i 料作为抑制剂的新工艺进行生产，产量增高，制造成本降低，磁性与 原h i b 钢相同。按此新工艺也已经开发和生产适合用作大型发电机定子贴心的0 5 m m 厚5 0 a 牌号取向硅钢。随后德国帝森( t h y s s e n ) 钢公司用m n s + c u 抑制剂生产c g o 钢 和m n s4 - a i n4 - c u 抑制剂生产h i b 钢时也将铸坯加热温度降到1 2 5 0 , - - - , 1 3 0 0 韩国浦 项钢公司和意大利t e m i 钢公司以同样工艺生产c g o 钢。俄罗斯和捷克以m n s 为主和 a i n 为辅的抑制剂生产c g o 钢，铸坯加热温度也降为1 2 5 0 1 3 0 0 。因此今后传统的 铸坯高温加热制度将会逐渐被中温和低温加热制度所替代。 表1 22 0 0 6 年世界取向硅钢和h i b 钢产量统计 t a b l e l 2g l o b a lo u t p u ts t a t i s t i co fg o s sa n dh i bs t e e li n2 0 0 6 国家公司取向产量( 万t )h i - b 钢产量( 万t )占世界h i b 钢比例( ) 日本新日铁3 02 3 54 7 日本 j f e2 291 8 美国 a k2 836 美国 a lc o r p 1 0 德国t k e s3 091 8 俄罗斯 n l 】m k2 8 中国武钢 2 00 30 6 韩国浦项 1 4 36 英国 c o g e n t 1 00 5l 其他8 1 7 3 4 合计 2 0 05 01 0 0 表1 32 0 0 8 年世界取向硅钢和h i b 钢产量预测 t a b l e l 3g l o b a lp r o d u c t i o np r e d i c t i o no fg o s sa n dh i bs t e e li n2 0 0 8 国家公司取向产量( 万t )h i b 钢产量( 万t )占世界h i b 钢比例( ) 日本新日铁 3 22 43 7 7 9 日本 j f e2 391 4 1 7 美国 a k2 934 7 美国 a lc o r p 1 0 德国 t k e s3 091 4 1 7 俄罗斯mm k 3 257 8 7 中国 4 1 5 ( 武钢) 7 8 7 韩国浦项 1 681 2 5 9 英国 c o g e n t 1 0 o 50 7 9 荷兰米塔尔2 其他 4 合计2 2 9 6 3 51 0 0 l j i j _ o ： t 。”、。“ 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 电工钢是一种高投入、，高消耗、高技术的节能钢种，利用薄板坯连铸连轧流程的低 成本生产电工钢是世界各国冶金工作者追求的目标。早在1 9 9 1 年至1 9 9 2 年n u c o r c r a w f o r d s v i l l e 就采用c s p 流程成功生产了电工钢。目前利用薄板坯连铸连轧生产电工 钢的厂家有a s t 、t k s 、h y l s a 、n u c o rc r a w f o r d s v i l l e 、西班牙的a c b 、中国的马鞍山 钢铁厂和本溪钢铁厂等。 ： 1 3 采用薄板坯连铸连轧技术生产取向硅钢的优势 ( 1 ) 铸态组织好。薄板坯连铸与传统板坯的冷却速度存在着较大的差异，所以铸坯的 铸态组织也存在着较大的差另1 1 1 8 , 1 9 。在常规板坯铸机的正常连铸生产过程中，由于电工 钢所具有的特点，尤其是w ( s i ) 大于1 7 且w ( c ) 小于o 0 1 的电工钢没有相变时，钢水 中形核核心很少，因此造成连铸坯柱状晶在没有阻拦的条件下生长的十分发达。在凝固 末期很少的晶核在铸坯中心凝固，而使中心等轴晶十分粗大。这种组织有2 方面不利影 响：一方面是对于连铸坯内部质量的影响，发达的柱状晶导致枝晶间元素偏析、杂