（材料加工工程专业论文）含cu低温取向硅钢二次再结晶的研究.pdf

y 上 j1-1j_-_1 at h e s i si nm a t e r i a l sp r o c e s s i n ge n g i n e e r i n g s t u d yo fs e c o n d a r yr e c r y s t a l l i z a t i o no f l o w e r t e m p e r a t u r e g r a i n - - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e lw i t h c u b yw um e i h o n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rq ik e m i n a s s o c i a t ep r o f e s s o rg a ox i u h u a n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y2 0 0 8 土 ( ，t，11 1 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 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。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 一 学位论文作者签名：蒙羧修， 日期： 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。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： fi。lr f 、 1 1 东北大学硕士学位论文摘要 含c u 低温取向硅钢二次再结晶的研究 摘要 取向硅钢是一种重要的软磁材料，用量大，用途广泛，生产难度大。但传统的取向 硅钢生产时的铸坯加热温度高( 1 3 6 0 1 3 8 0 c ) 是一个突出问题。采用改变抑制剂的类型 以及进行渗n 处理有助于解决铸坯加热温度高的难题。 为了探索含c u 低温取向硅钢生产过程中的新特点和新规律。本文在实验室用模拟了 低温取向硅钢的生产，包括冶炼、热轧和带中间完全脱碳的二次冷轧。采用不同工艺的 渗氮退火和高温罩式退火，通过透射电镜的分析、最终产品的磁性能测定，分析了新抑 制剂的规律和特征以及在各种不同工艺下的二次再结晶机理。 主要研究结果如下： ( 1 )由于c u 扩大了奥氏体区，降低a 1 n 韵固溶温度和抑制析出。所以可以降低了取 向硅钢的铸坯加热温度( 1 3 6 0 降为约1 2 4 0 ) 。并由于后续渗氮退火的表面渗 n 和退火析出_ 王u ，增强了抑制剂的抑制能力，使二次再结晶发展完善，得到 成品磁性能良好的低温取向硅钢。 ( 2 ) 热轧试样中的主要析出物为以硫化物为核心的舢n ，还有极少量的s 化物。 ( 3 )渗氮退火，不仅仅起到回复的作用，同时也对钢板表层进行渗氮和析出细小弥散 的c u 质点，提高了抑制能力，提高最终成品的磁性能。实验发现退火温度5 5 0 、n 2 + h2 + n h 3 的干性保护气氛是含c u 低温取向硅钢渗氮退火的最佳工艺。 ( 4 ) 根据试样的低倍照片判断，在n 2 + h 2 的保护气氛中，含c u 低温取向硅钢的二次 再结晶启动温度约为9 7 0 左右。低保温时间大于2 小时、二次升温速度控制在 1 7 l l 左右是含c u 取向硅钢的最佳高温退火工艺，可以得到磁性能理想的取向 硅钢。 关键词：低温取向硅钢；二次再结晶：铜；渗氮 ，r0吖嚯 j j f - 、f d 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t s t u d yo fs e c o n d a r yr e c r y s t a l l i z a t i o no f l o w e r t e m p e r a t u r e g r a i n - - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e lw i t h c u a bs t r a c t g r a i n - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e li sak i n do fs o f tm a g n e t i cm a t e r i a lt h a ti sw i d e l yu s e d a tt h ep r e s e n tt i m e ，i t i sm a n u f a c t u r e dt h o u g hc o n v e n t i o n a lp r o c e s s o n eo ft h ed i f f i c u l t i e si nt h ep r o d u c t i o ni st h eh i 曲h e a t i n g t e m p e r a t u r e ( 1 3 6 0 1 3 8 0 ( 2 ) b e f o r eh o t - r o l l i n g m a k i n gac h a n g e i ni n h i b i t e ra n dn i t r i d i n gi ns u b s e q u e n t p r o c e s sc a nb eag o o ds o l u t i o no f t h i sp r o b l e m s i m u l a t e dt op r o d u c tg r a i n - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e li nt h el a bo nt h eb a s i so fi n v e s t i g a t i o no i ll o w e r t e m p e r a t u r eg r a i n - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e li n c l u d i n gc o p p e r a n a l y s i n gb yt e ma n dt h em a g n e t i cp r o p e r t yi s m e a s u r e d t h r o u g ht h e s e w o r k ss o m en e wr u l e sa n dc h a r a c t e r so fn e wi n h i b i t o ra n ds e c o n d a r y r e c r y s t a l l i z a t i o n sm e c h a n i s m a n dm a i nc o n t e n t so f t h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) c ue n l a r g et h ea u s t e n i t i ca r e a ，s or e d u c ed i s s o l v e st e m p e r a t u r eo f a l na n dr e s t r a i ne d u c t t h e h e a t i n g - u pt e m p e r a t u r ei sr e d u c ef r o m13 6 0 t o12 4 0 b e a e a u s en i t r i d i n ga n ds e p a r a t es - c ui n n i i r r i d i n ga n n e a l ，c a np r o d u c tp e r f e c tl o w e rt e m p e r a t u r eg r a i n - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e l ( 2 ) t h e e d u c tm o s ti sa t nt h a tc o r ei ss u l f i da n df e ws u l f i d ew h a ts e p a r a t ew i t ha i ni nh o t - r o l l e d ( 3 ) s a m p l e n o t o n l yr e v e r s i o n b u ta l s on i t r i d i n ga n ds e p a r a t es - c ui nn i t r i d i n ga n n e a l 5 5 0 ci st h ep r o p e r f i n i s h e dp r o d u c ta n n e a l i n gt e m p e r a t u r eb yc o m p a r i s o no fd i f f e r e n ta n n e a lt e c h n i c s ，i ti ss h o w t h a tt h ep r o t e c t i o na t m o s p h e r eo f d r yn 2 + h2 + n h 3i sb e t t e rt h a no t h e ra t m o s p h e r e ( 4 ) t h es e c o n d a r yr e c r y s t a l l i z a t i o n ss t a r t u pt e m p e r a t u r ei sa b o u t9 7 0 ( 2 b yc o m p a r i s o no f d i f f e r e n ta n n e a lt e c h n i c s ，t h eb e s tt e c h n i c si st h a ts e c o n d a r yt e m p e r a t u r er i s ei s17 c ha n d l o w e ri n s u l a t i o nw o r ki sm o r et h a n2h o u r s k e yw o r d s ：l o w e rt e m p e r a t u r eg r a i n - o r i e n t e ds i l i c o ns t e e l ；s e c o n d a r yr e c r y s t a l l i z a t i o n ；c o p p e r ；, n i t r i d i n g 、ll_膏 产6f-r 1 ； 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明：i 摘要i i ta b s t r a c t i i i ， 第1 章文献综述1 1 1 电工钢的发展历史1 1 1 1 国外电工钢的发展：1 1 1 2 中国电工钢的发展【2 】【1 7 1 4 1 2 国外低温取向硅钢的研究7 1 2 1 亚洲的发展情况7 1 2 2 欧洲的发展情况9 1 3 硅钢磁性能指标及影响因素。1 0 1 4 本论文的研究意义和内容11 1 4 1 本文研究的意义l l 1 4 2 本文研究的内容1 3 。第2 章实验方案和设备1 4 2 1 成分设计和抑制剂的选择- 1 4 2 2 实验方案：17 2 3 主要工序及设备_ 17 2 3 1 真空冶炼1 7 2 3 1 1 冶炼设备17 2 3 1 2 实验方案18 2 3 2 加热和热轧18 2 3 2 1 试验设备1 8 2 3 2 2 试验方案：19 2 3 3 酸洗19 2 3 4 冷轧工序。2 0 ，tti， 东北大学硕士学位论文目录 2 3 4 1 实验设备2 0 2 3 4 2 冷轧工艺：2 0 2 3 5 中间脱碳退火2 0 2 3 5 1 退火设备：2 0 2 3 5 2 中间脱碳退火工艺2 0 2 3 6 渗氮退火：2 1 、o 2 3 6 1 退火设备2 1 2 3 6 2 渗氮退火工序：2 l 2 3 7 涂m g o 工序2 2 2 3 8 高温退火2 2 2 3 8 1 高温退火炉2 2 2 3 8 2 高温退火工艺2 2 2 3 9 去应力退火2 3 第3 章热轧对二次再结晶影晌的研究。2 4 一一 3 1 热轧实验结果和分析2 5 3 1 1 热轧加热温度对二次再结晶的影响：2 5 3 1 2 热轧开轧温度对二次再结晶的影响2 7 3 2 热轧试样中抑制剂质点的观察2 9 3 2 1 热轧试样中的m n 2 9 3 2 2 热轧试样中的硫化物3 0 3 2 2 1c u x s 析出物3 0 3 2 2 - 2 ( c u , m a h 8 s 和( m n , c u ) s 3 1 3 3 热轧试样金相和织构的观察3 3 3 3 1 热轧试样金相的观察。3 4 3 3 2 热轧试样织构的观察3 5 第4 章渗氮退火对二次再结晶的影响3 8 4 1 渗氮退火机理的研究3 8 4 1 1 回复3 8 4 1 2 渗氮4 0 v f i t ij， l 0 东北大学硕士学位论文 4 1 3 ：- c u 的析出4 1 4 2 渗氮退火试验及其分析4 2 4 2 1 退火气氛对渗氮的影响4 2 4 2 2 退火温度对s - c u 析出的影响4 5 4 3 本章小结4 8 妙第5 章高温退火对二次再结晶的影响4 9 5 1 高温退火的理论研究4 9 5 1 1 二次再结晶理论机理的研究4 9 5 1 2 高温退火时硅酸镁底层形成的研究：5 2 。5 1 2 1 氧化膜5 2 5 1 2 2 氧化镁溶液5 2 5 1 2 3 形成硅酸镁底层的反应。5 3 5 1 3 高温退火时净化钢质的研究。5 3 5 1 3 1 净化的必要性5 3 5 1 3 2 硫化锰的去除5 3 5 1 3 3 氮化铝的去除5 3 5 2 高温退火工艺的制定。5 4 5 2 1 高温退火工艺的原则5 4 5 2 1 1 一次加热小5 4 5 2 1 2 一次均热5 4 5 。2 1 3 二次升温5 5 5 2 1 4 二次均热。5 5 5 2 1 5 冷却。5 6 5 2 2 高温退火工艺5 6 5 3 实验结果及分析5 6 5 3 1 二次再结晶启动温度( t 汀) 的试验。5 6 5 3 2 低保温时间对最终磁性能的影响5 9 5 3 3 二次升温速度对磁性能的影响6 2 5 4 本章小结6 4 东北大学硕士学位论文 目录 5 6 9 6 6 6 论 结献 章文谢 6 考 第参致 东北大学硕士学位论文第1 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 电工钢的发展历史 1 1 1 国外电工钢的发展 、：) 电工钢是钢铁工业中产量较大的一种特殊钢，是磁性材料中用量最大的一种合金材 料，约占全部磁性材料用量的9 0 以上，广泛应用于国防、航空、航天、邮电等领域。 从含s i 量来分，电工钢包括含碳量很低的小于0 5 s i 电工钢和o 5 6 5 s i 电工钢两类。 从晶粒的取向状况来分，电工钢可以分为晶粒取向硅钢( c o o ，h i b ) 和无取向硅钢( n o ) 。 取向硅钢用于制造变压器，电抗器等，无取向硅钢用于制造电机。由于电工钢是冶金产 品中生产难度最大、技术含量高、生产工艺过程复杂的品种，因而，把电工钢产量、质 量、品种水平视为衡量一个国家钢铁生产水平的象征。 电工钢的发展已有百年历史。普通热轧低碳钢板成为工业上最早应用的铁芯软磁材 料。但低碳钢的电阻率( p ) 低，铁芯损耗( p ) 大，碳和氮含量高，磁时效严重。1 8 9 2 年英国 人哈德菲尔特限a h a d f i e l d ) 等人开始研究硅钢【l 】。1 8 8 6 年美国w e s t i n g h o u s c 电气公司首 先用杂质含量约为0 4 的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。1 9 0 0 年，他与巴雷特 ( w f b a r r e t ) 等人发现2 5 - - - 5 5 s i f e 合金具有良好的磁性。19 0 2 年德国古姆利奇 ( e g u m l i c h ) 研究指出，加硅使铁的电阻率p 明显增高，涡流损耗p 。和磁滞损耗p h 降低， 磁导率肛增高，磁时效现象减轻 2 1 。1 9 0 3 年后，美国、德国开始生产热轧硅钢钢板。随 着硅钢力学性能以及杂质和晶粒尺寸等因素对磁性能影响研究的深入，热轧硅钢产品质 量日益得到改善和提高。到上个世纪下半叶，热轧硅钢的生产工艺已经很成熟。 从1 9 3 0 到1 9 6 7 ，冷轧电工钢以冷轧普通取向硅钢( g o ) 板为代表，取得了长足的发 展。1 9 3 0 年美国的g o s s 采用冷轧和退火方法开始进行大量实验研究，探索晶粒易磁化 方向平行于轧向排列的取向硅钢制造工艺，并于1 9 3 4 年申请专利( 二次冷轧 法) 3 】【4 j 。g o s s 晶粒取向硅钢沿其车l n 方向，较热轧无取向硅钢磁感应强度提高3 0 以上，铁损降低一倍，变压器的重量减轻5 。1 9 3 5 年美国的a r m o e 钢铁公司与 w e s t i n g h o u s e 公司合作利用此专利开始了冷轧取向硅钢的生产。1 9 5 8 年，梅也( j e m a y ) 等发表m n s 等第二相质点可强烈阻碍初次晶粒长大后，才明确了m n s 抑制剂对生产取 向硅钢的重要性。 大学硕士学位论文 第1 章文献综述 1 9 3 4 - - , 1 9 4 0 年间延森和鲁德( w e r u d e r ) 等研究了杂质元素和晶粒尺寸等因素对冷轧 性能的影响。1 9 4 6 - - 1 9 6 0 年间邓恩( c g d u n n ) 等详细研究了不同位向的3 s i f e 单晶 冷轧和退火织构，并提出3 s i f e 多晶体中 11 0 织构形成的取向生核和择优 机理，即晶界能作为驱动力的二次再结晶理论【5 - 7 】。这些基础研究对冷轧硅钢质量改 品种开发都起到了很大作甩。 随着冷轧、退火和后序工艺的不断改进和人们对取向硅钢二次再结晶的研究的深入， 普通取向硅钢的产量和性能均有了明显提高。1 9 5 7 年前西德a s s m u s 等人利用多次 冷轧和退火的方法制造出t j 喜- ：f i 1 0 0 立方织构的3 s i 钢【8 】。六十年代，日本学者 田中悟在对晶粒长大抑制剂、轧制、热处理工艺和玻璃涂层进行深入研究之后，证明以 a 1 n + m n s 为主要抑制剂和一次大压下率冷轧的工艺可以生产出更高磁性能的取向硅钢。 i 取向电饲援的开发 躬 箩： f r 鼢。 积蝴至- l 堕墼型垒掣翌蔓墅整一 ，；a 哪撅；一! 蹬墅! ：墼型咝一 图1 1 取向硅钢的发展 f i 9 1 1t h ed e v e l o p m e n to f g r a i no r i e n ts i l i c o ns t e e l 1 9 6 4 年开始试生产并命名为h i b 钢【9 】，但磁性不稳定。随后，随着冶炼，退火，涂层工 艺的改进，h i b 钢制造工艺日臻完善。h i b 钢的取向度比g o 钢( 一般取向硅钢) 更高， b 8 从1 8 3 t 提高到1 9 2 t ，同时磁滞损耗p h 明显降低，经过细化磁畴后，铁损p 1 7 比g o 钢降低约3 0 。自从1 9 6 8 年新日铁公司开发h i b 钢产品后，日本冷轧电工钢在产品质 量、制造技术和设备、新产品和新技术开发、实验研究及性能测试方面在世界上处于绝 j ， p “ 童暮 一懈 0 髓垂 i 褰 秽，刚骱彩#o赘氖移嚣彰磬融群舻蛐錾张乳辍鬣黟一扩，菇麓“妒。妒，、。备，r知j： 东北大学硕士学位论文 笫1 章文献综述 对领先地位。h i b 钢的生产标志着常规厚度的冷轧取向硅钢板的研制已进入了成熟阶段 ( 如图1 1 ) 1 1 0 。 1 9 7 3 年石油危机，能源紧张，同时由于美国开发了铁损极低的铁基非晶合金，进一 步促进了日本电工钢的迅速发展。新日铁和川崎公司采用提高硅含量、减薄产品钢带厚 度和细化磁畴技术，不断开发出不同牌号的高磁感取向硅钢。1 9 7 8 年日本东北大学荒井 贤一等开发了4 5 6 5 s i f e 快淬微晶薄带，但尚未正式生产【l i 】。1 9 8 6 年日本钢管公司 高田芳一等采用化学沉积渗硅法( c v d 法) 生产出了6 5 s i 硅钢【1 2 】，并于1 9 8 7 年采用温 轧法制造6 5 s i f e 合金，1 9 9 3 年实现工业化生产，产品命名为“s u p e r - ec o r e ”产品，主 要用于高频电机和变压器以及磁屏蔽。1 9 8 7 年荒井贤一等制得了与非晶合金相同，而磁 感b 8 高达1 9 7 t 的取向硅钢薄带【1 3 】【1 4 1 。 未来取向硅钢铁损降低的发展方向( 如图1 2 ) 【1 5 】： ( 1 ) 成品表面光滑，无硅酸镁底层( 如在m g o 隔离剂中加氯化物或涂舢2 0 3 隔离剂) ， 消除1 8 0 0 畴壁移动的钉扎位置和提高磁化均匀性，p 1 7 可降低约o 1 w k g ，达到o 6 5 ￥ w k g 。 ( 2 ) 控制( 1 1 0 ) 0 0 1 位向倾斜角小于3 0 ，减少钢板表面闭合畴，使b 8 提高到 1 9 6 _ - 2 0 0 t ( 如加少量的铋) ，p 1 7 可降低约0 1 w k g ，达到0 5 5w k g 。 ( 3 ) 将钢板减薄到o 1 5 m m 厚，使p 1 7 降低到0 3 5w k g 。 图1 2 未来的取向硅钢铁损降低的展望 。 f i 9 1 2f u t u r ep r o s p e c tf o rc o r el o s sr e d u c t i o ni ng r a i no r i e n t e ds i l i c o ns t e e l 未来晶粒取向电工钢的生产向“工艺紧凑化”( 薄坯连铸技术、薄带连铸) 、板坯 加热低温化、工序过程缩短化( 二次再结晶采用连续退火工艺) 的方向发展【1 6 1 。 东北大学硕士学位论文第1 章文献综述 1 1 2 中国电工钢的发展【2 】【1 7 】 我国电工钢的发展起步于上个世纪中叶。1 9 5 2 年太原钢铁厂首先试制热轧低硅钢板 f 1 之s i ) ，1 9 5 4 年正式生产。1 9 5 4 年太原钢铁厂与冶金部钢铁研究院合作试制成热轧 高硅钢片( 3 0 a r - 4 ) ，1 9 5 6 年正式生产。1 9 6 0 年上海矽钢片厂一次加热轧制法；1 9 6 3 年采 用氢气退火；1 9 7 8 年采用热轧后快冷工艺并申请了专利。这些改进工艺并推广到各厂后， 热轧硅钢产量和质量( 磁性、表面质量和厚度公差) 明显提高。产品磁性达到甚至超过以前 欧美国家的生产水平。 3 s i 冷轧取向硅钢的研究始于1 9 5 7 年初，冶金部钢铁研究院试验确定了两次冷轧 和退火的合适工艺以及慢升温高温退火工艺，首先制成了( 11 0 ) 0 0 1 取向硅钢。由于对抑 制剂和高温加热热轧的前工序认识不足，磁性不稳定。1 9 5 9 年钢铁研究院研制成o 0 5 和 0 0 8 r a m 厚( 11 0 ) 0 0 1 取向硅钢薄带。证明冷轧到中间厚度经高温退火通过二次再结晶形 成n1 0 ) 0 0 1 取向后，再经冷轧和退火，是生产厚度小于o 1 m m 取向硅钢薄带的技术关键。 1 9 6 1 年将此技术推广到上海钢铁研究所和大连钢厂进行生产。产品质量和产量基本满足 军工需要，使这种材料完全立足于国内。1 9 8 3 年用武钢生产的o 枷3 5 m m 厚取向硅钢 为原始材料，经过特殊酸洗去除表面玻璃膜和绝缘膜后再冷轧和退火的新工艺进行生产， 成材率明显提高，制造成本大幅度降低，产品磁性进一步提高并更加稳定，磁性达到国 际水平。1 9 6 4 年钢铁研究院采用m n s 抑制剂，连续炉脱碳退火，涂m g o 隔离剂，罩式 炉高温退火和涂绝缘膜工艺，使取向硅钢磁性和磁稳定性明显提高。1 9 7 3 年开始继续研 究取向硅钢中锰、硫和碳的合适含量以及残余铝含量的有利作用，特别是板坯加热温度 和加热制度。0 3 5 m m 厚度b 8 1 7 8 t ，p l s 1 0 5 w k g ，达到国外a m l e , o 专利生产的高牌号( 日 本z 1 0 牌号) 水平。在此实验基础上，于1 9 7 3 1 9 7 5 年间与太原钢铁公司合作生产的热轧 硅钢片的产品磁性全部达到当时国家标准y b 7 3 3 中d 3 4 0 最高牌号，相当于日本z 1 3 牌号水平。1 9 7 6 - - 1 9 7 7 年钢铁研究院在验证和消化日本专利的基础上制成了高磁感取向 h i b 钢，并研制成3 s i 高牌号无取向硅钢h 1 0 和含磷冷轧低碳电工钢。1 9 7 9 - 1 9 8 1 年 研制成4 s i 高磁感无取向硅钢，其磁性能达到日本最高牌号z 7 h 和z 6 h 水平。同时研 制成a l n + s b 抑制剂的h i b 钢，板坯加热温度可降低到1 2 5 0 。c 。1 9 8 2 - 1 9 8 4 年通过调整 普通取向硅钢中碳、锰、硫成分并加入少量锡( 或锑) ，使板坯加热温度降到1 2 8 0 - - , 1 3 0 0 。 1 9 8 7 - - - 1 9 8 9 年在h i b 钢中加入锡和铜，采用两段式高温常化处理和冷轧时效工艺制成 z 7 h 高牌号。后通过改进冷轧低碳低硅电工钢成分和制造工艺，使得0 5 r a m 厚板的铁损 东北大学硕士学位论文第1 章文献综述 达到日本2 s i 的h 1 8 牌号，半成品达到约3 8 i 的h 1 4 牌号水平，磁感应强度b 5 0 提高 约0 1 t 。 1 9 7 4 年武汉钢铁公司从日本“新日铁”引进了冷轧硅钢制造设备和专利，1 9 7 8 年1 0 月硅钢片厂投产，1 9 8 5 年全面达产，总投资约4 8 亿，具有1 3 条作业线，设计年产冷轧 硅钢片7 万吨，其中取向硅钢2 8 万吨，无取向硅钢4 2 万吨。经过不断的改造，目前的 综合生产能力约为1 5 7 万吨年。目前武钢是国内唯一能生产高质量取向硅钢的厂家。1 9 8 8 年，太原钢铁公司从德国引进年产1 0 万吨无取向硅钢生产技术，生产的是低牌号无取向 硅钢。2 0 0 0 年，宝钢引进了日本川崎的无取向硅钢生产技术，年产3 7 5 万吨。 表1 1 我国在建和拟建冷轧取向硅钢片厂( 万吨年) t a b l e l 1c o n s t r u c t i n ga n dw i l lc o n s t r u c tf a c t o r yo f g r a i no r i e n t e ds i l i c o ns t e e li no u rc o u n t r y ( t e nt h o u s a n d s t o np e ry e a r ) 与先进国家相比，国内电工钢的主要差距如下：2 0 0 6 年，我国电工钢仍有1 2 0 万吨 是国外已被淘汰的热轧硅钢。2 0 0 6 年，无取向硅钢的生产能力为2 8 7 万吨，武钢生产取 向硅钢2 0 万吨，冷轧取向硅钢需求达4 6 万吨，仍不能满足需要( 如表1 1 ) 。热轧硅钢 短期内还不会被淘汰。 。我国生产的热轧硅钢一般产品的磁性水平相当于以前国外生产的热轧硅钢最高牌 号。在制造工艺方面有独到之处，如一次加热轧制法和热轧后快冷法等。在冷轧电工钢 方面，武钢处于日本8 0 年代初水平。但0 2 3 m m 厚和细化磁畴处理的低铁损高牌号取向 硅钢以及最高牌号无取向硅钢都不能生产。h i b 取向硅钢、半成品无取向电工钢和高效 电机用的低碳低硅无取向电工钢品种少并产量很低，没有打开市场局面。半成品无取向 东北大学硕士学位论文第1 章文献综述 电工钢是指用户冲片后再进行消除应力退火，铁损p 1 5 比完全退火产品要降低2 0 以上， 是最合理使用电工钢的途径，但用户需要建立退火炉。国外从上世纪6 0 年代到现在已大 量使用半成品产品。 与日本相比，冷轧电工钢主要制造工序控制不稳定，如冶炼成分命中率、加工成材 率和牌号合格率( 如表1 2 ) ；钢板厚度公差和同板差大；板形和涂层质量较差。在技术 上多年来都以学习消化引进技术为主，没有突破性的创新，缺乏明确的技术发展目标， 科技成果转化为生产力的速度较慢( 如表1 3 ) 。 表1 2 冷轧硅钢片成材率( 质量百分比，) t a b l e l 2u s e f u l n e s sr a t eo f c o l dr o l l i n gs i l i c o ns t e e l ( m a s s ) 表1 3 武钢和新日铁的取向硅钢( h m ) 产品对比表 t a b l e1 3c o n t r a s tg r a i no r i e n t e ds i l i c o n + s t e e l ( h i b ) o f n i p p o ns t e e lw i t hw i s c os t e e l ， 、 东北大学硕士学位论文 第1 章文献综述 2 7 z d m h 9 5 2 7 z d m h 9 0 2 3 z h 9 0 ( 磁畴未细化h i b 产品) 2 3 z h 9 5 2 3 z h l 0 0 生产 生产 生产 不生产 不生产 不生产 2 7 z h 9 5生产 2 7 q g l 0 0 - 1 4 0 2 7 z h l 0 0 2 7 z h l l 0 3 0 z h l 0 0生产 3 0 q g l 0 5 1 3 0 3 0 z h l 0 5 3 0 z h l l o 3 5 z h l l 5 生产不生产 3 5 z h l 2 5 3 5 z h l 3 5 普通取向硅钢。， 2 3 2 11 0 2 7 2 1 2 0 3 0 3 0 2 1 2 0 1 3 0 3 5 2 1 3 5 1 5 5 生产 生产 生产 生产 2 3 q 1 1 5 2 7 q 1 2 0 - 1 4 0 3 0 q 1 2 0 - 18 0 3 5 q 1 3 5 1 8 5 1 2 国外低温取向硅钢的研究 1 2 1 亚洲的发展情况 1 日本住友金属【1 8 之2 】 住友金属目前不生产取向硅钢，但提出以a i n 为抑制剂的1 5 m n 2 2 s i 取向硅钢 工艺来降低铸坯加热温度。铸坯成分为( 叭) ：c s 0 0 0 3 ，s i 2 1 2 4 ，m n l 4 1 6 ， a l s 0 0 0 7 - - - - 0 012 ，n o 0 0 4 - 0 0 0 5 ，s 5 。c s 速度 快速升温到8 8 0 , - 一9 0 04 cx 3 0 - - 6 0 s 初次再结晶退火，不需要脱碳和无内氧化层。静电法 7 - 东北大学硕士学位论文笫1 章文献综述 涂a 1 2 0 3 ，在7 5 n 2 + 2 5 h 2 气氛中8 8 0 2 h 二次再结晶退火( 增n ) ，再换为1 0 0 h 2 升温到9 5 0 1 0 5 0 x2 4 h 净化退化( 去除n 和c ) ，成品表面无玻璃膜，最后涂绝缘膜。 0 3 m m 厚板b 8 = 1 8 5 1 8 7 t ，p i 7 = 0 9 8 w k g ，达旧牌号z 8 一z 1 0 水平。提高m n 量也促进a i n 弥散析出和提高电阻率，而最终退火温度降低。另外，提出加0 0 4 一0 0 5 s b 或 0 0 5 - 0 1 0 s n ，0 3 0 m m 厚板b s o o = 1 9 0 t ，p 1 7 = 0 9 8 w k g 。 2 日本新日铁【2 5 - 2 7 新日铁八幡厂按a 1 n 方案和以后渗n 处理新工艺生产h i b 钢，铸坯加热温度降 到1 2 5 0 以下( 即先把板坯在步进式加热炉加热到1 2 5 0 左右，抽出经粗轧轧两个道 次，再进入电磁感应炉f s k 中快速加热到高温并保温一定时间后，轧至热轧成品厚 度) 。广田厂仍按m n s + a n 方案生产h i b 钢。 3 日本j f e t e 3 2 4 川崎生产的c g o 和h i b 钢与日本新日铁广田厂相似，为铸坯高温加热工艺。目前， 川崎以高能量晶界机理作为理论基础，开发了新的制造工艺，生产r g e 产品系列。 采用c 0 0 1 ，砧 0 0 1 和s 、n 、o 分别 3 0 p p m 的纯净的3 s i 钢( 不利用抑 一 制剂) ，根据高能量晶界机理也制成了取向硅钢。铸坯经11 5 0 - - 一1 2 5 0 c j j i 热，省掉脱 碳退火和采用1 0 5 0 1 1 0 0 * c 低温最终退火( 不需要高温净化处理) ，制造成本明显下 降。热轧板经9 0 0 c - - 一9 5 0 x 6 0 s 常化，最终冷轧前晶粒控制在2 0 0 9 m 以下，最终冷轧 压下率为7 0 一- - 9 1 。在干的7 5 h 2 + 2 5 n 2 气氛中，9 5 0 cx1 0 s 初次再结晶退火，平 均晶粒直径为3 0 - 、一1 3 0 1 m a 。初次再结晶织构中2 0 - - 4 5 1 a m 晶界占比例大， 1 l1 ) 晶粒增多。 最终在干的7 5 h 2 4 - n 2 中以5 1 5 c h 的速度升到1 0 5 0 1 1 0 0 c 退火和涂半有机涂层。 0 3 5 m m 厚板b 8 = 1 8 0 1 9 0 t ，p 1 7 = 1 1 0 1 2 5 w k g 。二次晶粒尺寸为0 3 - 3 m m 产品轧向磁 性较低，但横向磁性有所提高，而且冲片性好。主要用作e i 型变压器、镇流器、大型发电 机和t 型小电机。 4 韩国浦项仁研 c g o 钢：以c u e s 和a i n 为主要抑制剂，其主要成分和制造工艺均是模仿俄罗斯浦 新利佩茨克冶金工厂。铸坯成分为( w t ) ：c o 0 3 5 0 0 5 ，s i 2 9 3 3 ，m n 0 2 0 2 3 ，c u 0 4 0 5 ， p 1 5 。 工艺过程为：铸坯经1 2 5 0 一1 3 2 0 x3 h 加热后热轧，省略热轧板常化，进行第一次 冷轧，轧到0 6 0 o 7 5 m m 后在8 5 0 c 湿保护气氛中进行脱碳退火，第二次冷轧至最终板 东北大学硕士学位论文第1 章文献综述 厚0 3 0 m m ，在湿保护气氛p h 2 0 f p h 2 = 0 6 2 一o 8 8 中进行6 0 0 - - 7 5 0 cx4 5 s - - 2 m i n 回复 退火，涂以m g o 为主的隔离剂，快速加热到4 0 0 。c ，以2 0 - - 5 0 c h 速度加热到7 0 0 c ， 再以2 0 1 1 加热到1 2 0 0 ，均热2 0 h 后冷却，在4 0 0 一1 2 0 0 加热过程中采用2 5 n 2 + 7 5 h 2 保护气氛，均热阶段采用1 0 0 i - 1 2 保护气氛。 1 2 2 欧洲的发展情况 1 德国t h y s s e n 2 9 1 采用以c u 2 s 和a i n 为主要抑制剂。铸坯成分为( 叭) ：c o 0 5 0 0 6 ，s i 3 0 3 3 ， m n 0 0 7 0 0 9 ，c u 0 0 6 0 0 7 ，a l s o 0 2 0 0 2 6 ，s o 0 2 2 0 0 2 6 ，n o 0 0 7 0 0 0 0 9 0 ，可加s n 0 1 5 ， 且m n x c u s - - o 1 一o 4 。 工艺过程为：铸坯经1 2 6 0 1 2 8 0 加热，该温度范围低于m n s 的溶解温度t l ，但 高于c u 2 s 溶解温度t 2 ；t l 、t 2 的温度取决于铸坯中的s 含量；将铸坯热轧至最终厚度2 3 m m ，开轧温度为1 0 0 0 一1 0 5 0 ，终轧温度