取向硅钢简介.doc

22:33 2011-5-5 上1380138013701360103.54h 下137013701360加热温度如果过低，在炉时间短MnS、AlN则不能充分固溶。加热温度过高，在炉时间过长则铸坯表面熔化造成炉渣很厚需停炉清渣影响产量和炉子寿命，而且由于晶粒粗大，成品出现线晶使磁性降低。2.2.4.3 高温轧制工艺高温轧制工艺的作用不仅要获得需要的板厚和板形，还要在热轧过程中能析出均匀细小的MnS质点，尽量少析出AlN。GO钢MnS在1160时析出速度最快，析出的最低温度为950，故GO钢在粗轧时采取大压下量高速轧制，确保进精轧机前切头处温度为116010，若高于1160应停留一段时间再进入精轧机，若低于116010则应提高在精轧机的轧制速度，确保终轧温度在96020，GO钢在热连轧过程中要进行喷水冷却，喷水量应按终轧温度为96020控制，钢带在出精轧机后在辊道上进行层流冷却。HiB钢由于含Mn、S比GO钢高，故MnS开始析出的温度也高，约在1200析出MnS，但这时AlN析出量很少，为了确保进精轧时铸坯温度比GO钢高，带头大于1190，尾大于1140，HiB钢加热温度比GO钢更高，粗轧时时间要短，即采用高速大压下量轧制。HiB在热轧时很重要的一点是要控制AlN在高温尽量少析出，所以钢带在精轧机内通过的时间要短，为此精轧要采取高速轧制，喷水量要大，以便提高钢带冷却速度，将终轧温度控制在97020，热轧后钢带在辊道进行层流冷却。2.2.4.4 低温卷取工艺GO钢卷取温度为57020，如此低的卷取温度的作用是使Fe3C以细小弥散的质点析出，使之能起到阻止冷轧退火后初次再结晶晶粒长大、促进二次再结晶的作用。HiB的卷取温度比GO钢还低，其目的和作用除同于GO钢外，另一个原因是HiB钢含Al较高，为防止因卷取温度高Al氧化后难以酸洗而考虑的。2.2.4.5 HiB钢热轧卷常化处理HiB钢在热轧卷取后 550300析出的细小AlN是不稳定的,起不到抑制初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶发展的作用，故HiB钢热轧卷常化处理的目的在于通过常化处理加热使热轧卷取后析出的细小不稳定的AlN重新固溶，然后通过急冷效应使AlN重新析出来，其质点尺寸为3001000A0，这种形态的AlN较稳定，能够强烈地阻止初次晶粒长大。常化处理工艺主要是控制好以下二点：（a）常化温度采用二段式常化制度，即在11001120保温2min左右在炉内以5冷却到920940后保温23min后再喷水冷却。（b）根据钢中Als含量决定冷却速度，含Als低者冷却速度要大，使AlN析出量多，含Als量高者冷却速度应小，防止AlN过量析出。冷却速度是通过控制喷水量及喷水时间来实现的。2.2.5 HiB钢冷轧工序HiB钢采用一次冷轧法。HiB钢一次轧制法的作用是一次采取大压下率可使HiB钢脱碳退火在初次再结晶基体中形成的（110）001二次晶核的位向更准确，从而使成品的取向度提高，磁感应强度提高。HiB钢一次轧制法的一次总压下率控制在8486为好。现在HiB钢一次轧制法中也引入了时效轧制（高温轧制）新技术。时效轧制工艺是采用粗面工作辊、大压下、闭油、高速轧制，通过轧制时产生的变形热将钢板温度提高到100300，达到提高磁性、提高塑性、减少断带、提高成材率和产量的目的。2.2.6 GO钢冷轧工序GO钢采用二次轧制法。GO钢二次冷轧法中关键在第二次冷轧，第二次冷轧的压下率如图3所示。控制到55磁性最好，第一次冷轧的作用在于保证第二次冷轧压下率达到55。GO钢为什么不能象HiB钢那样采用一次轧制法呢？这是因一次轧制总压下率越大，则脱碳退火时更容易再结晶，再结晶粒更易长大，为此需要大量的抑制剂抑制初次再结晶晶粒长大，而GO钢中抑制剂仅有MnS。没有HiB中抑制剂多，如果GO钢也采取一次冷轧法，GO钢脱碳退火初次晶粒大使二次再结晶难以完善，从而恶化磁性，故GO钢只能采用二次冷轧法。图4：GO钢二次冷轧压下率对磁感B10的影响含3左右的取向硅钢的塑性脆性转变点为4050，为了防止冷轧断带，冷轧前钢卷温度应在50以上，因此应控制酸洗钢卷卷取温度大于50，酸洗后立即轧制，不能及时轧制者钢卷应放在保温台上通蒸汽加热并覆盖棉被保温。2.2.7 GO钢中间退火工序由于GO钢采用二次冷轧法生产，所以在两次冷轧之间要进行一次中间退火。GO钢中间退火的作用除了进行再结晶，消除冷加工硬化，便于二次冷轧的作用外，还要为得到所需要的磁性作准备，即GO钢在中间退火时要使固溶的MnS继续析出，要脱掉一部分碳后，钢中保留约250ppm的碳量（范围为150400ppm）,其目的是增加第二次轧制时的应变能。使下一步脱碳退火后的初次再结晶晶粒细小均匀。GO钢中间退火温度约为860900，温度低再结晶不完善，温度高再结晶晶粒粗大影响二次再结晶的发展。GO钢中间退火采取NOF明火焰快速加热，这是为了得到均匀细小的初次晶粒。GO钢中间退火钢带进炉出炉的时间根据板厚不同约为2.54min。GO钢中间退火时保护气体为H2：1520，N2：8085。D.P.为303，其D.P.值可根据脱碳后碳含量目标值为25ppm 进行调整。2.2.8 取向硅钢脱碳退火及MgO涂层工序2.2.8.1 取向硅钢脱碳退火 GO钢、HiB钢脱碳退火的作用为：（1）将钢中含碳量脱到31ppm以下,不但消除了磁时效，而且确保高温退火时不产生奥氏体,使在单一的相（铁素体相）区发展（110）001织构的二次再结晶晶粒。（2）完成初次再结晶，使钢基体中获得多量的具有（110）001位向的初次再结晶晶粒。（3）在钢表面形成厚度为25 的致密SiO2薄膜，为形成硅酸镁玻璃质底层作准备，脱碳退火工艺分两阶段进行，前一个阶段为脱碳，D.P.稍高约为4042左右，形成SiO2薄膜，后一个阶段D.P.要低以便形成厚度均匀致密的SiO2薄膜。脱碳退火温度约在850左右，在炉时间为2.54 min，HiB钢因原始含碳量高，无中间退火进行部分脱碳。所以HiB钢在脱碳退火工序在炉时间要长一些，确保碳脱到规定值。现在又新发展了两段式的取向硅钢脱碳退火工艺，简称串列式炉退火，即前段为脱碳退火段，后段为高温退火段，温度为890950，保护气为干气。2.2.8.2 取向硅钢MgO涂层工艺（1）MgO涂层目的 防止高温紧卷退火时钢带间粘结，起隔离层作用。 MgO和钢带表面产生的SiO2膜反应形成硅酸镁Mg2SiO4玻璃质底层，具有高的绝缘电阻。 在高温退火时MgO能促进脱S（2）对MgO原料质量的要求 MgO颗粒度在3 以下的要达到70，10 的要达到27左右，堆积比重应达到0.200.25克/cm3。 MgO中的 应小于0.02，否则高温退火 与水作用产生腐蚀性气体对钢带进行腐蚀，破坏底层形成。 MgO中CaO 应小于0.5，否则因CaO含量高，对钢带发生增碳作用而恶化磁性，同时使MgO水化率增加。 硼含量：0.030.10 灼减量：0.61.5（3）对MgO涂液配制过程的要求 MgO涂液必须采用纯水配制，不能含氯离子，其电阻值应达到5105 以上， 含量0.5ppm。 涂液温度高，放置时间长MgO中Mg（OH）2增加，Mg（OH）2中有化合水，这种化合水在MgO涂层烘干炉中，不能烘干，如果带入高温退火炉，造成钢带氧化，底层形成不良，为此应控制MgO涂液含水率不超过3，在此应控制MgO涂液的温度不超过5，存放时间:夏季8h，冬季12h。使之降低MgO的水化率。如果MgO涂液温度12及含水率4时，涂液应作报废处理。（4） 涂液配制 MgO与纯水比例控制1：710，在使用之前0.5h加入MgO，不停地搅拌。 添加少量的TiO2及硼的化合物，前者是因为TiO2能抑制Al对SiO2膜的破坏。TiO2加入量约为37.5根据钢中含铝量增加而增加。加硼的作用在于细化二次再结晶晶粒，从而降低铁损。详细配液成分见附表3表3 MgO涂液配方GOH2O MgO TiO2 1260L 160kg 4.8kg Hi-B1260L 160kg 8.0kg 涂液粘度控制在10.511秒，粘度太低涂敷量难以达到，粘度太高出现条纹状缺陷。（5） MgO涂层质量要求边部（W和D）侧MgO涂敷量目标值为6.5 g/m2，范围5.57.5 g/m2，太低时因无足量的MgO与SiO2反应，生存的硅酸镁底层薄，太高时带进高温退火炉中的化合水过多，容易使钢带氧化而影响底层质量。 钢带中间部分MgO涂敷量目标值为6.0 g/m2，范围5.06.0 g/m2，涂辊辊型：上辊： 下辊： 硬度：5864Hs2.2.9 取向硅钢高温退火工序2.2.9.1 取向硅钢高温退火的作用（a）进行二次再结晶，钢中的（110）001位向的晶粒发生异常长大吞食其它位向的晶粒，使钢具有单一的（110）001位向的二次再晶组织。（b）升温过程中，MgO与SiO2反应生成Mg2SiO4为主的玻璃质底层，使之提高取向硅钢片的层间电阻性能。（c）净化钢质。在二次再结晶完成后，MnS、AlN作为抑制剂的使命已完成。S、N继续留在钢内将恶化硅钢磁性，为此应在高温退火阶段进行脱氮和脱硫，否则留在钢中将阻碍磁畴壁移动，使磁化能力降低。2.2.9.2 高温退火工艺（1）GO钢高温退火工艺曲线（罩式炉）如图5所示（2）Hi-B钢高温退火工艺曲线（罩式炉）（3）注意事项： Hi-B钢涂层后在72h内装炉，GO钢涂层后在96h内装炉； 温度控制：加热时以外罩温度为准，冷却时以炉台温度为准； 一次均热即低保温时间和MgO含水率及装炉后从送电到一次均热的时间有关，如表4所示： 表4 影响一次均热时间的因素1.4% 1.52.5% 2.64.0% 4.0%3.0h 10h 11h 13h21h3.15.0h8h9h1119h5.17.0h6h8h9h17h7.1h5h7h8h15h 取向硅钢高温退火大致分为5个阶段：第一阶段：排除MgO中的化合水。因为MgO涂层含有部分Mg(OH)2，将化合水带进了钢卷内，Mg(OH)2在400开始分解，由于去掉化合水需要较长时间，因此要安排在600（HiB钢为650）进行低温保温使水份充分排出，如果低保温温度定得高，那么排除的水份易使钢带氧化。在低保温阶段后期要经常测露点，只有当露点降到0后，才能说明水份基本排净，可以升温。如果露点高就升温将导致底层中含FeO多，使底层质量不好。在向600升温过程中，温度升到520时，应将保护气由N2变换为H2N2混合气（Ax气体，即H275、N225）这也是因为这时排除的水份较多了。需通入H2防止钢带氧化。第二阶段：发展二次再结晶阶段。GO钢在950980在较短的时间内约1020分钟就可完成二次再结晶，Hi-B钢约在1000左右就开生二次再结晶，但HiB二次再结晶完成的时间比GO钢要长得多，随着温度的升高，二次再结晶都能完成，但这时仍残存有较粗大的初次再结晶晶粒。在这个阶段要控制好升温速度，如果升温速度26/h，则底层质量不好，如果升温速度26/h，则钢卷各处温差大、热应力大、板形不好，以后需要更大的拉应力平整，这对磁性不利。第三阶段：硅酸镁底层形成阶段。当温度升到10001130在进行二次再结晶发展及完善的同时钢带表面的SiO2也在和MgO反应形成Mg2SiO4玻璃质薄膜。在这个阶段当温度升到1000时保护气由Ax气转化为纯H2，露点发生变化，应在此时测定露点，要求此时露点-7，最好是-15，如果露点高，在形成硅酸镁底层中含铁过多，使薄膜附着性显著变坏。当此时露点-7时应将H2流量增大到原来流量的1.5倍，当露点恢复到-15后，再将H2流量恢复到原设定。第四阶段：高保温阶段。 在此阶段由二次晶粒吞食残留的初次晶粒，使二次再结晶进一步完善，与此同时进行脱S和脱N，以达到净化钢质的目的。 其反应为：SH2H2S2N3H22NH3 脱S反应在1000就开始进行了。在此阶段，高保温进行了5h后应测露点，这时测得的露点最好是-9，如果-9，则应按原气量的1.5倍加氢气流量，当露点-9后，H2流量再恢复到原设定值。第五阶段：冷却阶段。 从1200降到1000，冷却速度对磁性影响不大，从1000降到800冷却速度对磁性有影响，故从1000降到800要慢冷。2.2.10 取向硅钢拉伸退火工艺2.2.10.1 热平整拉伸退火工艺（1）目的：高温退火时硅钢卷由于受热应力作用造成钢带板型不良，需进行热平整以改善板形，拉伸时施以36N/mm2拉应力，约产生0.1的延伸率，可提高钢带的磁性。（2）热平整退火基本工艺： 水洗、酸洗清除钢带上粘结的残留 MgO； 硫酸浓度：质量分数48； 酸液温度：7090； 首先水刷洗稀硫酸酸洗水刷洗烘干。 绝缘涂层在500烘干。 在不使磁性降低的最小张力下，在830900的连续退火炉内进行涂层烧结和热平整。2.2.10.2 绝缘涂层取向硅钢绝缘涂层有T1、T2两种都是磷酸盐无机涂层。T1涂层由于易产生游离磷，造成钢带表面涂层发粘而被T2涂层取代。（1）T2涂层最大的优点在钢板中产生36MPa的拉应力，能使铁损P17/50降低0.050.11W/kg ，磁致伸缩(L/L)，由1.410-6减小到-0.310-6故该涂层又叫应力涂层。（2）T2涂层配方为： 磷酸二氢铝 Al(H2PO4)3 868L 硅溶胶 Si(OH)4 1330L 软水 670L 无水铬酸 CrO3 100kg 粉末二氧化硅 SiO2 15kg （3）T2涂液温度比重 温度：室温 比重：1.2521.261（4）T2涂层厚度：涂层越厚，拉应力越大，故在不影响叠装系数的前提下尽量涂厚，对Hi-B钢目标值4.5g/m2范围4.05.0g/m2左右；对于GO钢目标值为3.0g/m2，范围2.53.5 g/m2；涂辊辊型： ；硬度：5564Hs3、取向硅钢片的最新发展情况变压器的总损耗由空载损耗（铁损）、负载损耗（铜损）构成。空载损耗不随负载大小而变化，只要加上励磁电压就存在，仅随电压波动而 有变化，可以认为在运行中是一个不变化的值，尽管空载损耗仅占总损耗的1/61/4，但从一昼夜的电能损失看其损失还是相当大的。为了适应节能型变压器的发展，近年来国外在改进与提高磁感取向硅钢的性能及研制新型非晶合金材料方面均有较大的发展。（1）在改进与提高磁感取向硅钢性能方面： 主要是制造更薄的高磁感取向硅钢片，厚度为0.23mm甚至 为0.180.15mm。0.15mm厚的高磁感取向硅钢片在饱和磁感Bm1.7T时的W涡流损耗为0.11W/Kg，磁滞损耗最低可降到0.2 W/Kg，总损耗P17/500.3 W/Kg，而Z6H0.30mm厚高磁感取向硅钢片的P17/501.08 W/Kg。为了发展新型节能变压器在通过采取减薄高磁感取向硅钢片厚度的同时在高磁感曲线硅钢片的化学成分、冶炼、热轧、冷轧、退火、涂层技术及设备方面也随之有所发展。 采用激光照射高磁感取向硅钢片表面。目的是细化磁畴，使磁化曲线面积变窄以降低铁耗。如采用EDKH0.23激光处理高磁感取向硅钢片制造1500KVA变压器的铁芯比用厚为0.30mm的Z6H硅钢制造同规格的变压器，其铁损可减少