取向硅鋼的現狀及發展

侯桂芹，張　穎，向　北

（河北聯合大學輕工學院，唐山　063000）

取向硅鋼的現狀及發展

侯桂芹，張穎，向北

（河北聯合大學輕工學院，唐山063000）

【摘要】取向硅鋼是一種高附加值、高壁壘的功能材料。本文介紹了國內外取向硅鋼的生產現狀，并對其發展趨勢進行了展望。

【關鍵詞】取向硅鋼；現狀；發展

取向硅鋼是發展電力和電訊的關鍵材料，是一種高附加值、高壁壘的產品，生產流程長，工藝復雜，是鋼鐵企業最高制造水平的標志。由于取向硅鋼生產工藝復雜、周期長、技術要求高，因而其質量、產量及種類被視為是衡量鋼鐵制造技術水平的重要標志。

1　國外取向硅鋼的發展情況

取向硅鋼的研究開始于20世紀30年代。1930年美國學者Goss[1]采用冷軋和退火工藝制成3％Si取向硅鋼，為取向硅鋼的發展做出了重要貢獻。該技術被美國Armoc公司采用，并對其生產工藝進行了優化，又通過對Goss織構形成機制和抑制劑作用機理的進一步研究，使取向硅鋼鐵損大幅度降低，磁性更加穩定[2]。50年代中期開發的MnS為抑制劑的產品命名為普通取向硅鋼，簡稱GO鋼。此后，Armco技術占據了世界取向硅鋼的主要地位。60年代，日本學者田中悟、阪倉昭等人開始研究鐵損更低的高磁感取向硅鋼，簡稱Hi-B鋼。新日鐵生產的Hi-B鋼以A1N+MnS為綜合抑制劑，并于1968年正式投產。1986年日本鋼管公司生產出了6.5％Si硅鋼，并于1993年投產，產品命名為Super-E Core產品。此后，日本取向硅鋼在產品質量、技術水平及性能測試等方面均已超過美國，處于世界領先地位。

2　國內取向硅鋼的發展情況

國內取向硅鋼的研究開始于上世紀中期。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[3]，但產品磁性不穩定。1961年上海鋼鐵研究所和大連鋼廠合作生產取向硅鋼，產品性能和產量基本滿足軍工需求，取向硅鋼在國內立足。此后，隨著工藝的陸續改進，采用加入合金元素、調整元素含量、氫氣退火等方法，產品磁性和產量均得到了明顯提高[4]。

目前，武漢鋼鐵公司是國內高質量取向硅鋼產量最大的企業。1978年，冷軋硅鋼在武鋼首次投產，1985年，投資約4.8億，年產取向硅鋼可達2.8萬噸。1993年，武鋼取向硅鋼年產量約3.5萬t，到2005年，武鋼取向硅鋼年產量已高達13.21萬t。2008年7月寶鋼從日本進口了先進設備，開始生產取向硅鋼。2010年，鞍鋼采用自主研發工藝，從法國、德國引進先進設備投產取向硅鋼。目前，太鋼六軋硅鋼廠可年產取向硅鋼15萬t。與日本相比，我國取向硅鋼制造存在工序不穩定、加工成材率低、冶煉成分命中率和牌號合格率差等問題。

3　取向硅鋼的最新進展

3.1低鐵損取向硅鋼的發展

現今日本生產的取向硅鋼質量最好，日本新日鐵公司在高磁感取向硅鋼Hi-B生產工藝基礎上（0.30mm厚產品W17≈1.00W/kg），進一步改進生產技術：提高Si含量、減薄板厚和細化磁疇，生產出了W17≈0.75W/kg的0.23mm厚和W17≈0.68W/kg的0.18mm厚的產品。并在生產過程中應用了齒狀輥加工細化磁疇技術和激光照射技術。等離子噴射和冷軋板電解侵蝕形成溝槽的細化磁疇技術被川崎鋼公司在生產中所采用[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Hi-B鋼的價格要高的多，其產量僅占取向硅鋼總產量的20％，主要被用來生產噪音低損耗低的高級變壓器。按照目前Hi-B生產所使用的工藝要再開發新產品存在很多困難。新日鐵開始研制并應用新的Hi-B生產工藝。其特點是以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，二次再結晶更充分。

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已進行了一定研究，并取得了一些成果。近年來國外尤為重視對鑄坯加熱工藝的研發改進。隨著研究的進一步深入，傳統的鑄坯高溫加熱工藝將被普通步進式加熱+高頻高溫短時間加熱（德國蒂森和日本新日鐵公司所采用）或普通步進式加熱+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，高溫環式退火爐也將逐步取代高溫罩式退火爐。

4　取向硅鋼的發展趨勢

取向硅鋼新技術的開發動力源于最終用戶無止境的要求。如對硅鋼磁特性方面要求磁感應強度高、中、弱磁場下的鐵損低；為了滿足制造電器時沖剪加工的需要，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含量低板型平整以及表面質量好；為了對環境友好還要求硅鋼鐵心工作時低噪音化[6]。

近幾十年來，美、日等國致力于開發和生產高磁感、低鐵損、磁致伸縮小、表面質量好的冷軋取向硅鋼，技術日趨完善。硅鋼發展方向圍繞一個核心—降低生產成本、提高產品市場競爭能力。

世界取向硅鋼研究開發的主體趨勢：

1）高溫Hi-B和高溫取向硅鋼板坯采用電磁感應加熱技術。

2）低溫Hi-B和低溫取向硅鋼生產技術的完善和研究。

與世界取向硅鋼研究開發趨勢相對應，板坯低溫加熱、細化磁疇及減薄帶鋼方面的專利技術發展快速。

【參考文獻】

[1]張譯中.國外晶粒取向硅鋼技術的進展[J].上海金屬，2002，24（3）：31-38.

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

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

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

[5]張譯中.國外晶粒取向硅鋼技術的進展[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用研究進展[J].材料導報，2009，23（14）：500-506.

【作者簡介】

侯桂芹（1980-），女，漢，河北唐山，碩士，講師，材料學。