取向硅钢的现状及发展

侯桂芹，张　颖，向　北

（河北联合大学轻工学院，唐山　063000）

取向硅钢的现状及发展

侯桂芹，张颖，向北

（河北联合大学轻工学院，唐山063000）

【摘要】取向硅钢是一种高附加值、高壁垒的功能材料。本文介绍了国内外取向硅钢的生产现状，并对其发展趋势进行了展望。

【关键词】取向硅钢；现状；发展

取向硅钢是发展电力和电讯的关键材料，是一种高附加值、高壁垒的产品，生产流程长，工艺复杂，是钢铁企业最高制造水平的标志。由于取向硅钢生产工艺复杂、周期长、技术要求高，因而其质量、产量及种类被视为是衡量钢铁制造技术水平的重要标志。

1　国外取向硅钢的发展情况

取向硅钢的研究开始于20世纪30年代。1930年美国学者Goss[1]采用冷轧和退火工艺制成3％Si取向硅钢，为取向硅钢的发展做出了重要贡献。该技术被美国Armoc公司采用，并对其生产工艺进行了优化，又通过对Goss织构形成机制和抑制剂作用机理的进一步研究，使取向硅钢铁损大幅度降低，磁性更加稳定[2]。50年代中期开发的MnS为抑制剂的产品命名为普通取向硅钢，简称GO钢。此后，Armco技术占据了世界取向硅钢的主要地位。60年代，日本学者田中悟、阪仓昭等人开始研究铁损更低的高磁感取向硅钢，简称Hi-B钢。新日铁生产的Hi-B钢以A1N+MnS为综合抑制剂，并于1968年正式投产。1986年日本钢管公司生产出了6.5％Si硅钢，并于1993年投产，产品命名为Super-E Core产品。此后，日本取向硅钢在产品质量、技术水平及性能测试等方面均已超过美国，处于世界领先地位。

2　国内取向硅钢的发展情况

国内取向硅钢的研究开始于上世纪中期。1952年太原钢铁首次试制热轧1～2％Si硅钢，并与冶金部钢铁研究院合作试制热轧3～4％Si硅钢，并于1956年正式投产[3]，但产品磁性不稳定。1961年上海钢铁研究所和大连钢厂合作生产取向硅钢，产品性能和产量基本满足军工需求，取向硅钢在国内立足。此后，随着工艺的陆续改进，采用加入合金元素、调整元素含量、氢气退火等方法，产品磁性和产量均得到了明显提高[4]。

目前，武汉钢铁公司是国内高质量取向硅钢产量最大的企业。1978年，冷轧硅钢在武钢首次投产，1985年，投资约4.8亿，年产取向硅钢可达2.8万吨。1993年，武钢取向硅钢年产量约3.5万t，到2005年，武钢取向硅钢年产量已高达13.21万t。2008年7月宝钢从日本进口了先进设备，开始生产取向硅钢。2010年，鞍钢采用自主研发工艺，从法国、德国引进先进设备投产取向硅钢。目前，太钢六轧硅钢厂可年产取向硅钢15万t。与日本相比，我国取向硅钢制造存在工序不稳定、加工成材率低、冶炼成分命中率和牌号合格率差等问题。

3　取向硅钢的最新进展

3.1低铁损取向硅钢的发展

现今日本生产的取向硅钢质量最好，日本新日铁公司在高磁感取向硅钢Hi-B生产工艺基础上（0.30mm厚产品W17≈1.00W/kg），进一步改进生产技术：提高Si含量、减薄板厚和细化磁畴，生产出了W17≈0.75W/kg的0.23mm厚和W17≈0.68W/kg的0.18mm厚的产品。并在生产过程中应用了齿状辊加工细化磁畴技术和激光照射技术。等离子喷射和冷轧板电解侵蚀形成沟槽的细化磁畴技术被川崎钢公司在生产中所采用[5]。

3.2以AlN作抑制剂的Hi-B新工艺

与普通取向硅钢CGO比起来Hi-B钢的价格要高的多，其产量仅占取向硅钢总产量的20％，主要被用来生产噪音低损耗低的高级变压器。按照目前Hi-B生产所使用的工艺要再开发新产品存在很多困难。新日铁开始研制并应用新的Hi-B生产工艺。其特点是以AlN为主要抑制剂，铸坯加热温度降到1150～1250℃，脱碳退火后在含NH 3的H2+N 2气中进行渗氮处理。该工艺中的AlN抑制力要比通用的Hi-B钢中AlN抑制力更强，二次再结晶更充分。

3.3铸坯加热温度降低的新工艺

到目前降低铸坯加热温度的技术已进行了一定研究，并取得了一些成果。近年来国外尤为重视对铸坯加热工艺的研发改进。随着研究的进一步深入，传统的铸坯高温加热工艺将被普通步进式加热+高频高温短时间加热（德国蒂森和日本新日铁公司所采用）或普通步进式加热+直接通电快速加热工艺所代替。如若采用新工艺技术降低铸坯加热温度，高温加热炉就将要被完全淘汰。另外，高温环式退火炉也将逐步取代高温罩式退火炉。

4　取向硅钢的发展趋势

取向硅钢新技术的开发动力源于最终用户无止境的要求。如对硅钢磁特性方面要求磁感应强度高、中、弱磁场下的铁损低；为了满足制造电器时冲剪加工的需要，要求有一定的塑性；为了提高磁感性能降低磁滞损耗要求其有害杂质含量低板型平整以及表面质量好；为了对环境友好还要求硅钢铁心工作时低噪音化[6]。

近几十年来，美、日等国致力于开发和生产高磁感、低铁损、磁致伸缩小、表面质量好的冷轧取向硅钢，技术日趋完善。硅钢发展方向围绕一个核心—降低生产成本、提高产品市场竞争能力。

世界取向硅钢研究开发的主体趋势：

1）高温Hi-B和高温取向硅钢板坯采用电磁感应加热技术。

2）低温Hi-B和低温取向硅钢生产技术的完善和研究。

与世界取向硅钢研究开发趋势相对应，板坯低温加热、细化磁畴及减薄带钢方面的专利技术发展快速。

【参考文献】

[1]张译中.国外晶粒取向硅钢技术的进展[J].上海金属，2002，24（3）：31-38.

[2]卢凤喜，湛剑，姚国昌.我国硅钢进出口回顾与展望[J].电器工业，2009，（2）：43-47.

[3]何忠治.电工钢的最近发展[J].金属功能材料，1997，4（6）：241-247.

[4]金延.电工钢板的开发[J].金属功能材料，2003，（4）：38-43.

[5]张译中.国外晶粒取向硅钢技术的进展[J].上海金属，2002，24（3）：3-33.

[6]何寒，曹建春，周晓龙等.取向硅钢中晶粒抑制剂及其应用研究进展[J].材料导报，2009，23（14）：500-506.

【作者简介】

侯桂芹（1980-），女，汉，河北唐山，硕士，讲师，材料学。