无取向硅钢无取向硅钢片

硅钢俗称矽钢片或硅钢片，是电力、电子和军事工业不可或缺的含碳极低的硅铁软磁合金，亦是产量最大的金属功能材料，其产量约占世界钢材产量的1%，它是含硅0.8%-4.8%的硅铁合金，经热、冷轧成厚度在1mm以下的硅钢薄板。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效，主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。

无取向硅钢片和取向硅钢片的关系

无取向硅钢片和取向硅钢片的关系：

1、二者都是冷轧硅钢片，但含硅量不同。冷轧无取向硅钢片含硅量0.5%-3.0%，冷轧取向硅钢片含硅量在3.0%以上。

2、生产工艺及性能的不同：无取向硅钢片较取向硅钢片工艺要求相对较低。

无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。制造低硅产品时,热轧带卷酸洗后一次冷轧到 0.5mm厚。制造高硅产品时，热轧带酸洗后（或先经800～850℃常化后再酸洗）,冷轧到0.55或0.37mm厚,在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火，再经6～10%小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大，铁损降低。这两种冷轧板都在20%氢氮混合气氛下连续炉中850℃最终退火,然后涂磷酸盐加铬酸盐的绝缘膜。经冷轧至成品厚度，供应态多为0.35mm和0.5mm厚的钢带。冷轧无取向硅钢的Bs高于取向硅钢。

取向硅钢片要求钢中氧化物夹杂含量低,并必须含有C0.03～0.05%和抑制剂（第二相弥散质点或晶界偏析元素）。抑制剂的作用是阻止初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶的发展，从而获得高的(110)[001]取向。抑制剂本身对磁性有害，所以在完成抑制作用后，须经高温净化退火。采用第二相抑制剂时，板坯加热温度必须提高到使原来粗大第二相质点固溶，随后热轧或常化时再以细小质点析出，以便增强抑制作用。冷轧成品厚度为0.28、0.30或0.35mm。冷轧取向薄硅钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带，再经酸洗、冷轧和退火制成。与冷轧无取向硅钢相比，取向硅钢要比无取向硅钢铁损低很多，磁性具有强烈的方向性；在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3，磁导率之比为6：1，其铁损约为热轧带的1/2，磁导率为后者的2.5倍。

3、性能及用途：由于二者性能特点不同，在使用方向上存在差异冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢。冷轧取向硅钢带最主要的用途是用于变压器制造，所以又称冷轧变压器硅钢。

钢中硅、铝和锰含量按规定控制在一定范围，碳、硫、氮和氧含量尽量低。牌号不同，对这些元素含量要求也不同。铝提高电工钢强度和硬度并降低延展性。但铝对降低延展性的影响不像硅那样明显，而作用与硅相似。因此，随牌号增高，硅含量提高到约3%而不再变化，铝含量可逐步提高到1%。一般牌号铝含量为0.3%～0.6%。随牌号提高，碳、硫和锰含量进一步降低。高牌号杂质含量为：S<0.002%、C<0.003%、N2<0.002%、O2<0.002%，以后退火不需脱碳，防止形成内氧化层和内氮化层。此外，要求Ti<0.005%和Zr<0.002%，以防止形成细小的TiN、ZrN和TiC，阻碍晶粒长大。

生产工艺过程

铁水预脱硫，转炉吹炼时通过加入Ca0 CaF：熔剂或稀土元素和钙二次脱硫。沸腾钢水经真空处理脱碳后再进一步脱硫。选用钛和锆含量低的硅铁进行合金化。连铸时用氩气密封并经电磁搅拌。铸坯热送至热轧厂并放入缓冷坑中。将350C以上的铸坯装入加热炉中加热到1200±20C，热轧终轧温度为850±20C，卷取温度为600±20C。热轧板厚度为2.0～2.5mm。硅含量高于2%的钢一般采用一次冷轧法，冷轧前经900～1050C(1～3min)常化处理，然后采用20辊轧机冷轧。也可采用二次冷轧法，第一次冷轧后在5%～20%H2 N2气氛的连续炉中经830～870C(1～3min)中间退火，再经8%～10%临界变形冷轧到成品厚度。最终退火一般在20%H2 N2气氛的连续炉中快速升温至850～860C(2～4min)退火。如果需要脱碳，最好采用二段式退火，前段在湿气氛中经800～850C脱碳，后段在干气氛中以更高温度短时间退火，促进晶粒长大。退火时炉内张力最好控制在2.9N/mm以下，可减小钢板的磁各向异性，产品纵横向铁损(P15)比值为1．1～1．3。退火后钢板涂半有机绝缘涂层。要求层间电阻高的大电机也可涂无机盐绝缘涂层。

无取向硅钢(siIiconsteelwithnon—orientedgrain)

含碳很低的硅铁合金。在形变和退火后的钢板中其晶粒呈无规则取向分布。合金的硅含量为1.5%～3.0%，或硅铝含量之和为1.8%～4.0%。产品通常为冷轧板材或带材，其公称厚度为0.35和0.5mm，主要用于制造电动机和发电机。

A、硅钢片按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。低硅片含硅2.8%以下，它具有一定机械强度，主要用于制造电机，俗称电机硅钢片；高硅片含硅量为2.8%-4.8%，它具有磁性好，但较脆，主要用于制造变压器铁芯，俗称变压器硅钢片。两者在实际使用中并无严格界限，常用高硅片制造大型电机。

B、按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种，冷轧又可分晶粒无取向和晶粒取向两种。冷轧片厚度均匀、表面质量好、磁性较高，因此，随着工业发展，热轧片有被冷轧片取代之趋势(我国已经明确要求停止使用热轧硅钢片，也就是前期所说的"以冷代热")。

A、铁损低。质量的最重要指标，世界各国都以铁损值划分牌号，铁损越低，牌号越高，质量也高。

B、磁感应强度高。在相同磁场下能获得较高磁感的硅钢片，用它制造的电机或变压器铁芯的体积和重量较小，相对而言可节省硅钢片、铜线和绝缘材料等。

C、叠装系数高。硅钢片表面光滑，平整和厚度均匀，制造铁芯的叠装系数提高。

D、冲片性好。对制造小型、微型电机铁芯，这点更重要。

E、表面对绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。

F、磁时效现象小

G、硅钢片须经退火和酸洗后交货。2100433B

无取向硅钢是电机中应用最广泛的软磁材料，是构成电机核心部件的关键材料之一，其磁性能优劣直接影响着电机效率，开发高效无取向硅钢具有显著的节能降耗意义。无取向硅钢磁性能决定于铁损和磁感两方面，高磁感、低铁损是良好磁性能的保证。然而，这两者往往不能兼顾，很难同时趋优。因此，同时提高磁感和降低铁损是高效无取向硅钢开发过程中面临的关键问题。本项目主要针对目前无取向硅钢研究中同时提高磁感和降低铁损存在的困难，对单一稀土元素铈在无取向硅钢中变质夹杂、调控组织及改善织构等方面的作用进行了较系统的研究，揭示了铈改善磁性能的机理。结果显示，无取向硅钢铁损随铈含量的增加先降低后升高，磁感应强度则先升高然后降低。合适的铈含量时铁损值最低，磁感应强度值最高，磁性能达到最佳。随着铈含量的增加，无取向硅钢的平均晶粒尺寸以及有利织构组分所占比例（织构因子{100}/{111}和{100} {110}/{111}）均先增大后减小，适量的铈能使有利织构组分所占比例和平均晶粒尺寸达到最大值。适量的铈显著降低了无取向硅钢中微细夹夹杂物（尺寸<1μm）的数量，增加了粗大夹杂物（尺寸：2~5μm）数量；铈使AlN、Al2O3等夹杂物变性为球状的CeO2S2 AlN、CeS CeAlO3和CeS Al2O3等复合夹杂，有效抑制了钢中MnS的析出。一方面，细小夹杂物数量降低使得晶粒长大的钉扎阻力变小，可以一定程度上充分长大，减小晶界数量从而降低磁畴转动阻力；另一方面，球状夹杂物与基体的界面应力集中程度小，对于磁畴转动的阻力小，有利于磁感的提高；再一方面， MnS析出受抑制并且AlN、Al2O3等夹杂有效被变质，可促进{100}和{110}位向的晶粒长大，阻碍退火时{111}和{112}位向的晶粒在AlN、MnS等夹杂物附近优先形核，使得再结晶形核织构和长大过程中晶粒织构中有利织构所占的比例更高，而对磁性能不利的{111}面织构所占的比例更低，提高磁性能。而过量的铈会生成过多的Ce2O2S和CeS夹杂，不但增强了晶界钉扎力，阻碍了退火时晶粒长大，而且还促使对磁性能有害的{111}位向的晶粒在其周围优先形核，恶化了磁性能。 2100433B

《无取向硅钢的织构与磁性》从织构与磁性的基本知识人手，介绍了织构的基本概念及表达方法、材料磁性基本原理，系统全面地论述了无取向硅钢在热轧、常化、同步和异步冷轧、再结晶退火等工艺过程中织构的演变过程，同时还详尽地分析了硅含量、热轧温度、异步轧制速比、退火工艺等对织构的影响规律。根据磁性唯象理论阐述织构与磁性的定量关系，完成了磁性计算的计算机程序，这对从事硅钢研究和生产人员具有重要的参考价值。