取向硅钢工艺进展

第４６卷第６期２０２０年１２月包　钢　科　技ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＢａｏｔｏｕＳｔｅｅｌＶｏｌ．４６，Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０２０取向硅钢新生产工艺的发展霍慧贤，李艳霞，孙振东，刘鹏程，黄　斌（包头市威丰稀土电磁材料股份有限公司，内蒙古包头　０１４０１０）摘　要：文章总结归纳了近年来工业上取向硅钢新的生产工艺，着重介绍了薄板坯连铸连轧工艺、细化磁畴、异步轧制生产取向硅钢、提高Ｓｉ含量、隧道式连续罩式高温退火取代单体罩式退火、减薄厚度、双取向硅钢７种取向硅钢生产新工艺。

这些新的生产工艺对于提高取向硅钢的磁感应强度、降低铁损、降低矫顽力等磁特性，而且在高效、节能、降低成本方面取得了良好的效果。

关键词：取向硅钢；薄板坯连铸连轧；异步轧制；隧道式连续罩式高温退火中图分类号：ＴＧ１４２ １ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－５４３８（２０２０）０６－００３０－０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮｅｗＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＯｒｉｅｎｔｅｄＳｉｌｉｃｏｎＳｔｅｅｌＨｕｏＨｕｉ－ｘｉａｎ，ＬｉＹａｎ－ｘｉａ，ＳｕｎＺｈｅｎ－ｄｏｎｇ，ＬｉｕＰｅｎｇ－ｃｈｅｎｇ，ＨｕａｎｇＢｉｎ（ＢａｏｔｏｕＷｅｉＦｅｎｇＲａｒｅＥａｒｔｈＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌｉｎｉｎｄｕｓｔｒｙｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓａｒｅｓｕｍ ｍａｒｉｚｅｄ，ｓｅｖｅｎｏｆｔｈｅｍｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｉｎｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇａｎｄｒｏｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｒｅｆｉｎｉｎｇｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎ，ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ，ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｏｎｔｅｎｔｏｆＳｉ，ｒｅｐｌａｃｉｎｇｍｏｎｏｍｅｒｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇｗｉｔｈｔｕｎｎｅｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇ，ｔｈｉｎｎｉｎｇｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｄｏｕｂｌｅｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｓｅｎｅｗｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎ ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃａｎｂｅｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｉｒｏｎｌｏｓｓａｎｄｓｕｃｈｍａｇｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｓｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙｃａｎｂｅｒｅｄｕｃｅｄａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｃｏｓｔｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｒｅｇｏｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌ；ｔｈｉｎｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇａｎｄｒｏｌｌｉｎｇ；ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ；ｔｕｎｎｅｌｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ ｔｕｒｅｃｏｖｅｒａｎｎｅａｌｉｎｇ 硅钢被誉为钢铁产品中的“工艺品”，主要用于制造各种电机、变压器和镇流器铁芯以及各种电器元件。

高磁感取向硅钢的研究高磁感取向硅钢是一种重要的电工材料，广泛应用于电力设备和变压器等领域。

其高磁导率和低磁滞损耗使得其在电磁场中具有良好的性能。

本文将从材料的结构、制备方法和应用领域等方面，探讨高磁感取向硅钢的研究进展。

一、结构特点高磁感取向硅钢的结构特点决定了其出色的电磁性能。

在高磁导率的要求下，硅钢通过优化晶粒取向和晶界特性来提高其磁导率。

晶界的特殊取向和纳米晶结构使得硅钢具有极低的磁滞损耗，从而提高了材料的磁感应强度。

二、制备方法高磁感取向硅钢的制备方法主要包括热轧和快速固化等工艺。

热轧工艺通过热处理和冷却来改善硅钢的晶粒取向和晶界结构，进而提高材料的磁导率。

快速固化工艺通过快速冷却来形成非晶态结构，从而提高硅钢的磁导率和磁感应强度。

三、应用领域高磁感取向硅钢在电力设备和变压器等领域有着广泛的应用。

在电力设备中，高磁感取向硅钢可以用于制造高效率的电机和发电机，提高能源利用率。

在变压器中，高磁感取向硅钢可以减少铁芯的体积和重量，提高变压器的效率和功率密度。

四、研究进展近年来，高磁感取向硅钢的研究得到了广泛关注。

研究人员通过控制材料的成分和微观结构，不断提高硅钢的磁导率和磁感应强度。

同时，利用纳米技术和薄膜技术等先进制备方法，可以制备出具有优异性能的高磁感取向硅钢材料。

此外，研究人员还通过引入其他元素和合金化处理等方法，进一步改善硅钢的磁导率和磁滞损耗。

总结：高磁感取向硅钢作为一种重要的电工材料，具有优异的电磁性能，在电力设备和变压器等领域有着广泛的应用。

通过优化材料的结构和制备方法，可以进一步提高高磁感取向硅钢的磁导率和磁感应强度。

随着研究的不断深入，相信高磁感取向硅钢将在未来的电力领域发挥更加重要的作用。

取向硅钢调研报告简介取向硅钢主要用于制作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯，是电力工业发展最为重要的功能材料之一。

取向硅钢组织以高度趋于(110) [001」位向，即高斯方向的晶粒为主要特征，是唯一经过二次再结晶得到的钢铁制品，其生产工艺复杂、制造技术严格，被誉为钢铁材料中的“艺术品”。

取向硅钢按{110}<001>取向度和磁性能不同分为普通取向硅钢(Conventional Grain-oriented Silicon Steel,CGO)和高磁感取向硅钢(High Magnetic Induction Grain-oriented Silicon Steel, Hi-B)两类。

Hi-B 钢与CGO 钢相比，具有铁损低、磁感应强度高、磁致伸缩小等优点，用它制作的变压器产品具有空载损耗低、噪声低、体积小等优点。

近年来，高磁感取向硅钢的产量与使用量逐年增大。

两者在性能上的差异见下表1。

表1 CGO和HiB钢的性能比较取向硅钢生产技术现状目前，世界上主要的取向硅钢生产工艺有4种，分别是高温加热两次冷轧法、高温加热一次冷轧法、低温加热两次冷轧法、低温加热一次冷轧法。

每种工艺的生产流程、工艺特点和优缺点如表2所示。

目前全世界仅有约16家企业可以生产取向硅钢。

主要企业有:日本的新日铁和JFE 、韩国的浦项、美国的AK 和AlleghenyLudlum 、俄罗斯的新利佩茨克(简称NLMK)、德国及在法国的蒂森克虏伯、英国的CogentPower 、巴西的Acestita 、波兰的Stalprodukt S.A.、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S.、中国的武钢、宝钢等。

目前取向硅钢最先进的生产厂为新日铁，主要生产HiB 取向硅钢； 韩国浦项主要是仿照日本新日铁低温渗氮工艺，全部产品采用低温加热一次冷轧工艺生产，而且绝大部分产品为HiB；德国蒂森克虏伯开发了以Cu2S+AlN为主，并以MnS+Sn为辅作为抑制剂的低温加热一次冷轧法，生产HiB取向硅钢。

取向硅钢二次再结晶机理研究的进展随着社会的发展，我们需要更多强大更具有性能优势的材料才能有效地实现社会发展，这就要求现有材料的性能不断提高，以达到更高的性能要求。

而取向硅钢正是一种具有很强的超强力、超强韧性、高温抗腐蚀性、高温热稳定性等特性的精密高性能合金材料。

然而，如何提高取向硅钢的性能等方面的工作仍然面临着如何有效提高材料的高温抗张强度、高温抗蠕变性能、耐磨性能以及其他性能等方面的挑战。

近年来，取向硅钢二次再结晶技术成为一项重要研究课题，以改善取向硅钢的性能，但目前围绕取向硅钢二次再结晶机理的相关研究还处于初级阶段。

取向硅钢二次再结晶是一种基于晶粒重新分布和均匀化的过程，通过对取向硅钢材料进行二次再结晶，可以明显改善其组织结构，从而提高其物理和力学性能，并显著增加其耐磨性能。

取向硅钢二次再结晶的过程可以大致分为四个步骤：首先，取向硅钢材料的晶粒结构作为原材料进行重新熔炼；其次，构建取向硅钢的晶界环境，以便实现大尺寸晶粒的形成和晶界演化；然后，使用热处理工艺引入取向硅钢晶粒界环境，以实现晶粒急剧变化；最后，使用冷处理工艺将取向硅钢晶粒进行稳定，以达到取向硅钢二次再结晶的要求。

取向硅钢二次再结晶后可以改善取向硅钢的力学性能。

众多研究表明，经取向硅钢二次再结晶后，取向硅钢材料的抗张强度、抗蠕变强度和疲劳强度都有明显提高。

此外，经过取向硅钢二次再结晶后，取向硅钢材料还具有良好的耐磨性能，这在许多应用中可以明显提高机械部件的耐久性。

取向硅钢二次再结晶技术的发展还存在很多问题需要解决。

首先，需要提高取向硅钢材料的热加工性能，减少热处理过程中取向硅钢晶粒的改变；其次，研究取向硅钢二次再结晶的温度-时间特性，以更好地利用热处理工艺改善取向硅钢的力学性能；第三，对取向硅钢的晶粒大小、晶界结构和晶粒边界表面状态等进行系统研究，以便更准确地控制取向硅钢二次再结晶过程。

综上所述，今天，取向硅钢二次再结晶技术正在受到越来越多的重视，其作用及其潜在性能有望通过更好地控制取向硅钢晶粒的构型及其邻接晶界结构来实现。

取向硅钢二次再结晶机理研究的进展取向硅钢（又称废电钢、取向炉渣、磁芯硅钢等）是一种多应用的合金材料，抗风化性能好、抗磨损性能优良、热弹性模量高。

它的加工精度和性能稳定性强，适用于各种高技术应用场合，如航空航天，汽车，机械，计算机等领域。

近年来，取向硅钢的应用越来越广泛，为了满足一些特殊应用，人们不断对其进行研究，研究了取向硅钢的二次再结晶机理。

从取向硅钢的组成可以看出，它是一种钢材，由碳钢、软铁素和硅等多种元素组成，但是硅在其中具有主导性。

硅是一种非常有用的金属元素，它可以在取向硅钢中形成取向结构，进而改变了取向硅钢的性能。

二次再结晶是一种对结构进行重组的技术，可以用来改善取向硅钢的机械性能。

在保持取向结构的前提下，将取向硅钢的温度提高到一定的温度，原子之间的力将发生变化，使结构产生新的运动模式，从而改变原来的结构。

这种重新排列的过程就是取向硅钢的二次再结晶，是提高取向硅钢的性能的可行方法。

取向硅钢的二次再结晶在1970年代初期开始进行研究，主要研究内容包括：（1）再结晶条件；（2）晶体结构变化；（3）晶粒尺寸变化及其影响；（4）再结晶变形行为；（5）微观结构和微观性能；（6）应变逆变行为及机理。

目前，取向硅钢的二次再结晶机理研究已取得了重要进展，并得到了广泛的应用。

研究发现，二次再结晶的温度和时间对取向硅钢的性能有很大的影响；晶粒形貌的变化可以改变取向硅钢的电磁参数；脆性和断裂行为也受到晶粒变化的影响；取向硅钢的二次再结晶还可提高它的耐热性和耐磨性；此外，微观结构变化也可改善取向硅钢的弹性模量和塑性变形性能。

取向硅钢的二次再结晶机理研究仍在继续，主要集中在如下几个研究方面：（1）针对特定应用，进一步评估二次再结晶的影响；（2）取向结构的微观研究；（3）晶粒形态和组织结构及其对性能的影响；（4）提高取向硅钢的耐蚀性和耐热性；（5）建立取向硅钢二次再结晶机理的数学模型；（6）研究微观演变过程及其影响因素；（7）对取向硅钢的二次再结晶处理工艺进行进一步优化。

李国保宝钢取向硅钢１０年研发历程及进展４７醒地认识到只有具备生产取向硅钢的产线与技术能力，才能成为名副其实的冷轧硅钢产品供应商，才能与宝钢现代化的钢铁企业及其雄厚的技术实力相匹配。

因此，在进行中低牌号无取向硅钢产线建设的同时，把发展取向硅钢提上了议事日程，着手进行取向硅钢的发展规划。

以研究院硅钢研究室（所）为主干，汇集宝钢硅钢方面的研发、生产及设备技术等方面的专业人才，成立了硅钢前期工作小组，负责取向硅钢的发展战略策划、产品工艺技术研究等工作。

在系统分析和研究国内外取向硅钢市场情况及生产技术发展趋势的基础上，不失时机地启动了取向硅钢工艺技术开发系列科研课题。

从实验室建设开始，以创新的研发方法为手段，以工程需求为导向，以生产合格取向硅钢产品为目标，走开放式技术开发创新之路，在取向硅钢的产品及技术研发方面取得了一批重大成果。

本文将回顾宝钢取向硅钢１０年来的研发历程，简要总结１０年研发的进展，介绍宝钢取向硅钢产品的性能特点及其使用情况，提出宝钢硅钢面临的课题及发展方向。

１宝钢硅钢近１０年研发历程１．１实验室的建设取向硅钢工艺流程长，涉及大量专用装备，如图ｌ所示。

为了进行取向硅钢工艺技术开发，首先要建成完备的实验室装备。

图１典型取向硅钢生产工艺流程Ｆｉｇ．１Ｔｙｐｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒａｉｎ・ｏｒｉｅｎｔｅｄｓｉｌｉｃｏｎｓｔｅｅｌ宝钢从１９９７年开始建设取向硅钢实验室。

在系统梳理研究院已有资源的基础上，以实验室装备能够模拟现场产线、研发手段符合取向硅钢技术发展方向为导向，策划了增加板坯高温加热炉、热轧板常化炉、可控气氛热处理炉、高温退火炉及其配套设备的实验室建设方案，并进行了大量调研工作。

出入意料的是，不仅市场上没有现成的试验装备可供选择，有经验制造取向硅钢试验设备的厂家也寥寥无几，且因得不到关联企业的许可，无法向宝钢提供其装备，实验室建设面临技术封锁的难题。

面对这种情况，公司决策自主研发集成实验室装备，关键设备的功能需求和基本设计由宝钢自己完成，再寻找有能力的设备商承建。

双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展双辊薄带连铸取向硅钢是一种在连续铸造工艺中生产取向硅钢的特殊工艺技术。

随着能源需求不断增加和环保意识的提升，取向硅钢作为高性能电工钢材料在电力输配领域得到了广泛应用。

双辊薄带连铸技术是目前生产取向硅钢的主流方法之一，具有生产效率高、质量稳定等优点。

本文将阐述双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展，包括技术原理、工艺特点、应用现状及存在的问题与发展方向等方面。

技术原理双辊薄带连铸取向硅钢的工艺原理是通过连续铸造技术，在高温高速条件下，将液态金属直接凝固成带状产品，通过连续轧制工艺形成取向结构。

该工艺具有高效、节能、资源综合利用等优点，适合生产高品质取向硅钢。

在双辊薄带连铸中，通过调节铸模结构、冷却水压力、带速等参数，可以控制取向硅钢的组织形貌和磁性能，实现产品的一步成型。

工艺特点双辊薄带连铸取向硅钢的工艺特点主要包括以下几个方面：首先，高生产效率。

该工艺是一种高速连续生产工艺，生产效率远高于传统熔炼-铸型-热轧工艺。

其次，产品性能优良。

取向硅钢具有良好的取向性和低磁滞损耗，适合生产高效、节能的电力设备。

再次，资源综合利用。

双辊薄带连铸可直接利用废钢、废铁等次生资源，降低生产成本，有利于环保和可持续发展。

应用现状目前，双辊薄带连铸取向硅钢已经在电力传输、变压器、电动汽车等领域得到了广泛应用。

随着电力需求的不断增加，取向硅钢作为电力设备的关键材料，市场需求将持续增长。

而双辊薄带连铸技术具有生产效率高、产品质量优良、资源利用充分等优势，将在取向硅钢生产领域拥有更加广阔的市场前景。

存在问题与发展方向虽然双辊薄带连铸取向硅钢技术具有广阔的应用前景，但也面临一些问题和挑战。

例如，铸模结构设计、冷却水处理、带速控制等技术需要进一步优化；产品带宽、表面质量、控制参数等方面仍有提升空间。

未来的研究方向主要包括提高产品质量稳定性、降低生产成本、实现智能化生产等方面。

同时，加强与材料科学、电力传输、自动化控制等领域的跨学科合作，推动双辊薄带连铸取向硅钢技术的进一步发展和应用。