冷轧取向电工钢
1 定义：冷轧取向硅钢是指含2.9％～3.5％Si，钢板晶体组织有一定规律和方向的冷轧电工钢。一般指具有高斯织构的单取向硅钢片，即（110）晶面平行于轧制面、[001]晶向平行于轧制方向的硅钢。还有一种冷轧双取向(立方织构{100}<001>)硅钢。两种硅钢晶粒与轧制方向的示意见图1：
（a）高斯织构（b）立方织构
冷轧取向硅钢按磁性分为普通取向硅钢片（GO）和高磁感取向硅钢片（Hi —B）。普通取向硅钢片（GO）和高磁感取向硅钢片（Hi—B）性能见表1，工艺比较见表2。
表1
表2
取向硅钢以追求其轧制方向上具有高取向度为出发点，力求获得具有{110}<001>高斯织构的晶粒均匀的产品，以满足其使用时在长度方向上具有高磁性能的需要。
对于厚度大于0.3mm的普通取向硅钢（GO），目前比较流行的生产方法是采用抑制剂的二次再结晶法生产。即以MnS(或MnSe)为抑制剂和二次中等压下率冷轧法。
Hi-B钢按采用的抑制剂和制造工艺不同可分为三种方案:
(A)日本新日铁发展的以AIN为主以MnS为辅的抑制剂和一次大压下率冷轧法，其磁性高且稳定，部分产品经激光照射细化磁畴。是最通用的Hi-B产品制造工艺。
(B)日本川崎发展的以MnSe(或MnS) +Sb为抑制剂和二次中等压下率冷轧，最终退火经二次再结晶和高温净化二段式退火工艺。其磁性略低于(A)方案且较不稳定。高牌号中常加入少量钼。
(C)美国GE和ALC公司发展的以N十B+S晶界偏聚元素为抑制剂和一次大压下率冷轧法。因为固溶硫含量较高，锰含量较低，Mn/S≤2.1，热轧板边裂严重，其磁性也较低且不稳定，现已很少采用。
2 用途：冷轧取向硅钢又称冷轧变压器钢，用于制造各类变压器的铁芯。
3 轧制工艺流程：冷轧无取向硅钢通用的轧制工艺流程如图2所示。
生产具有高斯织构的硅钢，关键在于利用二次再结晶。为了实现二次再结晶，通常需要在合金中添加正常晶粒长大抑制剂，如MnS等。晶粒长大抑制剂必须能以参杂的形式弥散地分布在合金基体内，在二次再结晶发生时，能够有效地阻止基体晶拉的正常长大，同时，又要求在最后的高温退火中可方便地消除掉，以免恶化产品的磁性能。在二次再结晶中、二次晶粒长大的取向核主要依靠适当的冷轧工艺和再结晶退火来产生。由于相变会破坏晶粒取向，因此在热处理过程中保持单相至关重要。
目前，工业上生产具有高斯织构硅钢的典型工艺可概述如下：
初始成分——约3.2%Si，≤0.03%C，0.06～0.10%Mn，0.03%S 。钢坯加热到1400℃进行热轧成厚度为1.1～2.5mm的薄板。经常化及酸洗除去除氧化皮后，通过两次冷轧将薄板轧到0.25～0.36mm的最后厚度。在两次冷轧之间，需将钢板在800～1000℃还原气氛中进行中间退火。两次冷轧的总压下率为85％左右。随后，钢板在800℃左右进行湿氢脱碳退火，以便把碳含量降低到0.003%的水平。最后，钢板需在1100～1200℃干氢中再进行一次高温退火。在以上工艺中，钢板在800℃退火期间，细小的MnS颗粒是必要的晶粒长大抑制剂，而在最后的高温退火时，其中的S通过和氢反应生成硫化氢从基休中逸出，剩下的Mn将溶解在铁的晶格中。
用这样的工艺生产的硅钢片晶粒粗大，直径为1～5mm，而且90%以上的晶粒具有(110){001}取向。因此，沿其轧向具有优异的磁性能。例如，在磁场为0.8kA/m 时，磁感应强度可达1.82T。相近成分的非取向硅钢，在同样磁场下的磁感应强度只有1.45T。
图2
4 轧制工艺
4.1 热轧工艺
1）铸坯
3％Si钢导热率低，铸坯急冷或急热都可能产生裂纹，甚至断坯。铸坯冷到600℃以前以＜20℃/h速度慢冷可防止裂纹。
铸坯切断至进入加热炉的时间要保证＜10h，否则由于表层与中心区的温差而引起抑制剂固溶状态和组织状态不同，使成品P
增高。
17
为防止以后高温加热时柱状晶过于粗化，铸坯冷到650～750℃保温5～10h 或以10℃/h速度慢冷使碳化物分布均匀，铸坯加热温度可降到1350℃以下，热
轧板晶粒均匀。
铸坯冷到A
1相变点附近或A
1
～950℃范围保温＞30min，可在铸坯中形成小
晶粒和使第二相溶解度发生变化，也可使加热温度降低约100℃。
2）加热
加热温度：GO钢——l350～1370℃ Hi-B钢——1380～1400℃
铸坯最好在铸坯表面冷到的＞1000℃，中部＞1200℃时装炉。如不能做到，铸坯装炉时的表面温度应＞250℃，当硅含量提高到 3.25％～3.45％时最好＞300℃，避免加热后出现晶界裂纹。
以MnS或MnSe为抑制剂的铸坯必须经高温加热，使铸坯中＞1μm的粗大MnS 固溶(主要存在于铸坯板厚方向的等轴晶中心区内)，热轧过程中再以≤50n m的细小弥散状MnS析出。按取向硅钢的成分，在平衡状态下MnS固溶温度约为1320℃(AlN固溶温度约为1280℃)，因此GO铸坯加热温度规定为l350～1370℃。MnS+A1N万案的Hi-B钢由于锰和碳含量高于GO，所以规定为1380～1400℃。此时晶粒粗化到10～70mm。
为防止柱状晶反常长大，铸坯加热到约1250℃后，以＞150℃／h速度快加热，使许多晶粒同时开始快速长大到彼此相碰，保证柱状晶尺寸小于30mm，以后不出现线晶。
实验证明，铸坯厚度方向中心区温度为1360℃时，晶粒100％长大，产品出现线晶；铸坯厚度方向中心区温度为1345℃时，72％晶粒长大，产品无线晶。因此，控制中心区温度为1310～1340℃保温15～70min。
按一般加热方式，铸坯下表面温度比上表面低，下表层(110){001}组分强度减弱，二次再结晶不完善，磁性不均匀，如果加热到1250℃以上，控制上下表面温差＜70℃，最好＜40℃，则热轧板上下表层(110){001}组分强度相近，二次再结晶完善。
3）粗轧
铸坯出炉后先除鳞，经4～6道粗轧和用立辊调整板宽。每道压下率平均分配，第一道最好＞30％来破坏柱状晶。薄板坯厚度为30～40mm。切头后进行精轧。
细小MnS是在精轧阶段析出，因此必须控制好粗轧后和进入精轧的薄板坯温
度、时间和厚度。一般采用大压下率高速轧制以保证薄板坯温度高。对G0钢来说，进入精轧的温度控制在1160±20℃。对AlN+MnS 方案Hi-B钢控制在≥1190℃，目的是在尽量少析出ＡlN。
4）精轧
开轧温度：GO钢1160℃±20℃；Hi-B钢≥1190℃。
终轧温度：GO钢950℃±10℃；Hi-B钢1000℃～1060℃。
卷取温度：550℃。
精轧一般采用六机架四辊连轧机轧6道，每道压下率递减，轧制速度尽量快并增大冷却水量和提高冷却速度。MnS从约1200℃开始析出，在1100～1150℃的γ相数量最多的温度下析出速度最快，＜950℃基本停止析出。在1200℃到950℃轧制时间控制企50～180s，在精轧过程中产生的大量位错成为MnS析出核心，促使MnS以细小弥散状更快和更均匀析出。
精轧后立即喷水冷却到约550℃卷取。这可使碳化物弥散分布在晶粒内(针状Fe
3
C)，有利于以后获得细小均匀初次晶粒。轧后急冷也防止析出AlN。
4.2 常化
GO钢热轧板一般不经常化处理。以A1N为抑制剂时热轧板或最后冷轧前必须在氮气下高温常化。
常化的作用：为析出大量细小AlN。同时使热轧板组织更均匀和再结晶晶粒数量更多。具体来说有：
a) 常化前后织构无明显变化，通过同位再结晶使再结晶比例增多；
b) 升温和保温时热轧板中Fe
3C、珠光体、Si
3
N
4
和细小AlN固溶，淬在100℃水
中后在晶粒内析出许多10～20nm细小ε—碳化物、Fe
3C、Fe
16
N
2
和A1N。金相组
织为铁素体、珠光体和硬的贝氏体；
c)冷轧时细小析出物(主要为ε—碳化物)、固溶碳和氮以及贝氏体都可钉扎位错，使位错密度明显增高和更快地加工硬化，再结晶生核位置增多，初次再结晶晶粒细小均匀；
d)脱碳退火后沿晶界附近形成更多的{111}<112>晶粒，过渡带的{110}<001>晶粒数量减少，也就是Σ9重合位向晶粒增多，同时AlN抑制能力加强，{110}<001>，二次晶粒容易长大；
e)高温常化后采用二次冷轧法(第二次经大压下率冷轧)时，中间退火后原热轧板中粗大的{211}<011>～{100}<011>晶粒减少，{110}和{111}晶粒增多，晶粒细小均匀。因为常化后粗大晶粒中含更多的固溶碳和ε—碳化物，冷轧时位错密度更高，更容易再结晶。再经大压下率冷轧和脱碳退火后{111}晶粒更多和{110}晶粒减少。
一般常化制度：1050～1150℃（最好1100～1120℃）×4～5min。
常化后严格控制开始急冷温度和冷却速度，因为10～50nm AlN就是在冷却过程中通过γ→α相变而析出。一般在空冷到约900℃后喷水冷却。常化温度、时间、开始快冷温度和冷却速度与钢中Als和氮含量有关。如Als含量高，应慢冷；Als含量低，采用快冷。
常化温度过高或时间过长，热轧板中细小MnS聚集粗化、使磁性降低。
4.3 酸洗
常化处理后进行喷丸处理和在80～90℃的2％～4％HCl中酸洗1～2min，并将热轧带每边剪掉20～30mm准备冷轧。
4.4 冷轧
热轧板常化和酸洗后应尽快冷轧，如果停放时间长，钢中固溶碳和氮析出形成不稳定第二相，使冷轧时碳和氮钉扎位错作用减弱，退火后再析出的AlN尺寸增大，磁性降低。
1）以AlN为主要抑制剂的大压下率冷轧法
a)预热：冷轧前硅钢带一般预热到50～80℃。
b)道次压下率：3％Si钢变形抗力大，一般在20辊轧机冷轧，经5～7道冷轧
到0.30～0.35mm厚，平均每道压下率为25％～33％。合适的压下率为82%～90%，最好为85%～88%。
c)冷轧时效：为进—步降低铁损，现在生产上广泛采用冷轧时效工艺。前几道
使用粗面工作辊，每道经约30％大压下率冷轧，关闭润滑系统和快速轧制。
依靠轧制时的变形热将冷轧钢带温度提高到200～250℃。冷轧时效的作用是使硅钢中固溶碳和氮数量增多，就是使钢中存在的不稳定碳化物和氮化物在时效处理时固溶。冷轧时固溶碳和氮聚集在位错处，阻碍位错运动，位错群成直线排列，改变了正常滑移系统，促使形成更多的过渡带，冷轧后使再结
晶织构发生变化。同时由于固溶氮(约10ppm)更均匀分布在基体中，以后退火时新形成一批细小AlN加强抑制力。
2）以MnS为主要抑制剂的二次冷轧法
a)预热：冷轧前钢卷温度控制在50～80℃。
b)第一次冷轧：经3—4道冷轧，总压下率为60％～70％。
c)中间退火：中间退火制度为850～950℃×2.5～4.0min。温度过低，初次再
结晶不完善。温度过高，初次晶粒粗大、使冷轧和脱碳退火后初次晶粒不均匀，不利于二次再结晶发展。
GO钢和MnSe十Sb方案Hi—B钢在二次冷轧之间在连续炉内进行中间退火。目的是通过再结晶消除第一次冷轧产生的加工硬化，便于第二次冷轧并保证合适的压下率；进行部分脱碳，将碳控制在合适范围；使细小MnS数量增多。
中间退火前冷轧带在70～80℃的2.5％～3.0％NaOH水溶液中去油、刷洗和烘干。中间退火时快升温到再结晶温度以上，使再结晶前回复和多边化过程消耗的储能减少、初次晶粒细小均匀和改善磁性，同时可缩短炉长和提高产量。钢带入炉，先通过煤气明火焰高温加热段，炉温控制在1200～1250℃。再经辐射管加热段，使钢带迅速升到规定温度。采用的煤气必须是经过脱硫处理的富煤气(＜0.05％S)，这可减轻钢带表面氧化和不阻碍脱碳。
退火气氛为d.p.＝20～30℃的20％H
2+N
2
。控制P H2O／P H2可控制脱碳程度和
氧化程度。一般要求中间退火时部分脱碳，使钢中保留120～400ppm碳，目标为250ppm碳。
退火后需快冷。快冷可采用喷气或喷水冷却法。950℃中间退火后从770℃在30s内快冷到100℃和150～250℃× 2～60s时效处理，或以＜20s时间快冷到330℃，并在300～150℃之间冷却8～30s，在晶粒内析出10～50nm细小弥散碳化物(以{100}为习面的ε-碳化物)。
d)第二次冷轧：冷轧道次为2～3道，总压下率为50％～55％。
e)冷轧时效：采用MnS方案的GO钢和MnSe十Sb方案Hi—B钢在第二次冷轧过
程中经约250℃时效处理，也可使磁性提高。
4.5 脱碳退火
冷轧到成品厚度的钢带在连续炉内进行脱碳退火。
脱碳退火的目的是：完成初次再结晶，使基体中有足够数量的(110){001}初次晶粒(二次晶核)以及有利于它们长大的初次再结晶织构和组织；将钢中碳脱到0.003％以下，保证以后高温退火时处于单—的α-相；发展完善的二次再结晶组织和去除钢中硫和氮，并消除产品的磁时效；钢带表面形成致密均匀的SiO
2薄膜(2～3μm厚)。
脱碳退火工艺：退火前冷轧钢带用碱洗去掉油污并烘干，碱洗工艺和对连续炉的要求与中间退火相同。快速升温到835～850℃×3～4min，保护气氛为湿的
20％H
2+80％N
2
，d.p.＝+35～45℃(水温60～65℃)，P H2O／P H2＝0.35～0.45，冷
却段通干的20％H
2+80％N
2
、d.p. ＜-20℃，P H2O／P H2＝0.03，再喷氮气快冷。
4.6 涂MgO隔离剂
涂MgO目的：防止钢带成卷高温退火时粘接；高温退火升到约1000℃时Mg0
与钢带表面Si0
2氧化膜起化学反应(2Mg0+ Si0
2
→Mg
2
SiO
4
)，形成硅酸镁玻璃膜底
层；高温净化退火时促进脱硫和脱氮反应。
MgO涂层通常与连续炉脱碳退火在同一条作业线上进行。钢带脱碳退火和冷却到室温后通过涂层机组，辊涂或喷涂Mg0悬浮液并烘干。
4.7 高温退火
高温退火的目的：升温到850～1050℃通过二次再结晶形成单一的(110)[001]织构；升温到1000～1100℃通过MgO与表面氧化膜中Si0
2
起化学反
应，形成Mg
2SiO
4
(硅酸镁或铁橄榄石)玻璃膜底层；在1200±20℃温度下保温进
行净化退火，去除钢中硫和氮，同时使二次晶粒吞并分散的残余初次晶粒，二次
晶粒组织更完整，晶界更平直。二次再结晶基本完成后，抑制剂的有利作用已结束并分解。分解出的硫和氮本身对磁性和弯曲性有害，必须在高温退火时去掉。
通用的高温退火制度：涂好MgO的钢卷通常放在电加热罩式炉的底板上并加内罩进行高温退火。首先通入含O
2
＜10ppm的氮气赶走空气，以约50℃/h速度
升到350～450℃时MgO中Mg(OH)
2
分解放出化合水。升到550～650℃时换成含
O 2＜10ppm的75％H
2
+25％N
2
气并保温1～1.5h去除化合水。测定气氛露点d.p.，
控制d.p.＜0℃，否则表面氧化膜中FeO和Fe
2SiO
4
含量增多，对以后形成的玻
璃膜质量不好。然后以15～20℃/h速度升到850～950℃(以MnS为主的GO和Hi-B 钢)或950～1050℃(以AlN为主的Hi-B钢)时发生二次再结晶。升到约1000℃以
上形成玻璃膜底层。此时d.p.控制在＜-7℃，最好事＜-7℃（G0钢)或-10～+30℃(AlN为主的Hi-B钢)。升到约1150℃时开始换为d.p.＝-60℃和O
2
＜10ppm的纯干氢，并在约1200℃保温约20h进行净化退火，排出的氢气d.p.≤-10℃，最好
事≤-20℃。断电后再换为75％H
2+25％N
2
气冷到约700℃，再换为氮气冷到＜
300℃出炉。在冷到约700℃时去掉外罩加速冷却。罩式炉一般用石英砂双密封。最好用结砂密封，因为它的热稳定性好，在高温下不会被氢气还原。
按MnSe+Sb或MnS+Sb方案生产Hi-B钢时大多采用二段式高温退火工艺，即800～920℃×约50h+1200℃×20h。前段称为二次再结晶退火，后段称为净化退火。
4.8 平整拉伸退火和涂绝缘膜
成卷高温退火后由于热应力作用使钢带变形，需进行平整拉伸退火。
平整拉伸退火主要目的：通过水刷洗和70℃的5％ H
2SO
4
轻酸洗，去除表面
残留的MgO和其它污物．使表面活性化；烘干后涂绝缘涂料和在＜500℃烘干；在连续炉中氮气氛下加适当张力经约800℃平整拉伸退火和将绝缘涂层烧结好。
平整拉伸退火工艺：一般在约800℃经0.25％～0.75％伸长率的拉伸退火可使钢带干整。伸长率过大，二次晶粒变形，取向度和磁性变坏。钢带平整张力在约3～7MPa。
绝缘涂层：高温退火后形成的玻璃膜(硅酸镁)底层具有一定的绝缘性、而蚀性和在钢中产生拉应力。可满足卷铁芯配电变压器的需要，不用再涂绝缘膜。美国出售这种产品，并将玻璃膜称为C—2涂层。其层间电阻＞4Ω·cm2/片。对叠片铁芯的中大型变压器来说，C—2涂层的绝缘电阻还不够大，最后必须涂绝缘膜。涂绝缘膜与平整拉伸退火在同一条作业线完成。
5新品种的进展
5.1含铜GO钢和含铜及锡的AlN+MnS方案Hi-B钢
近年来，提高硅含量和减薄产品厚度是进一步降低G0和Hi-B钢铁损的重要措施，但硅含量提高到上限和钢带减薄到0.20～0.23mm厚都使二次再结晶发展更加困难。新日铁为了加强抑制能力、使二次再结晶完善，在0.18～0.20mm的G0钢中加0.15％～0.20％Cu，生产了Z8、Z7、Z6和Z5 4种新牌号。在0.18～0．30mm厚AlN+MnS方案Hi-B钢中加入0.06％～0.15％Cu和0.06％～0.14％Sn，
生产了Z7H 、Z6H 、Z5H 以及0.18mm 厚度新产品。
5.2 含钼的MhSe(或MnS)+Sb 方案Hi-B 钢
川崎钢公司采用MhSe(或MnS)+Sb 方案生产Hi-B 钢(RG-H 牌号)，锑加入量为0.02％～0.05％。锑沿品界偏聚，加强了抑制力，使第二次冷轧压下率提高到60％～70％，有防止表层抑制剂过早分解固溶的作用。热轧板厚度为 2.5～3.0mm 。脱碳退火后初次晶粒细小，(110){001}组分加强，二次再结晶温度降低，850℃× 20h 二次再结晶退火后B 8提高。硒的扩散系数比硫小，在热轧过程中，
MnSe 比MnS 需要更长时间冷却才能以细小弥散状质点析出。但MnSe 比MnS 质点更细小，而且更稳定。
MnSe+Sb 方案的Hi-B 产品磁性比AlN+MnS 方案的Hi-B 产品磁性更低，也更不稳定。特别是硅含量提高到3.1％以上和成品厚度减薄到0.30mm 以下时,磁性更不稳定，热轧板易出现裂纹，产品表面缺陷增多。为解决这些问题，在MnSe+Sb 方案中加入0.013％～0.018%Mo 。加钢的作用是：a)提高MnSe 或MnS 的抑制能力，热轧板表层(110)[001]组分强度比GO 钢提高3倍，二次晶核数量增多，二次晶粒尺寸减小，位向更准确。而且加钼不影响脱碳效果；2)铸坯高温加热时，钼在表面富集可防止晶界氧化，或在表面附近形成细小Mo 2S 3阻止FeS 的形成，
防止晶界裂纹(硫或晒在α-Fe 中固溶度低，在表面偏聚使热加工性能变坏)，这对3.2％～3.5%Si 钢更重要；3)钼在表面富集可抑制氧化，减少Fe 2SiO 4和FeS 形成量，形成的玻璃膜质量好。
5.3 含铬、钛、铌、锌、锗和镍的取向硅钢
1) 铬的作用：铬与锡和锑的作用相似。可细化二次晶粒，但使玻璃膜质量降低。提高AlN+MnS 方案中Al s 量可降低热轧温度和在常化后进行快冷(淬入60℃水中)，二次晶粒小，但二次再结晶不易完善。如果Al s 量提高到0.028％～0.031％，并加O.08％～0.11％Cr 和0.08％～0.10％Cu ，二次再结晶完善，0.3mm 厚板的P 17≤1.0kW/kg ，B 8≈l.92T,达到Z6H 水平。0.23mm 厚板(加0.004％Sn)的P 17＝0.89W/kg ，玻璃膜质量改善。
2）钛、铌的作用：在MnS 方案中加0.005％～00.188％Ti 和0.002％～0.012％Nb ，形成TiN 和NbN 加强抑制力。热轧板经950～1000℃× 2～3min 常化和一次冷轧到0.3mm 厚时，二次再结晶完善, B 8≈l.89T, P 17＝1.18～1.25 W/kg 。在
AlN+MnS+Cu+Sn方案中，加0.004％～0.005％Ti，可使脱碳退火后表面40μm区
降低0.13～域(110)极密度提高，二次晶粒细小，磁性提高。0.3mm厚板的P
17
提高约0.05T。推想是因钛与碳和氮形成TiC和TiN，加强了抑制0.20W/kg，B
8
力。Ti＞0.01％时形成TiN过多, 使AlN量减少，成品出现混晶。
6新工艺的进展
6.1热轧
粗轧改变压下率使粗轧后薄板坯前段厚度较薄，后段厚度较厚并且厚度连续性变化，可使大铸坯制成的成品长度方向磁性均匀。因为这保证了粗轧时间短的薄板坯前段发生再结晶而防止出现线晶，也防止薄板坯后段由于温度低而使精轧时析出的抑制剂弥散度变坏。
当铸坯烧损量W与粗轧开轧温度T(℃)满足关系式T＝-50×W+(1275±75)时，二次再结晶完善。连续测定烧损量并据此调整粗轧开轧温度，可保证产品磁性稳定。
铸坯出炉到粗轧结束期间，由于板宽方向的两边温度低于中部，精轧时析出的MnS 更粗大，二次再结晶不易完善。如果在此阶段将两边l00mm宽内用绝缘材料保温或经感应加热或直接通电加热，使边部温度比中部高50℃以上，并经5～100mm宽度压下，破坏边部伸长晶粒，促进再结晶，可使板宽方向的磁性更均匀。
6.2铸坯直接热轧法
200～250mm厚铸坯切断后用罩盖上并及时热送到热轧厂，铸坯表面温度在1200～1250℃。铸坯端部冷却快，经感应快加热到1150～1200℃，然后直接热轧，这可节省大量热能、无烧损，成品表面无缺陷。MnS方案铸坯直接进行热轧，控制精轧的开轧温度＞900℃，析出细小MnS，成品二次再结晶完善。
6.3薄铸坯直接冷轧法
为了省掉高温加热和热轧工序以及生产≤0.3mm厚度钢带，新日铁按A1N+MnS方案的成分，采用双辊快淬法制成1～4mm厚的薄铸坯。调整冷却条件(冷却辊压力和二次冷却速度)来控制铸坯厚度。辊子压力控制在490MPa以上。铸坯厚度方向中心区冷却速度＞50℃/s，快速凝固后，在1300～900℃之间的冷却速度(二次冲却速度)＞10℃/s时(相当于弱水冷却)，产生再结晶晶粒，为混乱位向的铸态
组织，并获得细小MnS和AlN析出质点。铸坯在高温常化后经一次或二次冷轧法
提高。
(＞80％压下率)都可使二次再结晶完善和B
8
6.4铸坯感应加热工艺
铸坯中心硫偏聚区(可达 1.6％S)熔点低，—般用煤气或重油高温加热炉长时间加热到≥1350℃使粗大MnS固溶，这引起晶粒粗化和晶界熔化，粗轧阶段易产生内裂，成品易出现线晶和起泡缺陷；加热不均匀(板厚方向中心区温度低于表面温度)；钢的烧损最大；引起晶界氧化，热轧板产生边裂和成品表面缺陷多，成材率低；消耗能量大；需经常清渣和产量降低等缺点。前西德最早采用先将铸坯在煤气加热炉中加热到1250～1300℃，再放入感应加热炉中快速加热到1350～1400℃工艺(内部加热方式)。该工艺现仍在生产上采用。
6.5降低铸坯加热温度工艺
工业生产取向硅钢一直采用铸坯高温加热工艺，以保证获得稳定的高磁性，但其缺点是氧化渣多、烧损量可达5％，成材率低；要经常清理炉底，产量降低；燃料费用高；炉子寿命短；制造成本高；产品表面缺陷增多。多年来一直试图降低铸坯加热温度，但还没有圆满解决。而近几年新日铁钢公司对以AlN为主要抑制剂方案开展了大量工作，并取得了很大进展，估计很快会在生产上采用低温加热法。此外，住友金属公司在这方面也进行了工作。
6.6MnSe+Sb方案的改进工艺
川崎钢公司以MnSe+Sb(或再加钼)为抑制剂制成的Hi-B钢，产品磁性比新日铁按AlN+MnS方案制成的产品磁性低。近几年开始采用MnSe+A1N+Sb方案制造(可再加B，Cu，Mo，Sn)，经一次或二次冷轧法。产品磁性有明显提高。
6.7防止热轧带边裂的方法
取向硅钢热轧带常出现长度＜20mm的边裂，特别是硅含量提高到 3.2％～3.4％时，可出现长度＞20mm的V形边裂，成材率明显降低。3％Si钢的热传导率比低碳钢约低60％。硅含量增高，热传导率更低。硅和硫在α相中固溶度比在γ相中大，热轧过程中发生相变时，硅和硫有沿晶界偏聚倾向，这是产生边裂和内裂的原因之一。钢中加锡时，由于锡沿晶界偏聚更易产生边裂。在铸坯冷却阶段，边部表面与中心区温度差很大，表面产生很大拉应力，当超过钢的屈服强度时，就产生小裂纹，特别是铸坯长度方向的两个边，由于剩余冷却水通过而
造成过冷区(应力集中区)产生许多小裂纹，这也造成V型边裂。铸坯高温加热时、由于表层晶界氧化，产生晶界裂纹和晶粒粗化。热轧时沿宽度方向两边的粗晶粒发生金属流变而展宽，储能低，为形变晶粒，并且因变形是非连续性的而形成凸肚区，此地区应力集中也易发生边裂。也就是两边地区由于变形抗力小，形成大的形变晶粒而不能再结晶，所以产生边裂。热轧工艺特别是α相和γ相的变形抗力不同造成的应力不均匀对热轧边裂也有很大影响。酸洗后一般都经过剪边再进行冷轧。热轧带边裂长度＜10mm时属于正常状态。
铸坯表面涂防氧化剂或在高频加热炉高温短时间加热等防止晶粒粗化和表层晶界裂纹措施都可减轻热轧边裂。
在粗轧机热轧时，增大每道次压下率，最后一道次压下率控制在5％～35％，精轧机开轧温度＞1050℃时可防止边裂。
铸坯加热后在表面温度为1200～1380℃时先用立辊轧几道，宽度压下＞60mm，也可防止边裂和提高产量。
连铸时，在铸模长边方向的两边加铜丝，使铸坯边部的铜含量比中部高
0.03％～0.25％。即控制两边的相对变形能(边部变形能中部变形能之比)为
1.02～1.15，边部高变形能区域指数(边部高变形能区的宽度与铸坯厚度之比)为0.5～
2.0。并且，在粗轧阶段至少有一道次宽度压下量为3～60mm时，热轧板边部无折叠，边裂明显减轻，成品磁件均匀。连铸时铸速＞1.4m/min，铸坯宽度方向两边先经＞20mm压下(每边)，温度约为1000℃，破坏柱状晶，再经高温加热后，形成细小等轴晶，热轧后也使边裂明显减轻。
6.8特殊热轧工艺
为破坏铸坯中粗大晶粒，防止成品出现线晶，精轧机至少有一个机架的上下工作辊转速不同，产生非对称性塑性变形，使薄板坯板厚方向中心区产生剪切应力。而且头部异周速比大（1：1.25)，尾部异周速比小(1：1.05)，可使磁性均匀。头部异周速大可破坏粗大形变晶粒，尾部异周速小，残存有一些{ 100}<011>形变晶粒来弥补抑制力的不足。
为防止线晶，精轧最后一道次时采用周速不同的轧辊轧制，下工作辊径小，使轧辊与钢带的接触长度＞50％轧辊周长。通过剪切应变破坏中部{ 100}<011>粗大形变晶粒。
6.9冷轧工艺的改进
(1)一般冷轧
热轧带在冷轧前剪边，剪断后易出现分层现象。这是因为板厚方向中部存在的粗大形变晶粒呈层状分布所引起的。冷轧时易产生边裂和断带。如果用辊式剪切机剪断到相当于板厚60％～80％，即剪断部位因剪断引起的弯曲板的层状组织与板面形成的最大角度＜60°，再经挤压辊将剪边折断，冷轧前边部不加热也不会产生边裂和断带。
MnSe+Sb或MnSe十AlN+Sb方案钢采用Φ50～150mm小辊径轧辊进行第二次冷轧，冷轧到总压下率＜30％的前段经时效冷轧，冷轧后段温度＜150℃，成品二次再结晶稳定，磁性好。
MnSe+AlN+Sb方案第一次冷轧时在辊径/板厚≥50的平整机或冷轧机上经0.5％～15％压下率冷轧后，中间常化和急冷，再在20辊轧机上经80％～95％时效冷轧，可促进表层(110)[001]晶粒长大，磁性稳定。改变冷却油量和粘度，控制冷轧的摩擦系数在0.06～0.15(一般冷轧时为0.02～0.04)，剪切带增多，(110)[001]晶粒数量增加。冷轧时再采用时效冷轧，成品二次晶粒小，P
15
明显降低。如果冷轧前加热使钢板表面形成0.1～0.3μm厚氧化膜，再经时效冷轧也具有同样作用。
(2)冷连轧
3％Si钢冷轧时变形抗力大易断带，多采用辊径约80mm和＜700m/min低速的20辊冷轧机进行生产。而美国用3机架或4机架冷连轧机生产取向硅钢。冷连轧机轧速高、产量大，但冷轧带表面较粗糙，因为轧制时在轧辊咬角处带入轧制油。表面粗糙阻碍畴壁移动，而且由于表面积增大，表层MnS浓集量增多，抑制力减弱，这都使磁性变坏，形成的绝缘膜也不均匀。川崎钢公司为解决冷连轧机冷轧表面粗糙和易断带问题进行了以下工作：
a.减少冷轧道次，加大道次压下量。
b.采用Φ80～450mm工作辊，控制表面轧制油附着量。
6.10隔离涂层工艺的改进
湿涂MgO后在H
2+N
2
保护气氛下加热到板温约500℃时快速烘干，并将MgO
中化合水完全去除,以后形成的玻璃膜附着性和外观明显改善。
涂层时先通过辊涂再经气体喷除法，更容易控制涂料量，而且涂料更均匀。
6.11温度梯度炉高温退火
一般高牌号Hi—B钢的B
8=1.93～l.95T，而3％Si钢的B
s
≈2.03T，因此提高B
8
值也就是提高取向度还有潜力可挖。现在已知最有效的方法是在温度梯度炉中成卷进行二次再结晶退火。温度梯度＞2℃/cm，温度梯度方向与钢板宽度方向平行(也可在温度梯度连续炉中进行)，二次再结晶后再在纯干氢中净化退火。
6.12表面磨光工艺
高温退火后由于形成玻璃膜和内氧化层而使表面不平，铁损增高。如果先经酸洗再经化学磨光或电解磨光，去除玻璃膜、内氧化层使表面呈镜面状态，铁损明显降低。
7 细化磁畴技术
近些年，日本为进一步降低取向硅钢铁损的3个措施之一就是开发了细化磁畴技术，达对降低Hi—B钢和≤0.23mm厚度钢带的铁损更有效。另两个措施是提高硅含量和减薄钢带。
7.1 刻痕对降低铁损的影响(刻痕效应)
非德勒等报道过立方织构硅钢片经横向刻痕可改善铁损。山本孝明等也证明Hi-B钢板用高碳钢小刀沿横向刻痕可使铁损明显降低。野迟忠生等观察到到痕后180°主磁畴宽度(2L)减小，所以铁损降低。
刻痕方法无实用价值，因为刻痕使钢板表面不平，叠片系数降低，磁致伸缩和噪音明显增高。刻痕也破坏了绝缘膜。钢板叠在一起时刻痕区较薄，断面积减小，部分磁通密度从表面逸出而产生漏磁现象，这使相邻钢板表面产生横向磁化分量，刻痕作用减弱，叠片铁损比单片铁损测定值更高。但刻痕效应是发展细化磁畴技术的理论基础。
7.2机械加工法
在平整拉伸退火后冷却阶段，钢带通过平行于铀向埋入高硬度颗粒的导向辊或张力辊或张力调节辊进行压痕，P
15
降低约0.04kg/W。
7.3激光照射法
新日铁钢公司发展了用Q开关YAG或CO
2
激光器沿横向照射Hi—B钢带表面的不接触法，并于1983年在生产上正式使用。半宽脉冲式（约10-7s)或连续式
激光束通过聚光透镜聚焦成小于数百μm的光点，经点状或线状照射在带有绝缘膜的成品钢带表面。照射时间为1ns～100ms。表曲绝缘膜瞬时蒸发并产生几千大气压的冲击压力。引起局部受热和形成弹一塑性应变区，在表面下约20μm区域为高位错密度区，使磁畴2L减小到原值的十分之几。
激光照射的缺点是照射区绝缘膜被破坏，需要再涂一次绝缘膜和经＜500℃烧结，叠片系数降低，制近成本高。最大的缺点是照射效应在700～800℃消除应力退火后消失，铁损又回复到原水平，只能在≤550℃退火。因此，此技术不适用于卷绕铁芯钢带。
7.4其他方法
(1)放电处理法
新日铁提出沿横向经放电处理局部产生塑性形变来细化磁畴方法。其特点是涂绝缘膜与放电处理同时进行，制造成本低。
英国BSC钢公司也用这种成本低的电火花放电法处理涂有绝缘膜的成品。并建立了生产线。
(2)电子束照射法(EB法)
川崎采用电于束照射法细化磁畴。
美国ALC钢公司用高频电子束在133×10-4Pa真空下照射，电子束直径约为0．12mm，能量密度为0.1～0.37J/mm2，加速电压力20～200Kv，加速电流为0.5～
降低5％～10％。100mA，钢带运行速度＜245m/s，玻璃膜或绝缘膜未被破坏，P
15
(3)局部加热法
(4)超声波根动和喷射流体法
(5)等离子喷射法
7.5耐热细化磁畴技术
以上细化碰畴技术都是通过局部引入位错群产生的应力场来细化磁畴，在≥550℃退火加热时，由于位错消失而无效。反复喷砂处理和＞700℃退火形成细晶使磁畴细化的技术耐热，但工序复杂，成本高。降低激光照射能量使绝缘膜不被破坏或局部加热形成大小混合晶粒的细化磁畴方法也耐热，但铁损降低程度减小。如果在高温加热时局部引人复杂应变区，使位错存在于晶粒中或亚晶界处，通过多边化形成位错群，或是在室温下局部引入塑性应变区，并在退火时在这些
区域形成小晶粒，磁畴细化并耐热。
(1)齿状辊形成沟槽法
(2)局部引入应变区和酸洗形成沟槽法
(3)局部去除玻璃膜并电镀或涂充填物法
(4)其他局部引入应变区方法
(5)等离于喷镀应力薄膜法
《电动汽车驱动电机用冷轧无取向电工钢带(片)》 国家标准编制说明 1 任务来源 1.1 背景简介 近十五年来，以电驱动为特征的新能源汽车，作为汽车产业发展和赶超的国家战略，在科研、产业规划和标准战略等各层面，国家从零部件到整车整个产业链给予充分支持，各个相关技术环节均列为国家的发展战略予以扶持，期望以电驱动技术实现我国汽车产业的技术超越。在标准领域，国家对电动汽车也予以重点关注，构建了整车和零部件的标准体系，有力促进了国内新能源汽车产业的共性技术共享，提升了国内电动汽车产业的竞争优势。 随着电动汽车产业进入精细化设计生产阶段，为应对国际化的产业竞争，对电动汽车汽车用电工钢汽车板（简称高效电工钢带）提出了温度等专项要求，国内外有影响力的钢铁企业均提出了各自的高效电工钢带规格参数型谱和技术规范，客观上形成了具备其自身技术特征的高效电工钢带的企业标准体系，逐渐形成技术优势，对我国相关产品形成技术压制。为了在国家竞争中夺回技术引导权，发挥我国的体制优势，制定高效电工钢带标准已是势在必行。通过高效电工钢带标准的制定，将对国内产业起到一定的整合、规范、引导作用，形成国家层面的整体技术和规模优势，堆积国内高效电工钢带产业优势；对国外同类产品形成一定的技术壁垒，使市场向中国企业有利的方向发展。 1.2 任务来源 作为国家电动汽车技术体系的深化，科技部设立国家高技术发展计划（863）《电机系统关键共性技术与评价体系研究》与《电动汽车整车、零部件、基础设施测试评价及标准技术》两个技术研究课题，将高效电工钢带标准的研究、制定，确立为核心技术内容之一，期望据此建立高效电工钢带的技术标准体系，形成检测技术研究、标准制定和公共服务平台建立三位一体的社会公共服务体系。 1.3 标准制定的必要性和可行性 1.3.1必要性： 电动汽车用电机驱动系统不同于普通的风机、水泵等在工频条件、稳定工作基础上应用。具备以下基本使用特征： ●工作频率明显不同于工频使用的工业电机，频率波动范围大（可以从低频延 伸到400-1000Hz）， ●受到车辆空间限制和使用环境的约束，汽车要求电机驱动系统有更高功率密 度，更宽的耐受环境温度范围(冷却液入口温度>105℃)， ●叠片组件能经受高强度的机械振动和高低温交变冲击等。 ●和目前的标准体系兼容性少，必须将基于使用特征定义的产品技术要求通过 标准进行明确定义，通过制定专门的高效电工钢带标准进行细分，确保产品 规格的稳定性和互换性。 1.3.2可行性： 为了满足汽车产业对高效电工钢带的技术要求，国内钢铁业生产高效电工钢带的主流企业-宝钢和武钢，均对该类产品进行专门的技术开发，形成相近的产品规格型谱和技术要求，并经电动汽车行业的试用验证，获得广泛接受。 在科技部863项目的协调下，国内主流高效电工钢带生产企业希望通过标准制定，
冷轧无取向硅钢性能指标检测方法及性能指标控制管理制度汇编
目录 第一部分冷轧无取向硅钢性能指标控制管理制度 1、冷轧无取向硅钢磁性能指标控制管理制度-----------------------------2 2、冷轧无取向硅钢叠装系数指标控制管理制度--------------------------10 3、冷轧无取向硅钢反复弯曲指标控制管理制度--------------------------12 4、冷轧无取向硅钢力学性能指标控制管理制度--------------------------15 5、冷轧无取向硅钢硬度指标控制管理制度------------------------------21 第二部分附录 1、GB/T 228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法 2、GB/T 235-1999 金属材料厚度等于或小于3mm薄板或薄带反复弯曲试验方法 3、GB/T 3655-2008 用爱泼斯坦方圈测量电工钢片（带）磁性能的方法 4、GB/T 13789-2008 用单片测试仪测量电工钢片（带）磁性能的方法 5、GB/T 19289-2003 电工钢片（带）的密度、电阻率和叠装系数的测量方法 6、GB/T 230.1-2009 金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法 7、GB/T 231.1-2009 金属材料布氏硬度试验第1部分：试验方法 8、GB/T 4340-2009 金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法
冷轧无取向硅钢磁性能指标控制管理制度 一、目的 磁性是判定所有硅钢产品牌号以及订货和交货的依据。产品磁性应满足国家标准中规定的相应牌号及订货合同中规定的磁性水平。为了对硅钢片的磁性进行有效监控，现制定本管理制度。 二、用爱泼斯坦方圈测量磁性能的标准方法（用于实验料） 依据GB/T 3655-2008提供的用爱泼斯坦方圈测量电工钢片（带）磁性能的方法如下： 1、装置 25cm 爱泼斯坦方圈由四个线圈组成，它形成一个空载的变压器。爱泼斯坦方圈应包含一个用于空气磁通补偿的互感线圈。支撑线圈的绕组骨架由硬的绝缘材料制成，如酚醛树脂纸板。绕组骨架具有矩形横截面，其内部宽度为32mm ，推荐高度约为10mm 。 线圈安放在一个绝缘的无磁性的底板上，形成一个方框（见图1）。由样片的内缘形成的正方形边长为 图1 标准25cm 爱泼斯坦方圈 四个线圈中的每一个都应有2个绕组：初级绕组（外层，磁化绕组）、次级绕组（内层，感应电压绕组）。 。 mm 2201 0-
我国冷轧无取向硅钢涂层专利技术分析 作者：胡志强， 光红兵， 张文康， 顾祥宇， HU Zhi-qiang， GUANG Hong-bing， ZHANG Wen-kang， GU Xiang-yu 作者单位：山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心,太原,030003 刊名： 电工材料 英文刊名：ELECTRICAL ENGINEERING MATERIALS 年，卷(期)：2011(2) 被引用次数：1次 参考文献(9条) 1.黄昌国;储双杰;陈晓富有前途的电工钢新涂层-自粘结涂层[期刊论文]-材料保护 2004(01) 2.黄昌国;郁锋;陈晓电工钢用水性自粘结涂料 2004 3.山田纪子;藤井浩康;久保佑治耐热粘合性绝缘涂层,具有此涂层的电工钢扳,使用此种电工钢板的磁芯及其制备方法 2005 4.艾宝魁一种电工钢绝缘涂料,其制备方法及涂敷方法 2009 5.王志强;王国志;李洁无铬型含稀土元素硅钢片表面绝缘涂料 2008 6.韩敏洙;金正雨;金在宽用于形成具有优良耐腐蚀性以及膜紧密粘合性和膜强度的绝缘膜的不含铬的涂层液以及一种使用其在无取向电工钢板上制造所述绝缘膜的方法 2007 7.裴陈新;孔祥华;朱涛一种无取向电工钢无铬绝缘涂料 2007 8.胡守天;杨皓;王向欣冷轧无取向硅钢用环保型绝缘涂料及其涂层的制备方法 2007 9.游波;武利民;邢文涛一种环保型电工钢纳米涂层材料及其制备方法和应用 2008 引证文献(1条) 1.王晓燕.吕家欣.童晓晨.赵义强.王敏.傅晓亮世界电工钢专利现状分析[期刊论文]-材料导报 2012(13) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/5d1305746.html,/Periodical_dgcl201102008.aspx
国内外冷轧无取向硅钢牌号对照表 ID thickne ss,mm Russia（俄罗斯）Germany（德国）China（中国）Japan（日本）USA（美国）U.K.（英国）South Korea（南韩）Japan（日本）Japan（日本）Europe（欧洲）GOST 21427.2DIN 46400 .1GB/T 2521JIS C-2552AISI，ASTM A -667BS601.P.1KS C -2510NSC KSC EN 10106 grade P1,5B2500 grade P1,5B2500 grade P1,5B5000 grade P1,5B5000 grade P1,5 grade P1,5KS POSKO P1,5 grade P1,5 grade P1,5 grade P1,5B5000 W/kg,not more Tl, not less W/kg,not more Tl, not less W/kg,not more W/kg,not more Tl, not less W/kg,not more W/kg,not more grade W/kg,not more W/kg,not more W/kg,not more W/kg,not more 1 0.35 35H210 2.1 2 235 -35A 2.35 1.4935W230 2.3 1.635A230 2.3 1.6 35H230 2.335RM230 2.3M235-35A 2.35 1.6 32413 2.5 1.5V250 -35A 2.5 1.4935W250 2.5 1.635A250 2.5 1.6M15 36F145 2.53GRADE250 2.5 PN-09 2.5335H250 2.535RM250 2.5M250-35A 2.5 1.6 4 GRADE265 2.65SE13C PN-10 2.65 52412 2.7 1.5V270 -35A 2.7 1.4935W270 2.7 1.635A270 2.7 1.6M19 36F158 2.75 35H270 2.735RM270 2.7M270-35A 2.7 1.6 6 GRADE280 2.8 7 M22 36F168 2.93 PN-11 2.93 824113 1.5V300 -35A3 1.49 35A3003 1.6 GRADE3003 35H300335RM3003 9 35W3003 1.6 M27 36F180 3.13GRADE315 3.15SE15C PN-12 3.1 M300-35A3 1.6 10 V330 -35A 3.3 1.49 M36 36F190 3.31GRADE335 3.35 M330-35A 3.3 1.6 11 35W360 3.6 1.6135A360 3.6 1.61 SE18C PN-14 3.636H360 3.635RM360 3.6 12 35W440 4.4 1.6435A440 4.4 1.64 SE23C PN-18 4.435H440 4.435RM440 4.4 13 35W4004 1.62 SE26C PN-205 14 SE29C PN-23 5.5 1 0.5 50W230 2.3 1.6 50H230 2.3 2 V250 -50A 2.5 1.4950W250 2.5 1.6 50H250 2.550RM250 2.5M250-50A 2.5 1.6 32414 2.7 1.49V270 -50A 2.7 1.4950W270 2.7 1.650A270 2.7 1.6 50H270 2.750RM270 2.7M270-50A 2.7 1.6 42413 2.9 1.5V290 -50A 2.9 1.4950W290 2.9 1.650A290 2.9 1.6M15 47F168 2.93 PN-09 2.950H290 2.950RM290 2.9M290-50A 2.9 1.6 52412 3.1 1.5V310 -50A 3.1 1.4950W310 3.1 1.650A310 3.1 1.6M19 47F174 3.03 SE13C PN-10 3.150H310 3.150RM310 3.1M310-50A 3.1 1.6 6 M22 47F185 3.22 PN-11 3.22 7 V330 -50A 3.3 1.4950W330 3.3 1.6 M27 47F190 3.31 M330-50A 3.3 1.6 8 V350 -50A 3.5 1.550W350 3.5 1.650A350 3.5 1.6 GRADE355 3.55 50H350 3.550RM350 3.5M350-50A 3.5 1.6 92411 2.6 1.49 M36 47F205 3.57 SE15C PN-12 3.6 102312 3.8 1.58 1122164 1.6V400 -50A4 1.5150W4004 1.6150A4004 1.61M43 47F230 4.01GRADE4004SE18C PN-14450H400450RM4004M400-50A4 1.63 122215 4.5 1.64 GRADE450 4.5 13 V470 -50A 4.7 1.5250W470 4.7 1.6250A470 4.7 1.62 SE23C PN-18 4.750H470 4.750RM470 4.7M470-50A 4.7 1.64 142214 4.8 1.62 1522135 1.65 GRADE5005 1622125 1.6 17 V530 -50A 5.3 1.5450W540 5.4 1.65 M45 47F305 5.31 SE26C PN-20 5.4 M530-50A 5.3 1.65 182211 5.5 1.56 1921126 1.62V600 -50A6 1.55 50A6006 1.65M47 47F400 6.96 SE29C PN-23 6.2 2021117 1.6V700 -50A7 1.5850W6006 1.6550A7007 1.68 50H600650RM6006M600-50A6 1.66 212013 6.5 1.65 50W7007 1.68 50H700750RM7007M700-50A7 1.69 2220127 1.62 2320118 1.6V800 -50A8 1.58 50A8008 1.6847F4758.27 S-30PN-308 24 940-50SG9.4 1.5850W8008 1.68 50H800850RM8008M800-50A8 1.7 25 100-50SG11 1.58 50A100010 1.69 S-40PN-4010.5 M940-50A9.4 1.62 26 50W100010 1.6950A130013 1.69 S-50PN-501350H10001050RM100010 27 50W130013 1.69
冷轧取向电工钢 1 定义：冷轧取向硅钢是指含2.9％～3.5％Si，钢板晶体组织有一定规律和方向的冷轧电工钢。一般指具有高斯织构的单取向硅钢片，即（110）晶面平行于轧制面、[001]晶向平行于轧制方向的硅钢。还有一种冷轧双取向(立方织构{100}<001>)硅钢。两种硅钢晶粒与轧制方向的示意见图1： （a）高斯织构（b）立方织构 冷轧取向硅钢按磁性分为普通取向硅钢片（GO）和高磁感取向硅钢片（Hi —B）。普通取向硅钢片（GO）和高磁感取向硅钢片（Hi—B）性能见表1，工艺比较见表2。 表1 表2
取向硅钢以追求其轧制方向上具有高取向度为出发点，力求获得具有{110}<001>高斯织构的晶粒均匀的产品，以满足其使用时在长度方向上具有高磁性能的需要。 对于厚度大于0.3mm的普通取向硅钢（GO），目前比较流行的生产方法是采用抑制剂的二次再结晶法生产。即以MnS(或MnSe)为抑制剂和二次中等压下率冷轧法。 Hi-B钢按采用的抑制剂和制造工艺不同可分为三种方案: (A)日本新日铁发展的以AIN为主以MnS为辅的抑制剂和一次大压下率冷轧法，其磁性高且稳定，部分产品经激光照射细化磁畴。是最通用的Hi-B产品制造工艺。 (B)日本川崎发展的以MnSe(或MnS) +Sb为抑制剂和二次中等压下率冷轧，最终退火经二次再结晶和高温净化二段式退火工艺。其磁性略低于(A)方案且较不稳定。高牌号中常加入少量钼。 (C)美国GE和ALC公司发展的以N十B+S晶界偏聚元素为抑制剂和一次大压下率冷轧法。因为固溶硫含量较高，锰含量较低，Mn/S≤2.1，热轧板边裂严重，其磁性也较低且不稳定，现已很少采用。 2 用途：冷轧取向硅钢又称冷轧变压器钢，用于制造各类变压器的铁芯。 3 轧制工艺流程：冷轧无取向硅钢通用的轧制工艺流程如图2所示。 生产具有高斯织构的硅钢，关键在于利用二次再结晶。为了实现二次再结晶，通常需要在合金中添加正常晶粒长大抑制剂，如MnS等。晶粒长大抑制剂必须能以参杂的形式弥散地分布在合金基体内，在二次再结晶发生时，能够有效地阻止基体晶拉的正常长大，同时，又要求在最后的高温退火中可方便地消除掉，以免恶化产品的磁性能。在二次再结晶中、二次晶粒长大的取向核主要依靠适当的冷轧工艺和再结晶退火来产生。由于相变会破坏晶粒取向，因此在热处理过程中保持单相至关重要。 目前，工业上生产具有高斯织构硅钢的典型工艺可概述如下：
首钢取向电工钢技术指标Technical Indexes 产品规格Product Specification 尺寸公差Dimensional Tolerances 注：（1）横向厚差是指边部15mm以内，垂直于轧制方向上的厚度偏差。 （2）纵向厚差是平行于轧制方向上任意2m长度钢带上的厚度偏差。 （3）对于有特殊要求的用户，可以特殊定制。 Note:(1) Traverse thickness deviation refers to the thickness difference between the sheet center and 15mm from the edge. (2) The longitudinal thickness difference is the difference of the measured maximum thickness and the minimum thickness in the longitudinal direction at an arbitrary 2m length of steel on an arbitrary coil. (3) Please consult us if you have special dimensional requirements.
电磁性能标准值Standard Electromagnetic Properties
电磁性能典型值Typical Electromagnetic Properties
0. 0.0.0.0.0.0.0.1.1.1.1.1.1.1.1.1.1.2.2.铁损 C o r e l o s s （W /k g ） 磁感 M a g n e t i c f l u x d e n s i t y （T ）
涟钢科技与管理 2019年第1期 ·1· 无取向半工艺电工钢50W300牌号的研发 王仕华 田 飞 吴泽交 谢 凯 （涟钢技术中心） 摘 要 通过铁水脱硫→转炉→RH 真空精炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→罩退→平整→重卷→消除应力退火等生产工艺，采用C ≤0.003%，Si+Als ≤1.80%成分体系，成功开发出无取向半工艺电工钢50W300牌号。消除应力退火后产品铁损值P 15/50达到2.75w/kg ，磁感应强度B 5000达到1.68T ，达到国标50W300牌号磁性要求。对比实验炉820℃和850℃消除应力退火后磁性能值，850℃消除应力退火后铁损值优于820℃消除应力退火后的铁损值，磁感强度变化不大。工业炉内800℃消除应力退火磁性能值优于实验炉820℃和850℃消除应力退火磁性能值。 关键词 无取向；半工艺；50W300；磁性能 近年来，由于节能环保的迫切需要，电工钢产品向绿色、环保、节能方面发展迅速，低铁损、高磁感是电工钢发展方向，绿色制造是电工钢发展主流，研究证明，含涂层电工钢在冲片时，绝缘涂层的破损不仅会影响电工钢性能、叠装系数和防蚀能力，而且破损的碎屑会漂浮于空气中，形成粉尘，对生产加工环境和生产人员的身体健康造成危害[1]。无取向半工艺电工钢是没有涂层硅钢产品，具有环保、制造成本低、价格便宜、磁性能好、加工性能优等特性，适应国家政策方向，满足电机行业高效及超高效发展方向。 无取向半工艺电工钢是区别于全工艺无取向电工钢制造工艺的电工钢产品，冷轧完后需经不完全退火、3%~10%临界变形，冲片后再进行消除应力退火和发蓝处理。为满足市场对提高电工钢磁性能要求，结合我司多年来对无取向半工艺电工钢研究经验，经过对化学成分、消除应力退火温度的研究，开发出低铁损、高磁感的半工艺无取向电工钢50W300。 1 试制开发 根据全工艺无取向电工钢50W300牌号标准对磁性能的要求，通过对化学设计、工艺路线及工艺参数确定，采用C ≤0.003%，Si+Als ≤1.80% 及加微量元素X 的成分体系，按全工艺无取向电工钢生产工艺要求生产至冷轧硬卷，然后经罩式退火炉进行不完全退火和3%~5%平整变形，然后取30×300mm 横纵各8片的试样在箱式炉和工业炉中消除应力退火，用爱泼斯坦方圈磁性能检测仪器检测磁性能。 工艺路线：铁水脱硫→转炉→RH 真空精炼→连铸→热轧→酸洗→冷轧→罩退→平整→重卷→消除应力退火。 2 试制结果及讨论 2.1 化学成分设计 冶炼50W300化学成分控制见表1所示。 碳、硫等夹杂元素对电工钢来说是有害元素，不仅使铁损增高，磁感降低，碳高也会引起磁时效，故本试验采取低碳和低夹杂元素控制；硅和铝成分对铁损降低有利，但高硅和高铝使制造成本增加，本试验采用低硅低铝设计是在保证磁性能的条件下降低制造成本。 2.2 试样加工及力学性能结果 在钢卷上取力学性能检测样和磁性能检测样板，力学能检测结果如表2所示；磁性能检测样 表1 50W300化学成分控制表（质量分数%） 项目 C Si Mn Als P S X 设计值 ≤0.003 1.20～1.40 0.30～0.50 0.20～0.40 ≤0.020 ≤0.0050.040～0.060 实际值 0.0026 1.33 0.39 0.29 0.018 0.0035 0.049
无取向硅钢片生产技术要点 一、无取向硅钢片生产技术要点 首先要求钢水纯净,经真空处理后碳含量降至0.01～0.005%,氧<0.005%,保护浇铸成厚板坯,低温热送,加热到1100～1200℃,保温3～4h,使AlN粗化,若轧机能力强,最好是1050～1100℃加热,防止铸坯中较粗的AlN、MnS析出物再固溶,使热轧及退火后晶粒细化,组分增多,磁性变坏。终轧温度要高些,以防止晶粒变粗,铁损降低。 对无取向的Si>1.7%的硅钢,由于变形抗力显著提高,导热性降低,并且连铸后柱状晶粗大,产品表面易产生瓦垅状缺陷,铸坯易产生内、外裂纹,故需慢热慢冷,加热温度也可略高一些,达1 200℃。这更便于热轧而且使终轧温度提高,热轧板晶粒粗化,可改善磁性。加热到1200℃,Mn S不会固溶,而AlN可能部分固溶,但由于钢中碳含量降低(如<0.01%,至0.004%),可使AlN固溶度明显减小,亦即使固溶温度提高。则≤1200℃加热仍可使AlN粗化,P15降低。通常开轧温度1180±20℃,终轧温度850±20℃。应注意含Si<1.7%或Si<2.5%而C>0.01%的硅钢在约1 000℃时存在明显的α+γ两相区,热轧塑性显著降低,γ相与α相变形抗力之差易引起不均匀变形,使板形不好,易出现裂边,成材率下降。故应尽量降低碳含量,使热轧精轧基本处于α相区或避开α+γ两相区,C≤0.003%的1.5%Si钢,热轧时由于γ相数量减少,也不裂边。碳量低,以后退火也不需要脱碳。 二、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
I C S77.040.99 H21 中华人民共和国国家标准 G B/T34190 2017 电工钢表面涂层的重量(厚度) X射线光谱测试方法 S u r f a c e c o a t i n g w e i g h t(t h i c k n e s s)o f e l e c t r i c a l s t e e l X-r a y s p e c t r o m e t r i cm e t h o d 2017-09-07发布2018-06-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中华人民共和国 国家标准 电工钢表面涂层的重量(厚度) X射线光谱测试方法 G B/T34190 2017 * 中国标准出版社出版发行 北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址:w w w.s p c.o r g.c n 服务热线:400-168-0010 2017年9月第一版 * 书号:155066四1-57150
前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准由中国钢铁工业协会提出三 本标准由全国钢标准化技术委员会(S A C/T C183)归口三 本标准起草单位:武汉钢铁股份有限公司二宝山钢铁股份有限公司二首钢总公司二冶金工业信息标准研究院三 本标准主要起草人:向前二华犇二黄双二石建锐二王玉婕二张俊鹏二范纯二龚坚二刘宝石二刘集中二周星三
电工钢表面涂层的重量(厚度) X射线光谱测试方法 1范围 本标准规定了利用X射线光谱法测试电工钢表面涂层重量(厚度)的方法三 本方法用于室温下测量试样单位面积上的涂层重量,其测量结果也可以用涂层厚度表示三 本标准适用于表面涂层中含有稳定的二不受干扰的二X射线荧光强度较大的特性元素的电工钢,给定涂层材料的测量范围主要取决于可获得的特征X射线荧光强度和可接受的测量不确定度,并且因所使用的仪器设备和测量方式而不同三 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的三凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件三凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件三 G B/T16921金属覆盖层覆盖层厚度测量 X射线光谱方法 3术语和定义 G B/T16921界定的以及下列术语和定义适用于本文件三 3.1 基体s u b s t r a t e 在其表面涂覆涂层的材料三 3.2 表面涂层s u r f a c e c o a t i n g 涂覆在电工钢基体上主要起绝缘保护功能的材料,例如铬酸盐或磷酸盐等无机或半有机涂层材料三3.3 中间涂层i n t e r m e d i a t e c o a t i n g 涂覆在电工钢基体和表面涂层间,有一定厚度(小于饱和厚度)二起一定作用的功能材料三 若用散射法对表面涂层进行分析测试,只要中间涂层不影响测量结果,中间涂层可视为基体的一部分三 4原理 单位面积涂层重量(若涂层密度已知,也可以是涂层厚度)与荧光强度间存在一定关系三对任何测量设备而言,这种关系首先需要用已知单位面积涂层重量的标准样品建立校准曲线三若涂层密度已给定或实际密度已知,该标样的涂层重量可用涂层厚度对应表示三 注1:涂层密度是指凃液在钢板上固化后的密度,可能与测量时涂层的理论密度不一致三若密度与测量标准曲线采用的密度不一样,需要在测试报告中用因子来体现差异并注明三
宝钢不同牌号取向硅钢铁损参照表 厚度规格0.23mm 0.23mm---非激光刻痕0.23mm 0.23mm---激光刻痕0.27mm 0.27mm---非激光刻痕0.27mm 0.27mm---激光刻痕0.30mm 0.30mm---非激光刻痕牌号B23P085B23P090B23P095B23P100B23R080B23R085B23R090B27P090B27P095B27P100B27R085B27R090B27095B30P100B30P105B30P120磁通密度单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损单位铁损0.4000.400 0.0480.048 0.049 0.0530.053 0.054 0.0430.043 0.043 0.0420.042 0.0520.052 0.051 0.0560.056 0.0480.048 0.048 0.0500.050 0.0590.059 0.061 0.0650.065 0.4500.450 0.0600.060 0.062 0.0660.066 0.068 0.0540.054 0.054 0.0530.053 0.0650.065 0.064 0.0700.070 0.0600.060 0.060 0.0620.062 0.0730.073 0.076 0.0810.081 0.5000.500 0.0740.074 0.075 0.0810.081 0.083 0.0660.066 0.066 0.0650.065 0.0790.079 0.078 0.0850.085 0.0730.073 0.073 0.0760.076 0.0890.089 0.092 0.0980.098 0.5500.550 0.0880.088 0.090 0.0970.097 0.099 0.0790.079 0.079 0.0780.078 0.0940.094 0.094 0.1020.102 0.0880.088 0.087 0.0910.091 0.1060.106 0.110 0.1170.117 0.6000.600 0.1040.104 0.106 0.1130.113 0.116 0.0940.094 0.094 0.0930.093 0.1110.111 0.111 0.1200.120 0.1030.103 0.103 0.1070.107 0.1250.125 0.129 0.1370.137 0.6500.650 0.1210.121 0.123 0.1320.132 0.135 0.1090.109 0.110 0.1080.108 0.1280.128 0.130 0.1390.139 0.1210.121 0.121 0.1250.125 0.1450.145 0.149 0.1590.159 0.7000.700 0.1390.139 0.141 0.1510.151 0.155 0.1260.126 0.127 0.1250.125 0.1480.148 0.149 0.1590.159 0.1390.139 0.139 0.1440.144 0.1660.166 0.171 0.1820.182 0.7500.750 0.1590.159 0.160 0.1720.172 0.176 0.1440.144 0.145 0.1440.144 0.1680.168 0.171 0.1810.181 0.1590.159 0.159 0.1640.164 0.1890.189 0.195 0.2060.206 0.8000.800 0.1790.179 0.181 0.1940.194 0.199 0.1630.163 0.165 0.1640.164 0.1900.190 0.193 0.2040.204 0.1800.180 0.180 0.1860.186 0.2130.213 0.220 0.2320.232 0.8500.850 0.2010.201 0.203 0.2170.217 0.223 0.1840.184 0.187 0.1850.185 0.2120.212 0.217 0.2290.229 0.2030.203 0.203 0.2100.210 0.2390.239 0.246 0.2600.260 0.9000.900 0.2240.224 0.227 0.2410.241 0.248 0.2060.206 0.209 0.2070.207 0.2370.237 0.243 0.2550.255 0.2270.227 0.228 0.2350.235 0.2660.266 0.274 0.2900.290 0.9500.950 0.2480.248 0.251 0.2670.267 0.275 0.2290.229 0.233 0.2310.231 0.2620.262 0.270 0.2830.283 0.2520.252 0.254 0.2610.261 0.2940.294 0.303 0.3210.321 1.0001.000 0.2730.273 0.277 0.2930.293 0.303 0.2540.254 0.258 0.2560.256 0.2900.290 0.290 0.3120.312 0.2790.279 0.281 0.2890.289 0.3250.325 0.335 0.3540.354 1.0501.050 0.2990.299 0.304 0.3210.321 0.332 0.2790.279 0.284 0.2830.283 0.3190.319 0.329 0.3430.343 0.3070.307 0.310 0.3190.319 0.3570.357 0.368 0.3890.389 1.1001.100 0.3270.327 0.333 0.3500.350 0.364 0.3060.306 0.312 0.3110.311 0.3490.349 0.361 0.3760.376 0.3360.336 0.340 0.3500.350 0.3900.390 0.402 0.4260.426 1.1501.150 0.3550.355 0.363 0.3810.381 0.396 0.3340.334 0.341 0.3400.340 0.3810.381 0.395 0.4100.410 0.3670.367 0.372 0.3820.382 0.4250.425 0.439 0.4640.464 1.2001.200 0.3850.385 0.395 0.4140.414 0.430 0.3630.363 0.372 0.3710.371 0.4140.414 0.430 0.4460.446 0.3990.399 0.405 0.4160.416 0.4610.461 0.477 0.5040.504 1.2501.250 0.4160.416 0.428 0.4480.448 0.466 0.3940.394 0.404 0.4030.403 0.4490.449 0.466 0.4840.484 0.4330.433 0.439 0.4520.452 0.4990.499 0.518 0.5470.547 1.3001.300 0.4490.449 0.463 0.4830.483 0.503 0.4260.426 0.438 0.4380.438 0.4850.485 0.504 0.5230.523 0.4670.467 0.475 0.4890.489 0.5380.538 0.560 0.5920.592 1.3501.350 0.4830.483 0.499 0.5200.520 0.542 0.4590.459 0.474 0.4740.474 0.5230.523 0.544 0.5640.564 0.5040.504 0.512 0.5270.527 0.5800.580 0.605 0.6380.638 1.4001.400 0.5190.519 0.538 0.5600.560 0.584 0.4930.493 0.512 0.5110.511 0.5630.563 0.586 0.6090.609 0.5420.542 0.552 0.5680.568 0.6230.623 0.652 0.6880.688 1.4501.450 0.5570.557 0.578 0.6030.603 0.629 0.5300.530 0.552 0.5520.552 0.6040.604 0.630 0.6550.655 0.5810.581 0.593 0.6100.610 0.6690.669 0.701 0.7400.740 1.5001.500 0.5980.598 0.622 0.6480.648 0.676 0.5680.568 0.596 0.5960.596 0.6480.648 0.677 0.7060.706 0.6230.623 0.636 0.6560.656 0.7160.716 0.754 0.7960.796 1.5501.550 0.6420.642 0.669 0.6990.699 0.730 0.6100.610 0.645 0.6450.645 0.6940.694 0.727 0.7600.760 0.6690.669 0.683 0.7050.705 0.7660.766 0.809 0.8560.856 1.6001.600 0.6920.692 0.722 0.7540.754 0.792 0.6560.656 0.699 0.6990.699 0.7450.745 0.782 0.8210.821 0.7180.718 0.735 0.7600.760 0.8200.820 0.869 0.9250.925 1.6101.610 0.7030.703 0.734 0.7670.767 0.805 0.6660.666 0.710 0.7110.711 0.7560.756 0.794 0.8350.835 0.7290.729 0.746 0.7720.772 0.8310.831 0.883 0.9410.941 1.6201.620 0.7150.715 0.746 0.7800.780 0.818 0.6770.677 0.722 0.7240.724 0.7670.767 0.806 0.8490.849 0.7400.740 0.757 0.7840.784 0.8430.843 0.895 0.9560.956 1.6301.630 0.7270.727 0.758 0.7930.793 0.832 0.6870.687 0.735 0.7360.736 0.7780.778 0.819 0.8640.864 0.7510.751 0.769 0.7960.796 0.8550.855 0.909 0.9720.972 1.6401.640 0.7390.739 0.771 0.8070.807 0.847 0.6980.698 0.748 0.7500.750 0.7900.790 0.832 0.8790.879 0.7620.762 0.781 0.8090.809 0.8670.867 0.923 0.9880.988 1.6501.650 0.7520.752 0.784 0.8220.822 0.863 0.7090.709 0.762 0.7640.764 0.8020.802 0.845 0.8940.894 0.7740.774 0.794 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