冷轧取向硅钢片行业发展现状

冷轧取向硅钢片基本介绍 

冷轧取向硅钢片定义 

硅钢是含硅量在3%~5%左右、其它主要是铁的硅铁合金。分为取向硅钢和无取向硅钢，是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金。

冷轧取向硅钢片

冷轧取向硅钢片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。与冷轧无取向硅钢相比，取向硅钢的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。

主要用途及使用性能 

冷轧硅钢片分晶粒无取向和晶粒取向两种钢带。通常，晶粒无取向冷轧带用作电机或焊接变压器等的铁芯；晶粒取向冷轧带用作电源变压器、脉冲变压器和磁放大器等的铁芯。

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。而冷轧无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。冷轧电工钢带具有表面平整、厚度均匀、叠装系数高、冲片性好等特点，且比热轧电工钢带磁感高、铁损低。用冷带代替热轧带制造电机或变压器，其重量和体积可减少0%-25%。若用冷轧取向带，性能更佳，用它代替热轧带或低档次冷轧带，可减少变压器电能消耗量45%-50%，且变压器工作性能更可靠。

冷轧取向硅钢片工艺技术路线 

工艺路线 

酸洗

通过除鳞机与盐酸罐，除去热轧钢带的氧化物，以防止冷轧成品表面的缺陷。

冷冲压

为了确保不同用途的厚度与材质，将减速比例设在40%-90%，并为实现自动厚度控制、自动形状控制等先进的控制设备。

退火

是软化冷冲压工程中硬化了的钢带材质的工程。通过金属加热及急速冷却，生产深加工用钢及高张力钢，并采用装箱（罩退）退火与连续退火法。

绝缘涂层

将硅钢板加工成铁芯时，为改善其加工性能并防止相当于钢板厚度自乘的涡电流损失，采用连续涂镀设备，在钢板上下面喷射绝缘涂液。

工艺路线评价 

单取向硅钢片在与轧制方向垂直方向的导磁性能较低，为克服这一缺点，德国真空熔炼公司在40年代发明了双取向硅钢片。1957年，美国GE公司和西屋公司也几乎同时制成双取向硅钢片，60年代日本川崎和八幡工厂也研制成功双取向硅钢片。它在轧制方向和垂直方向上的磁性能都与单取向硅钢片轧制方向的磁性能相近。这种硅钢片的晶粒呈立方体组织。

20年代初，威廉（Williams）对硅铁中单晶进行了研究，得到了在易磁化轴{100}方向um=1400000，认为在多晶粒板中在{100}轴向也应有极好的性能。1926年，日本人本多·茅发现，铁的结晶方向最容易磁化，或者说晶粒立方体棱边方向是最易磁化的方向。1934年，美国人戈斯（N.P.Goss）在试验室里研制成功取向硅钢片，他采用冷轧与高温热处理相结合的方法，使硅钢片中晶粒沿轧制方向有序排列，具有优良的磁性。1935年，戈斯在《Trans Amer.Soc.Metals》上发表文章，介绍研究成果，并申请获得了英国专利（No.442211）。同年，美国Armco公司开始工业化生产冷轧取向硅钢片。40年代，美国Armco公司和Allegheny公司都生产出了高质量的变压器用取向硅钢片。Armco公司的牌号为Tran-cor（西屋公司称为Hipersil）；Allegeny公司的牌号为Silectron（GE公司称为Corosil）。1953年，日本试制成冷轧取向硅钢片。1958年，日本引进Armco公司的专利技术，开始冷轧取向硅钢片的工业化生产，并在此基础上不断改进，使日本冷轧硅钢片的性能达到世界最高水平。

1968年，日本新日铁工厂开始工业化生产高导磁密度取向硅钢片，它的商用名是“Orientcore Hi-B”，简称“Hi-B”；1972年，开发出大晶格高导磁取向硅钢片；1981年又进而开发出小晶格高导磁取向硅钢片；1982年，日本开始生产表面激光照射处理（ZDKH）的高导磁取向硅钢片，进一步降低了铁损。1988年，日本又开发出采用机械方法形成微小应力法（ADMH）的高导磁取向硅钢片。

 冷轧取向硅钢片生产工艺概况 

冷轧取向硅钢片的生产工艺 

冷轧硅钢片的磁性、表面质量、填充系数和冲片性比热轧硅钢片好，并可成卷生产，所以从60年代开始有些国家已停止生产热轧硅钢片。中国采用约900℃低温一次快速热轧和氢气保护下成垛退火方法制造热轧硅钢片，成材率较高，成品表面质量和磁性都较好。

冷轧取向硅钢片生产工艺与设备的关系 

硅钢主要用氧气转炉冶炼（也可用电弧炉冶炼），配合钢水真空处理和AOD技术（见炉外精炼，采用模铸或连铸法。根据不同的用途，冶炼时改变硅（0.5～4.5%）和铝（0.2～0.5%）含量以满足不同磁性的要求。高牌号硅钢片的硅和铝量相应提高。碳、硫和夹杂物尽量减少。

冷轧取向硅钢片制造工艺 

酸洗

通过除鳞机与盐酸罐，除去热轧钢带的氧化物，以防止冷轧成品表面的缺陷。

冷轧

为了确保不同用途的厚度与材质，将减速比例设在40%-90%，并为实现自动厚度控制、自动形状控制等先进的控制设备。

退火

是软化冷冲压工程中硬化了的钢带材质的工程。通过金属加热及急速冷却，生产深加工用钢及高张力钢，并采用装箱（罩退）退火与连续退火法。

绝缘涂层

将硅钢板加工成铁芯时，为改善其加工性能并防止相当于钢板厚度自乘的涡电流损失，采用连续涂镀设备，在钢板上下面喷射绝缘涂液。

冷轧取向硅钢片制造牵伸分析 

总体来看，全球取向硅钢技术向一下几个趋势发展：

1）为了进一步降低铁损，厚度已从0.35mm、0.30mm向0.27mm、0.23mm、0.20mm、0.18mm、0.15mm，铁损更低，磁钢更高方向发展。

2）研究板坯低温加热，保证抑制剂强度加入除硫化锰以外的其他物质，用氮化物和晶界析出元素等来强化抑制剂，适合低温加热工艺。

3）采用板坯低温加热工艺的生产方法是以氮化铝为抑制剂，在二次再结晶开始前进行渗氮处理或以氮化铝为主抑制剂，以Cu2S和硫化锰为辅助抑制剂，其手段就是向钢中渗氮，使之与原有的元素结合，形成有抑制剂功能的氮化铝析出物，按氮化铝方案将板坯加热温度降到1150—1200℃，获得完整二次再结晶组织、高磁性和好的玻璃膜，还需相应的成分调整和工艺改进。

4）研究HiB钢新工艺，以氮化铝为抑制剂，板坯加热温度降到1150—1250℃，脱碳退火后在含NH3的H2+N2气氛中进行渗氮处理，采用一次冷轧法生产0.18—0.50mm的产品，形成无玻璃膜的新产品。

5）以Mn代Si、加Cu和渗氮为主流。如高锰电工钢用Mn代替部分Si以及添加微量AI作为抑制剂，可降低板坯加热温度、降低最终成品退火温度和省略脱碳退火工序；1989年住友金属提出无碳的新型简单加工的Si—Mn电工钢；1995年新日铁研究了新型的Si—Mn电工钢，在电工钢中加Cu。Cu影响取向电工钢的性能变化，辅助抑制剂和降低板坯加热温度的作用等。

6）进一步提高磁畴控制技术，开发细化磁畴、张力涂层、表面平滑化（镜面化）的研究，进一步降低铁损。

7）开发三次再结晶等工艺研究，研制磁感高、铁损低的产品。在中、高频下应用的电工钢一般以小于0.20mm的薄带应用上，主要利用B800高的原料生产薄带、通过三次再结晶工艺生产薄带和采用温轧法生产6.5%Si—Fe取向电工钢薄带，随着世界经济的发展，企业也越来越重视低成本、高性能新型电工钢产品的开发，一些先进企业已开始研究低能耗、短流程、低成本、高效率、环保型的生产技术。