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1、第 1 页 共 14 页硅 钢 生 产 现 状 及 工 艺 质 量 情 况一、电工钢与硅钢电工钢制作电器产品所用软磁材料，属于金属磁性材料的软磁材料。纯铁、硅钢总称电工钢。硅钢片又称矽钢片，它是在铁中加硅而得名。按制造工艺分为热轧硅钢片和冷轧硅钢片。热轧硅钢片分高矽 (含硅量 2.804.00%) 制作变压器和低矽(含硅量 0.502.80%) 制作电机。只能以板材无涂层交货。冷轧硅钢片分取向和无取向两种。取向钢含硅量相当于热轧高矽钢，无取向钢含硅量相当于热轧低矽钢。冷轧硅钢片含硅量一般在0.303.30% 。一般以卷材涂层或可不涂层交货。二、国内硅钢生产及质量现状(针对无取向中低牌号) 目前
2、在无取向硅钢中低牌号市场不景气情况下，用户开始比较各钢厂硅钢产品质量，在内在电磁性能方面，武钢硅钢比较占优势，但存在厚度精度、表面质量问题，主要表现在纵向厚度波动大，横向同板差大，表面质量色差大等。2.1 、武钢硅钢产品厚度现状近几年来，随着机电行业高速冲片和自动扣片技术迅速发展，制冷压缩机、EI 铁芯制造厂家为提高其生产效率，降低生产成本，除对无取向低牌号硅钢产品有较大的需求量外，对板型、纵向厚度公差、横向厚度差等要求越来越高，日趋严格。符合国家标准规定的厚度公差和同板差范围的产品远远不能满足使用要求，而是要求纵向厚度波动范围(即纵向厚度差 )最低也必须在10 以内，板宽在1000mm以上横
3、向厚差在10 以下 (分条板宽在200mm横向厚差在5 以下，边部只切除510mm情况下 )。而武钢硅钢产品纵向厚度差在 30 以内，板宽在1000mm( 毛边 )以上横向厚差在 30以下。在此背景下，1999 年硅钢厂开始进行板厚精度及表面质量攻关，创名牌实施“ 四个一千 ” 精品名牌战略， 取得了阶段性成果，纵向厚度差在20 以内， 板宽在 1000mm 以上横向厚差在20以下，在当时起到一定效果，产品进入三资企业，占70% 的份额。但在后期宝钢无取向低牌号硅钢产品的问世，其纵向厚度差保持在5 以下，板宽在1000mm以上横向厚差在5以下，优于国外先进水平，此时武钢产品逐步减少市场的份额，
4、主要是在板厚及表面质量方面的差距，这是武钢无取向硅第 2 页 共 14 页钢必须努力的方向。经过2005年底开始的减少中低牌号无取向钢横向厚差技术攻关，目前横向厚差在 10以下合格率达到70% 以上，并通过了广东美的公司的认可及大量的使用。2.1.1 、武钢硅钢产品厚度与宝钢产品比较分析硅钢厂针对板厚情况进行了一系列的实践研究，包括宝钢与武钢硅钢热轧原料进行互换生产。根据我们对宝钢硅钢原料及成品横向厚度差的调查，宝钢料的热轧卷没有楔形、边部凸起现象，其凸度为 8-26m ，平均为17.45m ，成品横向厚度差为不超过5m ，按此值推算，在此凸度不变的前提下，原料板凸度应在20m左右。同样冷轧情
5、况下武钢板12以下合格率只有50%，而宝钢板10 以下合格率100% ，说明热轧板的尺寸决定最终冷轧板的尺寸精度。试验结果表明：热轧成品横向厚差是影响冷轧硅钢成品厚度的重要因素之一，在现有条件下，降低热轧卷板凸度是减少成品横向厚度差的有效途径，尤其是热轧板边降，对于无取向高牌号而言，大凸度不仅影响成品板厚质量，还影响冷轧加工性。目前武钢硅钢热轧板存在楔形、边部凸起、拉窄现象，其凸度值在1080m 波动，造成后工序厚度控制不稳定，经过对热轧厂低凸度钢卷试验也取得了良好的成果。因此武钢热轧厂尽快进行改造，包括液压AGC 、FT7 交叉辊轧制改造，这都将极大改善硅钢成品厚度精度，满足客户需求。0.4
6、80 0.485 0.488 0.503 0.489 0.486 0.481 武钢板横截面为纺棰形，边降区大宝钢板横截面为棱形，边降区小0.490 0.493 0.495 0.500 0.496 0.493 0.490 1020mm 武钢与宝钢硅钢板横截面剖析图2.1.2 、武钢硅钢产品厚度与鞍钢产品比较分析鞍钢硅钢产品在厚度精度方面优于武钢硅钢产品。2.2 、武钢硅钢产品表面质量现状目前武钢硅钢产品表面有钢质缺陷、涂层灰暗等问题。第 3 页 共 14 页2.3 武钢硅钢产品表面质量分析钢板钢质缺陷体现在成品上有较差的外观，如瓦楞状缺陷 (50WW600以上 )使钢板表面灰暗有条纹，主要是由于
7、炼钢柱状晶超过一定比例引起；硅钢成品表面多条线状组织疏松缺陷，是夹杂还是异物压入，目前无定论；热轧板结疤、重皮和孔洞缺陷影响冷轧轧机产量的提高，同时影响成品纵向厚度的控制，因为频繁的抬压，纵向厚度波动较大。结疤的产生主要是硅钢前工序产生，应严格控制。今年初，冷轧厂联轧机改造成功，轧制速度可达1500m/min ，但因为热轧板缺陷的限制了起其产能的释放，存在以冷轧前检查原料质量代替控制原料质量的怪现象；热轧板型缺陷如边裂、翘曲、“ 海带 ” 卷、拉窄、超厚、 浪形严重制约了硅钢成品表面质量的提高。目前为减少成品钢板横向厚度差，武钢对于无取向中低牌号钢，全部以切边交货。三电工钢的性能要求 31 磁
8、性能 电工钢是以其铁损和磁感应强度作为产品磁性保证值的。用户对电工钢的磁性能要 求如下： (1) 低的铁损。铁损 (尸 t)是由磁滞损耗 (Ph)、涡流损耗 (Pe)和反常损耗 (Pa)三部分组成的。 铁损低可节省大量电力、延长电机和变压器工作时间并简化冷却装置。因电工钢的铁损 造成的电量损失占一个国家年发电量的25一 45，其中变压器约占50，小电 机占 30，镇流器占15。因此，各国生产电工钢板总是千方百计地降低铁损，并以 铁损作为考核产品磁性能的最重要的指标，按铁损值作为划分牌号的依据。 (2) 高的磁感应强度。磁感应强度高，铁芯激磁电流(空载电流 )降低，导线电阻引起的 铜损和铁芯铁损
9、降低，可节省电能。当电机或变压器容量不变时，磁感应强度高可使铁 芯体积缩小和质量减轻， 节省电工钢板、 导线等的用量， 并使铁芯铁损和制造成本降低， 有利于制造、安装和运输。 (3) 对磁各向异性的要求。硅钢是体心立方晶体结构，其晶轴不同，磁化特性也不同。 三个主轴方向的磁性，100方向为易磁化轴， 110方向为次易磁化轴， 111方向为难 磁化轴。这种磁化特性称为磁各向异性。 电工钢的用途不同，要求磁各向异性不同。电机在旋转状态下工作，要求电工钢磁 各向 同性，用无取向电工钢制造；变压器在静止状态下工作，要求磁各向异性，用冷轧取向 硅钢制造。 (4) 磁时效小。铁芯的磁性随使用时间而变化的现
10、象叫磁时效。磁时效主要是由于过饱 和碳和氮析出微小碳化物和氮化物而引起的。所以要求电工钢产品中碳含量(质量分数 ) 和氮含量 (质量分数 )分别小于 00035和 0005。 32 加工性能 由于电工钢还需要进一步加工成形，用户对电工钢的加工性能也有一定的要求： (1) 好的冲片性。电工钢成形的冲剪工作量很大，特别是微、小电机，所以要求电工 钢板的冲片性好。冲片性好能够提高冲剪片的尺寸精度，延长冲剪工具的使用寿命。 (2) 表面光滑平整，厚度偏差小和均匀。这项要求主要是为了提高产品的叠片系数(铁 芯有效利用空间 )， 保证冲剪片尺寸精度和便于铁芯装配。 电工钢板的叠片系数降低1，第 4 页 共
11、 14 页相当于铁损增高 2和磁感强度降低1。 33 好的绝缘膜 冷轧电工钢产品表面涂有无机盐或半有机盐绝缘薄膜，以防止铁芯叠片间发生短路 而增高涡流损耗。对绝缘膜的要求是：(1)耐热性好； (2)膜薄且均匀； (3)层间电阻高； (4)附着性好； (5)冲片性好； (6)耐腐蚀性和防锈性好。 不同用途的电工钢，对磁性、冲片性和绝缘性有不同的要求。 不同的最终加工成形方法，对磁性和加工性有不同影响。冷轧电工钢比热轧电工钢 具有如下优点： (1)磁性高，可节省大量电能； (2)表面光滑，叠片系数高； (3)冲片性好； (4)表面涂绝缘膜，便于使用；(5)成卷供应，适用于高速冲床，利用率高。 四
12、影响电工钢性能的因素 磁感应强度和铁损是电工钢磁性的根本特性。 41 影响磁感应强度的因素 影响磁感应强度的因素有： (1) 无取向电工钢的磁感应强度主要与硅含量和晶体织构有关。硅含量提高，磁感 应强度 Bso 值降低。 无取向电工钢基本为混乱织构，但调整成分和改善制造工艺，可使织构中(100)和 (110)位向组分加强， (111)组分减弱， Bso 值提高； 钢中杂质和夹杂物含量增高，以及成品晶粒尺寸增大，也使Bso 值降低。 42 影响铁损的因素 影响铁损 Pt的因素多且复杂，因为影响组成Pt的磁滞损耗 Ph涡流损耗 Pe和反常损 耗 Pa的因素各不相同， 而且其中一些因素对这三种铁损组
13、分具有完全相反的影响，只能 最终看表现在 Pt值上的综合效果。 无取向电工钢铁损Pt中，Ph占 60一 80，主要是降低Ph。 影响磁致损耗 Ph的因素 影响 Ph的因素就是影响磁畴壁移动的因素，它们是： (1) 晶体织构。取向硅钢 (110)001)取向度提高或无取向电工钢中(100)位向组分增高， 则 Ph 降低。 (2) 杂质、夹杂物和内应力。它们使晶格发生畸变，位错密度增高，阻碍磁畴壁移动， 所以 Ph 增高。 (3) 晶粒尺寸。晶界的晶格是畸变的，晶体缺陷多，使磁畴壁移动阻力增大，所以晶 粒小晶界面大， Ph 增高。 (4) 板厚。成品厚度减薄，表面自由磁极能量(静磁能 )增大，磁畴
14、壁移动阻力增加，Ph 增高。(5) 表面状态。钢板表面平滑，表面自由磁极减少，磁畴壁移动阻力减小，Ph降低。第 5 页 共 14 页无取向硅钢生产无取向硅钢有低碳低硅电工钢普通无取向硅钢和高级无取向硅钢之分低碳低硅w(Si)2.0 ，除控制硅含量外，为达到产品性能的要求，锰和铝的含量也是无取向硅钢炼钢时要严格控制的，而碳、硫、氮等有害元素含量要尽量低。不同牌号产品对硅、锰、铝含量及杂质含量要求各不相同。除硅之外的其他重要元素对性能的影响如下：(1) 铝。铝是良脱氧剂，铝和硅有同样的作用，即缩小相区，使晶粒细化，提高电阻率，减小矫顽力， 降低铁损， 也使饱和磁感降低。另外，铝固定钢中的氮， 减小
15、磁时效。 铝可形成 A1N 、 Al2O3等有害夹杂物。铝含量(质量分数 )在 0.005 014范围内容易形成细小的AIN 质点，在以后的退火时阻碍晶粒长大，使铁损明显增高；当大于014 时，随着铝含量的增加，铁损减少。铝对钢的强度和硬度的影响不如硅那么明显，而对磁性有重要影响，因而高牌号硅钢中铝含量有逐渐增加的趋势，最高牌号铝含量(质量分数 )高达 1以上，使铁损明显降低，而磁感也有一定程度的下降。硅铝含量(质量分数 之和的上限可达42。(2) 锰。锰可防止热脆，锰与硫形成MnS 防止沿晶界形成低熔点FeS 。锰是扩大相区的元素，热轧时可提高塑性和改善热轧板组织及织构，使(100) 和(1
16、10)位向组分加强。锰含量增加，MnS 固熔温度提高，促使MnS 粗化，有利于以后晶粒长大，并且可提高铸坯加热温度便于热轧。但锰降低相变温度，、使退火温度下降，晶粒尺小变小而影响磁性。锰可以提高钢的强度和硬度，在低牌号中锰含量控制在较高范围；在高牌号(硅和铝较高 )中锰含量控制在较低范围。在硫含量较低的情况下，固溶的锰量增加可降低铁损。Mn/S 10-18, 锰含量 (质量分数 )一般控制在0 1 05范围内。(3) 碳。碳是极有害的元素，因为它与铁形成间隙固溶体，使晶格畸变严重，引起很大的内应力，使磁性明显下降。 碳是产生磁时效的主要的元素，一般成品中的碳含量(质量分数 )在 3010-4 以下就不会产生磁时效现象。炼钢时要尽量降低碳含量，现在国内可将碳含量(质量分数 )在炼钢时降到 8010-4 （ 0.008% ）以下，从而减轻了后部工序的脱碳任务。(4) 磷。磷与硅的作用相似，即缩小相区，使晶粒长大，提高电阻
