硅鋼生產(chǎn)工藝基本知識課件

硅鋼生產(chǎn)基本知識硅鋼生產(chǎn)基本知識1

硅鋼是電工用鋼，主要用作各種電機和變壓器的鐵芯、磁開關(guān)、繼電器、磁屏障、鎮(zhèn)流器及其他電器部件是電力、電子和軍工重要的軟磁合金材料。

硅鋼是電工用鋼，主要用作各種電2

目前的硅鋼片生產(chǎn)中有兩個突出的特點：

一是，對硅鋼的化學(xué)成分要求極為嚴格，苛刻。

二是，生產(chǎn)方法已由60年代的前的熱軋生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔滠埳a(chǎn)

目前的硅鋼片生產(chǎn)中有兩個突出的特點：

一是，31電工鋼板分類：

項目類別硅含量%公稱厚度㎜熱軋硅鋼板（無取向）熱軋低硅鋼（熱軋電機鋼）1.0～2.50.50熱軋高硅鋼（熱軋變壓器鋼）3.0～4.50.35和0.50冷軋電工鋼板無取向電工鋼（冷軋電機鋼）低碳電工鋼≤0.50.50和0.65硅鋼0.5～3.20.35和0.50取向硅鋼（冷軋變壓器鋼）普通取向硅鋼2.9～3.30.20，0.23，0.27高磁感取向硅鋼2.9～3.30.30和0.351電工鋼板分類：項目4硅鋼片又分為取向硅鋼和無取向硅鋼。在化學(xué)成分的控制上，其方法各不相同。

取向硅鋼對常規(guī)元素的含量要求極為嚴格。同時對加入的有益夾雜元素要嚴格控制在一定的范圍之內(nèi)。從而獲得晶粒取向度高、方向性強的高磁感、低鐵損的取向硅鋼。

無取向硅鋼要求具有超低碳、超低硫、高鋁含量的純凈鋼質(zhì)，從而獲得各向同性的高磁感、低鐵損無取向硅鋼。硅鋼片又分為取向硅鋼和無取向硅鋼。在化學(xué)成分的控制52.對電工鋼板性能的要求

一般要求電機、變壓器和其它電器部件效率高,耗電量少,體積小和重量輕。電工鋼板通常是以鐵損和磁感應(yīng)強度作為產(chǎn)品磁性保證值。電工鋼板的性能要求如下：

2.對電工鋼板性能的要求

一般要求電機、變壓器62.1鐵芯損耗（PT）低

鐵芯損耗是指鐵芯在≥50Hz交變磁場下磁化時所消耗的無效電能，稱鐵損，也稱交變損耗，其單位為 W/㎏。這種由于磁通變化受到的阻礙而消耗的無耗電能,通過鐵芯發(fā)熱即損耗的電量,有引起電機和變壓器的溫升。

磁滯損耗Ph

電工鋼板的鐵損pT渦流損耗PC三部分。

反常損耗PA

2.1鐵芯損耗（PT）低

鐵芯損耗是指鐵芯在≥50Hz交7電工鋼板鐵損PT

實測值大于上述

Pa+Pc計算值，兩者之差即為pa。在無取向低碳電工鋼和中抵牌號硅鋼中，Ph占PT的75%～80%。無取向高牌號硅鋼由于Si含碳量和晶粒尺寸較大，Ph占PT的60%左右，Pa只占10%～13%。取向硅鋼晶粒更大。Ph只占30%，Pa+Pc約占70%，而Pa可比Pc大1～2倍。

電工鋼板鐵損PT實測值大于上述Pa+Pc計算8

冷軋無取向硅鋼的鐵損比硅含量相同的熱軋硅鋼低10%～20%，相當于硅鋼提高0.5～1.0的熱軋硅鋼鐵損值。

對于國內(nèi)來說，用1萬噸熱軋硅鋼制成的電機比1萬噸冷軋無取向硅鋼制成的電機，一年約多耗電1億度。

冷軋無取向硅鋼的鐵損比硅含量相同的熱軋硅鋼低10%9

2.2沖片性能良好

對電工鋼沖片性沒有統(tǒng)一的測試方法。成品的反復(fù)彎曲次數(shù)可作為間接考核沖片性能的指標。也可以按照模具磨損情況，例如以磨損掉0.025㎜為標準的沖片數(shù)來判斷.對微小電機用的鋼板以沖片毛刺達到0.05㎜高度為止的高速沖床實際沖片數(shù)來判斷.

2.2沖片性能良好

對電工鋼沖片性沒有統(tǒng)一的測試方法10圖1-210.8%Si無取向低硅鋼(0.5㎜)的絕緣層與沖片的關(guān)系

圖1-210.8%Si無取向低硅鋼(0.5㎜)的絕112.3鋼板表面光滑、平整和厚度均勻

要求電工鋼板表面光滑、平整和厚度均勻,主要是為了提高鐵芯片的疊片系數(shù).沖片系數(shù)是指一定的電工鋼板疊片的理論體積(按疊片重量和密度計算出)與再一定壓力下測定的實際體積比，以百分數(shù)表示也就是凈金屬占鐵芯體積的百分數(shù)。疊片系數(shù)是衡量鐵心實際的緊密程度的一個量度。

2.3鋼板表面光滑、平整和厚度均勻

要求電工鋼板表12疊片系數(shù)主要與以下因素有關(guān)：

1）鋼板的平整度

2）鋼板的厚度偏差

3）表面絕緣膜和厚度均勻性

4）選用的鋼板厚度（鋼板越厚，疊片系數(shù)越高）

5）裝配時鐵心壓緊程度。疊片系數(shù)主要與以下因素有關(guān)：

1）鋼板的平整度

132.4絕緣膜性能好

為防止鐵芯疊片間發(fā)生短路而增大渦流損耗，電工鋼板表面涂一層無機鹽+有機鹽的半有機絕緣膜。

對絕緣膜的要求：

1）耐熱性好。（750～800℃消除應(yīng)力退火時不破壞）

2）絕緣膜薄且均勻厚度為1.5μm,此時疊片系數(shù)降低0.5%～1.0%

3）間層電阻高.一般為5～50Ω·cm2/片。取向鋼由于是兩層絕緣膜層間電阻在30～120Ω·cm2/片范圍內(nèi)（適合用于大變壓器和汽輪發(fā)機）

2.4絕緣膜性能好

為防止鐵芯疊片間發(fā)生短路而增大144）附著性好。沖剪或消除應(yīng)力退火后不脫落

5）沖片性能好。有機或半有機涂層在沖片時起潤滑作用，明顯提高沖片性。

6）內(nèi)腐蝕性和防銹性好。與變壓器或佛里昂不起化學(xué)反應(yīng)。

7）焊接性能好。鐵芯焊接時焊縫中不產(chǎn)生氣泡。

熱軋硅鋼表面一般不涂絕緣膜，用戶沖片后再涂涂絕緣漆，但耐熱性差，焊接性差。絕緣膜較厚（每面為2～3μm），使疊片系數(shù)低1%～2%4）附著性好。沖剪或消除應(yīng)力退火后不脫落

5）沖片性能好。有152.5磁時效現(xiàn)象小

鐵磁材料的磁性隨使用時間而變化的現(xiàn)象稱為磁時效。這種現(xiàn)象主要是材料中的碳和氮等雜質(zhì)元素引起的。電工鋼在高溫下碳氮的固溶度高，而從高溫較快冷卻時多余的碳和氮來不及析出而形成過飽和固溶體。鐵芯在長期運轉(zhuǎn)時，特別是在溫度升高到50～80℃時，多余的碳和氮原子就以小彌散的ε碳化物和Fe16N4質(zhì)點析出，從而使H2和Pt增高

2.5磁時效現(xiàn)象小

鐵磁材料的磁性隨使用時間而變化的16

圖1-223%Si鋼時效后對鐵損變壞率(a)和氮對矯頑力增

高(b)的影響

圖1-223%Si鋼時效后對鐵損變壞率(a)和氮對矯頑17碳和氮在α-Fe中的擴散系數(shù)Da與溫度的關(guān)系如下碳和氮在α-Fe中的擴散系數(shù)Da與溫度的關(guān)系如下18

因為碳和氮在α-Fe中的擴散激活能低，固溶度小，在冷到700～500℃時碳變?yōu)檫^飽和狀態(tài)；而氮在300℃以下一變?yōu)檫^飽和狀態(tài)。碳的擴散系數(shù)在720℃時為10-6㎝2/℃，500℃時為5×10-8㎝2/℃;而氮的擴散系數(shù)在300℃以下時為10≤10-10㎝2℃比碳低2～4個數(shù)量級.同時在室溫下氮在α-Fe中固溶度比碳低的多,所以氮對磁時效影響更大。

因為碳和氮在α-Fe中的擴散激活能低，固溶度小，19

由圖1-22可看出，電工鋼板中碳氮含量小于0.0035%時,磁時效明顯減少。硅有排斥碳原子促進退火時脫碳的作用。硅和鋁降低碳和氮在α-Fe中的擴散速度，并與氮化合成Si3N4和AIN，所以減輕磁時效。例如含3%Si時，鋼板中C≤0.0035%無磁時效.當Si≤0.18%時,C≤0.002%無磁時效。氧可間接促進磁時效，因為氧使α-Fe中的擴散速度加快，并與硅和鋁形成氧化物，從而減弱它們固定氮的作用。

由圖1-22可看出，電工鋼板中碳氮含量小于0.0035%時20

通常采用人工時效處理的方法檢查電工鋼板的磁時效。

如經(jīng)100℃×600h,120℃×120h或150℃×100h,時效處理，要求時效處理后鐵損變壞率≤6%（最好∠4%）。電工鋼含碳量大于0.0035%時一般要進行時效檢查。

綜上所述，冷軋電工鋼板比熱軋硅鋼板具有以下優(yōu)點：

通常采用人工時效處理的方法檢查電工鋼板的磁時效。

如211）磁性高，可節(jié)省大量電能。

2）沖片性能好

3）表面平整光滑，厚度偏差和同板差小，疊片系數(shù)高。

4）表面涂有絕緣膜便于用戶使用。

5）可成卷供應(yīng)，適用于高速沖床，電工鋼利用率也高。

1）磁性高，可節(jié)省大量電能。

2）沖片性能好

3）表面平整光223.硅鋼的生產(chǎn)技術(shù)

3.1

硅鋼的冶煉生產(chǎn)工藝流程

①鐵水脫流通常要求鐵水中的硫含量降到0.005%以下。

②轉(zhuǎn)爐冶煉采取頂?shù)蛷?fù)合吹煉，脫碳到0.06%以下。擋渣出鋼。

③爐外精練采用RH等，脫硫到0.005%以下，脫碳到0.01以下。

④連續(xù)澆鑄在中間包和結(jié)晶器采用專用保護渣。

3.硅鋼的生產(chǎn)技術(shù)

3.1

硅鋼的冶煉生產(chǎn)233.2硅鋼成分控制

①

硫含量的控制

在硅鋼的冶煉生產(chǎn)中，一般采用鐵水預(yù)處理和轉(zhuǎn)爐造渣及爐外精煉來控制和減少鋼中的硫含量。

日本的廣佃二煉鋼廠，采用KR法對鐵水進行予處理，攪拌時間20min左右，鐵水溫降40℃。脫碳處理后，鐵水溫度為1330℃，硫含量為0.03%以下,脫硫率一般為85%以上。脫碳劑成分為：

Ca0:90%、CaF2:5%、C:5%

3.2硅鋼成分控制

①

硫含量的控制

24

經(jīng)予處理的鐵水進入轉(zhuǎn)爐后，在冶煉過程中鋼中硫的含量增加不大。采用高堿度及復(fù)合造渣法時，冶煉終點的硫含量基本與入爐前鐵水中的硫含量一致,如果鐵水未經(jīng)予處理脫硫,在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中,脫硫一般在40%以上。

經(jīng)予處理的鐵水進入轉(zhuǎn)爐后，在冶煉過程中鋼中硫的含量增25

目前，多功能爐外精練設(shè)備，如HR系列，鋼包爐等。得到廣泛應(yīng)用。我國武鋼采用HR真空脫硫技術(shù)，其脫硫率在50%以上。脫硫處理后硫的含量最低可達0.001%。無疑為生產(chǎn)高性能的硅鋼提供了技術(shù)上的保證。

目前，多功能爐外精練設(shè)備，如HR系列，鋼包爐等。得到26（2）

鋼中Mn含量的控制

在生產(chǎn)取向硅鋼時，需要對鐵水進行預(yù)脫錳處理。日本廣佃廠采用CLDS工藝，在鐵水中間罐加入脫錳劑，對鐵水進行脫錳處理。脫錳劑主料為氧化鐵皮，脫錳效率在85%左右處理前鐵水含Mn0.3%～0.4%.處理后鐵水含錳為0.02%～0.06%。脫錳劑的用量取決于鐵水中的[Si]+[Mn]含量，一般在20㎏/t鐵左右。

（2）

鋼中Mn含量的控制

在生產(chǎn)取向硅鋼時，需要27

用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)無取向硅鋼時,用錳(0.8%～1.6%)和(0.4%～0.6%)進行脫氧合金化.對硅鋼的性能有良好的作用,不僅可以促進晶粒的生長,使組織達到最佳化,減少磁損,而且還可以使鋼的塑性得到改善,電阻系數(shù)增大。

用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)無取向硅鋼時,用錳(0.8%～1.628

（3）

鋼中C含量的控制

硅鋼中碳的含量對硅鋼的磁損影響很大。硅鋼的脫碳主要在冶煉、精煉和退火三階段進行。一般要求硅鋼的含碳量至少應(yīng)控制在0.06%以下。最好能將其控制在0.015%以下。這樣不僅可以硅鋼片的電能損失和動力消耗，還可以使軋制時間大為減少。從而提高生產(chǎn)率和降低成本。

（3）

鋼中C含量的控制

硅鋼中碳的含量對29

通常，在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中，鋼中的碳在

煉終點只能達到0.1%左右,如果再繼續(xù)降碳,也可以達到0.04%左右,但此時,鋼的氧化極性高。對爐子的壽命，脫氧合金的消耗均極為不利。因此，通常都需要在爐外精練設(shè)備上進行再脫碳或深度脫碳處理。

通常，在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中，鋼中的碳在煉終點只能達到0.30

德國某鋼鐵公司采用RH真空脫碳法，可使鋼水中的碳含量降到0.005%以下。生產(chǎn)高牌號無取向鋼時，含碳量一般要求控制在0.003%以下.其控制環(huán)節(jié)主要在RH、中間罐及結(jié)晶器保護渣上。

日本八幡廠采用的RH處理設(shè)備，可使鋼碳脫至0.002%以下。[H]脫至0.00015%以下。[0]脫至0.002%以下，其

真空度為0.1托，升降速度15/min鋼水提升量350t/min(最大).

德國某鋼鐵公司采用RH真空脫碳法，可使鋼水中31（4）鋼中N含量的控制

對于無取向硅鋼,鋼中的N含量已有標準的要求，一般在0.002%以下。日本新日鐵公司生產(chǎn)中，在RH精練前均不分析[N]的含量。RH處理后,鋼中的[N]含量均在0.001%左右。

目前,鋼中的N主要來源于出鋼和澆鑄過程,因此在這兩個環(huán)節(jié)上,應(yīng)采取保護措施.

（4）鋼中N含量的控制

對于無取向硅鋼,鋼中的N含32（5）

硅鋼Ti對硅鋼片的磁性的影響

武漢鋼鐵公司在試制低鐵損無取向冷軋硅鋼時，對微量Ti對冷軋無取向硅鋼的磁性的影響進行了實驗研究。結(jié)果表明，Ti作為強氧化物和碳化物的形成的元素，在鋼中除了與氮結(jié)合成TiN外，還與鋼中的碳結(jié)合生成Ti(CN)化合物。從而導(dǎo)致在以后的RH及退火過程中脫碳困難。（5）

硅鋼Ti對硅鋼片的磁性的影響

武漢鋼鐵公司在試33

硅鋼中的其它成分,如P應(yīng)控制在0.03%以下.AI應(yīng)控制在0.1%～1.0%范圍內(nèi)。硅鋼的硅,無論是對鐵損,還是對磁密度,都起著重要作用。

而且Ti含量越高，析出的Ti夾雜越多，造成晶界移動困難,晶粒的不到充分長大,特別是抑制了非{111}晶粒的正常長大,因此,難磁化晶粒比例增大,磁化更為困難,使硅鋼片的鐵損增大.

硅鋼中的其它成分,如P應(yīng)控制在0.03%以下.AI應(yīng)343.3.

硅鋼的連鑄

硅鋼由于含硅量較高,一般在3.5%以上，最高達6.5%，在其晶格上易形成脆性相。使鋼的脆性增大，故給連鑄帶帶來很大難度。尤其難以進行熱軋。為了解決這一難題目前國際上和國內(nèi)相繼開展了通過快速凝固、快速冷卻、澆鑄成極薄帶（0.12～2㎜）的薄鋼帶。采用這種技術(shù)不僅工序少，而且還可以獲得新的材料新能。

3.3.

硅鋼的連鑄

硅鋼由于含硅量較高,一般在353.4．熱軋硅鋼

1概述

國內(nèi)熱軋硅鋼片生產(chǎn)工藝經(jīng)過不斷改進,產(chǎn)品的磁性、尺寸公差和表面質(zhì)量都有很大改善,如一次熱軋、.α單相體區(qū)低溫退火、熱軋后快冷、氫氣退火、酸堿洗氧化處理等.。

由于受熱軋硅鋼片生產(chǎn)工藝方法和設(shè)備的限制、其綜合質(zhì)量水平與冷軋無取向電工鋼相比存在一定差距,而且這些差距是難以克服的。

3.4．熱軋硅鋼

1概述

國內(nèi)熱軋硅鋼片生產(chǎn)工藝經(jīng)過36①

磁性低

硅含量和厚度相同時,熱軋硅鋼的磁性低于冷軋無取向硅鋼.。

如表4-1

5%Si的DW540-50冷軋硅鋼與含2.4～2.8的DR530-50的熱軋硅鋼的鐵損相當;含約2.0%Si的DW470-50的冷軋硅鋼比DR490-50的熱軋硅鋼鐵損低。由于這兩個冷軋硅鋼牌號含硅量低，所以磁感也更高些。熱軋硅鋼改善磁性的潛力不大,進一步提高磁性是很困難的.。

①

磁性低

硅含量和厚度相同時,熱軋硅鋼的磁性37GB5251-85GB2521-88(冷軋)

最大鐵損，W/㎏

最大鐵損，W/㎏

牌號

P10P15牌號

P10P15

DR530－502 .25.3DW540－502.35.4

DR510－502.005.10

DR490－502.004.90DW470－502.004.70

DR450－501.854.50

DR420－501.804.40

DR400－501.654.00DW400－501.654.00

GB5251-8538

②磁性波動大

同一冶煉爐號和同一退火的垛板中，產(chǎn)品磁性可差1～2個牌號，甚至差3個牌號。因為

1)

熱軋板厚公差（規(guī)定厚度公差為±0.05㎜）比冷軋板(±0.03㎜)大。根據(jù)上海硅鋼片廠的實驗結(jié)果,厚度變化0.01㎜.P10相應(yīng)波動約0.07W/㎏，而對于P15的影響更大。

2)

鋼板厚度不均，同板差大

3)

鋼板內(nèi)應(yīng)力較大

4)

表面氧化不光滑

②磁性波動大

同一冶煉爐號和同一退火的垛板中，產(chǎn)品磁性39①

冶煉和化學(xué)成分對性能的影響

熱軋電機硅鋼含硅2%～3%。最佳含量為2.4%～2.8%；熱軋變壓器硅鋼含

4%～4.5%Si，最佳含量為4.2%～4.5Si。

硅含量對磁性的影響很敏感。隨含硅量提高，電阻率提高和渦流損耗降低。另一方面,隨硅含量的提高，成品晶粒粗大，磁滯損耗降底。因此硅含量提高，鐵損明顯降低，同時弱磁場下磁感也提高,但在強磁場下磁感降低。含硅量在4.5%以上時成品很脆，彎曲數(shù)達不到要求。

①

冶煉和化學(xué)成分對性能的影響

熱軋電機硅40

碳對磁性極有害,除提高嬌頑力和磁滯損耗外還降低磁感。但冶煉時含碳量過低，鋼中氧含量增高，這也使磁性降低。冶煉的合適含碳量為0.04%～0.06%，并在以后退火時成品中碳含量可降到0.005%～0.01%。碳在硅鋼中存在的形態(tài)對磁性也有一定的影響。沿晶界析出的片狀大塊三次滲碳體比在晶粒內(nèi)析出的細小針狀滲碳體對磁性危害性小，如果碳以石墨狀態(tài)存在，對磁性影響更小。

碳對磁性極有害,除提高嬌頑力和磁滯損耗外還降低磁感。41硫也是對磁性有害的元素。它不利于晶粒長大提高嬌頑力和磁滯損耗。硫?qū)^低牌號電機鋼(如DR510以下的產(chǎn)品)的影響較小，一般控制在0.015%～0.025%。但對DR420以上的牌號的磁性非常敏感，幾乎與含硅量的有利影響程度相當，并超過碳的有害程度，要求S∠0.005%。

硫也是對磁性有害的元素。它不利于晶粒長大提高嬌頑力和磁滯損耗42錳對磁性的影響較小，一般控制在0.3%以下。錳與硫化物形成MnS，可改善熱加工性。防止開坯熱軋時開裂，冶煉成分中Mn/S≥10。

錳對磁性的影響較小，一般控制在0.3%以下。錳與硫化物形成M43磷可以提高硅鋼電阻率和促進晶粒長大，對降低鐵損有利，同時降低磁感的不利作用也比硅更輕。在熱軋硅鋼的生產(chǎn)中曾以磷代替部分硅的工藝。

磷有加強熱軋硅鋼片表面氧化皮附著力的作用，退火后不易產(chǎn)生氧化黏結(jié)白膜。但磷高在開坯和疊軋易出現(xiàn)打滑和彈鋼等咬如困難現(xiàn)象。而且提高硅鋼片硬度和冷脆，對沖片不利。一般電機鋼中含≤0.05%P

磷可以提高硅鋼電阻率和促進晶粒長大，對降低鐵損有44表4-24-3分別為熱軋電機鋼和熱軋變壓器鋼中5個常規(guī)元素的控制范圍。

4-2熱軋電機鋼冶煉成分控制范圍%

SiMnSPC

標準范圍2.0～3.0≤0.30≤0.03≤0.05≤0.08

內(nèi)控范圍4.20～2.8≤0.30≤0.02≤0.05≤0.06

表4-24-3分別為熱軋電機鋼和熱軋變壓器鋼中5個常規(guī)元454-3熱軋變壓器鋼冶煉成分控制范圍

SiMnSPC

標準范圍4.00～4.55≤0.15≤0.005≤0.015≤0.06

內(nèi)控范圍4.20～4.55≤0.15≤0.003≤0.015≤0.06

4-3熱軋變壓器鋼冶煉成分控制范圍

46鋁在硅鋼中的作用與桂相似。除增高電阻率和降低渦流損耗外，還使晶粒粗化，降低嬌頑力和磁滯損耗。以前冶煉熱軋硅鋼時用鋁脫氧，鋼中含0.01%～0.04AI。實踐證明，此范圍內(nèi)的鋁含量對磁性不利。因為鋁與氮化合成AIN，阻礙晶粒長大。有的廠家采用低鋁含量的硅鐵合化,使鋼中殘余鋁含量在0.005%以下，以改善磁性。太原鋼鐵公司原來加0.2～0.3㎏/t鋁脫氧，后改為不加鋁，使DR510合格率提高10%左右。

鋁在硅鋼中的作用與桂相似。除增高電阻率和降低渦流損耗外，還使47銅、鎳、鉻殘余元素含量盡量低,總含量應(yīng)控制在0.01%以下。三個元素對磁性的有害影響程度順序為Cu>Cr>Ni。

氮、氧和氫氣體對磁性有害。氮的有害作用不次于碳。為減少這些氣體含量，在轉(zhuǎn)爐冶煉時采用鋼包吹氬處理措施。

銅、鎳、鉻殘余元素含量盡量低,總含量應(yīng)控制在0.01%以下。48鞍山鋼鐵公司采用鋼包吹力為0.3Mpa的氬氣，鋼水溫度不低于1585℃，吹氬時間為3～5min使鋼水適當翻騰，”亮圈”直徑為0.5～1m時鋼水中氧含量可減少42.47%，氫減少19.72%，氧化物夾雜總量減少56.18%，DR450以上高牌號合格率提高25%左右.

鞍山鋼鐵公司采用鋼包吹力為0.3Mpa的氬氣，鋼495.冷軋無取向低碳低硅電工鋼冷軋無取向低碳低硅電工鋼，是指≤1%Si或≤1%(Si+Al)電工鋼。標定厚度，為0.5㎜和0.65㎜。此類硅鋼含硅量低，磁感應(yīng)強度低，鐵損也高。這類材料主要用于生產(chǎn)<1KW的家用電機和微電機，小電機，鎮(zhèn)流器和小型變壓器等。5.冷軋無取向低碳低硅電工鋼501.化學(xué)成分對性能的影響

CSiMnPSAlsN202

≤0.0150.10.25～0.500.07～0.11≤0.015≤0.01最好≤0.005≤0.007

(最好(最好≤0.007或

0。005)≤0.0050.2～0.3

注（si+Al）≤1%)

1.化學(xué)成分對性能的影響

CS511．硅的影響

從圖5-2可看出，硅量從0.1%增加到1%時電阻率ρ增高，P15不斷降低，但B50也下降。硅提高0.1%相當于ρ增高約1.3μω·㎝，P15降低0.11W/㎏(降低1%)

圖5-20.2%Al和0.04%Si低碳電工鋼中硅含量與圖5-30.25%Si，<

0.001%Als

磁性的關(guān)系鋼,0.5㎜厚半成品退火后

800℃×2h預(yù)退火，二次冷軋法，0.5厚半成品)含碳量與P15的關(guān)系

1．硅的影響

從圖5-2可看出，硅量從0.1%增加到1%時電522.碳的影響

碳為有害元素圖５－３表明成品碳量增高，Ｐ１５增大。0.５㎜厚的0.９%Ｓi硅鋼中碳量每增高0.01%,Ｐ１５平均增高0.66W/㎏(增高7%)。

碳高也引起磁效應(yīng)。因此要求成品中C<0.003%。最好煉鋼時降到到0.005%以下，成品完全退火時不脫碳或少脫碳，這一方面可以提高連續(xù)退火鋼帶的運行速度、增大產(chǎn)量。

2.碳的影響

碳為有害元素圖５－３表明成品碳量增高，Ｐ１53

另一方面減輕減輕氧化層和氮化層，降低鐵損，并減輕鋼帶劃傷。生產(chǎn)半成品時，煉鋼的碳可小于0.01%(最好小于0.008%),以后消除應(yīng)力退火時將碳脫到0.005%以下。

碳擴大γ相區(qū)和使相變溫度降低,碳高成品退火溫度降低，晶粒長大不充分、鐵損增高。碳化物尺寸、形態(tài)和分布對電工鋼晶粒、織構(gòu)和磁性有較大影響.

另一方面減輕減輕氧化層和氮化層，降低鐵損，并減輕鋼帶54

3.錳的影響

錳與硫形成硫化猛（MnS）可以防止沿晶界形成低熔點的FeS所引起的熱脆現(xiàn)象。

因此要保證一定量的錳來改善熱軋塑性。錳擴大γ相區(qū)、MnS在γ相中的固溶度乘機比在α相中的低，可促使MnS粗化有利于以后的晶粒長大。一般要求Mn/S≥10，除保證良好熱加工性和MnS粗化外，還有一部分固溶的錳的配合0.06%～0.08%P提高低碳電工鋼硬度，改善沖片性能(由圖5-4(a)可以看出。

錳可以改善熱軋板的織構(gòu)，促使(100)和(110)組分加強，(111)組分減弱，改善磁性(圖5-4b)和(5-30a)。

3.錳的影響

錳與硫形成硫化猛（MnS）可55圖5-4錳對低碳電工鋼性能的影響(0.5㎜)

(a)Mn和S與沖片性能的關(guān)系;○—

P15≤9.00W/㎏≥20萬次;●--P15>9.00W/㎏,沖片數(shù)

(b)Mn量與織構(gòu)組分和磁性的關(guān)系(100%N中790℃×1h消除應(yīng)力退火后)0.5Si、0.2Al、0.001%S、0.002%N、0.05%P、0.002%C。熱軋經(jīng)預(yù)退火。

圖5-4錳對低碳電工鋼性能的影響(0.5㎜)

(a)Mn56

錳的作用與含硫量有密切關(guān)系。

當含硫為0.004～0.017%時,提高錳量使MnS粗化,晶粒容易長大。﹤0.004%S時,錳量增高使晶粒變小，因為熱軋板預(yù)退火后析出MnSiN2。硫和錳都低時，晶粒更容易長大(見圖5-5(a))。由圖5-5(b)看出，含0.01%S時，錳從0.05%增加到0.55%使P15明顯降低。B50變換不大。含0.002%S時,錳量降低，B50增高，P15略有降低。因為低硫低錳?；缶Я８只?改善了織構(gòu)和磁性，并且磁各向異性小。

錳的作用與含硫量有密切關(guān)系。

當含硫為0.004～057

圖5-5錳和與850℃退火后晶粒尺寸(a)及磁性(b)的關(guān)系(0.5㎜)

(a)0.5%Si,預(yù)退火(b)1%Si+0.25%Al?；?/p>

圖5-5錳和與850℃退火后晶粒尺寸(a)及磁性(b)的584.磷的影響

磷提高ρ(電阻率)、縮小γ區(qū)，促使晶粒長大，降低鐵損。磷沿晶界偏聚可提高(100)組分和減少(111)組分、所以B50也提高(見圖5-6)。磷明顯提高硬度和改善沖片性。

4.磷的影響

磷提高ρ(電阻率)、縮小γ區(qū)，促59

圖5-60.4%Si+0.2%Al(含0.15%Mn和0.002%S)中磷含量與磁性的關(guān)系(0.5㎜厚)

圖5-60.4%Si+0.2%Al(含0.15%Mn和60圖5-7表明的硬度與磷和硅含量有關(guān)。當磷符合

0.

05～2/3[Si]≤[P%]≤0.15-1/7[Si]

時,完全退火狀態(tài)的硬度HV≈110，半成品狀態(tài)HV≈185，沖片性和磁性都高。

磷有阻礙碳化物析出和長大及減輕磁時效作用。圖5-8證明，鋼中含0.005%C和Si%×P%≥0.12時就可以防止磁時效，時效前后△P15>4%。

圖5-7表明的硬度與磷和硅含量有關(guān)。當磷符合

61硅鋼生產(chǎn)工藝基本知識課件62

由圖5-9看出，不加硅的0.5%Al和0.16%P的D號鋼的磁性和沖片性的綜合性能最佳，P15達2%Si的S18的牌號，B50=1.8T。磁性高是因為(100)組分加強和(111)組分減弱。

磷量過高，特別是在碳量很低的情況下，冷加工性能變壞，產(chǎn)品發(fā)脆。

由圖5-9看出，不加硅的0.5%Al和0.1663

圖5-9硅、鋁加磷電工鋼

性能比較熱軋板?；蝾A(yù)退火，

0.

5㎜厚，800℃×90s退火

A0.49%si

B0.5%Si+0.15%P

C0.01%S+0.5%Al

D0.01%Si+0.51%Al+0.16%P

645．硫的影響

硫是有害元素圖5-10說明硫量提高P15明顯增高。每提高0.01%S，P15增高約0.33W/㎏或每提高0.01%S，P15增高約0.157W/㎏。硫與錳形成細小的MnS時可強烈阻礙成品退火時的晶粒長大。以后加熱、熱軋和退火工藝的一個重要目的就是防止析出細小的MnS質(zhì)點,或使鋼中已存在的MnS粗化，硫也使鋼產(chǎn)生熱脆的主要因素。

5．硫的影響

硫是有害元素圖5-10說明硫量提高P165

圖5-10硫含量對低碳電工鋼的影響

(a)

0.6%Si，0.2%Al,半成品退火后

(b)

0.3%Si，0.85%Mn，0.5㎜厚，半成品退火后

圖5-10硫含量對低碳電工鋼的影響

(a)

0.6666.鋁的影響

鋁與硅的作用相似，提高ρ值、縮小γ區(qū)和促使晶粒長大，所以鐵損降低。

由圖5-11(a)可看出鋁Als在0.005%～0.014%范圍內(nèi)，P15明顯增高。因為在此范圍內(nèi)最容易細小的AlN從而阻礙晶粒長大;由于晶粒小，(111)位向組分也增多。

6.鋁的影響

鋁與硅的作用相似，提高ρ值、縮小γ區(qū)和促使67

5-11Als含量對低碳低硅電工鋼鐵損的影響(0.50㎜厚)

(a)Als含量與H23(約1.5%Si)牌號P10的關(guān)系

(b)Als量與0.25%Si鋼的關(guān)系

5-11Als含量對低碳低硅電工鋼鐵損的影響(0.5068

所謂酸溶鋁是指鋼中AlN的鋁量和固溶鋁，也就是總鋁量減掉Al2O3中鋁量后的剩余鋁量。(圖5-11(b))表明在Als≤0.003%情況下，Als量越低，半成品經(jīng)750℃×2h消除應(yīng)力退火時晶粒越容易長大，(100)組分增多，所以P15明顯降低。鋁含量在0.15%以上時起到與提高硅量相同的作用，同時形成粗大AlN，改善織構(gòu)，降低鐵損和使磁各向異性減小，而固定氮使磁時效應(yīng)減輕。

所謂酸溶鋁是指鋼中AlN的鋁量和固溶69

7．氮的影響

氮是有害元素，易形成細小的AlN質(zhì)點，抑制晶粒長大。N>0.0025%時P15明顯增高(見圖5-12)。氮是產(chǎn)生磁實效的元素。在時溫下氮在α-Fe中的溶解度比碳溶解度低10倍，所以氮比碳對失效的影響更大。氮量高于0.012%時，退火后易產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象，產(chǎn)品報廢。以后加熱、熱軋和退火工藝的一個重要目的是防止析出細小的AlN，或使鋼中已存在的AlN粗化。

7．氮的影響

氮是有害元素，易形成細小的Al70

圖5-12氮量對Si≤0.5%，Als<0.003%低碳電工鋼P15的影響

(預(yù)退火，0.5%厚，半成品退火后)

圖5-12氮量對Si≤0.5%，Als<0.003%低碳718.氧的影響

氧是有害元素。氧形成SiO2、Al2O3和MnO等氧化物夾雜，使磁性降低MnO等細小氧化物可阻礙晶粒長大。每提高0.01%O2，P15可增高約0.07W/㎏。氧可加速氮在鐵中的擴散速度，可間接的加速磁時效。硅和鋁降低碳和氮在α-Fe中的擴散速度，阻礙磁時效，但氧與硅和鋁形成氧化物，所以也促進磁時效。

8.氧的影響

氧是有害元素。氧形成SiO2、Al2O72低碳低硅電工鋼通用的制造工藝

低碳低硅電工鋼通用的制造工藝如圖5-13所示

低碳低硅電工鋼通用的制造工藝

低碳低硅電工鋼通用的制造73低碳低硅電工鋼通用的制造工藝

低碳低硅電工鋼通用的制造工藝如圖5-13所示

模鑄開坯

鐵水預(yù)脫流冶煉真空處理熱軋

連鑄

冷軋

酸洗成品退火和

一次冷軋中間退火臨界變形冷軋涂絕緣層

圖5-13制造工藝流程

低碳低硅電工鋼通用的制造工藝

低碳低硅電工鋼通用的制造工藝74為簡化制造工藝,提高產(chǎn)量和降低成本,一般采用一次冷軋法。產(chǎn)品特點是晶粒較小.鐵損較高,磁感應(yīng)強度也較高和磁各向異性較小。二次冷軋法一般是采用3%～15%臨界壓下率冷軋,甚至更小壓下率平整,大都用來制造半成品。產(chǎn)品特點是通過應(yīng)變－退火誘發(fā)晶粒長大,鐵損低,磁感應(yīng)強度也低和磁各向異性較大。

為簡化制造工藝,提高產(chǎn)量和降低成本,一般采用一次冷軋法。產(chǎn)品751．

鐵水脫硫

煉鋼用的低硫鐵水。高爐內(nèi)降低鐵水硫需要提到渣堿度和增大渣量。這使焦比提高，鐵水生產(chǎn)率降低?，F(xiàn)在通用鐵水爐外脫流法（KR法），在盛鐵中加脫氧劑如

（CaC+CaO，Na2CO3+CaOCaF2+CaO+碳粉）進行攪拌，10～14min內(nèi)，硫可降到0.01%以下(最好在0.005%以下)。1．

鐵水脫硫

煉鋼用的低硫鐵水76

脫流前扒掉50%渣后再加脫硫劑。處理前溫度≥1300℃，S≤0.03%。處理后將渣扒凈，溫度≥1200℃，S≤0.01%。脫硫前鐵水溫度過低，脫硫劑消耗量大。脫硫時間過長，低溫鐵水倒入轉(zhuǎn)爐中易形成泡沫渣而影響吹氧操作。

煉鋼用的廢鋼、活性石灰和硅鐵等原材料硫含量都不要超過0.02%。脫流前扒掉50%渣后再加脫硫劑。處理前溫度≥1772.轉(zhuǎn)爐煉鋼

一般在50～300t頂吹或復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉中冶煉。出鋼時C≤0.05%。由于CaO、硅鐵等原材料帶入的硫，冶煉后硫量比鐵水脫硫后約提高0.002%。出鋼溫度根據(jù)以后真空處理和澆鑄法進行調(diào)整。連鑄法一般為1680～1690℃。出鋼時使用擋渣板，以保證鋼包中有一定的厚度(如小于150㎜厚)的渣、防止鋼水溫降過快和氧化。2.轉(zhuǎn)爐煉鋼

一般在50～300t頂吹或復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉78

在鋼包中加錳鐵達到規(guī)定的錳含量(100t鐵水加150㎏錳鐵錳量達0.20%～0.25)。正常情況下真空處理前鋼包中不加鋁和硅鐵脫氧。如果出鋼時碳量過低(小于0.035%)，鋼水過氧化嚴重，倒入鋼水中會發(fā)生強烈沸騰，甚至造成跑渣跑鋼事故，這時必須在鋼包加少量鋁預(yù)脫氧。

在鋼包中加錳鐵達到規(guī)定的錳含量(100t鐵水加793.真空處理

含0.03%～0.05%和0.06～0.10O2的沸騰鋼水經(jīng)真空處理，通過碳和氧的化學(xué)反應(yīng)進同時進行脫碳和脫氧，使碳降低到0.015%以下(最好在0.005%以下)，氧降到0.005%以下)，最常用的是RH真空處理法。處理時間約為20min。

脫碳反應(yīng)約在15min結(jié)束（見圖5-14），此時C<0.01%,O2=0.05%～0.08%。

3.真空處理

含0.03%～0.05%和0.080圖5-14真空處理時間、溫度與真空度的關(guān)系

圖5-14真空處理時間、溫度與真空度的關(guān)系81然后按先后順序加入鋁(1～5㎏/t、硅鐵、磷鐵和金屬錳,并繼續(xù)處理數(shù)分鐘，進行成分調(diào)整和均勻化。此時鋼水中O2=0.05%～0.08%。如果同時加鋁和硅脫氧,脫氧產(chǎn)物不易上浮。真空處理也使鋼水溫度溫度和氧化物夾雜上浮(如MoO處理前期就上浮)，氧化物夾雜總量最好小于0.01%，并要控制好澆鑄溫度。

然后按先后順序加入鋁(1～5㎏/t、硅鐵、磷鐵和82

例如，處理前鋼水溫度為:連鑄約為1620℃，模鑄為1600℃。處理到脫碳反應(yīng)結(jié)束時分別降到1590℃和1570℃。此時開始加鋁和硅鐵、鋼水溫度略有回升.

真空處理狀態(tài)下通過C—O反應(yīng)產(chǎn)生大量CO氣體,鋼水易噴濺,應(yīng)控制好各級真空泵排氣穩(wěn)定。處理過程中如果鋼水中的氧量不足,可在鋼包底部吹氧。

例如，處理前鋼水溫度為:連鑄約為1620℃，模鑄為834．連鑄

澆鑄前先將鋼包中鋼水預(yù)熱到1000～1100℃的中間罐中，并用氬氣密封，防止鋼水氧化和氮化。連鑄時控制好澆鑄溫度和澆鑄速度（拉速）。澆鑄溫度

（T）=凝固溫度（液相線溫度）+過熱度（△T）。

△T一般為10～30℃，

T=1550～1580℃。4．連鑄

澆鑄前先將鋼包中鋼水預(yù)熱到1000～11084

澆鑄速度取決于澆鑄溫度和硅含量。隨溫度降低和硅含量增高，澆鑄速度應(yīng)逐漸減小。澆鑄速度一般控制在1.1～1.2m/min。通常采用圓弧型連鑄機。

另外，含0.2%～0.3%鋁的鋼水較粘，澆鑄時應(yīng)防止水口堵塞。連鑄坯厚度為200～250㎜，熱送到熱軋廠(>200℃)。必要時在>150℃表面處理.

澆鑄速度取決于澆鑄溫度和硅含量。隨溫度降低和硅含量855.熱軋

板坯加熱爐中加熱到1100～1200℃保溫

3～4h。加熱溫度高，熱軋塑性好，但磁性降低。加熱溫度低，塑性差，但磁性高。因此在軋機能力允許下，加熱溫度應(yīng)盡量低，最好為1050～1100℃（見圖5）以防止鋼種MnS和AlN等析出物固溶,因為它們固溶后在軋制過程中由于固溶度隨鋼板溫度降低而下降,又以細小彌散狀態(tài)析出而阻礙退火時晶粒長大,{111}組分增多,磁性變壞(見圖5-16a)(b)。

鋁量提高，加熱溫度對磁性的影響減弱（見圖5-6（c）。

5.熱軋

板坯加熱爐中加熱到1100～1200℃86圖5-15板坯加熱溫度圖5-16板坯加熱溫度對低碳電工鋼磁導(dǎo)率

μ(a)、(c)和{111}極密度（b）的影響

○—620℃卷取●—730℃卷取

圖5-15板坯加熱溫度87因為AlN固溶溫度提高，MnS固溶溫度高（≧1300℃）危害性較?。籄lN在1200～1300℃已大部分固溶，危害性大。碳量低時AlN固溶溫度提高，?1200℃加熱AlN粗化。高于1200℃加熱也使氧化皮熔化2FeO·SiO2熔點為1170℃，熱軋時不易脫落，帶鋼表面缺陷增多，以后冷軋時易產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象。

采用熱連軋開軋溫度為1080～1180℃，終軋溫度低于Ar3相變點,一般為780～830℃,卷取溫度為550～600℃.通用的熱軋工藝制度是粗軋4～6道,每道壓下率相近為20%～40%，精軋機5～7道,第一道壓下率為40%.以后每道壓下率`逐漸減小.最后一道為10%～20%。

因為AlN固溶溫度提高，MnS固溶溫度高（≧1300℃）危害88熱軋板為小而均勻的再結(jié)晶粒(圖5-17(a).

圖5-170.27%Si+o.25%Al低碳電工鋼熱軋鋼板和退火或?；蟮慕M織×100

（a）

熱軋板，d=0.018㎜;(b)800℃×30min預(yù)退火d=0.07㎜;

(C)900℃×3min常化，d=0.04㎜

熱軋板為小而均勻的再結(jié)晶粒(圖5-17(a).

89

在設(shè)備能力允許和保證板型良好的條件下，降低終軋溫度和提高卷取溫度，使熱軋板晶粒（見圖5-17（b）（c））及MnS和AlN粗化，可以改善織構(gòu)和磁性。

卷取溫度高于700℃可起到熱軋帶卷?；ㄟB續(xù)爐）和預(yù)退火（箱式爐）改善織構(gòu)和磁性的作用。此時終軋溫度可以更高一些。

圖5-18和5-19為終軋溫度和卷取溫度與磁性的關(guān)系。卷取溫度≥700℃以后酸洗困難，成品鋼卷磁性不均勻（熱軋卷內(nèi)外圈冷卻快，磁性低）熱軋帶厚為2.0～2.5㎜.

在設(shè)備能力允許和保證板型良好的條件下，降低終軋溫90圖5-18終軋溫度(a)和卷取溫度(b)與磁感應(yīng)強度的關(guān)系B50的關(guān)系

（0．32%Si,0.001Als,0.50㎜厚，一次冷軋法）

圖5-18終軋溫度(a)和卷取溫度(b)與磁感應(yīng)強度的關(guān)91

圖5-19終軋溫度與磁性的關(guān)系

0.22%Si,580℃卷取,700℃×1min,二次冷軋法半成品750℃×1h退火后

圖5926．冷軋

冷軋前經(jīng)噴丸或反復(fù)彎曲和酸洗去除表面氧化皮。高溫卷取或預(yù)退火的熱軋板必須經(jīng)噴丸處理疏松氧化皮，否則需要濃硫酸，高溫長時間酸洗，易引起過酸洗和形成坑壯表面，成品表面質(zhì)量變壞，產(chǎn)量低和廢酸處理困難，一般在70～90℃的2%～4%的HCl的水溶液酸洗20～60s。未經(jīng)噴丸處理的熱軋板在70～80℃的約20%HCl中酸洗1～3min。酸洗后噴水清除表面酸液和污垢，經(jīng)中和槽用70～90℃的Na2CO3等緘性溶液中和，再經(jīng)清洗槽用水清洗和吹干。

6．冷軋

冷軋前經(jīng)噴丸或反復(fù)彎曲和酸洗去除表面氧化皮93

總壓下率為75%～80%。經(jīng)五道軋成，每道盡可能采用25%～30%壓下率，最后一道約10%壓下率保證板形良好。

第一道，用較低速度軋制，防止熱軋帶厚度波動大發(fā)生不均勻變形引起的斷帶和成品厚度公差。

第二道，軋制速度逐漸提高，冷軋過程張力值一般控制在帶鋼屈服強度的35%～60%范圍內(nèi).

冷軋厚度公差為0.5+0.02㎜和-0.04㎜。厚度每增加0.0254㎜,P15提高約0.02㎜和0.026W/㎏.

總壓下率為75%～80%。經(jīng)五道軋成，每道盡可能采用25947.退火

退火的目的是冷軋帶通過再結(jié)晶消除冷軋產(chǎn)生的應(yīng)變和促使晶粒長大,將鋼中的碳脫到0.005%以下(最好在0.003%以下),以保證磁性,硬度和磁實效符合要求條件。退火時小張力以保證鋼帶更平整。

帶鋼退火前先用70～80℃堿液去除表面軋制油和污垢。防止帶入爐內(nèi)破壞保護氣氛組分,影響脫碳效率,甚至引起增碳現(xiàn)象。

油污也使鋼帶表面質(zhì)量變壞和引起爐低輥結(jié)瘤造成鋼帶劃傷等缺陷。

7.退火

退火的目的是冷軋帶通過再結(jié)晶消除冷軋產(chǎn)生95

清洗劑成分為之一為:水玻璃(濃度30%)、33%苛性鈉(48%濃度)和1%表面活性劑。清洗液中堿濃度為2.5%～3.0%NaOH水溶液.堿洗后經(jīng)熱水刷洗并吹干。

退火溫度為1100～1200℃涂層,退火溫度必須在相變溫度以下,因為相變可產(chǎn)生大小混合晶粒,破壞用有利于織構(gòu)組分和使脫碳速度減慢,磁性破壞。（太鋼900℃）

在α—相區(qū)內(nèi)退火溫度增高和退火時間延長,晶粒尺寸增大,鐵損降低,而磁感應(yīng)強度和硬度也降低(見圖5-20).

清洗劑成分為之一為:水玻璃(濃度30%)、33%苛96圖5-20退火（a）和退火時間（b）與電工鋼（0.5mm厚）的P15及退火溫度與硬度的(c)系

圖中A—不同溫度退火后的的P15，B—切片后再經(jīng)800℃退火后P15

圖5-20退火（a）和退火時間（b）與電工鋼（0.97

由于硬度隨溫度升高而降低,沖片性能變壞(見圖5-21)圖5-22為不同溫度退火后的金相組織。為了提高產(chǎn)量和磁性.一般采用高溫短時的方法。通用的退火制度為

800～850℃×3～5min,晶粒直徑為0.02～0.04㎜.C<0.005%的鋼帶一般不進行脫碳,在干的(露點0℃)20%H2+80%N2的保護氣氛中進行光亮退火。鋼帶運行速度加快。氣氛中有一定量的氫氣是為了保證鋼帶表面的光亮。

由于硬度隨溫度升高而降低,沖片性能變壞(見圖5-21)98

圖5-21退火溫度對沖片性能的影響0.5㎜表面未涂層

圖5-21退火溫度對沖片性能的影響0.5㎜表面99

圖5-22低碳電工鋼不同溫度退火5min后的金相組織

(a)625℃(開始再結(jié)晶);(b)700℃;(c)750℃;(d)800℃;850℃

圖5-22低100含0.005%～0.15%C的冷軋退火時要脫碳,20%H2+80%N2氣通過50℃±5℃水溫加濕氣帶入5%～15%水蒸汽入爐露點控制在+35℃～45℃.在這種弱氧化氣氛中利用水蒸汽快速脫碳(見圖5-23).

含0.005%～0.15%C的冷軋退火時要脫碳,20%H2+101

圖5-23退火溫度和時間(a)及加濕器中水溫(露點)(b)與脫碳量的關(guān)系

圖5-23退火溫度和時間(a)及加濕器中水溫(露點)(102碳在高溫下擴散到表面的水蒸汽發(fā)生可放生逆反應(yīng):

H2O+CCO+H2

當反應(yīng)達到平衡時,

K為脫碳反應(yīng)平衡常數(shù)

PCO,PH2和PH2O分別CO,H2,和H20的分壓

PH2O/PH2比是由氣氛中氫量和露點決定的,代表保護氣體的氧化性.在脫碳的情況下,PH2O/PH2控制在0.20～0.28范圍內(nèi)(弱氧性氣氛)。

碳在高溫下擴散到表面的水蒸汽發(fā)生可放生逆反應(yīng):

103

因為爐內(nèi)氣體與流動方向與鋼帶運行方向相反,很容易將脫碳反應(yīng)形成CO氣體排出,使上述反應(yīng)式往右方脫碳反應(yīng)方向不斷進行。

弱氧化性脫碳氣氛也是鋼帶氧化,表面形成氧化膜,有阻礙脫碳作用,因此必須控制好退火溫度、時間和氣氛(PH2O/PH2和露點)這三個因素,使脫碳反應(yīng)在氧化反應(yīng)之前.

影響脫碳的因素還有:

因為爐內(nèi)氣體與流動方向與鋼帶運行方向相反,很容易將脫104(1)

相變的影響

(2)

原始碳量的影響原始碳量愈高脫碳速度越快(圖5-24)

(3)

鋼帶厚度的影響鋼帶愈薄碳在表面擴散愈快,脫碳速度加快.

(4)硅和鋁含量的(Si+Al)量增高，加速鋼種碳的擴散，促進脫碳。因為硅和鋁不形成碳化物，有派斥碳原子的作用。

(1)

相變的影響

(2)

原始碳量的影響105連續(xù)爐要控制好爐內(nèi)的張力以保證良好的板形和磁性，并可使橫向鐵損降低。保證良好的板型前提下盡量減低爐內(nèi)張力，張力過大，鐵損明顯增高，也容易斷帶。300㎜寬帶加約588N總張力，單位面積張力控制在0.98～2.94Mpa.

連續(xù)爐要控制好爐內(nèi)的張力以保證良好的板形和磁性，1068．絕緣涂層

一般涂層機組與連續(xù)退火爐在一條作業(yè)線上，退火后立即涂層。采用無機鹽—有機鹽涂層（太鋼用的是水性丙烯酸）經(jīng)400～500℃烘干，涂層厚度為1.5μm

8．絕緣涂層

一般涂層機組與連續(xù)退火爐在一條作業(yè)線1075.4半成品制造工藝

所謂半工藝產(chǎn)品是由用戶進行退火使之發(fā)揮磁性的產(chǎn)品。

低碳低硅電工鋼板70%以上都以半成品出廠60年代初美國就已生產(chǎn)和使用低碳低硅（1.5%Si)無取向電工鋼半成品產(chǎn)品，如標準中的 Mke27—47牌號，前蘇聯(lián)的2011—2113牌號和日本的S20—S60牌號半成品可代替絕大多數(shù)的20%Si

鋼完全退火牌號。5.4半成品制造工藝

所謂半工藝產(chǎn)品是由用戶進行退火使108其制造工藝要點如下:

生產(chǎn)廠將冷軋帶鋼在連續(xù)爐中經(jīng)

650～700℃×1～2min不完全退火（可不涂絕緣膜）或不完全退火后再竟經(jīng)3%～10%臨界變形冷軋或經(jīng)0.5～0.2%平整改善板型,提高硬度和沖片性。臨界變形主要目的是在以后消除應(yīng)力退火時促進晶粒長大，鐵損明顯降低（見圖5-25）。如果采用二次中等壓下率（50%~70%）冷軋法制造半成品，消除應(yīng)力退火溫度可降低，B50高，但P15也高，而且成本增高，因此不采用此工藝。

其制造工藝要點如下:

生產(chǎn)廠將冷軋帶鋼在連續(xù)爐中經(jīng)

650～700℃×1～2min不完全退火（可不涂絕緣膜）或不完全退火后再竟經(jīng)3%～10%臨界變形冷軋或經(jīng)0.5～0.2%平整改善板型,提高硬度和沖片性。臨界變形主要目的是在以后消除應(yīng)力退火時促進晶粒長大，鐵損明顯降低（見圖5-25）。如果采用二次中等壓下率（50%~70%）冷軋法制造半成品，消除應(yīng)力退火溫度可降低，B50高，但P15也高，而且成本增高，因此不采用此工藝。

其制造工藝要點如下:

生產(chǎn)廠將冷軋帶鋼在連續(xù)爐中經(jīng)

650109圖25臨界壓下率與磁性的關(guān)系

0.55%Si,0.23Al700oC

卷取,0.5mm厚,半成品790oCХ1h退火圖25臨界壓下率110用戶將這種半成品鋼帶經(jīng)高速沖床沖片和去油后，在干的保護氣氛下，如不完全燃燒的丙烷（丙烷與空氣比值為1:5~8），分解NH,20%H2+80N2或氮氣，在連續(xù)爐中750~800oC進行完全退火（也稱消除應(yīng)力退火），在緩冷到約450oC通入水蒸汽，使保護氣氛的露點從-20~-30oC調(diào)整到約+40oC,保持30~90min進行發(fā)藍處理，使沖片各處形成一薄膜層致密的Fe3O4（3~4μm厚）作為絕緣膜。如果原始碳量大于0.005%，提高保護氣氛露點還可進行脫碳。

用戶將這種半成品鋼帶經(jīng)高速沖床沖片和去油后，在干的保護111

制造廠也可以將半成品線涂耐熱性好的半有機絕緣膜來提高沖片性，用戶在消除應(yīng)力退火時此絕緣膜不被破壞，沖片退火時不粘接，發(fā)藍處理對制造壓縮機電機很重要，它可防止沖片邊部產(chǎn)生銹斑而污染致冷氣，用氮保護氣氛的優(yōu)點是安全，退火爐設(shè)備簡單，退火氣氛與發(fā)藍處理氣氛最好隔開。

制造廠也可以將半成品線涂耐熱性好的半有機絕緣膜112

謝謝

謝謝113硅鋼生產(chǎn)基本知識硅鋼生產(chǎn)基本知識114

硅鋼是電工用鋼，主要用作各種電機和變壓器的鐵芯、磁開關(guān)、繼電器、磁屏障、鎮(zhèn)流器及其他電器部件是電力、電子和軍工重要的軟磁合金材料。

硅鋼是電工用鋼，主要用作各種電115

目前的硅鋼片生產(chǎn)中有兩個突出的特點：

一是，對硅鋼的化學(xué)成分要求極為嚴格，苛刻。

二是，生產(chǎn)方法已由60年代的前的熱軋生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔滠埳a(chǎn)

目前的硅鋼片生產(chǎn)中有兩個突出的特點：

一是，1161電工鋼板分類：

項目類別硅含量%公稱厚度㎜熱軋硅鋼板（無取向）熱軋低硅鋼（熱軋電機鋼）1.0～2.50.50熱軋高硅鋼（熱軋變壓器鋼）3.0～4.50.35和0.50冷軋電工鋼板無取向電工鋼（冷軋電機鋼）低碳電工鋼≤0.50.50和0.65硅鋼0.5～3.20.35和0.50取向硅鋼（冷軋變壓器鋼）普通取向硅鋼2.9～3.30.20，0.23，0.27高磁感取向硅鋼2.9～3.30.30和0.351電工鋼板分類：項目117硅鋼片又分為取向硅鋼和無取向硅鋼。在化學(xué)成分的控制上，其方法各不相同。

取向硅鋼對常規(guī)元素的含量要求極為嚴格。同時對加入的有益夾雜元素要嚴格控制在一定的范圍之內(nèi)。從而獲得晶粒取向度高、方向性強的高磁感、低鐵損的取向硅鋼。

無取向硅鋼要求具有超低碳、超低硫、高鋁含量的純凈鋼質(zhì)，從而獲得各向同性的高磁感、低鐵損無取向硅鋼。硅鋼片又分為取向硅鋼和無取向硅鋼。在化學(xué)成分的控制1182.對電工鋼板性能的要求

一般要求電機、變壓器和其它電器部件效率高,耗電量少,體積小和重量輕。電工鋼板通常是以鐵損和磁感應(yīng)強度作為產(chǎn)品磁性保證值。電工鋼板的性能要求如下：

2.對電工鋼板性能的要求

一般要求電機、變壓器1192.1鐵芯損耗（PT）低

鐵芯損耗是指鐵芯在≥50Hz交變磁場下磁化時所消耗的無效電能，稱鐵損，也稱交變損耗，其單位為 W/㎏。這種由于磁通變化受到的阻礙而消耗的無耗電能,通過鐵芯發(fā)熱即損耗的電量,有引起電機和變壓器的溫升。

磁滯損耗Ph

電工鋼板的鐵損pT渦流損耗PC三部分。

反常損耗PA

2.1鐵芯損耗（PT）低

鐵芯損耗是指鐵芯在≥50Hz交120電工鋼板鐵損PT

實測值大于上述

Pa+Pc計算值，兩者之差即為pa。在無取向低碳電工鋼和中抵牌號硅鋼中，Ph占PT的75%～80%。無取向高牌號硅鋼由于Si含碳量和晶粒尺寸較大，Ph占PT的60%左右，Pa只占10%～13%。取向硅鋼晶粒更大。Ph只占30%，Pa+Pc約占70%，而Pa可比Pc大1～2倍。

電工鋼板鐵損PT實測值大于上述Pa+Pc計算121

冷軋無取向硅鋼的鐵損比硅含量相同的熱軋硅鋼低10%～20%，相當于硅鋼提高0.5～1.0的熱軋硅鋼鐵損值。

對于國內(nèi)來說，用1萬噸熱軋硅鋼制成的電機比1萬噸冷軋無取向硅鋼制成的電機，一年約多耗電1億度。

冷軋無取向硅鋼的鐵損比硅含量相同的熱軋硅鋼低10%122

2.2沖片性能良好

對電工鋼沖片性沒有統(tǒng)一的測試方法。成品的反復(fù)彎曲次數(shù)可作為間接考核沖片性能的指標。也可以按照模具磨損情況，例如以磨損掉0.025㎜為標準的沖片數(shù)來判斷.對微小電機用的鋼板以沖片毛刺達到0.05㎜高度為止的高速沖床實際沖片數(shù)來判斷.

2.2沖片性能良好

對電工鋼沖片性沒有統(tǒng)一的測試方法123圖1-210.8%Si無取向低硅鋼(0.5㎜)的絕緣層與沖片的關(guān)系

圖1-210.8%Si無取向低硅鋼(0.5㎜)的絕1242.3鋼板表面光滑、平整和厚度均勻

要求電工鋼板表面光滑、平整和厚度均勻,主要是為了提高鐵芯片的疊片系數(shù).沖片系數(shù)是指一定的電工鋼板疊片的理論體積(按疊片重量和密度計算出)與再一定壓力下測定的實際體積比，以百分數(shù)表示也就是凈金屬占鐵芯體積的百分數(shù)。疊片系數(shù)是衡量鐵心實際的緊密程度的一個量度。

2.3鋼板表面光滑、平整和厚度均勻

要求電工鋼板表125疊片系數(shù)主要與以下因素有關(guān)：