硅鋼片

1900年英國哈德菲爾德（R.A.Hadfield）等首先發(fā)現(xiàn)含Si4%的Si-Fe合金有良好磁性。1903年德國和美國相繼生產(chǎn)含Si1.0～4.5%的熱軋硅鋼片。1906年代替低碳鋼用來制造電機(jī)和變壓器鐵芯。1934年美國戈斯（N.P.Goss）采用兩次冷軋法制成 （110）[001]晶粒擇優(yōu)取向的含 Si3%的冷軋硅鋼片。1968年日本田口悟等采用硫化錳和氮化鋁綜合抑制劑并使用一次大壓下率冷軋法，制成（110）[001]高磁感取向硅鋼，這種材料的晶粒取向更加準(zhǔn)確，鐵損和磁性進(jìn)一步改善。歷年來，硅鋼的鐵損值下降示意曲線。

1949年美國制成厚度小于 0.1mm的冷軋（110）[001]取向薄硅鋼帶，用于電子工業(yè)。1957年聯(lián)邦德國制成了（100）[001]立方取向硅鋼片，其縱橫向磁性都高，但因工藝復(fù)雜，至2021年未正式生產(chǎn)。含硅6.5%的Si-Fe合金的磁致伸縮約為零，磁導(dǎo)率高、鐵損低、制成的變壓器無噪聲但因加工困難，未得到廣泛應(yīng)用。70年代采用液態(tài)快冷技術(shù)制成6.5Si-Fe微晶薄帶，研制了更薄的取向硅鋼片和（100）面織構(gòu)（晶間無取向）的硅鋼片等新品種。

中國于1953年開始生產(chǎn)熱軋低硅硅鋼片（Si1～2%）；1955年開始生產(chǎn)熱軋高硅硅鋼片（Si3.0～4.5%）；1962年開始生產(chǎn)冷軋取向薄硅鋼帶。70年代開始生產(chǎn)冷軋取向硅鋼帶。

對硅鋼性能的要求 主要是：①鐵損低，這是硅鋼片質(zhì)量的最重要指標(biāo)。各國都根據(jù)鐵損值劃分牌號，鐵損愈低，牌號愈高。②較強(qiáng)磁場下磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁感）高，這使電機(jī)和變壓器的鐵芯體積與重量減小，節(jié)約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。③表面光滑、平整和厚度均勻，可以提高鐵芯的填充系數(shù)。④沖片性好，對制造微型、小型電動機(jī)更為重要。⑤表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。⑥基本無磁時效。典型電磁性能見表1。

硅鋼片一般隨硅含量提高，鐵損、沖片性和磁感降低，硬度增高（圖3）。工作頻率愈高，渦流損耗愈大，選用的硅鋼片應(yīng)當(dāng)愈薄。

硅鋼片的生產(chǎn)由于工藝復(fù)雜、工藝窗口窄，生產(chǎn)難度大，被譽(yù)為鋼鐵產(chǎn)品中的工藝品，特別是取向硅鋼片。見圖

主要用來制作各種變壓器、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯。世界硅鋼片產(chǎn)量約占鋼材總量的1%（見精密合金）。

硅鋼主要用氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉（也可用電弧爐冶煉），配合鋼水真空處理和AOD技術(shù)（見爐外精煉，采用模鑄或連鑄法）根據(jù)不同的用途，冶煉時改變硅（0.5～4.5%）和鋁（0.2～0.5%）含量以滿足不同磁性的要求。高牌號硅鋼片的硅和鋁量相應(yīng)提高。碳、硫和夾雜物盡量減少。

冷軋硅鋼片的磁性、表面質(zhì)量、填充系數(shù)和沖片性比熱軋硅鋼片好，并可成卷生產(chǎn)，所以從60年代開始有些國家已停止生產(chǎn)熱軋硅鋼片。中國采用約 900℃低溫一次快速熱軋和氫氣保護(hù)下成垛退火方法制造熱軋硅鋼片，成材率較高，成品表面質(zhì)量和磁性都較好。

硅鋼的軋制分為熱軋和冷軋兩個工序，傳統(tǒng)的采用熱軋直接生產(chǎn)硅鋼成品的工藝已經(jīng)很少采用，主要為熱軋和冷軋兩個工序來生產(chǎn)，稱為冷軋硅鋼產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品不同，冷軋工序分為多機(jī)架軋機(jī)軋制和單機(jī)架軋制，其中單機(jī)架軋制主要生產(chǎn)取向硅鋼產(chǎn)品。

冷軋無取向硅鋼片是將鋼坯或連鑄坯熱軋成厚度約2.3mm帶卷。制造低硅產(chǎn)品時，熱軋帶卷酸洗后一次冷軋到 0.5mm厚。制造高硅產(chǎn)品時，熱軋帶酸洗后（或先經(jīng)800～850℃?；笤偎嵯矗?，冷軋到0.55或0.37mm厚，在氫氮混合氣氛連續(xù)爐中850℃退火，再經(jīng)6～10%小壓下率冷軋到0.50或0.35mm厚。這個小壓下率的冷軋可使退火時晶粒長大，鐵損降低。這兩種冷軋板都在20%氫氮混合氣氛下連續(xù)爐中850℃最終退火，然后涂磷酸鹽加鉻酸鹽的絕緣膜。晶粒取向硅鋼一般都含Si3%，要求鋼中氧化物夾雜含量低，并必須含有C0.03～0.05%和抑制劑（第二相彌散質(zhì)點(diǎn)或晶界偏析元素）。抑制劑的作用是阻止初次再結(jié)晶晶粒長大和促進(jìn)二次再結(jié)晶的發(fā)展，從而獲得高的（110）[001]取向。抑制劑本身對磁性有害，所以在完成抑制作用后，須經(jīng)高溫凈化退火。采用第二相抑制劑時，板坯加熱溫度必須提高到使原來粗大第二相質(zhì)點(diǎn)固溶，隨后熱軋或?；瘯r再以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)析出，以便增強(qiáng)抑制作用。冷軋成品厚度為0.28、0.30或0.35mm，工藝要點(diǎn)見表3。冷軋取向薄硅鋼帶是將0.30或0.35mm厚的取向硅鋼帶，再經(jīng)酸洗、冷軋和退火制成

硅鋼片退火

硅鋼片去應(yīng)力退火流程

一、 將待退火硅鋼片裝入鐵盒（按硅鋼片尺寸大小，注意裝箱最好不要超過三層）裝料架，每箱硅鋼片上最好在覆蓋一張略小于鐵盒的蓋板（最好用硅鋼片材料做），吊至爐膛內(nèi)，鎖好爐蓋，壓緊密封圈，接通循環(huán)水管。

二、 接好氮?dú)?，檢查是否漏氣，并檢查循環(huán)水的正常供給。

三、 關(guān)閉所有閥門，裝上真空管，開真空泵，打開抽真空閥門，真空抽至-1MPA，關(guān)緊針形閥再關(guān)閉真空泵電源。

四、 接好氮?dú)夤芘c充氣閥的連接，打開充氣閥，注入氮?dú)狻毫υ?.03～0.1MPA之間,關(guān)閉充氣閥打開安全閥.

五、 將儀表的三只熱電偶安裝在爐體上，

六、 檢查電氣柜的電壓、電流、儀表是否正常，

七、 將溫控表的初始溫度設(shè)定為400℃，檢查功率表的各項(xiàng)電流是否一致，在確保調(diào)整一致后，打開加熱開關(guān)進(jìn)行加熱。此時將循環(huán)水的閥門打開，確保無堵塞保證水流暢通。

八、 檢查電房儀表的正常與否，進(jìn)行退火爐的功率調(diào)整。

九、 在溫度升至400℃時，打開充氮?dú)忾y門（排煙），放氣至0.01MPA時關(guān)閉充氣閥門《重復(fù)三、四項(xiàng)的操作》

十、 溫度確定升至400℃時，進(jìn)行恒溫，恒溫1小時左右〖大約是操作第九項(xiàng)的時間〗，并確定儀表溫度也在400℃左右。

十一、 保溫完畢后，將溫控表設(shè)定為680℃，進(jìn)行加熱，

十二、 在加熱期間，要注意循環(huán)水的流量及溫度，壓力真空表的指針應(yīng)不超過0.1MPA；超過0.1MPA要打開充氣閥進(jìn)行放氣,始終保持在0.1MPA

十三、 溫控表設(shè)定為680℃～750℃

根據(jù)硅鋼片材質(zhì)而定，冷軋無取向硅鋼片低牌號國產(chǎn)BS0A600、50W600、50WW540以下一般退火溫度在680℃左右，進(jìn)口同等材質(zhì)可適當(dāng) 20℃，無取向高牌號一般退火溫度在720℃左右。

十四、 溫度升至設(shè)定溫度后，恒溫時間不可小于2小時，儀表也應(yīng)在設(shè)定溫度上下。

十五、 結(jié)束后，關(guān)閉加熱開關(guān)、電源開關(guān)。

十六、 檢查無誤后，該爐硅鋼片去應(yīng)力退火過程進(jìn)入自然冷卻狀態(tài)，當(dāng)爐內(nèi)溫度降至380℃以下（最好是350℃）打開放氣閥放完氣，{發(fā)黑處理應(yīng)向爐內(nèi)充5分鐘壓縮空氣}打開爐蓋方可出爐。將料架吊出，放到安全位置后用電風(fēng)扇按切向吹風(fēng)，直至冷卻到理想溫度即可，這時循環(huán)水閥門可關(guān)閉（出水閥門一直是打開的），

各國都根據(jù)鐵損值劃分牌號，鐵損愈低，牌號愈高。常見的牌號有B50A800.B50A470.B50A1300等。

本文件適用于變壓器用硅鋼片的一般要求。