1、電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀和開展趨勢第26卷第1期?38?2005年1月特殊鋼sPECIALSTEELJanuary2005電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀和開展趨勢劉光穆(上海大學(xué)材料學(xué)院,上海200072)劉繼申諶曉文劉新和(漣源鋼鐵集團(tuán),湖南婁底417009)摘要電工鋼包括普通(0.03%C,現(xiàn)行生產(chǎn)工藝及新品種和冶金工藝的開展.關(guān)鍵詞電工鋼冶金工藝開展CurrentStatusandFutureProspectusofProductionandDevelopmentofElectricalSheetSteelLiuGuangmu(MetallicMaterialSchool,ShanghaiUniver

2、sity,Shanghai200072)(LianyuanIronandSteelGroupCoLtd,Loudi,Hunan417009)Abstract111emagneticpropertiesofelectricalsheetsteelincludinggeneral(0.03%C,2%Si),oriemedandnonorientcxt(3%si)steelsincreasemaiI】lybysteelmaldngprocessdecreasingC(to0.O03%),OandNcontentsimpliproductionprocedure,usethinslabconcastI

3、ILcontluousrollingprocessandstripcasingprocesstoproduceelectrictechnologyofelectricalsheetsteelalesummarizedinthispaper.MaterialIndexElectricalSheetSteel,MetallurgicalTechnology,Development電工鋼包括低碳低硅電工鋼,無取向電工鋼產(chǎn)量增長速度很快,1959年約200萬t,1969年約350萬t,1974年約450萬t.從1998年至2002年,日本的電工鋼年產(chǎn)量維持在200萬t左右2.我國冷軋電工鋼的生產(chǎn)始于2

4、0世紀(jì)70年代末.到2003年我國冷軋電工鋼的生產(chǎn)量約為130萬t.1電工鋼的開展歷程field)電工鋼專利使用權(quán),并于同年在美國和德國開始生產(chǎn)熱軋電工鋼片以來,電工鋼經(jīng)歷了三個開展階段:(1)熱軋電工鋼開展階段(18821955年),這一階段主要是考慮降低碳含量和提高硅含量來提高磁性,減輕磁時效,進(jìn)一步降低鐵損和改進(jìn)絕緣膜,以改良產(chǎn)品質(zhì)量;(2)冷軋電工鋼開展階段(19301967年),1934年高斯(Goss)創(chuàng)造了冷軋電工鋼生產(chǎn)方法的專利,該生產(chǎn)方法的最大特點(diǎn)是在熱軋前于高溫中加熱板坯來提高取向性,并且使產(chǎn)品磁性穩(wěn)定下來,從而取代熱軋電工鋼片;(3)高磁感取向電工鋼開展階段(196119

5、94年),由田口悟和坂倉昭等人創(chuàng)造的ORIENTCORE?HiB的高磁感取向電工鋼片(簡稱HiB)生產(chǎn)技術(shù)使取向電工鋼的生產(chǎn)發(fā)生了巨大變化,它從1964年開始工業(yè)性生產(chǎn)試驗(yàn),1968年正式生產(chǎn)銷售,這一技術(shù)的創(chuàng)造為以后高磁感取向電工鋼的生產(chǎn)奠定了根底.美國的Ai'inco公司從20世紀(jì)40年代初開始生產(chǎn)無取向電工鋼,新日鐵公司于1958年開始生了電弧爐煉鋼,平爐煉鋼和頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐煉鋼的歷程.20世紀(jì)50年代末,由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和真空處理等冶煉技術(shù)的開展,鋼中的C,N,O可降至50×10-6以下,故無取向電工鋼磁時效明第1期劉光穆等:電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀和開展趨勢?39?顯

6、減輕,磁性大幅度提高.從1978年開始,新日鐵公司和川崎鋼公司采用頂?shù)讖?fù)合吹煉和三次脫硫工藝來冶煉純潔鋼水以后,陸續(xù)生產(chǎn)出H8(RM8),H7(RM7),H6(RM6)高牌號無取向電工鋼.1983年以來,新日鐵公司采用同樣的工藝生產(chǎn)了高效小電機(jī)用NC.M3和NC.M4低碳電工鋼,根本解決了無取向電工鋼鐵損與磁感應(yīng)強(qiáng)度這兩個參量相互矛盾的問題.無取向電工鋼的開展與涂層技術(shù)的開展緊密相關(guān).最初生產(chǎn)無取向電工鋼片時,電工鋼片表面只涂一層清漆,后來又開展到涂有機(jī)絕緣漆.1934年美國的高斯(Goss)創(chuàng)造了取向電工鋼熱軋事故中發(fā)現(xiàn)的:由于熱軋事故,鑄坯在爐內(nèi)時間延長,板坯溫度上升,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這批料的磁性

7、好且穩(wěn)定.它的主要特點(diǎn)是采用MnS作為抑制劑,利用二次冷軋法;其難點(diǎn)為必須采取鑄坯的高溫加熱工藝.在取向電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)中,具有劃時代意義的是高磁感取向電工鋼(Hi.B)的生產(chǎn).Hi.B鋼生產(chǎn)的核心為AIN的控制,包括冶煉成分和熱軋板退火條件的控制J.2電工鋼的現(xiàn)行生產(chǎn)工藝?yán)滠垷o取向電工鋼的生產(chǎn)主要有兩種類型:一低牌號(含硅量小于2.O%)無取向電工鋼的生獲得(111)112類型或者(110)h,k,I類型磁各軋,工藝設(shè)備簡單.但由于沒有中間退火,脫碳能力差,所以必須選用含碳量低的電工鋼原料卷,才括調(diào)質(zhì)軋制法(臨界變形法)和中間壓下率法,主用臨界變形法的目的在于破壞冷軋或中間退火過程中所引起的

8、取向織構(gòu),以獲得無取向的鋼板.近年來,由于冶煉技術(shù)的開展,煉鋼工序能夠生產(chǎn)出碳含量小于30X10的超低碳鋼水,同時由于電磁攪拌技術(shù)在連鑄中的成功應(yīng)用,高牌號無取向電工鋼的二次冷軋法逐漸被一次冷軋法取代.目前,新日鐵公司和川崎鋼公司以及武鋼主要用一次冷軋法生產(chǎn)無取向電工鋼.冷軋取向電工鋼的生產(chǎn)包括一次冷軋法和二取向電工鋼,它由熱軋帶鋼冷軋至中間厚度并進(jìn)行退火,然后經(jīng)過二次冷軋成最終厚度后進(jìn)行最終退火等工序組成.其根本特點(diǎn)為:(1)以MnS或MnSe作為有利的夾雜來抑制初次晶粒的長大;(2)采用中等壓下率的冷軋來形成形變織構(gòu)(111)112.一次冷軋法用于生產(chǎn)高磁感取向電工鋼,它是將熱軋帶鋼通過常

9、化處理后一次冷軋至成品厚度,再進(jìn)行脫碳退火.其生產(chǎn)特點(diǎn)為:(1)以A1N+MnS(以A1N為主)作為有利的夾雜來抑制初次晶粒的長大,促進(jìn)(110)001晶粒長大;(2)以85%的大壓下率形成再結(jié)晶的(110)001的冷軋形變織構(gòu).3電工鋼生產(chǎn)工藝進(jìn)展工業(yè)生產(chǎn)取向電工鋼一直采用鑄坯高溫加熱工藝,以保證獲得穩(wěn)定的高磁性,其缺點(diǎn)有:(1)化渣多,燒損量達(dá)5%,成材率低;(2)經(jīng)常清理爐底,產(chǎn)量降低;(3)燃料費(fèi)用高;(4)爐子壽命短;(5)制造本錢高;(6)產(chǎn)品外表缺陷多.為此人們一直想方設(shè)法降低鑄坯的加熱溫度.目前所采取的方法主要有:及添加微量作為抑制劑,可降低板坯加熱溫度,降低最終成品退火溫度和

10、省略脫碳退火工序.1989年,日本住友金屬公司屋鋪裕義等提出了新鋼.近年來,日本一直在研究這種新型鋼種.的影響是多方面的,其中重要的一條是起輔助抑制劑的作用,降低板坯加熱溫度.在開展此方面的研究工作,并將其應(yīng)用于生產(chǎn)高磁感取向電工鋼.最近,意大利Temi公司StefanoFortunati等人提出了利用CSP工藝和滲氮法生產(chǎn)高磁感取向電工鋼的方法,并應(yīng)用于工業(yè)生?40?特殊鋼第26卷產(chǎn)【3'4.近年來,日本為了進(jìn)一步降低取向電工鋼的鐵損,開發(fā)了細(xì)化磁疇技術(shù),它包括用Q開關(guān)YAG或CO2激光沿橫向照射HiB鋼外表的不接觸法,等離子噴射法,機(jī)械刻痕法,化學(xué)蝕刻法,放電處理法,電子束照射法,

11、局部加熱法,超聲波振動和噴射流體法等,它們對降低HiB鋼和小于0.23rflm厚薄帶的鐵損很有效.取向電工鋼的開展有:(1)為了進(jìn)一步降低0.20,0.18,0.15開展;(2)為適應(yīng)小型化要求,磁1.95T開展;(3)進(jìn)一步提高磁疇控制水平,開發(fā)細(xì)化磁疇,張力涂層,外表平滑化(鏡面化)技術(shù),進(jìn)一步降低鐵損;(4)開發(fā)三次再結(jié)晶等工藝技術(shù),研制磁感高,鐵損低的產(chǎn)品.一般取向電工鋼生產(chǎn)的工藝流程以及新日鐵,武鋼,川崎生產(chǎn)HiB鋼的工藝流程見表1.無取向電工鋼的工藝進(jìn)展主要表現(xiàn)在鋼水的工藝進(jìn)展為:(1)采用優(yōu)質(zhì)的造渣材料和鐵合金,設(shè)法減少爐襯和包襯中的Ti,zr等進(jìn)入鋼水;(2)利用真空精煉設(shè)施去

12、除鋼水中的C,H,N,O,S等表1新日鐵,武鋼,JIl崎Hi-B高磁感取向電工鋼和一般取向電工鋼的工藝流程Table1Flowsheetof1-1i-Bhighmaoneticinductionorient.eddectriealsheetsteelpIducedatNipponSteel,WnhanSteel,andKawasakiSteel,andgeneralorientedelectricalsheetsteel新日鐵及武鋼川崎一般取向電工鋼雜質(zhì)元素;(3)用中間包冶金和連鑄技術(shù)8.進(jìn)一步凈化鋼水.對于無取向電工鋼,新的成品退火方法采用二段式成品退火方式,即采用低溫均熱(7s0850c

13、c)以改善織構(gòu);采用高溫短時退火以促進(jìn)晶粒長大;采用快速升溫和慢速冷卻的新型退火工藝來改善磁性.無取向電工鋼生產(chǎn)主要工藝流程:鐵水脫硫一頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐煉鋼一真空精煉一連鑄及電磁攪拌一熱軋一(?；?酸洗一一次冷軋一成品退火及涂絕緣層一性能檢測.4電工鋼生產(chǎn)工藝和新品種的開展趨勢在傳統(tǒng)的"連鑄厚板坯一熱軋.冷軋"工藝中,工鋼,采用一次冷軋法軋制;對于一般取向電工鋼,開發(fā)不?；囊淮卫滠埛ê透邷丨h(huán)形退火工藝等生產(chǎn)方法.薄板坯連鑄連軋是近年來開發(fā)并得到快速發(fā)縮短生產(chǎn)周期,節(jié)約能源,減少基建投資以及降低本錢等方面具有明顯的優(yōu)勢.日本鋼管株式會社西本昭彥等人】¨和住友金屬公司屋

14、鋪裕義與岡本篤樹】創(chuàng)造了利用薄司于2000年利用CSP薄板坯連鑄連軋工藝生產(chǎn)取向和無取向電工鋼,2003年電工鋼月產(chǎn)能力達(dá)Arn3co公司也采用中等厚度薄板坯連鑄連軋工藝和成分比照見表3.薄板坯和中等厚度薄板坯連鑄連軋工藝生產(chǎn)電工鋼的工藝中,薄鑄坯以1105/s的速度冷卻后直接軋制,制造本錢降低,成品性能均勻穩(wěn)定1,此工藝還處在研究開發(fā)之中.在直流磁場中使用的電工鋼方面,日本鋼管公司開發(fā)了FERROPERM(1%AI鋼的特點(diǎn)是無相變,為單一的鐵素體相,因而退火第劉光穆等:電工鋼的生產(chǎn)開發(fā)現(xiàn)狀和開展趨勢表2取向電工鋼和深沖薄板鋼成分比照,%Table2Comoarisonofchemicalco

15、mltionbetweenorienteddectricalsheetsteelanddeep-drawingsheetsteel,%表355mill薄板坯和230mm傳統(tǒng)板坯冷軋電工鋼板(0.35mml性能和成分(%l比照Table3Comparisonofchemicalcomplions(%)and恥Iticpropertiesof0?35一llfllnlsheetproducedby55ramthinsla.band230nlmconventionalslab溫度可提高至1000oC以上,利用晶粒長大可得到制成了取向純鐵,其飽和磁感度高,沿軋向磁性優(yōu)良,導(dǎo)磁率高.在工頻下應(yīng)用的電工鋼方

16、面,主要往低鐵損,凈化鋼質(zhì),適量添加Si和,控制夾雜物形態(tài)以及利用織構(gòu)控制技術(shù)等,開發(fā)了35RM200超低鐵要求,繼新日鐵早期開發(fā)的NCM1一M4之后,通過參考文獻(xiàn)1何忠治.電工鋼.北京:冶金工業(yè)出版社,1996,13鋼,2OO3(2):22Patent,6273964B1,August2001CrainOrientedElectricalSteelStripHavingHighMagneticCharacteristics,StartingfromThinS1ab.USPatent,6296719B1,October2001andSolidLirlleduringDesulfurizatio

17、n.CAMP-IS1.1,2OO2,15,816furizationF.ciencyofMoltenIronWithMagnesiumVaporProducedIsU,2002,15,8127史震興,余志祥,葉楓.實(shí)用連鑄冶金技術(shù).北京:冶金工業(yè)出版社,1998,1238TaniM,tI抽T,HaradaH,FujisdK,AnzaiEandMatsumiyaT.ElectnagneticCastingforHighQualityofContinuouslyCastStee1.CAh【P.IsU,2002,15,831ISI.1,2OO2,采取凈化鋼質(zhì),調(diào)整Si,成分,添加Sb,Sn等微量元素等措施,JIl崎制鐵又開發(fā)了高磁通密度的RP鋼系列.在中,高頻下應(yīng)用的電工鋼方面:一般采用小6.5%Si鋼鋼種,日本鋼管公司首先用溫軋和CVD牌號的6.5%Si鋼;取向電工鋼主要利用高BR的原料,通過三次再結(jié)晶工藝,采用溫軋法生產(chǎn)6.5%Si鋼的取向電工鋼薄帶1刮.CastingMoldbyFIndexObtainedThrouMathematicalSimulation.CAMP-IS1.1,2OO2,15,835法.Et本公開特許公報,平326001760227PlantforStainless