硅鋼帶的生產

1903年美國和德國首先生產了熱軋硅鋼。美國阿姆柯鋼公司于1935年開始生產冷軋

取向硅鋼，20世紀40年代初生產無取向硅鋼。50年代主要工業發達國家陸續引進阿姆柯

技術專利。70年代前，世界約80％取向硅鋼都按此專利生產。1968年日本新日鐵正式生

產高磁感取向硅鋼(Hi-B鋼)。從1971年開始，美國等6個國家引進了日本Hi—B鋼專利。

從1968年開始，日本在冷軋電工鋼產品質量、制造技術和裝備、開發新產品和新技術、科研和測試技術各方面都遠超過美國，處于領先地位。

我國太原鋼鐵(集團)公司于1954年首先生產熱軋硅鋼。1957年鋼鐵研究總院研制成功

冷軋取向硅鋼，到1973年已掌握阿姆柯技術專利要點。1974年武漢鋼鐵(集團)公司從日本新日鐵引進冷軋硅鋼制造裝備和專利，1979年正式生產11個牌號的冷軋取向及無取向硅鋼。

4．1

電工鋼的分類及性能

4．1．1

電工鋼的分類

電工鋼按其成分分為低碳低硅(碳含量很低，硅的質量分數小于0．5％)電工鋼和硅鋼

兩類；按最終加工成形的方法分為熱軋硅鋼和冷軋硅鋼兩大類；按其磁各向異性分為取向電

工鋼和無取向電工鋼。

熱軋硅鋼板均系無取向硅鋼，硅鋼的磁各向異性是在冷軋后通過二次再結晶過程發展

而成的，因此只有冷軋電工鋼才有取向與無取向之分。由于產品的用途不同對磁各向異性

的要求不同。在旋轉狀態下工作的電機要求電工鋼磁各向同性，用無取向電工鋼制造；變壓

器在靜止狀態下工作，要求沿一個方向磁化(軋制方向)，用冷軋取向硅鋼制造，因此取向硅

鋼又稱變壓器鋼。

我國電工用熱軋硅鋼薄板的國家標準號為GB5212—85；從20世紀60年代開始，主要

工業發達國家陸續停止了熱軋硅鋼板的生產。

我國冷軋晶粒取向、無取向磁性鋼帶(片)的國家標準號為GB2521—1996。

標準中的牌號表示方法為：以字母W表示無取向鋼帶(片)；以字母Q表示取向鋼帶

(片)；以字母G表示取向鋼中的高磁感材料。

在一些資料、書籍中，稱普通取向硅鋼為GO鋼，高磁感取向硅鋼為Hi-B鋼，

電工鋼分類見表3—1。

4．1．2

電工鋼的性能要求

4．1．2．1

磁性能

電工鋼是以其鐵損和磁感應強度作為產品磁性保證值的。用戶對電工鋼的磁性能要求

如下：

(1)低的鐵損。鐵損(尸t)是由磁滯損耗(Ph)、渦流損耗(Pe)和反常損耗(Pa)三部分組成的。鐵損低可節省大量電力、延長電機和變壓器工作時間并簡化冷卻裝置。因電工鋼的鐵損造成的電量損失占一個國家年發電量的2．5％一4．5％，其中變壓器約占50％，小電機占30％，鎮流器占15％。因此，各國生產電工鋼板總是千方百計地降低鐵損，并以鐵損作為考核產品磁性能的最重要的指標，按鐵損值作為劃分牌號的依據。

(2)高的磁感應強度。磁感應強度高，鐵芯激磁電流(空載電流)降低，導線電阻引起的

銅損和鐵芯鐵損降低，可節省電能。當電機或變壓器容量不變時，磁感應強度高可使鐵芯體

積縮小和質量減輕，節省電工鋼板、導線等的用量，并使鐵芯鐵損和制造成本降低，有利于制造、安裝和運輸。

(3)

對磁各向異性的要求。硅鋼是體心立方晶體結構，其晶軸不同，磁化特性也不同。

三個主軸方向的磁性，[100]方向為易磁化軸，[110]方向為次易磁化軸，[111]方向為難磁化軸。這種磁化特性稱為磁各向異性。

電工鋼的用途不同，要求磁各向異性不同。電機在旋轉狀態下工作，要求電工鋼磁各向

同性，用無取向電工鋼制造；變壓器在靜止狀態下工作，要求磁各向異性，用冷軋取向硅鋼制造。

(4)

磁時效小。鐵芯的磁性隨使用時間而變化的現象叫磁時效。磁時效主要是由于過

飽和碳和氮析出微小碳化物和氮化物而引起的。所以要求電工鋼產品中碳含量(質量分數)

和氮含量(質量分數)分別小于0．0035％和0．005％。

4．1．2．2

加工性能

由于電工鋼還需要進一步加工成形，用戶對電工鋼的加工性能也有一定的要求：

(1)

好的沖片性。電工鋼成形的沖剪工作量很大，特別是微、小電機，所以要求電工鋼板的沖片性好。沖片性好能夠提高沖剪片的尺寸精度，延長沖剪工具的使用壽命。

(2)

表面光滑平整，厚度偏差小和均勻。這項要求主要是為了提高產品的疊片系數(鐵

芯有效利用空間)，保證沖剪片尺寸精度和便于鐵芯裝配。電工鋼板的疊片系數降低1％，相當于鐵損增高2％和磁感強度降低1％。

4．1．2．3

好的絕緣膜．

冷軋電工鋼產品表面涂有無機鹽或半有機鹽絕緣薄膜，以防止鐵芯疊片間發生短路而增高渦流損耗。對絕緣膜的要求是：(1)耐熱性好；(2)膜薄且均勻；(3)層間電阻高；(4)附著性好；(5)沖片性好；(6)耐腐蝕性和防銹性好。高磁感取向硅鋼表面涂以應力涂層，使鋼板中產生拉應力，通過細化磁疇使鐵損和磁致伸縮明顯降低。

不同用途的電工鋼，對磁性、沖片性和絕緣性有不同的要求。

不同的最終加工成形方法，對磁性和加工性有不同影響。冷軋電工鋼比熱軋電工鋼具有如下優點：(1)磁性高，可節省大量電能；(2)表面光滑，疊片系數高；(3)沖片性好；(4)表面

涂絕緣膜，便于使用；(5)成卷供應，適用于高速沖床，利用率高。4．1．3

影響電工鋼性能的因素

磁感應強度和鐵損是電工鋼磁性的根本特性。

4．1．3．1

影響磁感應強度的因素

影響磁感應強度的因素有：

(1)

無取向電工鋼的磁感應強度主要與硅含量和晶體織構有關。硅含量提高，磁感應

強度月50值降低。

無取向電工鋼基本為混亂織構，但調整成分和改善制造工藝，可使織構中(100)和(110)

位向組分加強，(111)組分減弱，Bso值提高

鋼中雜質和夾雜物含量增高，以及成品晶粒尺寸增大，也使B．so值降低。

(2)冷軋取向硅鋼的硅含量(質量分數)基本不變(在2．9％一3．5％Sl的范圍內變化)，

所以磁感應強度只隨(110)[001]晶粒取向度提高或(110)[001]位向偏離角減小而增高。

4．1．3．2

影響鐵損的因素

影響鐵損Pt的因素多且復雜，因為影響組成Pt的磁滯損耗Ph渦流損耗Pe和反常損

耗Pa的因素各不相同，而且其中一些因素對這三種鐵損組分具有完全相反的影響，只能最

終看表現在Pt值上的綜合效果。

無取向電工鋼鐵損Pt中，Ph占60％一80％，主要是降低Ph。量(質量分數)在煉鋼時降到80×10-4％以下，從而減輕了后部工序的脫碳任務。

(4)

磷。磷與硅的作用相似，即縮小相區，使晶粒長大，提高電阻率和硬度，降低鐵損，減輕磁時效(阻礙碳化物析出)。但磷是晶界偏析元素，含量高會使冷加工性能變壞。在硅含量較低的情況下，磷含量(質量分數)應不超過0．15％；在硅含量較高時，應使磷含量(質量分數)盡量降低，控制在0．03％以下。

(5)

硫。硫是僅次于碳的有害元素。硫使鐵損和矯頑力增大，最大磁導率和磁感降低，

原因是硫與錳形成細小的MnS質點，阻礙晶粒長大。因此，硫含量越低越好。

無論鋼中硅含量的高低，隨著硫含量的增加，鐵損都明顯增加。因此，生產無取向硅鋼，

脫硫成為生產中不可缺少的關鍵措施。

(6)氮、氧及其他元素。氮可形成細小的A1N和產生磁時效，而氧形成氧化物夾雜，它們都是有害元素，煉鋼時應盡量降低其含量。

鈦和鋯在鋼中形成穩定細小的TiN和ZrN及TiC，從而阻礙晶粒長大。因此生產高牌

號電工鋼時，應將鈦、鋯總量(質量分數)限制在0．008％以下。

普通無取向硅鋼采用一次冷軋法生產；高級無取向硅鋼采用二次冷軋法工藝。4．2．2

硅鋼生產工藝路線

原料的化學成分及純凈度、鑄造組織、熱軋工藝、冷軋及熱處理工藝都是影響硅鋼最終

產品質量的重要因素。硅鋼生產工藝實際上是從原、輔材料開始，對冶煉、澆鑄、熱軋、冷軋、熱處理到精整進行產品質量一貫管理，實行全過程的檢測、控制的一個系統工程。有人認為在硅鋼生產各環節中，冶煉的作用占40％，熱軋占40％，而冷軋及熱處理僅占20％的作用，可見冷軋前原料準備的重要性。原料的品質和生產工藝技術是硅鋼生產的關鍵。圖3-3為冷軋硅鋼板帶生產工藝流程圖。

4．3

冷軋硅鋼帶的原料準備

冷軋硅鋼帶的原料為熱軋硅鋼帶卷；但是自予硅鋼生產是一個從原、輔助材料開始到成

品的系統工程，因此必須對冶煉、澆鑄、熱軋各工序進行質量一貫管理。

4．3．1

冶煉

硅鋼的化學成分、雜質量的控制是硅鋼冶煉的關鍵。

4．3．1．1

取向硅鋼的冶煉

取向硅鋼以MnS(及A1N)作為抑制劑。除硅外，錳和硫是另外兩個必須嚴格控制的元

素，這兩個元素在加工過程中有一個階段是需要的，但過了這個階段就不需要了；碳在錳和

硫之間起平衡作用，應根據產品的不同牌號對鋼的成分進行嚴格控制。

GO鋼及Hi-B鋼的主要化學成分及其作用如表3—2所示。

取向硅鋼冶煉要求使用低錳鐵水，w(Mn)≤0．35％，最好在0．15％以下，當鐵水錳含量高時，必須將錳的質量分數脫到0．35％以下；脫錳后的鐵水溫度必須高于1350℃，以確保倒人轉爐的鐵水溫度高于1300℃，

采用頂吹或頂底復合吹煉轉爐冶煉，主要任務是脫碳、脫錳、脫磷和調溫。冶煉中要求添加低錳廢鋼料；使用碳、錳、鋁含量低的高級硅鐵合金料；輔助材料含量穩定，雜質少。

出鋼時向鋼包內添加鋼芯鋁等脫氧；邊出鋼邊均勻地加大硅鐵合金，在出鋼量達到70％以前加完。出鋼過程中鋼包底部吹氬。在鋼包內用與鋼水成分相同或相近的厚板坯對鋼液進行攪拌，使鋼水溫度均勻；夾雜物快速上浮以凈化鋼質。

出鋼后，鋼水在鋼包中進行真空循環脫氣處理。其目的是微調成分，提高成分命中率，

4．3．2

熱軋

4．3．2．1

取向硅鋼熱軋

取向硅鋼采用高溫加熱、高溫軋制、高終軋溫度和低溫卷取的三高一低工藝制度。

A高溫加熱工藝

取向硅鋼連鑄坯的加熱及其熱軋，不僅是為了獲得所需要的鋼帶厚度和板形，更重要的

作用是保證連鑄坯中粗大的MnS、AlN抑制劑在加熱過程中完全固溶，在熱軋過程中再使

MnS以細小彌散狀態析出，并控制AlN盡量少析出。MnS和A1N的固溶程度，對GO鋼和

Hi-B鋼的磁性起決定性作用。實驗證明，鑄坯加熱溫度越高，磁性就越好。

加熱溫度決定于錳、硫、鋁；氮量。錳和硫含量增高，固溶溫度就增高；另外，提高硅含量使MnS固溶困難，降低碳含量使固溶溫度降低。

為使抑制劑充分固溶，實際上鑄坯的加熱溫度要大于它的固溶溫度。GO鋼鑄坯的加熱溫度設定在1350～1370℃；Hi-B鋼的錳、硫含量比GO鋼的高，因此Hi-B鋼幬坯加熱溫

度設定在1380--1400℃。此外，要控制升溫速度、各段溫度和在爐時間。

加熱溫度高對加熱爐影響很大。由于鋼溫高，鋼很軟，用連續加熱爐加熱會發生粘鋼現

象，宜采用步進式加熱爐。加熱時間為3h左右。鑄坯在爐內停留時間短，MnS、AIN不能

完全固溶；在高溫區停留時間長會發生過燒現象或晶界產生氧化。由于加熱溫度高，鑄坯表面熔化，因此產生爐渣很多，差不多生產兩三天就要停爐進行扒渣。要提高熱軋生產率，

必須解決爐底清渣問題。

B

高溫軋制工藝

在熱軋過程中不僅要將鑄坯軋到所需要的厚度，而且還要求在熱軋過程中能均勻細小

地析出MnS，并盡量少析出A1N。

對于GO鋼，粗軋時采取大壓下量高速軋制，要求進連軋機的鋼坯溫度在1150℃以上；

在連軋過程中噴水冷卻，控制終軋溫度在940℃±10℃；熱軋后鋼帶在輥道上進行層流冷卻。

對于Hi-B鋼，錳、硫含量比GO鋼的高，故MnS的析出溫度也高，大約在1200℃，在此溫度下析出MnS，而此時的AIN析出量很少。因此，Hi-B鋼的加熱溫度更高，在粗軋時鑄坯溫度要高，軋制時間要短，采用大壓下量高速軋制。確保鋼坯進連軋機前的溫度比GO鋼的高，大于1190℃；根據AIN的析出行為，鋼帶通過連軋機的時間越短越好，并加大冷卻水量，提高鋼帶冷卻速度，控制終軋溫度在950℃以上；熱軋后鋼帶在輥道上進行層流冷卻，保證進行低溫卷取。這樣就能達到限制A1N高溫析出的目的，確保在以后的常規冷卻時，有足夠的有效A1N析出量。

C低溫卷取工藝

為了限制A1N的析出，熱軋后鋼帶經層流冷卻進行快速冷卻，使鋼帶在卷取時能達到

所要求的較低的溫度。GO鋼卷取溫度控制在550℃±10℃；Hi-B鋼應小于550℃。

4．3．3．2

無取向硅鋼熱軋

影響無取向硅鋼磁感應強度的主要因素是硅含量和晶體織構。

硅鋼的熱導率低、柱狀晶大，硅的質量分數大于2％的鑄坯加熱速度要緩慢，特別是在

700—800℃以下更應降低加熱速度。

無取向硅鋼采用低溫加熱、低溫軋制、終軋溫度低、卷取溫度高的三低一高的工藝制度。

由于無取向硅鋼鑄坯中存在較粗大的MnS、A1N等，如果加熱溫度過高，它們會固溶在鋼中，在以后的熱軋過程中，由于固溶度隨溫度下降而降低，從而以細小彌散狀析出，阻礙以后退火時晶粒長大，使磁性變壞。因此，加熱溫度最好在1100℃；以下，但是為了改善熱軋加工性，加熱溫度一般選在1150~1280℃。在熱軋設備能力允許的條件下，加熱溫度應盡量低，但要使鑄坯內外溫度均勻，一般200mm厚的鑄坯需保溫3～4h

終軋溫度一般控制在800～880℃。

卷取溫度為550～650℃；。卷取溫度高于700℃，可起到熱軋卷常化的作用，改善成品組織、織構和磁性，從而可省掉常化工序。但卷取溫度過高，熱軋帶氧化鐵皮厚，酸洗困難；由于熱軋鋼卷內外圈溫度降低快，成品磁性不均勻，頭尾磁性低。如果鋼卷是在高溫下卷取后放在保溫罩中冷卻到600℃以下，再進行水冷可克服這些缺點。

4．4冷軋硅鋼帶生產

冷軋硅鋼的生產是一個從原、輔材料開始，繹冶煉、澆鑄、冷軋、退火及涂層各道工序的復雜的系統工程。從冶煉用鐵水開始到生產出取向、無取向冷軋硅鋼板帶工藝路線如圖

3-4所示。

本節將以某廠生產冷軋硅鋼板帶為例敘述硅鋼生產的冷軋工藝及設備。

4．4．1

熱軋鋼帶的常化及酸洗

硅鋼冷軋前必須經過酸洗工序，以去除熱軋鋼帶表面上的氧化鐵皮。酸洗前，Hi-B鋼

熱軋卷還必須進行常化處理。

4．4．1．1

熱軋鋼帶的常化處理

A

Hi-B鋼熱軋卷常化

Hi-B鋼熱軋卷必須進行常化處理，這是由AIN析出行為所決定的。在熱軋過程中，

AIN析出溫度范圍正處在精軋機軋制溫度范圍，鋼帶快速通過精軋機時，厚度也急劇減薄，

溫度迅速下降，AIN析出量減少，此時析出的AIN尺寸較大，抑制能力小；而在卷取后低溫析出的AIN質點小而不穩定。

由于鋼中含有一定量的碳，在高溫常化時產生一定數量的相。氮在相內的溶解度

遠大于氮在相內的溶解度。所以在高溫常化處理過程中能夠大量地固溶那些在熱軋時低

溫析出的細小而不穩定的AIN。常化后控制冷卻通過相變，析出有效尺寸(10—50nm)的AIN。

常化溫度、均熱時間、開始冷卻溫度和冷卻速度的選擇是常化處理的關鍵，必須嚴格遵

守。

常化溫度范圍以1050一1150℃為宜，最佳常化溫度在1100℃左右。常化溫度對磁性的影響：如圖3-6所示。

從鋼帶人爐到開始冷卻的時間一般控制在3．5--4．5min，其中均熱時間為2min左右。常化時間短，AIN析出量不足；常化時間長，晶粒過大，都會使二次再結晶發展不完善。

常化后噴水急冷對提高磁性十分重要，因為在急冷過程中：AIN大量析出，稱為“急冷效應”。急冷的冷卻速度通過噴水量和噴水時間進行控制。冷卻速度應隨鋼中鋁含量不同而變化，鋁含量高的相對慢冷，鋁含量低的相對快冷。

最好采用二段式常化處理制度，即在1100—1120℃常化并冷卻到920—940℃，保溫2—3min后再噴水冷卻，A1N析出量增多并更細小彌散，磁性明顯提高，鐵損P15降低。

B無取向硅鋼熱軋卷常化

由于熱軋卷的頭尾溫差比較大，同時鋼帶厚度方向的表面層和中心層晶粒組織不均勻，

持別是硅、鋁含量高的高牌號硅鋼，熱軋后鋼帶中析出一部分對磁性有害的彌散的A1N、

MnS。

熱軋卷常化是提高無取向硅鋼磁性及其均勻性的一個重要手段。

通過常化處理可使整個鋼卷再結晶更加完善、晶粒尺寸均勻和粗化；AIN、MnS進一步

聚集粗化，減小以后退火對晶粒長大的抑制作用；使織構中對磁性有利的(100)(110)位向組

分增加，(111)組分減弱。因此，常化處理使無取向硅鋼成品的磁感應強度提高，鐵損降低。

常化溫度越高、時間越長，成品的磁性越好，但溫度過高和時間過長，會使晶粒長得過

大，在以后的冷軋時容易發生脆斷或邊裂等問題。因此，對不同牌號應通過實驗確定其最佳

的工藝參數。一般連續常化爐的常化溫度為800～1050℃。Si+A1的總含量高，常化溫度要低些。保溫時間以1～3min為宜。4．4，1．2

熱軋鋼帶的酸洗

硅鋼硅含量高，其氧化鐵皮中含有一定量的SiO2，這種氧化鐵皮僅用酸洗不容易去掉，

所以在酸洗前進行機械除鱗是必要的。

A噴丸預處理

機械除鱗一般采用噴丸處理，作為酸洗工藝的預處理。

一般噴丸機設4個噴頭，上下各兩個，對鋼帶上下兩面同時進行噴丸處理。每個噴頭的

噴丸能力為500—1,000kg／min，鋼丸粒度約為1．0mm。設計采用鑄鋼丸，現用1mm鋼絲切割，長lmm。

噴丸后停留在鋼帶面上的鋼丸，通過安裝在噴丸機出口側的去丸裝置全部去掉。為防止浪費鋼丸，當鋼帶停止運行時，鋼丸喂給裝置及噴頭可以停止噴丸。

噴丸機底部設有螺旋運輸機、斗式提升機，用于將鋼丸提升到頂部的鋼丸分離器中。分

離器將鐵皮、渣子及損壞的鋼丸分離出來，將可用的鋼丸重新送人鋼丸推進器重復使用。噴丸機產生的鐵皮、渣子用吸塵器吸出進行清除，不允許噴丸時產生粉塵外逸，以保證環境衛生。

B

酸洗

硅鋼采用鹽酸進行酸洗效果較好。酸液中HCl的質量分數為2％～4％，酸洗溫度70—

80℃。

酸洗槽采用焊接鋼板結構，內襯特殊橡膠，其上砌耐酸磚；兩個下沉輥設在槽的進出口

兩端，能使鋼帶有效地浸漬在酸洗液中；酸洗液通過直接噴吹蒸汽進行加熱，并啟動地維持酸洗液的溫度。酸洗槽中裝有一個提升器，當作業線停止工作時，將鋼帶提起以防止過酸洗。酸洗槽尺寸為16678mm(長)×1788mm(寬)×867mm(高)；平均液位751mm。

C供酸系統

供酸系統包括HCI儲存槽、高位槽、HCI及水的測量槽、供酸泵及管道等。系統向酸洗槽供給鹽酸和水。圖8-7為供酸系統示意圖。

D排煙裝置

排煙裝置采用水沖洗由酸洗槽和酸液噴洗槽排出的煙氣，以便將鹽酸霧氣從煙氣中去掉，去除掉酸霧的煙氣經煙囪排出室外。圖8?8為排煙裝置示意圖。

E

廢酸液儲存槽

廢酸液儲存槽用于儲存由酸洗槽內作為廢酸液流回來的HCl溶液，以及由于酸洗槽維修而從該槽中暫時回流的HCl溶液。暫存的HCl溶液可用供給泵送回酸洗槽繼續使用。

4．4．2

軋制工藝

硅鋼隨著硅含量的增加，鋼的屈服強度和抗拉強度明顯提高(硅的質量分數小于3．5％

時)，伸長率顯著降低，硬度迅速增高。硅鋼的軋制比其他軟鋼困難，而且硅鋼特別要求要有精確的成品厚度以及精確的壓下率，同時要有好的板形。因此，一般冷軋硅鋼采用二十輥軋機進行可逆式冷軋。低牌號硅鋼也可以在四輥或多輥軋機上冷軋。為提高生產率，目前日

本在生產硅的質量分數為1．5％一2．5％的中等牌號硅鋼時已大量采用連軋機生產。

4．4．2．1

冷軋工藝

硅鋼冷軋不僅使鋼帶減薄而獲得所需要的厚度’，同時還為獲得理想的初次再結晶組織

及織構創造有利條件，因此冷軋分為一次冷軋法和二次冷軋法兩種冷軋方法：，根據不同牌號鋼種而分別采用。

A

取向硅鋼冷軋

Hi-B

鋼采用一次冷軋法，GO鋼采用二次冷軋法。

a

Hi-B鋼一次冷軋

Hi-B鋼一次冷軋總壓下率為81％～90％，這是獲得高磁感應強度的必要條件之一。一次大壓下冷軋在冷軋板生產中產生更多的具有{111}<112>位向的變形帶，在這些變形帶之間的過渡處保留了原來的{110}<001>位向的亞晶粒。在隨后的脫碳退火時過渡帶的{110}<001>亞晶粒，通過聚集而形成位向準確的(110)[001]初次晶粒(二次晶核)，并與其周圍的{111}<112>形變帶構成大角晶界。退火后獲得細小均勻的初次再結晶基體，在初次再結晶織構中，(111)[112)組分加強，(110)[001)組分減弱，(110)[001)二次晶粒位向更準確，但數量少，因此形成時二次晶粒尺寸更大。

Hi-B鋼冷軋壓下率對磁性的影響如圖3—10所示。圖8-10是熱軋板厚度為2．4mm的H1—B鋼，預軋到不同厚度，經1120℃和4min常化處理后一次冷軋到0．285mm，經835℃濕氣氛脫碳，涂Mgo隔離層，并于1150℃高溫退火后的磁感B10值與冷軋壓下率的關系

圖，證明冷軋壓下率對磁性的影響很大。實驗證明，總壓下率對磁性有影響，而道次壓下率對磁性影響不大。

關于Hi-B鋼的時效軋制介紹如下

所謂時效軋制就是使用粗面工作輥，大壓下；閉油-快速軋制。由軋制時產生的變形熱

使鋼板溫度升高(有效溫度為100—300℃?)，能夠提高磁性。其機理是通過變形時效作用使

鋼帶中的固溶碳和氮含量增多，提高了釘扎位錯的能力；阻礙了位錯運動，從而改變了滑移

系統，使冷軋織構發生變化，促使形戒更多的變形帶和過渡帶，使脫碳退火后初次再結晶基體中位向準確的二次晶核增多，成品二次晶粒尺寸變小，并使鐵損減少。時效軋制還具有提高鋼帶塑性、減少軋制斷帶、提高成材率等作用。

b．GO鋼的二次冷軋法

GO鋼采用二次冷軋工藝，在兩次冷軋間進行一次中間退火。GO鋼冷軋的重點是控制第二次冷軋的壓下率，適當的第二次冷軋壓下率，能夠保證脫碳退火后在初次再結晶基體中產生一定數量的位向較準確的(110)[001]晶粒，這是提高磁性的關鍵。初次再結晶織構中(110)

[001]組分強，其次是(111)[112]組分。二次晶粒數量多，所以尺寸較小。第二次冷軋壓下率控制在50％～60％時，磁性能最高，見圖3-11。

c、冷軋前板溫控制

硅的質量分數為3％的硅鋼的塑性：脆性轉變點在40～50℃，為防止冷軋時斷帶，冷軋

前鋼卷溫度保持在50℃以上是有利的。一般采用控制酸洗后鋼卷的卷取溫度大于50℃，酸

洗后立即進行冷軋。不能及時軋制肘，鋼卷應放在保溫臺上(通蒸汽)保溫。當硅含量偏高

或室溫很低時，應對鋼卷端部進行火焰加熱。

d冷軋質量要求

除嚴格控制冷軋壓下率外，對冷軋帶厚度及板形也有嚴格要求，厚度公差見表3—3。要求鋼板無瓢曲，允許有熱處理能消除的邊浪；要求表面無輥印、無劃傷，表面光潔。

B無取向硅鋼冷軋

35W400、50W400以下牌號的普通無取向硅鋼一般采用一次冷軋法生產，高牌號無取

向硅鋼常采用二次冷軋法生產。

a

一次冷軋法

普通無取向硅鋼一般采用一次冷軋法生產。由帶厚為2．0--2，5mm的熱軋鋼帶經一個軋程軋到所要求的成品厚度(0.35—0.70mm)，總壓下率為70％+90％。對道次壓下率沒有要求，應根據軋機的能力、鋼帶的加工性能、扳形和表面狀況等因素確定；為了提高生產率，應充分發揮軋機的能力，在允許的條件下，盡量采用大壓下量冷軋，但壓下量過大，會產生裂邊、板形變壞等不良結果。一般第一、第二道次用大壓下率軋制，以后隨著鋼帶加工硬化的不斷增加，道次壓下率逐漸減小，使各道次的軋制壓力大致相同。通常一次冷軋用3—5道次軋制。為了獲得良好的板形，消除熱軋帶的波動，有時也可以采取增加軋制道次的軋制方法。軋制張力應控制在鋼帶屈服極限的35％一60％。控制好張力是保證軋制過程的穩定，獲得良好的板形、厚度公差和降低單位軋制壓力的有效措施。

在允許的軋制速度范圍內，盡可能采用高速軋制以提高生產率。軋制速度提高，軋制壓

力相應減小。一般第一道采用大壓下量、較低的速度軋制，以防止軋輥急劇加熱，防止熱軋

鋼帶厚度波動大產生不均勻變形而造成成品厚度公差大，也防止斷帶。第二道開始軋制速度逐漸提高。

b

二次冷軋法

高牌號無取向硅鋼常采用二次冷軋法生產。高牌號無取向硅鋼也可以采用一次冷軋法

生產，但熱軋帶要經過常化處理。

二次冷軋法有兩種：

(1)第一次用較大壓下率軋到一定厚度，經過中間退火后，再以5％～15％的壓下率二

次冷軋到成品厚度。這種方法稱為臨界壓下法或調質軋制法。

臨界壓下法生產出的產品晶粒大、鐵損低，但磁感也低，是這種方法的一個主要缺點。

(2)

經兩次中等壓下率(40％二70％)軋到成品厚度，兩次冷軋之間經中間退火。這種方法稱為中等壓下率法。

中等壓下率法生產的產品鐵損低，磁感高。高牌號硅鋼可采用中等壓下率法生產。

4．4．3

中間退火工藝

GO鋼和高級無取向硅鋼采用二次冷軋法進行生產，在兩次冷軋之間要進行一次中間

退火。

4．4．3．1

GO鋼的中間退火

一般，兩個冷軋軋程之間的中間退火目的是進行再結晶、消除冷軋加工硬化，以便于第

二次冷軋。而硅鋼的中間退火，除了進行再結晶、消除冷軋加工應力外，還為產品得到所需

要的磁性作準備。對于GO鋼，中間退火還要使固溶的MnS析出量增加；使鋼部分脫碳，將碳的質量分數控制在一定范圍內(0．015％以上)，增加第二次冷軋時的應變能，對第二次冷軋后脫碳退火時的再結晶有利。

中間退火工藝要求快速升溫到再結晶溫度以上，其目的是減少再結晶前的回復和多邊

化過程所消耗的儲能，有利于形成完善的細小均勻的初次再結晶晶粒。在中間退火時熱軋

過程中尚未充分析出的MnS繼續析出，使MnS數量增多，提高抑制能力。

中間退火溫度為850—950℃。溫度過低，再結晶不完善；溫度過高時，再結晶晶粒過

大。這都影響二次再結晶的發展。

退火時間，從進爐到出爐約為2．5—4min。

退火氣氛為15%—20%H2+85％一80％N2(體積分數)，通過加濕器進入爐中；露點為

20-30℃。

-

4．4．3．2

高級無取向硅鋼的中間脫碳退火

中間脫碳退火的目的是將碳含量脫至一定范圍，并使晶粒適當長大。

A

脫碳的機理

硅鋼在氮氫混合保護氣體中進行退火，脫碳主要靠保護氣體中的水蒸氣，其反應方程式

如下：

反應所生成的CO隨流動的保護氣氛不斷地排出爐外，而碳由鋼帶內部不斷地向表面

擴散，因此使上面的反應式不斷地向右進行，鋼中的碳不斷地減少。

B影響脫碳的因素

影響脫碳的因素主要有：

(1)

溫度。退火溫度升高，碳的擴散速度增加，脫碳速度相應加快；但是由于受相變及表面氧化的影響，退火溫度過高，使鋼帶表面的氧化速度加快，表面形成含SlO2的致密的氧化膜，阻礙脫碳的順利進行。因此硅鋼的脫碳有一個最適宜的溫度范圍，大約在820℃左右。當退火溫度低于該適宜溫度范圍時，碳的擴散速度減慢，影響脫碳效果；高于適宜溫度范圍時，氧化速度加快，阻礙脫碳順利進行。

(2)

氣氛。為了強化脫碳反應，必須保證氣氛中水蒸氣的分壓P水與氫氣的分壓P氫氣的比值合適。

因為脫碳氣氛是氧化性的，為防止表面氧化，氣氛中應有一定量的H2。但H2含量不能過多，因為要保持P水／P氫氣不變，H2過多，水蒸氣量也要相應增加，氣氛的露點過高，鋼帶表面更易氧化。所以，純氫氣作為脫碳氣氛是不合適的。根據實驗，脫碳退火氣氛應為20％H2+80％N2(體積分數)，P水／P氫氣=0．30～0．45。如果提高退火溫度，就得適當降低P水／P氫氣值，以防止鋼帶氧化。

(3)

鋼帶厚度。鋼帶厚度增加，碳擴散到表面需要的時間就長。在相伺條件下，脫碳時間與鋼帶厚度的平方成正比關系。如果厚度增加一倍，時間就必須增加三倍。

C

高級無取向硅鋼中間脫碳退火

高級無取向硅鋼中，硅、鋁含量較高，在特定氣氛和溫度范圍內，隨溫度的升高，脫碳到一定值所需的時間就短，溫度越低，則所需時間越長，見圖3-14、圖