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高牌号无取向电工钢生产研究情况分析

    高牌号无取向电工钢主要应用在大型水力、火力发电机和节能高效电机上。我国生产高牌号无取向电工钢产品的企业有武钢和太钢等,2005年的总产量不足6万吨,而市场的实际需求量约为10万吨。“十一五”期间,我国市场对高牌号无取向电工钢的需求量将进一步增加。

    面对市场对高牌号无取向电工钢磁性和机械性能要求的进一步提高,我国相关科研工作者必须采取有效措施,攻克该领域的一系列技术难题,以有效满足市场需求。在优化高牌号无取向电工钢性能方面,有以下几个重要措施:

    一是添加微量锑、锡合金元素,以改善产品的组织与结构。在硅含量为3%的钢中添加微量锑、锡合金元素的作用,表现在以下几个方面:提高产品磁性,改善钢板内部结构;抑制氧化、氮化的元素,尤其是硅、铝含量较高的高牌号电工钢,抑制退火后铁损的升高;硬度低(加工性能好)、磁感强、效率高、电机设计范围广;实现电机小型化,使铜线、钢材、外壳材料使用量减少,更加节能、环保。在钢中添加微量的锑、锡合金元素,可制造各种专用铁芯材料,并得到耐消除应力退火性优良、低铁损、高牌号无取向电工钢板。

    二是添加微量硒或碲合金元素,以改善产品组织与结构。在硅含量小于或等于4%的无取向电工钢中添加微量的硒或碲合金元素,同时限定硫含量在10×10-6以下,可进一步降低铁损。因为硫元素容易在钢的表面和晶界富集,加速硫化锰的形成,并呈现在钢板的表面上,影响钢板表面质量,不利于铁损的降低。适量添加微量硒或碲合金元素,可开发出低铁损和高磁感的无取向电工钢。

    三是脱碳退火保护气氛中氢含量对氧化物数量、氧化物质点和铁损的影响很大。脱碳退火保护气氛中氢含量对氧化物数量、氧化物质点和铁损影响很大,对高硅高铝的高牌号无取向电工钢影响更大。试验结果表明,脱碳退火保护气氛中的氢含量对产品磁性有直接影响,随着氢含量的增加,产生的结果是:铁损逐渐降低;氧化物质点或夹杂物数量减少,几乎没有细小析出物出现;次表面层内氧化物质点减少,尺寸增大。

    四是向冷轧后的钢板表面涂覆脱碳促进剂或脱锰加速剂。当板坯中的碳含量或锰含量很高时,要向冷轧后的钢板表面涂覆脱碳促进剂或脱锰加速剂。促进剂及加速剂为粉末状或纤维状物质,如二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铬、碳酸钠等,目的是高效降碳、降锰,防止产品磁性降低,提高产品性能的稳定性,以得到高牌号产品。这些脱碳促进剂或脱锰加速剂可单独使用,也可复合使用。

    五是控制硫化铜和硫化锰的比例与形态。钢板中存在的细微细析出物会阻碍退火过程晶粒长大,使铁损升高。如果直接通过降低硫含量来降低硫化物含量,势必需要长时间强化二次精炼脱硫、脱氮的脱气处理,造成炼钢成本上升。

    控制硫化物含量的关键是控制含有铜的硫化物。硫化物的种类和形态主要受到硫以及锰、钛、镁、钙、铜等硫化物形成元素的影响,还受到热轧等制造条件下复合析出的氧化物、碳化物和氮化物形成元素含量的影响。从制造工艺的角度分析,控制硫化物含量主要采取板坯加热条件在900℃~1150℃范围,保温30分钟以上,精轧中或精轧之后控制冷却速度在每秒20℃以下,主要目的是控制硫化物的分布形态、大小及数量。如果温度高于上限,则硫化物的溶解量太多,在随后温降过程中析出大量的细小硫化物,造成产品性能恶化。如果温度低于下限,由于精轧温度低,导致卷取温度降低,阻碍抑制硫化物的长大,不能产生再结晶和晶粒长大,容易造成最终产品性能不良。解决这个问题应采取的相应措施是:采取先低温保温,接着高温短时间保温再开始轧制,这样可使表层为高温,轧制过程中抑制温降,促进产品内部组织的再结晶及长大。

    此外,之所以控制精轧中的平均冷却速度在每秒20℃以下,是因为硫化锰在精轧温度附近的温度下生成,而硫化铜则在更低的温度下生成,在这一温度区域的冷却速度对控制硫化铜的数量和形态至关重要。为进一步控制硫化物的形态,在轧制后卷取前,产品还应该在700℃~1200℃条件下进行一定时间的热处理。

关键词:高牌号无取向电工钢生产研究情况分析
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