取向硅钢发表评论(0)编辑词条

    取向硅钢，即钢板中所有的晶粒都定向排列的硅钢。这种晶粒排列方式有一个特定的名称，叫“高斯织构”。硅钢晶体在这个方向上磁性能最优。
    1933年美国人高斯发表了沿轧向具有高导磁率的冷轧取向硅钢生产专利。Armco公司在取得专利许可后，对生产取向硅钢的工艺和设备技术进行了革命性的开发，奠定了取向硅钢的基本制造技术。随后，Armco公司对取向硅钢的热轧、冷轧、退火等制造工艺进行了不懈的改进与完善。在掌握了“取向硅钢高斯织构形成机理”以及“用杂质元素作为抑制剂，促进二次再结晶的规律”后，产品磁性能大幅提高，制造技术逐渐成熟。到1959年，Armco公司已经可以生产出厚度为0.30毫米的产品，开启了冷轧取向硅钢的生产与应用时代，带动了变压器行业技术和产品质量的长足进步。
    两次冷轧是Armco方法的显著特点，通常我们将以此基础生产的取向硅钢称为普通取向硅钢。在70多年的改进中，普通取向硅钢的产品性能得到了大幅的提高，目前，0.23毫米规格的普通取向硅钢的铁损已经降到了1.10w/kg以下。
    取向硅钢的第二次重大技术突破是在1956年，新日铁发明了通过一次冷轧生产高磁感取向硅钢的方法。高磁感取向硅钢具有磁感高、铁损低的特点，相同厚度规格的高磁感取向硅钢比一般取向硅钢铁损低0.2w/kg以上，可以显著减小变压器的体积、降低变压器损耗。上世纪60年代末，该技术日趋完善，实现了工业化生产。
    不论是普通取向硅钢还是高磁感取向硅钢，基体中晶粒的方位与理想的高斯织构，平均偏离都不超过10度，高磁感取向硅钢更是控制在5度以内。要将钢中所有晶粒的取向角度都控制在一个特定的狭窄范围内，在工艺上是非常复杂和苛刻的。概括来说，具有“流程长、窗口窄、控制严”的特点和高度一贯制的制造管理要求，堪称“钢铁艺术品”。
    “流程长”，是相对于普通冷轧产品而言的。一般冷轧产品在热轧板基础上直接轧制，然后经过一道退火就可以成为商品，或者冷轧后直接成为商品。而取向硅钢在进行冷轧前需要先进行一道酸洗、常化处理，改善表面质量并调整钢材内部的晶粒组织结构，而且普通取向硅钢必须经过两次冷轧才能轧制到成品厚度。此外，还要进行脱碳退火处理。对于普通取向硅钢，脱碳退火处理也要进行两次。在脱碳后，取向硅钢要进行氧化镁的涂层处理，然后入高温加热炉，高温退火周期长达6天左右。随后，再进行绝缘涂层涂覆和热拉伸平整的处理，以改善高温退火对板型的影响，提高薄板的平整度。最后依据磁性和表面质量，在精整产线上将一卷卷取向硅钢产品分成2至5吨的小包，并判级成不同牌号的产品。
    “窗口窄”是指取向硅钢的工艺参数的控制范围非常狭窄。比如炼钢工序的关键化学成分控制达到了正负几个ppm（百万分之一）的程度，这已经与分析设备的分析误差数量级相同。硅钢后工序的脱碳退火温度波动范围只有几度，否则产品质量将大幅度降低。
    为了命中这么窄的工艺窗口，相应的就有许多“严格的控制要求”。比如炼钢过程中，合金添加和取样的时间、顺序要精确地执行，取样的位置和方式必须细化并固定，合金料仓和通道的清洁程度要进行严格的管理。同时快分需要连续、快速、精确地完成检测，为精炼环节的微调合金成分提供及时、准确的依据。取向硅钢“控制严”的另一面是强调生产过程的稳定和均一。任何一个作业过程都要进行标准化，追求通过标准化的生产过程实现每道工序稳定的制造质量。
    取向硅钢前道工序控制偏差产生的影响几乎不能在后工序得到弥补，而前道工序采取的措施可能会在后道工序才显示出副作用。这是取向硅钢“流程长、窗口窄、控制严”的工艺技术特点，在全流程范围中的体现。如果制造管理中不强调跨工序统筹和协调，可能一个工序指标的提升反而造成整体产品质量的下降。所以为了保证取向硅钢的产品质量，必须强调高度一贯制的制造管理方式。
    钢铁业内将能否生产取向硅钢作为衡量综合竞争力的一项重要指标。实现取向硅钢的“批量、稳定、合理成本供应市场”，标志着一个钢铁企业的研发、技术、装备、操作和现场管理达到了世界先进水平。