电工钢知识（二）
1 硅的影响
（1）硅含量增加，钢的电阻率增大，涡流损失减小
（2）硅减小晶体的各向异性，使磁化容易，磁阻减小，因而降低磁滞损失；
（3）促使铁素体晶粒粗化，减少晶界面，降低矫顽力，提高磁导率； （4）促使碳的石墨化，改善碳对磁性的危害；
（5）硅是强脱氧元素，能脱除对磁性不利的氧。
另外，随硅含量的提高，钢的强度和硬度增加，脆性也显著增加，使轧制和加工困难。而且硅易氧化而使硅钢片生锈。冷轧硅钢中硅一般不超过3.5%，但目前也出现了6.5%的高硅钢。
2 其它元素的影响
（1）碳
碳使硅钢片的磁感应强度下降，铁损显著增加，对硅钢片和其它软磁材料极为有害。溶解成间隙固溶体的碳使晶格产生扭曲，造成钢的内应力。碳还与铁元素形成碳化物，影响硅钢片性能。
冷轧硅钢片成品碳含量要求低于0.005%，热轧硅钢片碳含量要求低于0.012~0.015%。
（2）硫nifeshe
硫是硅钢中的有害元素之一，不但增加钢的热脆性，同时也对电磁性能危害较大。在钢液凝固时，硫几乎全部以夹杂物的形式析出，造成组织不均匀，退火时阻碍铁素体晶粒长大，显著增加硅钢片的磁滞损失。因此，成品硅钢片中的硫含量应控制在0.003%以下。
但适量的MnS夹杂对获得单取向冷轧硅钢片是有利的，有助于再结晶时得到粗大的晶粒，通过冷轧后的热处理便可获得有利的晶粒取向。
因此，生产冷轧取向硅钢片时，有时将硫含量控制在0.01~0.02%.
（3）磷
电阻线
磷和硅一样也使γ区缩小，促使晶粒长大，并使钢的电阻率升高，从而降低铁损，提高硅钢的电磁性能。但是，磷会提高钢的冷脆性，使冷加工困难。故对于冷轧取向硅钢，磷应作为有害元素而去除。一般要求钢中磷<0.015%。
（4）铝
铝的作用与硅类似可以提高钢的电阻系数，减小铁损，促使硅钢片晶粒长大，促使碳石墨化和脱氧等，有利于改善电磁性能。
铝还可以固定钢中的氮而减小磁时效现象。所以无取向硅钢中铝含量很高。
在一定条件下，铝的加入也有助于形成对磁性有利的织构。当钢中形成细小而弥散的AlN后不仅能够抑制一次再结晶晶粒长大和促使二次再结晶的发展，而且还有调整二次再结晶织构的作用，即弥散的AlN有促使特定取向的晶粒择优长大的能力，从而严格控制二次再结晶晶粒的取向，获得高的磁感应强度。 （5）锰
锰是扩大γ区元素，Mn含量高时使钢出现α+ γ双相组织，退火时造成相变应力和奥氏体，对磁性不利。高硅钢中锰含量在0.15~0.25%时，对磁性的影响不显著。如果锰含量继续增加，将使钢的磁导率减小。
硅钢中的锰主要保证硫起有利作用，生成的MnS夹杂沿晶界析出可以阻碍初次晶粒长大，以利于发展二次再结晶，获得晶粒取向。一般钢中Mn/S为8~10时，这种效果更为显著。
3 钢中气体的影响
氧：钢中的氧大多以夹杂物状态存在，极少部分溶于α铁中。这两种形式的氧对电磁性能的危害都很大，使铁损增加，导磁率和磁感应强度下降。溶于α铁中的氧是产生磁时效现象的原因之一。
氮：氮和氧的作用相似，也是有害元素。固溶体中的氮会提高矫顽力，降低磁导率。当形成细针状氮化物时，对磁性的影响比以球状存在的碳化物要大。氮也是引起磁时效的原因之一。如果将氮由0.005%降至0.002%，就能使铁损降低15%。
冷轧取向变压器硅钢中，也可利用适量的AlN等细小夹杂，来获得完善的取向织构，得到优良的磁性。
氢： 导电布双面胶氢会提高硅钢片的铁损，并会使硅钢片发生氢脆现象
二硅钢的冶炼方法
（一）氧气顶吹转炉冶炼工艺
1 冶炼条件
冶炼硅钢时，炉子条件要好，一般要在炉役10炉以后进行冶炼。
对铁水的要求，主要是S、P含量要低，一般S≤0.05%，P≤0.25。冶炼高硅钢时，S ≤0.07%。
氧气纯度要高，水分要低，氧气纯度>98.5%，水分<5g/m3。
2 造渣和供氧操作
冶炼硅钢时，要尽早形成高碱度，有适当FeO和流动性良好的炉渣，并做到全程化渣，以便最大限度地脱磷。一般终渣碱度控制在3.5~4。
氧基本采用“恒压变位”操作。吹炼位比普碳钢高，吹炼硅钢的后期，由于熔池中碳已降得很低，降碳速度较慢，应适当提前降，以防止防止钢水过氧化，并缩短吹炼时间。
3 温度和终点控制
温度控制是控制硅钢冶金质量的重要环节。冶炼硅钢时过程温度不宜太高。出钢温度不能过高，否则使终点P增加，钢中气体增加，还会加剧钢液对炉衬的侵蚀，使钢中外来夹杂物增加。
由于硅钢冶炼终点碳低，过程剩余热量较多，需要加入冷却剂来调整过程温度，操作中应尽量准确控制前、中期温度不过高，防止后期加入过多冷却剂调温。
4 脱氧和合金化
日本某厂冶炼取向硅钢时合金化在钢包中进行。先加铝预脱氧，加入量1.5~2.4kg/t，终点碳含量较高则加入钢芯铝量取下限，否则取上限，以便控制钢中酸溶铝≤0.003%。然后用硅，金属硅（98%）从出钢开始加入，至出70%钢水时加完。金属硅应在600℃下烘烤6h。
由于脱氧和合金化时加入大量铁合金，应注意防止回磷。
（二）复吹转炉冶炼工艺（以武钢50t转炉冶炼无取向硅钢为例）
1 冶炼条件
公称容量50t，装入量75t，炉衬用镁碳砖。顶吹氧喷头结构为三喉式。底吹N2-Ar的供气元件为6块镁碳质多孔定向供气砖和夹缝式供气砖。
顶吹氧气纯度99.58%，底吹氩气和氮气的纯度分别为99.99和99.999%。
2 装入制度单片机程序烧录
冶炼无取向硅钢时，铁水装入转炉之前先经KR脱硫。加入顺序为先加活性石灰，再加废
钢（不大于10%），最后兑铁水。
这样既减轻加废钢时对炉衬的冲击破坏，又可使石灰预热，提高初期渣的碱度，有利于前期脱磷和减缓对炉衬的侵蚀。
3 冒进信号造渣制度
采用复吹工艺后，由于提高了成渣效果，炉渣的精炼作用得到充分利用，因此可减少造渣材料的加入量。
为了适应转炉煤气回收的要求，将主要渣料（石灰和轻烧白云石）改为开吹时一批加入，吹炼中期分批加入少量铁皮和萤石调渣，碱度控制在3~4。
实践证明，这种操作避免了原两批渣料加入后的炉渣返干和喷溅，提高了成渣速度。
4 顶吹供氧制度
从改善吹炼过程和促进熔池反应考虑，在吹炼的大部分时间里，较高的顶吹氧位与适当的底搅拌一样是必要的。它不仅能提高初期成渣速度，有利于脱磷反应的进行，而且可
以避免中期炉渣返干和喷溅。而吹炼后期的压操作，则可加快熔池低碳时的脱碳提温和钢、渣之间反应的速度。
采用恒压变操作，氧气压力位1.05MPa，流量为12000m3/h。
5 底吹供气制度
吹炼初期和中期适度的小气量底搅拌，不仅加快初期熔池中碳的氧化速度，有利于提温和成渣，而且使金属和炉渣受到良好搅拌作用，使脱碳反应在吹炼过程中能平稳地进行，减少由于炉渣发泡过甚而造成溢渣和由于炉渣—金属搅拌太差而产生爆发性喷溅的可能性。
冶炼硅钢的技术关键是在于消除熔池低碳区由于碳浓度的降低，CO气体发生量剧减及钢渣反应衰减而造成的严重不平衡现象。
塑料槽板因此，吹炼末期底吹气体仅仅维持吹炼初期和中期原有的小流量是不够的，必须根据不同钢种的碳含量，适当提高其供气强度，以增加熔池的搅拌能力，加速传质过程，缩小各相位之间存在的不平衡状态。而后搅拌供气强度的提高，则可充分利用炉渣的精炼能力，均
匀熔池内钢水的温度和成分，提高复吹的冶金效果。
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