第20卷第9期2008年9月
钢铁研究学报 Jour nal of Ir on and Steel Research
V ol .20, No .9September 2008
基金项目：国家自然科学基金资助项目(50534020)
穿心电容作者简介：汪水泽(1981-)，男，硕士生; E -mail :w an gshuiz e -316@163 ; 修订日期:2008-02-02
汪水泽, 李长生, 王廷溥, 刘相华, 王国栋
(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110004)
摘 要：硅钢主要用作变压器和电机的铁芯，是一种重要的功能材料。在介绍无取向硅钢生产现状及薄板坯连铸连轧技术在中国的发展现状的基础上，分析了中国生产无取向硅钢现有生产工艺的技术关键及其所存在的问题，阐述了采用薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的可行性及其优势，指出了该工艺流程未来的主要研究方向。结果表明，采用薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢不仅是可行的，而且具有良好的发展前景。关键词：薄板坯连铸连轧；硅钢；发展
中图分类号:T G335 文献标识码:A 文章编号:1001-0963(2008)09-0001-04
Development and Future of Non -Oriented Silicon Steel Manufactured by Thin Slab Casting and Rolling Technology
WANG Shui -ze , LI Chang -sheng , WANG Ting -pu , LIU Xiang -hua ,WANG Guo -dong
(State Key Labo rato ry o f Rolling T echno lo gy and A uto matio n ,No r theastern U nive rsity ,Sheny ang 110004,Liao ning ,China )
Abstract :Silico n steel which is mainly used as iron co re in transfo rmer s and electrica l machinery is a kind of impor -tant function material .T he pre sent status of non -oriented silicon steel production and the develo pment o f TSCR techno log y were introduced ,the key techno lo gie s and the main problems in no n -o riented silico n steel ′s pro ductio n w ere analy zed and the advantag es and pro bability o f the applicatio n of thin slab casting and rolling techno lo gy in non -oriented silicon stee l ′s manufacture we re pointed out .Results sho wed tha t using TSCR pro cess to produce non -oriented silicon stee l is not o nly feasible ,but also it has go od development prospects .Key words :thin slab casting and r olling ;silicon steel ;development
电工钢板包括碳含量很低的w (Si )<0.5%电工钢和w (Si )为0.5%～6.5%硅钢两类，有取向和无取向之分。其中取向硅钢可分为普通取向硅钢和高磁感取向硅钢，主要用作变压器[1]。无取向硅钢又可分为低碳低硅电工钢和无取向硅钢，主要用作电机等。
取向硅钢的生产难度较大，生产工艺过程涉及到的专利多，保密性强，目前中国只有武钢能够生产。无取向硅钢的生产难度相对较低，需求量比取向硅钢要大。为满足市场需求，近年中国很多钢铁企业都新建、扩建和拟建了无取向硅钢生产线，无取
向硅钢的生产量有了很大的增长。
随着连铸连轧技术的发展，研究采用薄板坯连铸连轧技术生产硅钢已经成为摆在科技人员面前的问题。本文阐述和分析了无取向硅钢的生产技术问题，并讨论了采用薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的可行性，指出了未来无取向硅钢生产技术的发展方向。
1 中国无取向硅钢的生产现状
智能一体机
无取向硅钢可分为冷轧无取向硅钢和热轧无取向硅钢。其中热轧无取向硅钢目前只有中国还在生产，其主要生产厂家有上海矽钢片厂、太钢等14家。
DOI :10.13228/j .boyuan .issn 1001-0963.2008.09.001
冷轧无取向硅钢生产主要有“四大家”，其中武钢于1978年引进日本新日铁的专利技术和成套工艺设备，开始生产无取向硅钢，但当时的生产规模仅为7万t /a 。通过消化引进技术和扩建，直至2006年9月22日二期硅钢工程正式竣工投产，武钢无取向硅钢的产能已达到114万t /a [2]。太钢冷轧硅钢项目于1997年正式投产,2002年进行了改造，设计年生产能力为10万t ,2004年达到了17.35万t ，生产的主要牌号为50W350～50W700。2006年计划再建一条20万t 的中高牌号无取向电工钢生产线，总生产能力达到(30～40)万t 。宝钢1550m m 冷轧无取向硅钢引进日本川崎的无取向硅钢生产技术,2000年投产，现可生产14个中低牌号的无取向硅钢，厚度规格为0.35、0.50和0.65m m ，生产能力为37.5万t /a 。最近又上了3号生产线，生产能力为58.9万t /a 。鞍钢热轧硅钢改冷轧硅钢项目于2002年12月正式动工,2004年到2005年相继建成了4条连续退火线，生产能力达80万t /a ，主要牌号有50AW600、50AW700、50WA470B 、50AW540等。2001～2006年中国硅钢的消费量、产量和进口量如图1所示。
除以上“四大家”外，广钢集团珠江钢铁有限公司将投资兴建一条冷轧薄板生产线，年生产能力110万t ，其中无取向硅钢20万t 。据不完全统计，国内拟新上冷轧硅钢线的还有青岛钢厂计划40万t ，本钢计划20万t [3]
。此外，马钢、涟钢等亦有采用薄板坯生产无取向硅钢计划，预计2007年后中国冷轧无取向硅钢产能将超过400万t 。
虽然近些年来无取向硅钢的产能已得到极大的
图1 2001～2006年中国无取向硅钢的基本数据统计
Fig .1 Basic statistical data for non -oriented
silicon steel from 2001to 2006
释放，进口量呈下降的趋势，但高牌号无取向硅钢还主要依靠进口，并且当热轧硅钢退出市场后，其所留下的缺口以目前的产能在未来的几年内将无法予以填补。
2 无取向硅钢现有生产工艺的控制要素及其所存在的问题
2.1 现有生产工艺的控制要素
生产无取向硅钢的工序较多，它们都能通过影响钢中的微观组织结构从而对成品的磁性能产生影响，但是影响机理和影响程度并不相同。对于中低牌号无取向硅钢来说，炼钢、热轧、冷轧是其中的关键环节，其贡献比例系数为4∶4∶2[4]。而对于高牌号无取向硅钢来说，除上述三个环节外，常化和退火处理也是不可或缺的环节。无取向硅钢的性能指标、微观组织结构以及主要生产工艺之间的关系如图2所示。
2.2 现有工艺中存在的问题
从图2可以看出，现有的冷轧无取向硅钢的生产工艺一般采用连铸厚板+热轧+冷轧的工艺流程，按照这种工艺流程生产无取向硅钢主要存在以下一些问题。 (1)在传统的连铸过热度条件下(15～40℃)，由于拉速低(0.8～1.5m /m in )，凝固时间长，对于w (C )低于50×10
-6
和w (Si )为1.5%～2.5%的
电工钢来说，由于基本不发生α-γ相变，柱状晶的比例通常达到80%以上，对于w (C )低于50×10-6和w (Si )大于2.5%的无取向硅钢柱状晶的比例将达到100%，且枝晶粗大，成品产生严重的瓦楞状缺陷，用户无法使用。因此传统方法生产超低碳中高硅含量的无取向电工钢通常增设电磁搅拌装置，使铸坯等轴晶的比例提高到50%以上，从而消除瓦楞状缺陷。但生产工艺复杂，成本高[5]
。
除电磁搅拌方法外，还有调整化学成分的方法。采取提高钢水碳含量的方式，如将C 按≥[(Si +Al )-0.75]/100控制，使中高硅含量的无取向硅钢连铸坯在热轧过程中有一定量的相变，在回复和再结晶过程中消除大的变形晶粒。缺点是成品板最终退火时需要深脱碳，退火时间成倍增加，退火效率很低，
影响连退涂层机组的产量。 (2)在无取向硅钢的热轧过程中，铸坯加热温度应低一些，同时还应控制好终轧温度，一般希望终轧温度应高一些，以得到较粗大的晶粒尺寸，提高产品
·
2· 钢 铁 研 究 学 报 第20卷
图2 无取向电工钢生产工艺控制要素
Fig.2 Dominant elem ents for producing non-oriented silicon steel
的磁感应强度。所以无取向硅钢生产要求轧件在轧制过程中温降应低一些。传统板坯一般都经过粗轧，轧线较长，板坯温降较大，板带进入精轧机前温度已下降到900～1000℃。终轧温度低，且提高十分困难，热轧板再结晶率偏低，晶粒较小，磁性较差。而且铸坯经过降温-再加热的过程，铸坯热能未能充分利用。
(3)除了上述产品质量方面的问题外，采用现有工艺流程生产无取向硅钢还有生产线长、生产工序多、耗能大、控制困难等缺点。
3 薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢
3.1 薄板坯连铸连轧工艺的发展概况
薄板坯连铸连轧是20世纪80年代末、90年代初开发成功的一项热轧带钢的短流程工艺，是继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后钢铁工业最重要的革命性技术之一[6]。同传统工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺可把钢水浇铸成50～70mm的薄板坯、经过均热后直接进入精轧机轧制出板卷。该技术简化了工艺流程，减少了设备，具有建设投资少、生产周期短、效率高、生产成本低的优势，代表当今世界板带技术的发展方向。目前，国外开发的薄板坯连铸连轧工艺形式较多，但目前实现规模生产的只有4种，即CSP、ISP、CONROLL、FTSC等[7]。
目前薄板坯连铸连轧工艺在世界上已经发展达50余家，其中CSP20余家,FTSC10余家,ISP(AST) 10余家,QSP4家。在中国已投入生产、在建和拟建的薄板坯连铸连轧生产线共12条，其中珠钢、鞍钢、邯钢、包钢、唐钢、涟钢、马钢、通钢和本钢已建成投产，在建的还有酒钢、唐山新丰和济钢等[8]。
3.2 薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的优势
生产无取向硅钢有如下一些基本要求:①高纯净的钢水，使产品具有同牌号条件下较低的铁损;②铸坯较高的等轴晶粒，以克服产品沿轧向的瓦楞状缺陷;③较低加热温度条件下相对较高的终轧温度，使热轧板再结晶充分，提高产品的磁性能。
薄板坯连铸连轧生产线由于其工艺特点，在生产无取向硅钢方面具有独特的优势。医用洗手刷
(1)采用高炉转炉加精炼炉流程，提高钢水纯净度，这对减少夹杂物的绝对量、改变夹杂物的形态是很有利的。
(2)减少甚至是取消了粗轧工序，有利于实现低温加热和高温卷取，终轧温度可控制在850～950℃，控制精度也较高，一般为±7℃。可提高热轧板再结晶组织的晶粒度。
(3)加热炉和轧机大都布置在同一条生产线上,
·
3
现金管理终端·
智能操作票第9期 汪水泽等：薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢技术的发展及前景
板坯头部进入轧机时，后部分还处于保温状态，再加上板坯出加热炉至进入轧机间隔时间很短，因此能确保板坯横断面和长度方向上温度均匀，轧制稳定性得以改善，热轧板磁性能均匀性也得以提高。
(4)板坯厚度一般为30～70m m，拉速为2～8 m/min，冷却强度大以及带液芯压下，减少了一次枝晶
并使二次枝晶破碎，从而极大地减小了宏观偏析[9]，提高中高牌号无取向硅钢中等轴晶的比例，这有利于避免热轧表面皱纹缺陷。
(5)各机架采用大压下制度，板坯经每机架变形量比较大，尤其是F2、F3机架，压下率高达60%以上。这种大的压下制度对破碎硅钢中的柱状晶是有利的。
(6)不存在铸坯的中间冷却和再加热过程，可以避免连铸坯冷却和加热中可能发生的内部裂纹和断坯所产生的质量问题。
3.3 薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的研究现状 日本钢管株式会社西本昭彦和住友金属公司屋铺裕义、冈本笃树率先提出利用薄板坯生产无取向硅钢的方法。
防静电鞋 1991～1992年Nucor试生产了5炉无取向电工钢(其中三炉含硅1.32%，另两炉含硅2.35%)。试验表明热轧卷的组织与采用传统流程生产的相当。1997～1998年Terni也试生产了取向和无取向电工钢，试验也表明冷轧后的电工钢性能与该厂传统流程相当。现在Terni已成功开发出w(Si)为3.2%的无取向电工钢，利用CSP工艺生产的电工钢占总量的13%，其中一半为取向电工钢，一半为无取向电工钢。
德国的TKS公司的CSP生产线。所生产的无取向硅钢已用于上海的磁悬浮列车上，目前该厂的无取向电工钢全部改由CSP生产。TKS的CSP生产的电工钢占该厂的15%左右。除了以上两家，西班牙的ACB也利用CSP生产了电工钢[10]。
目前在国家科技部高新司的资助下，钢铁研究总院与马钢合作，进行“薄板坯连铸连轧生产电工钢新技术研究”工作，并于2005年马钢采用薄板坯连铸连轧工艺成功轧制出第一批M G-W600无取向硅钢热轧卷，这是中国首次应用薄板坯连铸连轧工艺生产电工钢产品。除了马钢外，包钢、珠钢、涟钢、宝钢、本钢以及钢铁研究总院、东北大学等也正在组织力量进行相关研究，这些研究工作将为无取向硅钢的生产奠定良好的基础。
4 薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的研究方向
采用薄板坯连铸连轧技术生产普通钢已经日趋成熟，但在生产无取向硅钢方面还只是处于起始阶段。目前国内尚未进行工业化生产，国外虽已有工业化生产的相关报道，但产量也不多。由此可见，要想使薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢全面进入工业化生产，笔者认为还需要在以下几个方面组织力量开展研究工作:①薄板坯连铸连轧过程板坯凝固组织特点;②薄板坯连铸连轧热履历过程对相变过程的影响特点;③薄板坯连铸连轧热装炉对夹杂物分布规律的影响;④连铸连轧轧制工艺对轧后微观组织的影响规律;⑤连铸连轧工艺对轧后织构组织的影响规律;⑥薄板坯连铸连轧过程夹杂物的析出特点及控制手段;⑦薄板坯连铸连轧过程翘头、裂边、塌腰、瓦垅状等生产实际问题的解决方法;⑧考虑相变和再结晶等对轧制过程数学模型修正影响;⑨冷轧和热处理等后续工艺。
上述研究课题的研究成果将对推动中国薄板坯连铸连轧生产无取向硅钢的工业化进程起到重要作用，同时也将有助于提高中国冶金工业在高端技术领域的技术开发能力。
参考文献:
[1] 何忠治.电工钢[M].北京：冶金工业出版社,1997.
[2] 王良芳.我国电工钢生产现状及发展建议[J].中国冶金,
2004,14(7):10.
[3] 陈 卓.国内电工钢生产走势和市场展望[J].冶金信息导刊,
2003,(6):5.
[4] 周世春.热轧工序温度对中低牌号无取向电工钢电磁性能的
影响[J].宝钢技术,2004,(2):20.
[5] 王 波.薄板坯连铸连轧生产冷轧无取向硅钢的方法[P].中
国专利:CN1796015A,2004-12-02.
[6] 刘 芬.薄板坯连铸连轧工艺对高强度带钢组织和性能的影
响[D].沈阳：东北大学,2002.
[7] 田乃媛.薄板坯连铸连轧[M].北京：冶金工业出版社,1998.
[8] 宋 波.薄板坯连铸连轧生产工艺技术及应用[J].武钢技术,
2006,44(2):25.
[9] Honma K,Nozaw a T.Developmen t of Non-Oriented and
Grain-Oriented Sil icon Steel[J].IE EE Transactions on M ag-
netic,1985,21(5):1903.
[10] 王小燕.CSP工艺开发电工钢的现状及其优势[J].中国冶
金,2005,15(12):6.
·
4
·
钢 铁 研 究 学 报 第20卷
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议