1、概述
1903年德國(guó)首先在工業(yè)上使用硅鐵磁性材料。Hadfielde發(fā)表專(zhuān)利，美國(guó)Armco公司得到這一專(zhuān)利的使用權(quán)，后開(kāi)始生產(chǎn)硅鋼片。1906年，將硅含量提高到3%。1933年美國(guó)GOSS研制成冷軋取向硅鋼片。經(jīng)20年生產(chǎn)實(shí)踐，Armco公司冷軋硅鋼產(chǎn)能從20萬(wàn)t/a增至70萬(wàn)t/a，占世界產(chǎn)量的1/2，并解決了穩(wěn)定生產(chǎn)高牌號(hào)冷軋取向硅鋼片的技術(shù)關(guān)鍵，50年代先后將有關(guān)專(zhuān)利提供給美國(guó)ALC公司和聯(lián)合公司及國(guó)外企業(yè)。世界上80%的取向硅鋼片采用了Armco的生產(chǎn)工藝。
60年代，日本新日鐵公司生產(chǎn)出高磁感取向硅鋼片（即Hi-B鋼），1971年向美、德、法和比利時(shí)等國(guó)提供專(zhuān)利許可。1973年日本川崎制鐵公司研制成RCH高磁感取向硅鋼片，1974年推向市場(chǎng)，并向瑞典敘拉馬哈公司出售專(zhuān)利。
1994年，日本硅鋼片產(chǎn)量達(dá)165萬(wàn)t/a，其中取向硅鋼33萬(wàn)t/a，占20%，成為世界硅鋼片生產(chǎn)大國(guó)。據(jù)1995年新日鐵資料統(tǒng)計(jì)，世界年產(chǎn)硅鋼片470萬(wàn)t/a，其中取向硅鋼片110萬(wàn)t。據(jù)1998年“冶金經(jīng)濟(jì)內(nèi)參”報(bào)道，1996年世界硅鋼片總產(chǎn)650萬(wàn)t，取向硅鋼片總產(chǎn)650萬(wàn)t，取向硅鋼占20%，約130萬(wàn)t。
硅鋼片按軋制方法，可分為熱軋硅鋼片和冷軋硅鋼片；冷軋硅鋼片按晶粒取向性可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為取向硅鋼片，它的結(jié)晶排列有一定規(guī)律和方向；另一類(lèi)為無(wú)取向硅鋼片，它的結(jié)晶排列無(wú)一定規(guī)律，也無(wú)一定方向。熱軋硅鋼片皆為無(wú)取向的。
通常提到的取向硅鋼片是指其高斯織構(gòu)的單取向硅鋼片，特點(diǎn)是（110）晶面//軋面，[001]晶向//軋向。也有雙取向（立方織構(gòu)）硅鋼片，特點(diǎn)是（100）晶面//軋面，晶向//軋向。
取向硅鋼按制造工藝特點(diǎn)和磁性分為普通取向硅鋼片（CGO）和高磁感取向硅鋼片（Hi-B）。兩者的性能區(qū)別見(jiàn)表1。
由于Hi-B鋼的易磁化軸在軋制方向上的取向度比CGO更高，且涂應(yīng)力涂層，其鐵損和磁致伸縮λs值比CGO鋼明顯降低，而且應(yīng)力敏感性更小，鐵損至少降低15%，相當(dāng)于提高3-4個(gè)牌號(hào)。
表1 普通硅鋼片和高磁感取向硅鋼片性能比較
| 類(lèi)別 | B8（T） | [001]平均偏離角 | [001]偏離角<10°者占的比例 | 二次晶粒直徑 | 晶粒取向度 |
| CGO | 1.82-1.85 | 約7° | 75% | 3-5mm | 85%-90% |
| Hi-B | 1.92-1.95 | 約3° | 100% | 10-20mm（二次冷軋法時(shí)為3-5mm） | 高達(dá)95% |
注：CGO和Hi-B引用的是新日鐵的鋼種符號(hào)，其它公司的與之不同。
Hi-B鋼主要是180°磁疇，磁化主要靠疇壁移動(dòng)，磁疇轉(zhuǎn)動(dòng)情況很少，所以λ100（[100]晶向的磁致伸縮）低而且高次諧波（λs隨B的變化不是線性關(guān)系，這產(chǎn)生了高次諧波）組分減少。
CGO和Hi-B的工藝見(jiàn)表2，其主要區(qū)別是（1）Hi-B通常用一次大壓下率冷軋，CGO通常是兩次中等壓下率冷軋；（2）Hi-B通常采用以AIN為主，以MnS（或MnSe）為輔的抑制劑，而CGO通常采用MnS（或MnSe）為抑制劑。
表2 CGO和Hi-B的工藝比較
| 工藝 | 普通取向硅鋼（CGO） | 高磁感取向硅鋼（Hi-B） | ||
| A方案 | B方案 | C方案 | ||
| 抑制劑 | MnS（或MnSe） | AIN+MnS | MnSe+Sb | N+B+S |
| 鑄坯加熱溫度/℃ | 1350-1370 | 1380-1400 | 1350-1370 | 1250 |
| ?；瘻囟?℃ | 不?；?00-950 | 1100-1150 | 900-950 | 900-1025 |
| 第一次冷軋壓下率/% | 70 | 85-87 | 60-70 | 85-87 |
| 中間退火溫度/℃ | 850-950 | - | 850-950 | - |
| 第二次冷軋壓下率/% | 50-55 | - | 60-70 | - |
| 脫碳退火溫度/℃ | 800-850 | 濕H2+N2 | ||
| 高溫退火溫度/℃ | 1180-1200 | 1180-1200 | (820-900)*50h+(1180-1200) | 1180-1200 |
注：表中C方案現(xiàn)已被淘汰了。
2、世界取向硅鋼研究開(kāi)發(fā)的主要趨勢(shì)
取向硅鋼新技術(shù)的開(kāi)發(fā)動(dòng)力源于用戶無(wú)止境的要求，如對(duì)硅鋼磁特性方面要求磁感應(yīng)強(qiáng)度高，中、弱磁場(chǎng)下的鐵損低；為了制造電器時(shí)滿足沖剪加工的需要，要求有一定的塑性；為了提高磁感性能，降低磁滯損耗，要求其有害雜質(zhì)含量低、板型平整以及表面質(zhì)量好；為了對(duì)環(huán)境友好，還要求硅鋼鐵心工作時(shí)低噪音化。
近幾十年來(lái)，美、日等國(guó)致力于開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)高磁感、低鐵損、磁致伸縮小、表面質(zhì)量好的冷軋取向硅鋼，技術(shù)日趨完善。
圍繞一個(gè)宗旨――降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，世界取向硅鋼研究開(kāi)發(fā)的主要趨勢(shì)是：（1）高溫Hi-B和高溫取向硅鋼板坯采用電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，新日鐵廣田和川崎均采用此方法；（2）低溫Hi-B和低溫取向硅鋼生產(chǎn)技術(shù)的完善和研究，新日鐵八幡已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
到目前為止，CGO的鐵損P1.7/50已降到1.10W/kg以下，最佳厚度為0.23mm；由于薄規(guī)格產(chǎn)品變壓器制造過(guò)程中疊片成本高，且磁感低時(shí)，變壓器尺寸的減少有限，因此進(jìn)一步減薄板厚的研究不是主要方向。
通過(guò)機(jī)械刻痕、激光刻痕、快速加熱等技術(shù)進(jìn)步，Hi-B鐵損P1.7/50已降到0.7W/kg以下，最高磁感B800達(dá)到1.94T以上，廣田和川崎均做出了磁感B800為2.0T的試驗(yàn)樣品。因此，Hi-B硅鋼的發(fā)展趨勢(shì)將是磁感更高，B800≥2.0T，鐵損更低，P1.7/50≤0.6W/kg，這將帶來(lái)全新的生產(chǎn)技術(shù)，磁疇細(xì)化工藝的研究和應(yīng)用將提到進(jìn)一步發(fā)展。低溫Hi-B是新日鐵首先開(kāi)發(fā)成功并投入工業(yè)大生產(chǎn)的，目前水平已達(dá)到高溫Hi-B性能水平。因此發(fā)展?jié)摿Ψ浅４蟆?
與世界取向硅金剛研究開(kāi)發(fā)趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，板坯低溫加熱、細(xì)化磁疇及減薄帶鋼方面的專(zhuān)利技術(shù)發(fā)展快速。
3、板坯低溫加熱技術(shù)
研制動(dòng)態(tài)為：傳統(tǒng)板坯加熱溫度為1350-1450℃，研制的結(jié)果降至1250℃以下，有的已降至1150℃左右。可歸納為以下降低板坯加熱溫度的方法。
（1）1200℃以下加熱溫度。此溫度下，鋼中存在的Al、Mn、S、Se和N等抑制劑形成元素不能固溶，引發(fā)二次再結(jié)晶不完善、磁性不良問(wèn)題，采取的措施是在脫碳退火后二次再結(jié)晶之前的某一工序中補(bǔ)加增N處理，增N量控制在180-220μg/g范圍。
（2）1160℃以下加熱溫度。向鋼中添加抑制劑形成元素Se、S、B等，添加量B為5-80μg/g，Se(S)為120μg/g以下，控制Mn/(S+Se)≥4.0；實(shí)行1150℃*2min的熱軋板退火隨后急冷的工藝；在脫碳退火后至二次再結(jié)晶之前進(jìn)行增N處理；向退火隔離劑MgO中添加氮化錳、氮化鉻、二氧化鈦、硼酸等。
（3）1250℃以下加熱溫度。以AIN為抑制劑，采取以下工藝；控制最后第3機(jī)架到第7機(jī)架4個(gè)道次的累積壓下率為40%以上，壓下量分配為40-30-20-10-5-3-2；控制精軋最后1道次壓下率為20%以上；熱軋終了溫度控制在730-900℃，空冷數(shù)秒后以100℃/s速度冷卻至550℃，保溫1h后空冷；控制熱軋卷取溫度，700℃以上保溫1s，在700℃以下卷??；冷軋控制最終壓下率為80%以上。
（4）先低溫后高溫加熱的工藝。先在氣體燃燒爐中將板坯加熱至1150℃左右，經(jīng)一定的軋制熱送到離線旁邊的電感應(yīng)加熱爐中，在保護(hù)氣體下側(cè)立短時(shí)加熱至1350-1450℃，這種工藝透燒均勻，固溶理想，減少氧化燒損，也降低了兩種爐的維修次數(shù)，縮短生產(chǎn)周期，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
（5）板坯加熱1200℃以下，冷軋前輔以預(yù)冷軋。對(duì)<1200℃加熱軋成的熱軋取向硅鋼板卷生產(chǎn)0.10-0.25m薄規(guī)格高磁感產(chǎn)品，因有時(shí)存在熱軋板厚與冷軋壓下率不匹配的矛盾，于是采用10%-35%壓下率的預(yù)冷軋作為聯(lián)結(jié)的紐帶。
（6）住友采用低碳2.3%Si+1.7%Mn+約0.001%Al鋼經(jīng)1150℃加熱和一次冷軋法的工藝。這是依靠（Al、Si、Mn）N作抑制劑。由于鑄坯加熱溫度和退火溫度明顯降低，而且以后不需要脫碳，制造成本明顯降低，可用作發(fā)電機(jī)、變壓器和磁屏蔽材。
（7）新日鐵八幡廠按AIN方案和以后滲N處理新工藝生產(chǎn)Hi-B鋼，鑄坯加熱溫度降到1250℃以下（即先把板坯在步進(jìn)式加熱爐加熱到1250℃左右，抽出經(jīng)粗軋軋兩個(gè)道次，再進(jìn)入電磁感應(yīng)爐FSK中快速加熱到高溫并保溫一定時(shí)間后，軋至熱軋成品厚度）。廣田廠仍按MnS+AIN方案生產(chǎn)Hi-B鋼。
（8）川崎采用AIN+Sb方案（0.015%-0.027%Als和0.015%Sb），鑄坯1200℃加熱。熱軋板經(jīng)900-1000℃*60s?；?，冷連軋機(jī)150℃一次冷軋到0.35或0.23mm，840℃脫碳退火后涂0.01-0.1μm顆粒細(xì)孔狀MgO（水化率1.0%-3.9%）。1200℃高溫退火后玻璃膜好。
（9）德國(guó)蒂森公司提出在GO和Hi-B鋼中加約0.07%Cu，鑄坯經(jīng)1260-1280℃加熱，使Cu2S固溶，MnS不完全固溶。熱軋板?；笪龀龃罅?lt;100μm的Cu2S（對(duì)Hi-B鋼來(lái)說(shuō)也析出大量細(xì)小AIN）。GO鋼第二次冷軋壓下率≥65%。GO和Hi-B鋼冷軋都經(jīng)時(shí)效處理，成品磁性好。
（10）美國(guó)Armco公司提出3.5%Si、1.05%Mn、0.03%Al和0.17%Cu（S=30μg/g）成分，經(jīng)<1250℃加熱，熱軋1150℃時(shí)γ相數(shù)量>5%，?；滠埡兔撎纪嘶鸷蠼?jīng)滲N處理。
4、細(xì)化磁疇技術(shù)
為了進(jìn)一步降低取向硅鋼的鐵損，有3種措施：細(xì)化磁疇技術(shù)（這對(duì)降低Hi-B鋼和≤0.23mm厚產(chǎn)品的鐵損更有效）、提高硅含量和減薄鋼帶。
下面是細(xì)化磁疇的14種方法以及所采用的公司：
小刀或圓珠筆刻痕法；機(jī)械加工法；激光照射法（新日鐵、川崎）；放電處理法（新日鐵、英國(guó)BSC）；電子束照射法EB（川崎、美國(guó)ALC）；局部加熱法；超聲波振動(dòng)和噴射流體法；等離子噴射法（川崎）；耐熱細(xì)化磁疇法；齒狀輥形成溝槽法（新日鐵）；局部引入應(yīng)變區(qū)和酸洗形成溝槽法（新日鐵）；局部去除玻璃膜并電鍍或涂充填物法（新日鐵、川崎、美國(guó)ALC）；其他局部引入應(yīng)變區(qū)法（新日鐵和川崎）；等離子噴鍍應(yīng)力薄膜法（川崎）。
下面是幾家公司有代表性的細(xì)化磁疇新技術(shù)。
4.1 新日鐵細(xì)化磁疇方法
（1）用刻痕輥加工法（特開(kāi)平6-220539）：含有1%-7%Si的板坯熱軋、冷軋、初次再結(jié)晶退火、涂層（彌散氧化物如Al2O3），用刻痕輥加工，卷取成帶卷，進(jìn)行二次再結(jié)晶退火。氧化物的粒徑盡量控制在0.5-100μm，在刻痕輥上的壓縮比為3%-90%。
（2）用脈沖CO2激光掃描法（特開(kāi)平6-57335）：對(duì)取向電工鋼板用脈沖CO2進(jìn)行激光掃描，在沿軋向以間隔≤2mm、帶寬度的空隙≤0.5mm和深度≥10μm掃描，對(duì)垂直軋向間隔≤10mm掃描。形成軋向直徑≤1mm和掃描長(zhǎng)度≤3mm的圓形或橢圓形空穴，輻射束強(qiáng)度，即脈沖峰≥2*107W/cm2，激光波形脈沖半值寬度≥10μs，改善鐵損，該鋼可適用于在其后消除應(yīng)力退火，該裝置經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
（3）耐熱磁疇控制取向電工鋼片的顯微組織及磁性（CAMP-ISIJ）：研究了形成耐熱磁疇溝及微細(xì)晶粒的機(jī)械裝置以及各種溝對(duì)磁性的影響。試驗(yàn)方法為，在板厚0.27mm的高磁通取向電工鋼片(3.2%Si)上，用齒形輥（Φ110mm、溝面距5mm、溝角度15°）采用機(jī)械方法在鋼板表面上形成溝。齒形輥的壓下力在1-4kg/cm2間變化，對(duì)溝的形狀以及之后的退火條件為800℃*2.5h，另外磁性是在對(duì)鋼板施加張力情況下進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)在H2保護(hù)氣氛中經(jīng)1200℃*5h退火，鋼板表面上微細(xì)晶粒消失時(shí)的磁性作了評(píng)價(jià)。在施加2kg/cm2以上壓力下，800℃*10min可形成微細(xì)晶粒。
（4）高溫退火后用齒輥刻痕（特開(kāi)平8-157965）：提供疊片鐵心適用的、噪音低、鐵損不惡化的取向電工鋼板的制造方法。具體措施是，在高溫退火后的鋼板上用間隔規(guī)定尺寸線狀溝的裝置進(jìn)行機(jī)械刻痕，齒寬為1-50μm，齒間隔1-6mm，齒與鋼板接觸，齒在板方向的速度<300mm/s，溝深為5-15μm。試驗(yàn)鋼板的成分，實(shí)施條件及磁性見(jiàn)表3-表5。
表3 采用退火后齒輥刻痕法的鋼成分（%）
| C | Si | Mn | Al | S | Cu | Sn | 余 |
| 0.083 | 3.26 | 0.073 | 0.029 | 0.028 | 0.11 | 0.14 | Fe |
表4 齒輥刻痕法的實(shí)施條件
| 類(lèi)別 | 齒的沖擊速度/mm/s | 線狀溝間隔/mm | 線狀溝寬/μm | 線狀溝深/μm | 鋼板凹凸量/μm |
| 發(fā)明例 | 50 | 4 | 30 | 10 | 10-20 |
| 比較例 | 400 | 8 | 60 | 10 | 30-40 |
表5 齒輥刻痕法試驗(yàn)鋼板的磁性
| 額定磁感 變壓器性能 | Bm/T | |||
| 1.3 | 1.5 | 1.7 | ||
| 變壓器鐵損(鐵心壓緊3kg/cm2，頻率50Hz) | 比較例 | 0.57 | 0.76 | 1.01 |
| 發(fā)明例 | 0.53 | 0.72 | 0.97 | |
| 變壓器噪音dB（鐵心壓緊3kg/cm2，頻率50Hz) | 比較例 | 36 | 40 | 48 |
| 發(fā)明例 | 31 | 35 | 43 | |
4.2 川崎細(xì)化磁疇方法
（1）鋼帶橫向開(kāi)溝槽降低鐵損（EP584610）：熱精軋的晶粒取向硅鋼帶，帶中間退火的冷軋、軋至板厚，脫碳退火，沿鋼帶橫向形成線狀溝槽（尤其用蝕刻法）。成品退火，用Sn、B和/或Sb，或它們的氧化物、硫酸鹽填充溝槽。適宜溝槽的寬度為30-300μm，與帶鋼軋向呈60-90°施加間隔約為1mm。這種工藝適宜成分（%）為C 0.01-0.1、Si 2.0-4.5、Mn 0.02-0.12以及含有阻止晶粒長(zhǎng)大的彌散抑制劑。對(duì)成分（%）為C=0.003、Si=3.36、Mn=0.07、Se=0.019、Al=0.025、Sb=0.023和N=0.0009的鋼帶進(jìn)行精加工，并用Sn或Sb電鍍表明，電磁鐵損W17/50為0.67W/kg，而只經(jīng)過(guò)開(kāi)溝槽處理的為0.72W/kg，經(jīng)退火后不做開(kāi)溝槽的為0.88W/kg。
（2）鋼板表面形成狀溝槽法（特開(kāi)平8-225844）：本發(fā)明是在垂直軋制方向上形成深度A及B相互交叉的線狀溝槽，且B/A=1.4-2.2范圍，盡量在距寬度方向30°以內(nèi)形成線狀溝槽。通過(guò)A、B溝槽交叉，并保持B/A比例獲得多方面的效果。例如，制成的板坯成分（%）為C=0.07、Si=3.28、Mn=0.07、Als=0.02、N=0.087、Se=0.02、Sb=0.025和Cu=0.08，熱軋成2.5mm，1100℃*1min加熱后急冷，冷軋成0.3、0.35mm。冷軋途中時(shí)效，蝕刻溝槽形成后，840℃*3min脫碳退火、涂MgO進(jìn)行高溫退火，溝槽間隔3mm，溝深及磁性見(jiàn)表6。
表6 線狀溝槽法的溝深及磁性能
| 板厚mm | 溝槽深度A/μm | 溝槽深度B/μm | B/A | Bs/T | W17/50/W/kg | 備注 |
| 0.30 | 20 | 20 | 1.00 | 1.920 | 0.95 | 比較材 |
| 30 | 30 | 1.00 | 1.915 | 0.93 | 比較材 | |
| 20 | 30 | 1.50 | 1.919 | 0.88 | 發(fā)明材 | |
| 30 | 45 | 1.50 | 1.917 | 0.87 | 發(fā)明材 | |
| 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | 1.930 | 1.05 | 比較材 | |
| 0.35 | 20 | 20 | 1.00 | 1.920 | 1.04 | 比較材 |
| 35 | 35 | 1.00 | 1.915 | 1.03 | 比較材 | |
| 20 | 30 | 1.50 | 1.918 | 0.99 | 發(fā)明材 | |
| 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | 1.932 | 1.14 | 比較材 |
（3）線狀溝加涂層技術(shù)法（特開(kāi)平8-41602）：通過(guò)溝形成鐵損降低的技術(shù)中，在鋼板表面上沿垂直軋向軋制帶有多量線狀溝，又在該溝的底面及兩側(cè)面的3個(gè)面中至少有1個(gè)面，擴(kuò)散有至少一種Ge、In、Sn、Pb及Bi等的氧化物及硫酸鹽，磁化性能優(yōu)良的取向電工鋼板。含硅鋼板坯熱軋后實(shí)施1次冷軋或帶中間退火的2次以上冷軋?jiān)诶滠埡蟮匿摪迳闲纬啥嗔烤€狀溝，在成品退火后，向溝的2個(gè)側(cè)面和1個(gè)底面上附著上述的氧化物及硫酸鹽至少1種，隨后再在400℃以上的溫度退火。線狀溝的寬為30-300μm、與軋向呈30°角。實(shí)例如下：含有Al、Mn、Se及Sb作為抑制劑成分的硅鋼板坯經(jīng)熱軋?；螅瑑纱卫滠堉?.23mm，在該冷軋鋼板上對(duì)非涂布部涂布保護(hù)膜，剩余部分形成溝，非涂布部的形狀與軋向呈10°，寬度為200μm，每隔3mm設(shè)置1條，用NaCl鹽溶電解蝕刻，其深度為25μm。除去保護(hù)膜，進(jìn)行脫碳退火及退火。對(duì)線狀溝處進(jìn)行YAG激光照射除去溝部薄膜，涂布各種含膠狀物質(zhì)，再進(jìn)行退火，得到如表7所示結(jié)果。
表7 線狀溝加涂層法的實(shí)例性能
| 試樣 | 處理方式 | 退火溫度 | 時(shí)間 | Bs/T | W17/50/W/kg |
| 1 | 溝的底面及兩側(cè)面涂布Ge、Bi2O3混合物 | 700℃ | 2h | 1.909 | 0.720 |
| 2 | 溝的底面及兩側(cè)面涂布Sm、In2O3混合物 | 700℃ | 2h | 1.909 | 0.722 |
4.3 美國(guó)ALC的細(xì)化磁疇法
（1）低壓研磨刻痕法（US4964922）：最終織構(gòu)退火后的硅鋼片，在絕緣層的外表面上，進(jìn)行一系列熱穩(wěn)定化磁疇細(xì)化，磨削鋼帶按預(yù)定間隔形成平行帶圖形，加工時(shí)使用相對(duì)低壓的磨料混合物，可充分移出表面，而不惡化表面，經(jīng)加工后的鋼板消除應(yīng)力退火后磁性不變壞。除該方法外，還可利用熱機(jī)械法或熱掃描法。本法生產(chǎn)的鋼板用于生產(chǎn)高導(dǎo)磁率及低鐵損的電力變壓器及發(fā)電機(jī)的鐵心材料。
（2）電磁刷法（US4968361）：對(duì)形成絕緣底層的取向硅鋼片退火后，實(shí)施細(xì)化磁疇壁間隔的方法為：（a）部分去除底層顯露出所希望的線性圖形，可用硼酸等流動(dòng)液體烙印處理，烙印深度為0.02-0.5μm，將帶有隔離劑的硅鋼片在227-644℃加熱；（b）有效地使磁疇細(xì)化并降低鐵損，還可通過(guò)化學(xué)處理使基層顯露。
（3）放電掃描法（US4931613）：改善取向硅鋼板冷軋及成品退火后鐵損及磁導(dǎo)率的方法是通過(guò)絕緣涂層鋼板表面與電極接觸放電進(jìn)行掃描，控制方式為高電壓低電流或低電壓（電壓范圍為200-1000V）高電流，進(jìn)行疇壁細(xì)化，或刻痕。為改善變壓器、發(fā)電機(jī)類(lèi)似供電設(shè)備的鐵損，均可以通過(guò)脈沖放電及刻痕方法進(jìn)行。
（4）耐熱疇壁細(xì)化法（US4915750）：該發(fā)明改善電工鋼成品鐵損的方法為：電工鋼板退火后獲得了一定磁性，接著進(jìn)行至少一次的電子束處理，垂直于軋向形成處理帶與未處理帶呈平行線隔開(kāi)，經(jīng)處理的部位與該部位基體熔化并重新固溶。電子束處理包括施加電壓20-200kV電子束的充分的能量，足以使每個(gè)區(qū)域產(chǎn)生缺陷、耐熱細(xì)化磁疇間距溫度達(dá)1800℃以及降低鐵損。
（5）應(yīng)用磷酸鹽法（US4911766）：具有絕緣底層細(xì)化磁疇間隔的方法包括：部分去除底層以線狀顯露硅鋼基體，使之成為無(wú)熱塑應(yīng)力，介質(zhì)選擇磷酸鹽基化合物。隨后在還原性保護(hù)氣氛中一定溫度下保溫，以生成永久型含磷酸鹽的化合物，使耐熱磁疇細(xì)化來(lái)降低鐵損。
（6）局部去除絕緣涂層應(yīng)用金屬摻和物法（US4904314）：具有絕緣底層的取向硅鋼片細(xì)化磁疇壁的方法包括：選擇磷酸鹽、硅酸鹽及其混合物或化合物形成鎂橄欖石底層，并在其上施加一層絕緣涂層。局部去除底層呈線狀顯露，金屬摻和物施加到顯露部分表面上，金屬摻和物可選擇Cu、Sn、Ni、Zn的混合物或化合物，顯露處具有無(wú)熱塑應(yīng)力，隨后在保護(hù)氣氛中退火，以一定時(shí)間擴(kuò)散，并控制擴(kuò)散量，產(chǎn)生永久微孔，形成耐熱疇壁，降低鐵損。
（7）電容放電劃痕法（US4780155）：提供對(duì)取向電工鋼板（帶）織構(gòu)退火后和絕緣涂層后細(xì)化磁疇壁間隔改善鐵損的方法。工藝過(guò)程包括，電極與絕緣的鋼板接觸放電，所供電源為50-1000V，電極沿絕緣表面移動(dòng)并垂直軋向移動(dòng)。電容為0.001-10μF，鋼板通過(guò)電極后，鐵損降低。
（8）局部熱處理法（US5123977）：對(duì)取向硅鋼板通過(guò)退火（1200℃以上），然后橫過(guò)軋向?qū)︿摪暹M(jìn)行刻痕，刻痕加工時(shí)鋼板經(jīng)過(guò)一組輥，下輥為光輥，上輥為帶齒輥，刻痕使鋼板產(chǎn)生局部變形，簡(jiǎn)便易行地使鋼板晶粒細(xì)化，使細(xì)化后的疇壁耐熱，降低變壓器的鐵損。
4.4 美國(guó)Armco的細(xì)化磁疇法
（1）高速永久磁疇細(xì)化法（EP334222）：沿垂直于晶粒取向電工鋼帶軋向的窄小區(qū)域除去玻璃膜涂層，此區(qū)域尺寸為3條深0.0025-0.0125mm*寬0.05-0.3mm的線痕，每間隔4-10mm開(kāi)設(shè)這樣一個(gè)窄小區(qū)域，并對(duì)該窄小區(qū)域進(jìn)行電泳沉積涂層，使之在帶鋼及涂層之間，因不同熱膨脹系數(shù)產(chǎn)生應(yīng)力面。上述玻璃薄膜可用電解蝕刻除去，或是在蝕刻之后進(jìn)行激光處理產(chǎn)生窄小區(qū)域。在電泳沉積涂層之后可進(jìn)行感應(yīng)加熱，瞬時(shí)燒結(jié)及固化涂層。當(dāng)鋼中含有AIN作抑制劑時(shí)，電泳涂層可用含Al的甲醇浴即含有10g/L的Al粉末，20-50mg/L丹寧酸的電泳浴進(jìn)行涂層。應(yīng)用電壓30-50V處理5-15s，沉積Al后在消除應(yīng)力退火時(shí)粘著到鋼帶上。進(jìn)行這樣處理的作業(yè)線速度為91m/min以上，消除應(yīng)力退火后，改善磁性的效果依然存在。消除應(yīng)力退火后的P17鐵損改善8%-12%。
4.5 其他方法
（1）電解線性壓痕法（US4904312）：英國(guó)鋼鐵公司通過(guò)用含一種弱酸的電解質(zhì)進(jìn)行電解來(lái)實(shí)現(xiàn)在取向電工鋼帶表面施加線狀刻痕。
（2）在線快速劃線痕裝置（US4728083）：聯(lián)合技術(shù)公司提供。
（3）電蝕刻法（特開(kāi)平1-279711）：新日鐵公司的方法。含6.5wt%/Si以下的硅鋼冷軋后做退火處理，以便去除冷軋應(yīng)力。隨后在鋼帶表面上形成玻璃膜后，轉(zhuǎn)動(dòng)激光鏡，使反射鏡及透鏡在鋼帶上以寬約0.05-3mm線狀，在一定區(qū)域以間隔5-20mm照射，降去玻璃薄膜，讓鋼帶露出。用水或甲醇作溶媒，在40℃以上濃度5%-20%的硝酸溶液中浸漬，將鋼帶露出部分以0.1-0.5A/cm2的電流移動(dòng)蝕刻，在玻璃薄膜以下，形成深約0.012-0.095mm的微細(xì)永久磁疇，干燥后，涂布防銹劑，制造磁性優(yōu)良的硅鋼帶。
5、薄帶生產(chǎn)技術(shù)
取向硅鋼按厚度不同，可分為一般硅鋼片（0.3-0.5mm厚）和薄硅鋼帶（0.025-0.2mm厚）。嚴(yán)格說(shuō)，冷軋取向硅鋼薄帶是指厚度≤0.1mm含3%Si的（110）[001]取向硅鋼。
薄帶的制造工藝如下：
0.2-0.35mm厚GO或Hi-B鋼帶→酸洗去除玻璃膜和絕緣膜→冷軋到0.1mm或0.05mm或0.025mm厚→連續(xù)退火→涂絕緣膜
冷軋取向硅鋼薄帶是軍工和電子工業(yè)中的一種重要材料，主要用于工作頻率≥400Hz下的高頻變壓器、脈沖變壓器、脈沖發(fā)電機(jī)、大功率磁放大器、通訊用的扼流線圈、電感線圈、存儲(chǔ)器和記憶元件、開(kāi)關(guān)和控制元件、磁屏蔽以及在振動(dòng)和輻射條件下工作的變壓器。
其特點(diǎn)是：（1）工作頻率越高，渦流損耗明顯增高，所選用的鋼帶也應(yīng)當(dāng)愈薄。（2）取向硅鋼薄帶的磁性與原始材料的取向度和磁性、冷軋壓下率以及退火工藝密切相關(guān)。原始材料GO鋼和Hi-B鋼的取向度和磁性高，制成的薄帶產(chǎn)品磁性也高。
硅鋼帶減薄，作為有效降低鐵損的措施之一，國(guó)外技術(shù)進(jìn)展如下。
5.1 薄規(guī)格（0.1mm以下）取向硅鋼生產(chǎn)技術(shù)
（1）新日鐵薄規(guī)格各向異性硅鋼片制造方法（特開(kāi)平6-31303）。
以（110）[001]織構(gòu)的各向異性硅鋼片作原材料，經(jīng)冷軋、熱處理、三次再結(jié)晶再次形成（110）[001]織構(gòu)。軋制時(shí)軋輥圓周速度控制在≤30mm/s，獲得平均晶粒尺寸≤1.5mm。特別適宜制成高磁感低鐵損各向異性硅鋼片。用280μm板厚，以≤30mm/s的軋輥圓周速度冷軋至35μm，熱處理后其平均粒徑≤1.5mm，磁感B8≥1.9T。本發(fā)明作了輥速38.2mm/s及20.7mm/s兩水平的冷軋?jiān)囼?yàn)，得到了輥速與B8（在T℃*1h時(shí)）的關(guān)系。即不論輥速是高還是低，只要溫度達(dá)1100℃以上時(shí)，B8可達(dá)1.9T以上，三次再結(jié)晶完成，形成（110）[001]取向。
（2）新日鐵含氮高磁感低鐵損（100）位向薄帶的制造方法（特開(kāi)平8-27516）。
提供的這種磁性材料要求冷軋薄帶中含有氮20-250μg/g其余實(shí)質(zhì)上為Fe所組成，在含H2保護(hù)氣氛中，在γ/α相變點(diǎn)以下的溫度進(jìn)行再結(jié)晶，制成高磁感低鐵損（100）位向硅鋼薄帶（50μm左右，鐵純度達(dá)99.9%惟上，C、P、S、Si、Mn、Al、O的含量都在50μg/g以下）。把制成理想化學(xué)成分的冷軋薄帶（含[N]20-250μg/g）在含H2保護(hù)氣氛中，于800-900℃范圍，快速退火0.1-100h，充分使（100）晶粒長(zhǎng)大。至于升溫速度不加限制，1-100℃/min都行。發(fā)明者作了含[N]10μg/g（比較例）以及含[N]60-240μg/g（發(fā)明例）的試驗(yàn)，結(jié)果表明比較例（100）晶粒比例占50%，而發(fā)明例隨含[N]量從60μg/g提高到240μg/g，其（100）晶粒達(dá)80%至92%。經(jīng)對(duì)純鐵及含[N]100μg/g鋼材退火后作X射線衍射分析，[N]100μg/g的硅鋼材的（200）峰值高，表明（100）位向高。
（3）川崎超低鐵損0.01-0.15mm厚度Si鋼板的生產(chǎn)方法（特開(kāi)平4-45274）。
除去成品退火前取向硅鋼板表面上的非金屬物質(zhì)，以50%-80%壓下率再軋成厚度0.01-0.15mm，經(jīng)700℃以上、1100℃以下溫區(qū)的退火，將軋制后的鋼板在退火前或后用Si、Mn、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Ta、B、Cu、Zr、Hf、Al的N化物、C化物、CN化物的1種以上進(jìn)行張力涂膜處理，膜厚0.005-5μm。有利于穩(wěn)定得到超低鐵損0.01-0.15mm厚取向硅鋼板。
（4）NKK磁感高的薄規(guī)格取向硅鋼板的制造方法（特開(kāi)平8-73940）。
不用抑制劑，短時(shí)間退火使GOSS方位充分完善，提供穩(wěn)定制造磁感高的取向硅鋼板的方法。成分按wt%計(jì)，C≤0.01、Si=2.5-7.5、S<0.01、Al<0.01、N<0.01、Cu<0.01，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)組成，結(jié)晶粒徑為30-200μm，而且用向量法表示的結(jié)晶方位的取向度合計(jì)為6以上，進(jìn)行50%-90%冷軋，制成板厚0.07mm-0.20mm的鋼板，在1000-1300℃溫度區(qū)域還原性保護(hù)氣氛或氧分壓0.5Pa以下的非氧化性保護(hù)氣氛或真空中進(jìn)行退火制成取向硅鋼板。冷軋前結(jié)晶粒徑為30-200μm時(shí)，B8在1.75T左右，而在40-100μm時(shí)，B8在1.85T左右。這是因?yàn)槔滠埱暗慕Y(jié)晶粒徑在40-100μm時(shí)，GOSS方位起源的{111}<112>的變形織構(gòu)充分完善，退火時(shí)作為驅(qū)動(dòng)力的表面能使異常晶粒長(zhǎng)大的GOSS晶核增多。做了4組試驗(yàn)，分別生產(chǎn)成0.07mm、0.09mm、0.12mm、0.13mm厚度的產(chǎn)品，都得到了B8為1.75T以上的磁性。
5.2 其他較薄厚度的硅鋼生產(chǎn)技術(shù)
（1）NKK具有優(yōu)良磁性的取向硅鋼板的生產(chǎn)（特開(kāi)平8-199242）。
該專(zhuān)利實(shí)際生產(chǎn)板厚為0.10-0.23mm產(chǎn)品，實(shí)行兩次冷軋或三次冷軋法。含有Si(2.5-7.0)wt%的高硅鋼板坯，1000-1300℃加熱后熱軋，其壓下率50%以下，1000℃至750℃壓下率70%以上，750℃以下壓下率40%，700℃以下卷取之后，40%以上一次冷軋，之后600-900℃退火，50%-90%壓下率二次冷軋，接著在1000-1300℃還原性保護(hù)氣氛或氧分壓0.5Pa以下的非氧化性或真空中退火。
或者經(jīng)上述熱軋后采用三次冷軋法：30%-80%第一次冷軋，600-900℃退火；40%-80%第二次冷軋，600-900℃退火；50%-75%第三次冷軋，采用上述1000-1300℃保護(hù)氣氛的退火。
新的研究是特開(kāi)平5-186829、5186830，但難得到穩(wěn)定的高磁性。
（2）新日鐵板厚0.25mm以下取向電工鋼板的生產(chǎn)方法（特開(kāi)平6-33217）。
帶中間退火的兩次冷軋，軋至≤0.25mm厚度、脫碳退火、涂退火隔離劑MgO，高溫退火。通過(guò)調(diào)整涂布的退火隔離劑的數(shù)量，提高占積率達(dá)0.90-0.92，并降低鋼卷側(cè)變形深度，中間變形長(zhǎng)度（中歪）。本發(fā)明控制涂布置在5.8-6.5g/m2。公式為0.90≤W/(V*ρ）≤0.92。式中W為MgO涂布重量；V為MgO涂布到帶卷的體積m3；ρ為鋼板密度（kg/m3）。
側(cè)變形深度指板寬邊部發(fā)生的變形寬度。中部變形長(zhǎng)度指帶卷外圈部分板寬中央部位發(fā)生的變形長(zhǎng)度，這些變形主要是在高溫退火1200℃左右發(fā)生的。中部變形主要是高溫退火冷卻時(shí)在帶卷半徑方向上發(fā)生溫度差，在帶卷外圈部分發(fā)生中部變形。側(cè)變形是由高溫退火爐帶卷承載臺(tái)與帶卷的熱膨脹差，特別是薄規(guī)格材帶卷因其下側(cè)部單位重量增大而發(fā)生變形。在此之前，特開(kāi)昭56-103046號(hào)、61-52320號(hào)公報(bào)也作過(guò)研究，但當(dāng)產(chǎn)品厚度減薄時(shí)，這類(lèi)問(wèn)題又頻繁發(fā)生。
（3）川崎厚度0.15-0.25mm取向硅鋼板（特開(kāi)平成4-2724）。
由wt%計(jì)，C 0.02-0.10、Si 2-4、Mn 0.05-0.10、Als 0.01-0.065、Se 0.01-0.10、N 0.003-0.015、Sb 0.01-0.20成分組成的板坯，熱軋至厚度1.6mm以下。熱軋板在500℃以下卷成帶卷。繼而以83%-90%壓下率冷軋至最終成品厚度0.15-0.25mm，經(jīng)脫碳退火后涂布退火隔離劑，最終成品退火，升溫至700-800℃保溫10-100h，再以5-50℃/h升溫速度加熱至1100-1250℃進(jìn)行凈化退火。制成適用于變壓器鐵心等的磁性優(yōu)良的超薄取向電工鋼板。
6、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)目前只有武鋼生產(chǎn)取向硅鋼，市場(chǎng)占有率不到40%，國(guó)內(nèi)對(duì)取向硅鋼的需求主要依賴于進(jìn)口。作為鋼鐵企業(yè)和力爭(zhēng)躋身世界500強(qiáng)的寶鋼，取向硅鋼的生產(chǎn)目前僅處于中間試驗(yàn)階段，因此了解世界取向硅鋼的主要生產(chǎn)國(guó)家和企業(yè)在一些關(guān)鍵技術(shù)方面的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)，對(duì)于將來(lái)高質(zhì)量生產(chǎn)取向硅鋼和開(kāi)發(fā)研究有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)技術(shù)是必要的，希望本文能對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)企業(yè)和研究單位在生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)取向硅鋼的技術(shù)方面帶來(lái)啟發(fā)和幫助。
