無取向電工鋼是含碳很低的矽鐵軟磁合金，是電力、電子和軍事工業中不可缺少的重要材料。據統計，2000年全世界電工鋼的總產量為671.4萬噸，到2005年已經超過了800萬噸。目前國內市場的消費量已遠超過300萬噸。其中，無取向矽鋼是在旋轉磁場中工作的電動機和發電機轉子的鐵芯材料，要求良好的磁性能和工藝性能。隨著電機高速化和小型化的發展，對無取向矽鋼的性能要求提出了更高的要求，如在高頻下具有低鐵損和高磁感強度等。
基本介紹
- 中文名：無取向電工鋼
- 外文名：Non-oriented Electrical Steel
- 性質：矽鐵軟磁合金
- 實質：電工鋼
- 環境：在旋轉磁場中
- 學科：電力工程
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簡介
隨著電機高速化和小型化的發展，對無取向矽鋼的性能要求提出了更高的要求，如在高頻下具有低鐵損和高磁感強度等。無取向電工鋼是含碳很低的矽鐵軟磁合金，是電力、電子和軍事工業中不可缺少的重要材料。據統計，2000年全世界電工鋼的總產量為671.4萬噸，到2005年已經超過了800萬噸。國內市場的消費量已遠超過300萬噸。其中，無取向矽鋼是在旋轉磁場中工作的電動機和發電機轉子的鐵芯材料，要求良好的磁性能和工藝性能。
冷軋取向電工鋼
冷軋取向矽鋼是指含2.9%～3.5%Si，鋼板晶體組織有一定規律和方向的冷軋電工鋼。一般指具有高斯織構的單取向矽鋼片，即（110）晶面平行於軋制面、[001]晶向平行於軋制方向的矽鋼。還有一種冷軋雙取向(立方織構{100}<001>)矽鋼。作用：冷軋取向矽鋼又稱冷軋變壓器鋼，用於製造各類變壓器的鐵芯。
製造工藝
生產具有高斯織構的矽鋼，關鍵在於利用二次再結晶。為了實現二次再結晶，通常需要在合金中添加正常晶粒長大抑制劑，如MnS等。晶粒長大抑制劑必須能以參雜的形式彌散地分布在合金基體內，在二次再結晶發生時，能夠有效地阻止基體晶拉的正常長大，同時，又要求在最後的高溫退火中可方便地消除掉，以免惡化產品的磁性能。在二次再結晶中、二次晶粒長大的取向核主要依靠適當的冷軋工藝和再結晶退火來產生。由於相變會破壞晶粒取向，因此在熱處理過程中保持單相至關重要。
冷軋工藝
熱軋板常化和酸洗後應儘快冷軋，如果停放時間長，鋼中固溶碳和氮析出形成不穩定第二相，使冷軋時碳和氮釘扎位錯作用減弱，退火後再析出的AlN尺寸增大，磁性降低。
1）以AlN為主要抑制劑的大壓下率冷軋法；
2）以MnS為主要抑制劑的二次冷軋法。
熱軋工藝
1）鑄坯；2）加熱；3）粗軋；4）精軋。
要求
根據最近的研究，電工鋼鋼質的潔淨要求為：
常規有害雜質：C≤20×10-6，S≤20×10-6，N≤20×10-6，O≤15×10-6；
磁性有害元素：Ti≤15×10-6,V≤30×10-6,Zr≤30×10-6,Nb≤30×10-6,As≤30×10-6,Cu≤5×10-4。
對無取向矽鋼磁性能有有利作用或雙重影響的元素有：
（1）鋁：鋁的作用與矽相似，鋁可以增加電阻、縮小奧氏體相區、促進晶粒長大，因而有一定的有利作用。但是鋁的作用要受矽鋼中氮含量的影響，鋁跟氮易形成AlN析出相，使矽鋼片的磁性能下降。當析出的AlN顆粒尺寸小於0.5μm時，它們釘扎晶界，阻礙晶粒長大，因而增加鐵損。但當析出的AlN顆粒尺寸大於1μm時，它們對晶界的釘扎作用很輕，因此對樣品磁性能影響很小。
（2）磷：磷可以改善鐵矽合金的磁性能。磷在晶界處能形成磷化鐵，可以改善矽鋼的沖片性。磷在晶界處的偏聚能阻礙不利的{111}取向的再結晶晶粒的形核及長大，提高磁感應強度。同時，磷會增加矽鋼的電阻而降低鐵損。
（3）錳：錳能夠增加矽鋼的電阻，降低鐵損。但錳的作用與硫含量有很大關係。當熱軋加熱溫度在MnS固溶溫度以下時，可以使生成的MnS粗化；若超過MnS固溶溫度則MnS就會固溶，並在隨後的冷卻過程中彌散析出，進而降低磁性能。
（4）錫：一定限制下的微量錫會促進有利織構的生成，提高磁感、降低鐵損。
