無(wú)取向電工鋼JGW1000的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)

王勇

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司鋼鐵研究院，山東濟(jì)南 250101）

生產(chǎn)技術(shù)

無(wú)取向電工鋼JGW1000的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)

王勇

（山東鋼鐵集團(tuán)有限公司鋼鐵研究院，山東濟(jì)南 250101）

通過(guò)鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐→真空精煉→連鑄→熱連軋→酸洗→冷軋→退火生產(chǎn)工藝流程，成功開(kāi)發(fā)了冷軋無(wú)取向電工鋼JGW1000，并實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。產(chǎn)品性能檢測(cè)表明：研制的JGW1000鋼磁性能良好，組織均勻，平均晶粒直徑約為72 μm；工藝分析表明，降低加熱溫度、提高終軋卷取溫度會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能產(chǎn)生有利影響。

無(wú)取向電工鋼；JGW1000；組織；磁性能

1 前言

電工鋼是一種軟磁材料，是電器設(shè)備不可缺少且用量大的節(jié)能型材料。為適應(yīng)我國(guó)機(jī)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，電工鋼的用量越來(lái)越大。其中低牌號(hào)無(wú)取向電工鋼因其具有磁感應(yīng)強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單及制造成本低等特點(diǎn)，適于制造微型及中小型電機(jī)，可提高電機(jī)效率，降低電耗并能減小電機(jī)體積和節(jié)約電機(jī)制造用材［1］。山鋼股份濟(jì)南分公司生產(chǎn)的無(wú)取向電工鋼JGW1000具有磁感應(yīng)強(qiáng)度高及制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，滿足了微型及中小型電機(jī)市場(chǎng)需求。

2 JGW1000鋼的試制開(kāi)發(fā)

不同的電工鋼牌號(hào)，其化學(xué)成分不同，根據(jù)牌號(hào)磁性能的要求，綜合考慮化學(xué)成分對(duì)微觀組織和磁性能的影響［2-3］，設(shè)計(jì)了JGW1000鋼的化學(xué)成分控制范圍。為滿足電工鋼的磁性能要求，結(jié)合山鋼股份濟(jì)南分公司自身的設(shè)備特點(diǎn)，制定工藝路線為：

鐵水脫硫→120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼→真空精煉→連鑄→熱連軋→酸洗→冷軋→連續(xù)退火及涂絕緣層→性能檢測(cè)。

鐵水要求深脫硫并扒渣處理，要求出站鐵水S含量控制在0.004%以下，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中，加入大量石灰，使高溫鋼水與石灰充分混合，進(jìn)一步深脫硫，RH合金化及將鋼中碳降到0.005%以下；連鑄使用超低碳專(zhuān)用塞棒、保護(hù)套管，整澆次使用無(wú)C堿性中包覆蓋劑，無(wú)C中包工作層，采用硅鋼專(zhuān)用二冷配水制度；熱軋時(shí)制定合適的加熱、終軋、卷取溫度，并根據(jù)成分制定合理的退火制度，保證成品晶粒粗大均勻，以獲得合格的磁性能。

3 試制結(jié)果及分析

3.1 化學(xué)成分

冶煉電工鋼JGW1000的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 JGW1000鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

3.2 磁性能

利用交流磁性測(cè)量?jī)x，將0.5 mm的冷軋硅鋼成品JGW1000以單片測(cè)量鐵損P15/50（W/kg）和飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度B50（T），經(jīng)過(guò)200批次的測(cè)試：P15/50為5.384～5.478 W/kg，平均5.413 W/kg；B50為1.729～1.756 T，平均1.746 T。JGW1000產(chǎn)品具有很好的磁性能。

3.3 鑄坯組織

圖1為JGW1000鋼連鑄坯的低倍組織。觀察低倍組織發(fā)現(xiàn)，連鑄坯的表面為激冷層，是由細(xì)小等軸晶構(gòu)成的5～10 mm厚的細(xì)晶帶。激冷層之后到心部為發(fā)達(dá)的柱狀晶組織，且存在明顯的三角區(qū)，連鑄坯中心存在少量的等軸晶區(qū)，有部分穿晶組織。由于鑄坯較薄（厚度為135 mm），連鑄過(guò)程中冷速較快形成了此種組織。

圖1 JGW1000鋼鑄坯低倍組織

3.4 加熱溫度對(duì)夾雜物析出的影響

電工鋼板坯加熱主要考慮減少M(fèi)nS、AlN等夾雜物的固溶量，避免MnS、AlN回溶，使得熱軋板中析出的MnS、AlN粒子體積分?jǐn)?shù)多、尺寸粗大，退火再結(jié)晶過(guò)程中促進(jìn){100}、{110}等有利織構(gòu)，抑制{111}不利織構(gòu)。若板坯加熱溫度高，則熱軋塑性好，但產(chǎn)品磁性較低；加熱溫度低，熱軋塑性差，但產(chǎn)品磁性高。在軋機(jī)能力允許前提下，熱軋加熱溫度應(yīng)盡量低，以取得盡量高的磁性能。資料顯示［4-5］，加熱溫度應(yīng)＜1 200℃。

對(duì)熱軋板夾雜物進(jìn)行掃描電鏡分析，典型夾雜物形貌見(jiàn)圖2。根據(jù)成分分析，夾雜物主要為以Al2O3為主的氧化物夾雜，未發(fā)現(xiàn)MnS及AlN析出。

圖2 JGW1000熱軋板夾雜物形貌及能譜分析

3.5 生產(chǎn)工藝對(duì)產(chǎn)品磁性能的影響

對(duì)電工鋼而言，熱軋溫度對(duì)電磁性能的改善起著重要作用，精軋開(kāi)軋溫度在奧氏體區(qū)，帶鋼的組織為奧氏體+鐵素體，為了獲得均勻粗大的熱軋晶粒，終軋溫度必須在鐵素體再結(jié)晶區(qū)。在一定范圍內(nèi)提高終軋溫度，使熱軋板的晶粒及MnS和AlN粗化，從而可以改善產(chǎn)品磁性能。

卷取冷卻方式宜采用后段冷卻，以保證充分再結(jié)晶。在一定的溫度范圍內(nèi)采用高溫卷取能有效改善成品的組織狀態(tài)，可以使熱軋板晶粒粗大，并且可以使析出物充分粗化，卷取溫度高于700℃可以起到熱軋卷常化或預(yù)退火改善織構(gòu)和磁性能的作用［6］。

熱軋鋼卷經(jīng)過(guò)單機(jī)架6道次冷軋，由2.75 mm軋至0.5 mm，道次壓下率分配原則：第一、二道次用大壓下率，以后隨加工硬化，道次壓下率逐漸減小，使各道次軋制大致相同。退火溫度為750～900℃，退火時(shí)間為3～5 min。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品磁性能結(jié)果滿足用戶要求。

3.6 不同工序?qū)ξ⒂^組織的影響

JGW1000鋼熱軋狀態(tài)的組織如圖3a、b所示，可以看出再結(jié)晶幾乎在熱軋板的整個(gè)厚度方向發(fā)生，都呈現(xiàn)等軸晶，只是晶粒尺寸有所不同而已。在中心區(qū)域有些晶粒沿著軋向被拉長(zhǎng)，同一些細(xì)小的再結(jié)晶晶粒交替出現(xiàn)?？拷韺犹幗M織比較致密。分析認(rèn)為，由于表面與軋輥之間大的摩擦力而產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，使表層組織比中心區(qū)域具有更大的形變儲(chǔ)能，從而促進(jìn)再結(jié)晶使得晶粒細(xì)化。

冷軋態(tài)的組織如圖3c所示，為典型的晶粒冷變形組織。熱軋板在冷軋塑性變形過(guò)程中，等軸狀晶粒隨著冷軋變形量的增加晶粒被不斷壓扁、拉長(zhǎng)，沿軋向呈纖維狀組織。

退火后的組織如圖3d所示，退火后再結(jié)晶均較為完全，平均晶粒直徑約為72 μm，Si約1%的冷軋無(wú)取向電工鋼合適的初次再結(jié)晶晶粒尺寸為50～80 μm，成品晶粒尺寸滿足要求。

圖3 JGW1000鋼不同工序狀態(tài)的微觀組織

通過(guò)制定合理的熱軋及冷軋退火制度，最終電工鋼產(chǎn)品獲得了較均勻、粗大的晶粒組織，從而提高了產(chǎn)品的磁性能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)合理的成分設(shè)計(jì)、加熱制度、軋制和退火工藝，山鋼股份濟(jì)南分公司研發(fā)的JGW1000無(wú)取向電工鋼獲得了良好的磁性能。目前該產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn)，應(yīng)用于制造微型及中小型電機(jī)，獲得了用戶的好評(píng)。

［1］何忠治.電工鋼的現(xiàn)狀與展望［J］.中國(guó)冶金，2001，54（5）：15-17．

［2］何忠治，趙宇，羅海文.電工鋼［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：183-193，279-284．

［3］Bruns H，Kaspar R.Direct Charging of Thin Slabs of a Cold Formable HSLA Steel［J］.Steel Research，1997，68（5）：215-219.

［4］周世春，黃望芽,陳凌峰，等.熱軋工序溫度對(duì)中低牌號(hào)無(wú)取向電工鋼磁性能的影響［J］.寶鋼技術(shù)，2004（2）：29-33．

［5］王強(qiáng).無(wú)取向硅鋼軋制工藝的研究［J］.安徽冶金，2007（1）：27-31.

［6］陳凌峰，黃望芽.熱軋卷取溫度對(duì)無(wú)取向電工鋼性能的影響［J］.寶鋼技術(shù)，2004（1）：33-35．

Development and Production of Non-oriented Electrical Steel JGW1000

WANG Yong

（The Research Institute of Iron and Steel of Shandong Iron and Steel Group Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

The non-oriented electrical steel with the grade of JGW1000 was developed successfully and produced by the processes of desulphurization for hot metal pretreatment,BOF steelmaking,vacuum refining,continuous casting and rolling,cold rolling and annealing.The results indicated that the magnetic properties of JGW1000 steel with homogeneous microstructure could meet the requirements of the manufactory standard.The average grain diameter is about 72 μm.The product could be used in the manufacture of high efficiency motor widely．The influences of heating,hot rolling,cold rolling and annealing process on the performance of the product were:lower heating temperature,higher rolling temperature and higher coiling temperature have a beneficial effect on product’properties.

non-oriented electrical steel;JGW1000；microstructure;magnetic property

TM275；TG142.1

A

1004-4620（2015）01-0011-02

信息園地

2014-11-10

王勇，男，1982年生，2008年畢業(yè)于沈陽(yáng)理工大學(xué)材料加工工程專(zhuān)業(yè)。現(xiàn)為山東鋼鐵集團(tuán)有限公司鋼鐵研究院工程師,從事新產(chǎn)品研發(fā)工作。