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高硅电工钢薄带铸轧工艺及装备技术

2014-2018运行周期工作总结

编者按：“钢铁共性技术协同创新中心”自2014年10月通过国

家获批认定至今，运行已满4年。中心工艺与装备研发平台面向国家

重大战略需求，面向经济社会主战场，面向世界科技发展前沿，围绕

钢铁行业关键共性工艺与装备技术领域，根据既定的平台顶层设计总

体发展架构，结合行业发展需求，在选矿、冶炼、连铸、热轧、短流

程、冷轧及智能制造等领域，明确重大任务，汇聚创新资源，协同创

新，开发出系列创新工艺及装备，助推钢铁行业资源节约、环境友好、

高品质钢铁产品的开发生产，圆满完成了既定的任务和指标。针对工

艺与装备研发平台建设成效和必威体育精装版研发成果，本报特组织相关报道，

以飨读者。

特殊用途高端电器集约化、高效化以及低噪声的使用需求，对铁

芯软磁材料提出了极高的性能要求。6.5wt.%Si钢具有高磁导率、低

铁损和近乎为0的磁致伸缩系数等特点，是最理想的高频软磁材料。

高效率、低成本的制备这类材料对于我国装备制造产业升级和国防建

设具有重要战略意义。东北大学2011钢铁共性技术协同创新中心经过

4年来的理论研究、实验等基础研究，突破了形变诱导无序相、低温去

应力退火、取向6.5Si钢二次再结晶控制等关键技术，开发出高硅钢薄

带连铸-温轧关键生产技术和工艺设备，建设具有自主知识产权的、具

有国际先进水平的高硅电工钢薄带铸轧试验生产线，形成并完善

6.5wt.%Si的亚快速凝固技术、脆性控制技术等理论体系及生产工艺

体系，取得显著成果。

先进短流程热轧工艺与装备技术方向围绕高速高频电机、高频变

压器、高频扼流线圈和高频磁屏蔽等高频电子设备越来越多的应用而

带来的适用于高频服役的无取向硅钢需求，结合2011钢铁共性技术协

同创新中心重大任务，凝练出“高硅电工钢薄带铸轧工艺及装备技术”

课题。经过4年来的理论研究、实验等基础研究，突破了形变诱导无

序相、低温去应力退火等关键技术。武钢国家硅钢工程技术研究中心

薄带铸轧试验机作为国家高技术研究发展计划（863计划）项目“节

能型电机用高硅电工钢开发”的依托项目，基于东北大学轧制技术及

连轧自动化国家重点实验室在薄带连铸-温轧工艺技术方面多年的研究、

开发成果，武钢国家硅钢工程技术研究中心与东北大学合作，开发出

高硅钢薄带连铸-温轧关键生产技术和工艺设备，建设具有自主知识产

权的、具有国际先进水平的高硅电工钢薄带铸轧试验生产线，形成并

完善6.5wt.%Si钢的亚快速凝固技术、脆性控制技术等理论体系及生

产工艺体系，取得显著成果。下面将分别对上述三项研究内容的成果

予以介绍说明。

“高硅电工钢薄带铸轧工艺及装备技术”研究针对国家电子工业

对高硅电工钢的需求，旨在通过提升硅钢中的硅含量从而有效提升硅

钢软磁性能并降低铁损，但是随着Si含量的提升，在6.5wt.%Si钢中

产生了大量的有序相和强度很高的Fe-Si共价键，导致6.5wt.%Si钢硬

度大幅度提升，室温塑性几乎为零，因此制备6.5wt.%Si钢薄板具有

极高难度，这严重制约6.5%Si钢在工业上的推广及使用。开发突破薄

带连铸高硅钢关键技术，其特点是可以将高温熔融的钢水直接制备成

接近成品厚度的薄带，该方法具有节能减排、缩短生产流程和提高生

产率等优点。利用薄带连铸工艺生产6.5wt.%Si钢薄板，可以省掉大

压下量热轧工序，所以能够避免热轧时裂纹的产生。另一方面，由于

薄带连铸工艺具有亚快速凝固的特点，采用该工艺可以制备出具有细

小等轴晶组织的薄带，从而增加6.5wt.%Si钢薄带的初始韧性，这将

大大提升后续轧制过程的成材率。采用“铸轧-热轧-温轧-冷轧”的工

艺路径克服高硅钢室温脆性的短板，借助薄带连铸工艺和形变诱导无

序效应，成功制备出表面质量良好、磁性能优良的6.5wt.%Si钢冷轧

薄板，并实现工业应用。

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基础研究与关键技术

1.1形变诱导无序相

当硅钢基体中的Si含量升高到6.5wt.%时，硅钢材料的软磁性能

得到很大提升。但与此同时，由于产生大量的B2和DO3有序相（图

1和图2）及强度很高的Fe-Si共价键，6.5wt.%Si钢的硬度迅速提升，

室温塑性急剧下降。改善6.5wt.%Si钢的室温脆性问题或避开脆性问

题直接制备出具有成品厚度的