制备高硅钢非传统新工艺的开发

　　近年来，地球变暖和大气污染等环境问题及能源短缺问题受到人们高度关注，铁芯材料高性能化和高效化的要求越来越严格。高硅钢因其许多优异的磁性能，在电力工业中实现高效化、节能化、轻便化和低噪音化方面，具有广阔的发展和应用前景。现在面临的最大问题是其高硅含量带来的高脆性，给高硅钢的生产带来很大的困难，限制了其应用和发展。为此，除了正在积极探索通过改造传统工艺来生产高硅硅钢片之外，也在努力开发非传统的新工艺。

　　一、喷射成形法

　　中国科学院金属所利用喷射成形制备出了Fe-4.5Si%硅钢板坯，以工业纯铁和工业纯硅，按照Fe-4.5Si%的成分制备母合金，在雾化压力0.6～1.2MPa、沉积距离为300～600mm的条件下，形成沉积板坯。然后，在氩气保护下将高硅板坯加热到1100～1200℃，采用压力机对其压实，获得5mm左右的板坯。然后在1000～1050℃下进行热轧，压下率为15%左右。经多道次重复轧制，最后轧成约3mm的粗轧板坯；将粗轧板坯表面清理后，将其加热到950～1000℃，进行热轧，每次轧制压下率为15%～20%，获得1mm厚的板坯，酸洗后，将板坯加热到900℃，在轧制压下率约为10%的条件下进行多道次热轧，最终获得厚度为0.5mm的高硅钢片。最后在720℃，真空度为10-3Pa条件下保温8小时，获得性能优异的高硅高硅钢片，磁感应强度B25为1.544T、B50为1.641T；铁损P10/50为1.437W/kg，P15/50为3.43W/kg。

　　二、沉积扩散法

　　沉积扩散法是在基板表面沉积高硅层，再通过扩散渗硅使表面的高硅逐渐扩散到基板内部，从而制成高硅钢板。例如，将已轧制好的0.35mm厚的基板在800～850℃浸入熔融的Al-Si浴中，从而在表面形成一定梯度的Al-Si分布，随后进行中间冷轧，最后在1100℃以上真空炉内进行退火热处理，使Al-Si原子扩散到基片内部。此方法可获得铁损P10/50为0.81W/kg，P10/400为13.5W/kg的高硅硅钢片。

　　日本钢管公司成功开发并利用化学气相沉积扩散法，生产出厚0.1～0.5mm、宽400mm的含6.5%Si无取向高硅钢片。他们将硅含量为2.5%～3.0%Si的普通冷轧硅钢带作基材，在N2或惰性气体保护下的无氧气氛中加热至1023～1200℃，使钢表面暴露在SiCl4气体中，发生化学反应，生成的Fe3Si沉积在钢板表面再热分解成活性硅原子［Si］，然后在惰性气氛中高温保温，使得表面富硅层中的硅原子向板材内部中心扩散，使其成分达到6.5%Si的要求，然后控速冷却。冷却过程中进行两种处理:其一是冷却至居里温度以下时进行磁场冷却，这样可显著提高磁性。其二是在磁场冷却之前或之后或之中，对钢带在200～600℃的温度下进行温轧塑性加工以改善表面质量。现在，日本已建成月产100t的CVD连续渗硅生产线，可生产0.05～0.3mm厚、600mm宽的6.5%Si高硅钢片。