无取向电工钢产品的发展及需求，已由中低牌号产品向高效及高牌号产品发展。随着变频技术的进步及新能源动力的开发，原属小众品种的无取向电工钢薄带产品已逐渐成为新兴产品，原来依赖进口、由小规模军工企业和科研机构生产的薄带产品已满足不了未来发展的需要。
无取向电工钢高牌号薄带产品是功能性软磁材料，因其在中高频率激磁条件下损耗低、导磁率高、磁噪音小等优良特性，以及相应的经济性，已成为电磁转换装置中“高”、“精”、“尖”精密铁芯制造领域的主要材料。产品合金含量高（硅铝总量3.5%~6.5%），钢质纯净度高，冶金流程长，工艺控制窗口狭小，轧制技术要求高，热处理技术难度大，目前仍是国内外少数企业的垄断性产品。
1、国内外无取向电工钢薄带产品技术进展
薄带产品传统上主要用于军用及科研领域，目前已扩展到民用领域，多年来，以日本为龙头，一直致力于开发极薄规格，磁性能极高的电工钢薄带，并且技术保密和封锁极其严格，进入中国市场的产品也很少，一般都由国外企业直接销售，为防止流失，使用中由专人监控并对余料进行回收，高端产品一度被称为“超级铁芯”。
1.1、国外无取向电工钢薄带技术进展
与常规电工钢产品一样，在电工钢薄带领域，日本仍走在国际前沿，并通过产品特性及品种的不断提升，引领高端行业的发展。
1.1.1、日本新日铁典型产品
新日铁早期开发的低高频铁损系列共有4个牌号：15HTH1000、20HTH1200、20HTH1500和20HTH1800。高频铁损P1.0/400比通用的35H250和50H310低1/2~1/3。以20HTH1200为例，P1.0/400=11W/kg，B50=1.63T，屈服强度=420MPa。
其产品主要生产工艺特点是在尽可能提高Si含量的同时，降低C、S、N、Ti等不利元素的含量（常规高级别高牌号产品洁净度要求C≤0.002%，S≤0.001%，N≤0.0015%，O≤0.0015%，Ti≤0.0015%）；热轧板经过高温常化后一次冷轧到0.2mm（克服钢质脆性的专有轧制技术），高温连续退火，最终冷轧压下率控制在85%~93%；0.15mm的产品采用二次冷轧法生产，热轧板也要经过高温常化，产品主要性能指标如表1所示。
表1：日本新日铁高效薄带系列产品特性指标
|
牌号
|
厚度/mm
|
最大铁损/（W·kg-1）
|
最小磁感B5000/T
|
硬度（HV）
|
抗拉强度/MPa
|
|
|
P1.0/400
|
P1.0/10000
|
|||||
|
15HTH1000
|
0.15
|
9.4
|
16.7
|
1.61
|
200
|
410
|
|
20HTH1200
|
0.20
|
10.6
|
21.3
|
1.63
|
200
|
420
|
|
20HTH1500
|
0.20
|
12.2
|
23.6
|
1.63
|
198
|
380
|
|
20HTH1800
|
0.20
|
13.4
|
28.4
|
1.68
|
150
|
270
|
另外，在高频超高转速电机设计中，考虑铁芯材料的强度要求，新日铁还开发了高强度系列的无取向电工钢薄板，其生产技术主要手段是在钢中填加P、Mn、Ni等元素，通过固溶强化及再结晶组织控制来提高钢带强度，其屈服强度比通用的35H250高1.5~2.0倍，同时保持磁性能不降低，如表2所示。
表2：新日铁无取向电工钢高强薄带系列产品特性指标
|
牌号
|
厚度/mm
|
最大铁损/（W·kg-1）
|
最小磁感B5000/T
|
硬度（HV）
|
抗拉强度/MPa
|
|
|
P1.0/400
|
P1.0/10000
|
|||||
|
15HST780Y
|
0.15
|
37.9
|
21.8
|
1.62
|
234
|
841
|
|
20HST570Y
|
0.20
|
23.8
|
24.8
|
1.61
|
208
|
647
|
|
20HST780Y
|
0.20
|
38.3
|
26.3
|
1.63
|
234
|
841
|
1.1.2、日本JFE典型产品
日本JFE无取向电工钢薄带有两大系列产品，已发展到5个牌号，其硬度（HV）≤200，冲片性好，与通用的0.35mm无取向电工钢高牌号35RM210相比，B5000提高了0.01~0.02T，如表3所示。
表3：日本JFE无取向电工钢薄带系列产品特性指标
|
牌号
|
厚度/mm
|
最大铁损（P1.0/400）/（W·kg-1）
|
理论密度/（kg·dm-3）
|
最小磁感B5000/T
|
最小叠装系数/%
|
|
|
JNEH CORE系列
|
20JNEH1200
|
0.20
|
12.0
|
7.65
|
1.62
|
93.0
|
|
20JNEH1500
|
0.20
|
15.0
|
7.65
|
1.63
|
93.0
|
|
|
Super Core系列
|
10JNEX900
|
0.10
|
9.0
|
7.49
|
1.29B800
|
|
|
10JNHF600
|
0.10
|
10.1
|
7.53
|
1.15B800
|
|
|
|
20JNHF1300
|
0.20
|
14.5
|
7.57
|
1.09B800
|
|
|
1.1.3、其它薄带产品发展情况
日本钢管开发了0.20mm和0.30mm的产品，0.30mm磁性能为P1.0/400=14.3W/kg，B10=1.43T；0.20mm产品磁性能为P1.0/400=11.6W/kg，B10=1.42T。
JFE也开发出加Cr的电工钢（4.5%Si+4.0%Cr），其0.10mm规格产品制成25kHz下开关电源中的滤波电感、70kHz感应加热焊接用双端阻抗元件和脉冲励磁的高速执行构件，效果都比非晶带材和6.5%Si电工钢好，显示出薄带产品的优越性。
1.2、国内无取向电工钢薄带生产情况
武钢作为国内最大的电工钢生产企业之一，生产规模、品种开发、应用研究领域一直处于国内领先水平，其产品覆盖机电、家电、航空航天等所有电工钢应用领域。为适应电机小型化、高效化发展需要，武钢开发了厚度规格为0.15mm和0.20mm的无取向电工钢薄带系列产品，如表4所示。
表4：武钢无取向电工钢薄带系列牌号和性能指标
|
牌号
|
厚度/mm
|
最大铁损（P0.5/1000）/（W·kg-1）
|
最大磁感B2000/T
|
硬度（HV5）
|
理论密度/（kg·dm-3）
|
最小叠装系数/%
|
|
15WTG1550
|
0.15
|
15.5
|
|
185
|
7.65
|
91.0
|
|
20WTG1500
|
0.20
|
15.0P1.0
|
|
190
|
7.65
|
92.0
|
|
20WT1700
|
0.20
|
17.0
|
1.40
|
190
|
7.65
|
93.0
|
注：产品标准为Q/WG（GG）04-2004。
随着国内新能源动力汽车的发展，汽车研发机构对薄规格无取向电工钢产品提出新的技术要求，国内0.20~0.35mm规格的系列产品正在开展认证工作，但我国目前尚未有主要钢厂批量生产0.15mm以下薄规格无取向电工钢，仅武钢曾进行过研发试生产。
另外，上海钢铁研究所、东北大学等科研院所在20世纪90年代也开始进行无取向电工钢薄带产品的研制开发，如利用表面机械研磨/异步轧制等方法制备具有纳米结构表层的ω（Si）=3%无取向硅钢薄带等，但均未进入实质性生产。国内现仅有个别军工企业及小型企业，根据需求采购相应高牌号产品作为原料，进行分切并进一步轧制及热处理进行窄带产品生产，产品质量满足不了要求。
2、无取向电工钢薄带产品应用领域
2.1、国内主要应用情况
从我国下游行业生产看，无取向电工钢薄带主要用于汽车微电机、家用电器、电子通讯（手机）、计算机、电子变压器、高精仪器仪表等行业。现今0.20~0.35mm产品正在电动汽车发动机领域试用及认证，有望带动薄带产品的快速发展；高转速临界电机的发展，带动0.20mm产品需求旺盛，往往采购不到；0.15mm、0.20mm产品在新型设备上设计和采用，具有广泛的发展空间。随着变频及高频控制技术的发展，无取向电工钢薄带产品已出现需求快速增长态势。
2.2、电工钢薄带主要应用行业发展
2.2.1、微电机行业的应用及发展
无取向电工钢薄带产品因其各向同性优良，尺寸精确，磁响应性快，损耗极低，适应高速冲床等规模化生产，广泛应用于微电机领域的铁芯制造。
微电机作为工业装备业的重要基础产品，具有较广的市场领域，遍及信息处理、音响设备、汽车电器、国防、航空航天、工农业生产、日常生活的各个方面，也是无取向电工钢薄带使用的重要领域。现今社会已进入信息化和智能化时代，各行各业的发展进一步促进了微电机技术的快速进步，朝着小型轻量化、高效率化、大转矩、低振动、低噪声、高可靠性、低价格、长寿命等方向发展。我国微电机行业已经发展成为比较齐全的产业体系，近些年持续保持着高速增长势头。
以计算机及外围设备行业的微电机对薄带产品的需求为例，一台普通复印机中大约用到了约20台微电机，见图1。其它如与日常生活紧密相连的通讯手机——振动电机，高级轿车多达近百的微电机控制等等，均与薄带产品密切关联。
1—扫描电动机；2—透镜电动机；3—磁鼓电动机；4—纸提升电动机；5—送纸电动机；
6—连接板电动机；7—引导移动电动机；8—磁粉补给电动机；9—传送电动机；10—风机电动机
图1：复印机上所使用的微电机或马达
2.2.2、电子变压器行业应用及发展
无取向电工钢薄带产品因其磁导率高，横纵向磁差距性小，整体回转磁路损耗低，加工性优良，被广泛应用于电子变压器领域的精密铁芯制造（R、C、E、I型芯片）。
电子变压器是指用于电子线路和控制电路中的变压器，其主要功能是变压、变流、隔离和阻抗匹配等，同时还能起到波形、频率变换、稳压、放大、开关、压缩、存储、逻辑功能等方面的作用。按其用途分为音频变压器、中频变压器、脉冲变压器、电源变压器、开关电源、回扫变压器和偏转线圈等。电子变压器产品从传统的“大、重、厚”，走向新型的“轻、薄、小”，整体正在朝着“高频化、低损耗、重量轻、体积小”的方向发展。新的工艺技术也促进了加工工艺的转变，原料需求由高等级取向产品、取向薄带产品同步向无取向薄带转换，加速了行业的快速发展。
2.2.3、电感器等精密铁芯制造行业应用及发展
电感器是一种常用的电子元器件，其铁芯制造过程中，要求原料轻薄、尺寸精确、磁反应灵敏、极低损耗率、高频特性良好。根据应用可分为高频电感器（各种天线线圈、振荡线圈）和低频电感器（各种扼流圈、滤波线圈等）。日本在研制生产片式电感器方面居世界之首，产品广泛应用于计算机领域、电子领域和通信领域以及车载电子产品等高速增长的下游市场。国内高端电感器领域也正在加快投资步伐，抢占市场，这必将带动薄带产品的快速发展。
其它电子产品中如彩电、音响、MP3/MP4等；各类电池充电器；通信领域中各类高频变压器、功率电感器、片式电感器等；高精仪器仪表、民用雷达及航天等配套设备产业均将进一步推动无取向电工钢薄带市场的发展。
3、无取向电工钢薄带产品标准解析
随着高端科技领域及行业的快速发展及对薄带产品的需求，国家正在推进《中频用电工钢薄带》标准的制订，以规范薄带产品的生产及技术指标，促进薄带产业进步。
3.1、无取向电工钢薄带技术要求
无取向电工钢薄带钢的级别按最大比总损耗值和钢带的公称厚度分类，特征字符“W”。产品最小磁极化强度、最大比总损耗等性能要求应符合表5规定，其中除0.20mm规格薄带外，其余产品比总损耗值是经过制造方规定的消除应力退火条件下获得。
表5：冷轧无取向电工钢薄带磁性和工艺特性牌号
|
牌号
|
公称厚度/mm
|
最大比总损耗/（W·kg-1）
|
最小磁极化强度
（J/H=2000A/m）/T
|
最小叠装系数
|
最小弯曲次数
|
|
|
1.0T
|
频率
|
|||||
|
5W4500
|
0.05
|
45
|
1000
|
|
0.88
|
2
|
|
10W1300
|
0.10
|
13
|
400
|
|
0.91
|
|
|
15W1400
|
0.15
|
14
|
400
|
1.40
|
0.92
|
|
|
20W1500
|
0.20
|
15
|
400
|
1.40
|
0.93
|
|
|
20W1700
|
0.20
|
17
|
400
|
1.40
|
0.93
|
|
注：J=B-μ0H，J为磁极化强度；B为磁感应强度；μ0为真空磁导率，μ0=4π×10-7H/m；H为磁场强度。
此外，因薄带产品应用及加工的特殊性，产品尺寸精度要求更加苛刻，在镰刀弯、毛剌高度、不平度等均有特定的标准规范要求。
3.2、检查和测试
薄带产品推荐用25cm爱泼斯坦方圈测试，并由厚度规格决定相应片数。当钢带的宽度不够剪取时，试样全部从轧制方向剪取（可设相应技术规定）。各检测试样的制备、尺寸精度及加工要求，以及测试方法、复验等与现有电工钢带标准相近，不一一阐述。
3.3、无取向电工钢薄带产品其它技术指标
针对薄带产品的应用，现阶段的标准只初步规范出中频工作状态下的产品指标，对应产品的广泛性需求及使用方式仅是一个参考。产品规格方面未规范目前应用较多的0.30、0.25mm规格产品；产品的具体应用及测试，即不同的激磁状态、应用环境、侧重指标仍需供需协商；加工性能、力学特性、耐蚀条件、绝缘涂层等应用条件需探讨。
4、鞍钢无取向电工钢薄带产品研制可行性
4.1、无取向电工钢薄带工艺流程
日本生产无取向电工钢薄带的是生产冷轧电工钢高牌号产品较为成熟的钢铁联合企业，而其它国家及地区受技术限制或行业导向影响，常在科研机构及小型企业进行小规模生产。无取向电工钢薄带主要工艺流程如下：
铁水预处理（脱硫）→转炉冶炼（顶底复吹）→真空精炼（脱气脱碳合金化）→连铸（保护浇注）→热轧→常化或预退火→一次冷轧→中间退火（脱碳及组织控制）→二次冷轧→连续退火（组织控制、涂层及拉伸矫直）→检验判级→剪切包装→成品。
鞍钢现整体工艺装备水平及能力基本满足传统工艺流程需求。
4.2、鞍钢现阶段高牌号产品发展
鞍钢从硅钢产品发展战略考虑，新建了高性能硅钢产线一期工程，高牌号产品从2010年5月转入正式生产，至2013年上半年共生产高牌号产品约9万余吨，常规高牌号NGO系列产品逐渐成熟，高等级高牌号GNGO系列品种逐渐完善，已基本实现了国标产品品种的全覆盖，如表6所示。
表6：鞍钢现阶段高牌号系列产品表
|
规格/mm
|
牌号
|
P1.5/（W·kg-1）
|
B5000/T
|
理论密度/（kg·dm-3）
|
说明
|
||
|
保证值
|
典型值
|
保证值
|
典型值
|
||||
|
0.35
|
35AW230
|
2.28
|
2.20
|
1.63
|
1.67
|
7.60
|
工业试验
|
|
35AW250
|
2.48
|
2.35
|
1.63
|
1.68
|
7.60
|
||
|
35AW270
|
2.68
|
2.45
|
1.63
|
1.68
|
7.65
|
批量试制
|
|
|
35AW300T
|
2.75
|
2.53
|
1.63
|
1.68
|
7.65
|
||
|
35AW300
|
2.80
|
2.63
|
1.64
|
1.68
|
7.65
|
常规生产
|
|
|
35AW330
|
2.90
|
2.75
|
1.65
|
1.69
|
7.65
|
||
|
35AW360
|
3.20
|
2.90
|
1.65
|
1.68
|
7.65
|
||
|
0.50
|
50AW230
|
2.28
|
2.20
|
1.63
|
1.66
|
7.60
|
工业试制
|
|
50AW250
|
2.48
|
2.35
|
1.63
|
1.66
|
7.60
|
||
|
50AW270
|
2.60
|
2.48
|
1.63
|
1.67
|
7.60
|
批量试制
|
|
|
50AW290
|
2.70
|
2.56
|
1.63
|
1.68
|
7.60
|
||
|
50AW310
|
2.80
|
2.68
|
1.63
|
1.68
|
7.65
|
常规生产
|
|
|
50AW330
|
2.90
|
2.78
|
1.63
|
1.69
|
7.65
|
||
|
50AW350
|
3.10
|
2.85
|
1.63
|
1.69
|
7.65
|
||
|
专用50A-NF1
|
3.30
|
2.95
|
1.66
|
1.69
|
7.65
|
||
鞍钢在高牌号产品工艺及技术研发中，依靠自主技术，尝试进行了微合金、多元主体合金设计研究，建立了合金化趋势及固溶析出行为研究平台；开发了实验室模拟热处理试验及产品再结晶行为研究方法；与科研院校进行机理研究及前沿技术研究弥补了企业工程研究的不足等等，这些都成为鞍钢无取向电工钢产品技术进步的保障。使之从已有钢种及工艺对产品的保障能力发展到具备薄带产品的开发能力。
4.3、鞍钢无取向电工钢薄带产品技术开发准备
随着鞍钢无取向电工钢高、中、低牌号系列常规产品逐渐成熟，结合市场高端行业及领域发展需求，应提前进行无取向电工钢薄带产品技术贮备。
初期可结合现有高等级高牌号GNGO系列产品（35AW210~35AW250）的推广，开展电动汽车电机用钢、中频、高频特殊电机、电感器及电抗器所需“个性化”产品开展应用研究，逐步推进0.30mm、0.25mm规格产品研制开发，作为未来薄带产品技术开发的基础；并结合现有工艺装备条件重点进行0.20mm、0.15mm产品的研制。此外，依据现有试验条件、生产工艺、控制技术仍需进行相应的技术可行性研究准备，如表7所示。
表7：无取向电工钢薄带产品开发技术贮备项目
|
贮备项目
|
技术说明
|
主要措施
|
|
检测技术开发
|
精密加工、高频磁导计应用、系统检测流程、综合损耗分类（磁滞、涡流及杂散—反常）检测等技术开发。
|
精密设备引进及应用开发。
|
|
先行中试线建设
|
压下率控制技术、热处理工艺制度（温度、气氛、张力、速度等）、薄带产品再结晶行为等工艺研究。
|
试验线建设或院校合作。
|
|
重点工艺技术
|
薄带轧制技术、温轧工艺、二次退火控制技术、涂层涂敷工艺等研究。
|
现有机组改造或新建、增建。
|
|
产品应用研究
|
各激磁频率下磁特性指标及改进、脉冲场强影响、加工工艺、铁芯应用工艺等研究。
|
与用户合作，装机试验及优化改进。
|
5、结语
国内电工钢中、低牌号产能已过剩；高牌号及其薄带产品生产流程长、技术含量高、技术秘密多，是世界上少数钢厂最为保密的核心技术之一，现涉足企业不多，受经济危机及市场影响较小。早日贮备相应生产技术，将为企业带来巨大的经济效益。
随着各行各业的科技进步和全球节约能源和绿色环保的推进，以及国防军工、机电、电子、家电、汽车等产品的小型化、极薄化、环保化、节能化、高效化的发展方向，无取向电工钢薄带产品的前景十分广阔，需求也将日趋增长，是高牌号电工钢产品发展的又一重要方向。
收稿时间：2013年11月
原文链接：http://1guigang.com/news/1249.html，转载请注明出处~~~
