川崎钢厂生产无取向电工钢的回顾和发展（一）

1、前言

无取向电工钢的磁性没有方向性，因此主要用于发电机和马达等旋转机械的铁心材料。由于其冲片性能和其他可加工性能优于取向电工钢，它还广泛用作小型变压器和其他固定电器设备的铁心材料。因此，无取向电工钢的开发对于电器设备的发展具有重大意义，尤其是在通过提高电器效率达到节能目的方面做出了巨大贡献。从要求低铁损的大型旋转机械到要求高导磁率的微型电器，应用广泛是无取向电工钢的特点。与这一特点相应。无取向电工钢有许多品种，从含Si高达3%左右的高牌号无取向电工钢到几乎不含Si的低牌号电工钢，应用范围很宽。这些钢种必须具有各种所需的性能，包括磁性能、规格精度、冲片性能、涂层绝缘性能、耐腐蚀性、机械性能、焊接性能等等。

川崎钢厂生产电工钢的历史可追溯到上世纪三十年代初，从生产热轧硅钢开始。冷轧无取向硅钢带（400mm带卷）的生产始于1954年，当时称为“RM 铁心”。从1959年起，生产宽规格产品和多种牌号产品，产量和质量都有了保障，并且建立起稳定的供货系统。另外，适应生产自动化和高效率以及电器和工具小型化的趋势，川崎钢厂还开发了具有独特性能的产品I这些产品包括无取向电工钢的最高级钢号50RM230，高导磁率的RP系列和消除应力退火后低铁损的RAM系列等。

本文将简要介绍川崎生产无取向电工钢的历史和近期的发展。

2、无取向电工钢的发展史

2.1 从热轧向冷轧的转变

起初，用二辊单道次式轧机生产单张式热轧电工钢板，这时的川崎板材厂刚从1927年的金融危机中恢复过来。然而，二战以后，由于原料质量下降和其他原因，扁平材的质量出现明显下降。正是为了摆脱这一困难局面，川崎开始了电工钢的研发工作。日本在电工钢生产领域一直落后于欧美，所以这也成为日本发展电工钢的契机。当时世界电工钢生产工艺正从单张式钢板向高档高效的带卷生产过渡，于是川崎于1951年在其西宫厂区建成一座半连续式热轧生产线。尽管它只是一条窄带钢轧制线，但生产的热轧卷供一台可逆式冷轧机轧制，实现了从单张式钢板向钢卷的过渡。当时的炼钢工艺主要依赖于电炉，但1954年川崎建成并投产了一座平炉，同时还开发出了一种高温氢气退火技术。这些技术使川崎能够生产高档电工钢品种T90 （W_10/50 ≤0.9W/kg），该冷轧电工钢品种与当时的欧美产品相当，并开始称为“铁心”。

因为冷轧电工钢板缺乏一个表面氧化层，所以涂镀绝缘涂层是必不可少的。因此，在开发电工钢生产技术的同时，川崎也在努力研究涂层配方和连续涂镀技术，1958年上马被称为“D涂层”的涂覆－烘烤式磷酸盐涂层工艺。1966年，电工钢卷大规模冷轧生产系统建成，结束了川崎钢厂长达30年的热轧电工钢历史。

2.2 冷轧电工钢宽板大规模生产技术

1951年，川崎钢厂的Chiba厂区破土动工，目标是成为世界上最先进的钢铁生产厂。首先建成投产一座高炉和一座平炉，然后是热轧带钢厂和冷轧带钢厂。1958年，随着这些工厂的全面投产，川崎开始在Fukiai兴建一个生产线完备的电工钢生产厂，建成后将使用Chiba厂生产的热轧宽板作为原料。第二年，一条连续退火线投产，至此，川崎Fukiai钢厂开始生产无取向电工钢宽带。

“RM 铁心”系列的生产从50RM470至50RM600，即：“RM 18—23”，同时开发了一系列用于家电制造的低Si品种和用于大型旋转设备的高Si品种。60年代，日本家电等电器行业发展迅猛，这类电器所用小型电机的铁心渐渐要求采用高感应材料，尽管高感应材料的铁损较高。为响应市场的需求，1961年川崎开发了50RM1300，即“RM40”，接着在1963年开发了称为“RK铁心”的低Si电工钢板。后来“RK铁心”以50RM1000“RM50”和50RM1300“RM60”的牌号进行了大量生产。

在此期间，川崎还着手开发一种以半成品状态交货的冷轧产品，以响应市场对用于小型电机的高磁感低成本电工钢的需求。超级铁心“HPS”推向市场，它具有高感应性，退火后的铁损相当于50RM700“RM30”。半工艺电工钢由用户进行消除应力1退火，当时美国市场的需求很大，因为美国天然气便宜，退火成本低。这类产品由最终退火后的平整工艺给予少量变形，由用户消除应力退火过程中由于应变诱发的晶粒长大导致的晶粒粗化使磁滞损耗下降。因此，这类产品的特点是，在具有低铁损的同时，还由于Si含量较低而具有高磁感。1982年，川崎钢厂成功地开发出另一个半工艺品种“Y铁心”，它具有更高的导磁率（1.5T时μ≥4000）。通过添加Sb来控制织构，使材料在轧制方向上表现出极优的磁性能，用作EI铁心材料取得了上佳的效果。1985年，为了适应市场对低铁损而非高导磁率电工钢的新需求，川崎开发了用于电机铁心的HPS-0。

在供大型旋转机械使用的高牌号无取向电工钢方面，1962年川崎生产出50RM330“RM11”，然后于1966和1970年分别开发出50RM310“RM10”和50RM290“RM9”。这些高牌号产品主要用于发电机的磁轭，提高了发电效率，达到节能效果。

起初，川崎生产的所有无取向电工钢均涂镀前面提到的D涂层。因其具有极好的耐热性和耐腐蚀性，D涂层在用户中享有盛誉，是“RM铁心”很快被市场接受的主要原因之一。即使今天该技术仍在广泛应用，专利权已授予德国一家化学生产商。此后，市场对冲片性能的要求更高，于是川崎开发了冲片性能更好的P涂层和C涂层，后者由于添加了有机树脂而使冲压性能明显改善。1974年，川崎又开发出多用途的半有机“AI涂层”，具有优良的综合性能，包括耐热、冲片、焊接和其他性能，并且一直在不断地改善。

2.3 开发更高品质和更多品种的产品

如前所述，无取向电工钢可明显分为用于大裂旋转机械的低铁损品种和小型电机的高磁感品种两类。虽然这两类品种在日本工业标准（《JIS C 2552》）中已经得到确立，但川崎并不局限于这一框架，而是主动开发更符合用户要求的高品质电工钢。

生产高纯度钢的炼钢技术是开发低铁损电工钢中最高级产品的基础。1978年，川崎开发了50RM270“RM8”，1983年又开发出50RM250“RM7”，两个品种都采用了超低S、O、N 和其他夹杂的高纯度钢冶炼技术。此后又成功开发出铁损更低的50RM230“RM6”。图1示出了川崎低铁损无取向电工钢的发展历史。

图1：RM系列低铁损品种的发展史

起初，通过降低Si含量也获得了高感应性，但与低铁损品种相比，直到1985年才通过织构控制技术生产出高磁感的RP系列。该系列产品在相同的Si含量下显示出B₅₀值提高0.02～0.03T。图2示出了川崎高磁感无取向电工钢的发展历史。

图2：RM系列高磁通密度品种的发展史

还开发了消除应力退火后低铁损电工钢。在压缩机电机和类似装置的应用领域，小型化与低钦损同样重要，所以须在钢板冲片以后进行消除应力退火的热处理。为了满足这一要求，开发了能在退火后同时获得高感应和低铁损的品种，并以RMA系列进行商品化生产，目前已发展到最高级别的RMA350。图3显示出该系列产品中铁损与磁感应强度之间的关系。

图3：磁感应强度与铁损之间的关系（RMA系列的数据为消除应力退火后测得）

高牌号半工艺电工钢主要销往北美市场，以质优而受到用户信赖。尤其值得一提的是，通过添加Sb和Sn生产高牌号半工艺电工钢的专利技术已经授权予美国的几家钢厂。

在优质电工钢的生产中，先进的生产设施和高效的质量控制系统是必不可少的。为此，川崎将生产从Fukia1分厂迁至Mizushima分厂，用最先进的设备和完善的质量控制系统大量生产高质量的无取向电工钢。

注：全文未完，待续！

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