1、概述
随着中国电力规划的逐步展开，变压器行业的投资规模不断增加。在未来几年内取向硅钢的市场需求将不断扩大，而传统高温取向硅钢高能耗、高污染的生产方式与钢铁行业节能、环保的发展趋势格格不入，严重限制了取向硅钢的发展。因此降低铸坯的加热温度是未来取向硅钢发展的必然选择。尤其是在钢材市场低迷的今天，降低铸坯加热温度，能够极大地节约生产成本，有助于钢铁企业早日走出困境。
取向硅钢是钢铁行业中唯一一个在生产过程中利用二次再结晶现象的产品。传统工艺中要发展完善的二次再结晶，需要把铸坯中粗大的MnS和AlN等颗粒重新固溶到基体中，并在随后热轧和常化过程中细小弥散地析出。尺寸细小且分布合理的析出物在高温退火的升温阶段能够强烈抑制初次再结晶晶粒的长大，促使高斯晶粒发生二次再结晶。普通取向硅钢的铸坯加热温度为1350-1370℃，高磁感取向硅钢为1380-1400℃。如此高的加热温度带来了一系列的弊端：
①能源浪费，成材率降低，制造成本高。铸坯加热温度过高，燃料消耗增大，烧损量约比普碳钢高4倍。由于晶粒粗化和边部晶界氧化，热轧带钢容易产生边裂。
②炉底积渣严重、产量低。长期承受高温热负荷的加热炉高温区内衬耐火材料剥落严重、寿命缩短，不仅增加了维检费用，而且降低炉子作业率。
③产品表面缺陷多。热轧带钢表面氧化铁皮去除不良，影响产品实物质量；铸坯晶粒粗化，产品易出现线状细晶缺陷，影响磁性稳定性。
东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）近年来一直致力于以降低取向硅钢铸坯加热温度的生产工艺研究与开发。在对取向硅钢生产流程中的组织、织构演变及抑制剂析出等方面深入系统的研究基础上，采用Cu2S+AlN为抑制剂的成分配比把铸坯温度降低到1250-1280℃之间，并通过反复优化热轧、常化、冷轧、初次再结晶退火、二次再结晶退火各个生产流程中的工艺参数，在实验室条件下成功试制出高磁感取向硅钢的原型钢。
2、降低铸坯加热温度的技术
采用节能、环保的降低板坯加热温度的技术以取代传统高能耗、高污染的高温加热工艺，是取向硅钢生产上的重要革新。一般认为取向硅钢的铸坯加热温度在1250℃以下为低温工艺，以日本后天抑制剂法（渗氮工艺）为代表，此时取向硅钢的铸坯加热可以使用通用的加热炉；铸坯温度在1250-1300℃之间为中温工艺，以俄罗斯Cu2S先天抑制剂法为代表，此时铸坯表面的氧化铁皮不会变成液态而流入加热炉底部造成加热炉维修费用高、作业率低等问题。
日本低温取向硅钢的研究以新日铁八幡厂最为著名。主要特点在于采用后续渗N处理来生产Hi-B钢，在炼钢时只添加微量铝元素，S的质量分数<0.007%，在脱碳退火后进行渗氮处理。该工艺主要特点为在脱碳退火后钢带需经750℃×30s的渗氮处理，高温退火升温过程中形成（Al·Si）N质点，来弥补热轧时抑制剂析出不足的缺点。该工艺可将铸坯加热温度降低至1150-1200℃，是目前取向硅钢工业生产中铸坯加热采用的最低温度。
俄罗斯中温铸坯加热工艺制备取向硅钢的主要特征在于以固溶温度较低的Cu2S为先天抑制剂。Cu2S经1250-1300℃加热实现完全固溶。热轧过程中析出的细小弥散Cu2S质点起到抑制剂作用。热轧板经常化处理析出细小的AlN质点。在脱碳退火后常采用渗氮处理，进一步加强抑制能力。该项技术可将铸坯加热温度降低至1250-1300℃。
不可否认，国内外在降低取向硅钢铸坯加热温度上的研究已经取得了突破性进展。但是这并不代表低温取向硅钢和中温取向硅钢的生产方式是完美无缺的。通过仔细的对比分析和对两种生产方式的实地考察，发现两种工艺均存在严重的弊端。通过渗氮工艺增加抑制剂强度的低温取向硅钢，不仅增加了生产工序，而且磁性能受渗氮条件的波动较大，磁性能不稳定；以Cu2S为抑制剂的中温取向硅钢抑制剂能力较弱，只能生产磁性能较差的普通取向硅钢。如果想要生产高磁感取向硅钢，必须添加Sn、Sb、Bi等晶界偏聚元素，提高了生产成本。
面对国外先进钢铁企业对取向硅钢生产技术的严密封锁，RAL实验室科研人员通过对取向硅钢生产过程细致深入的研究，依靠自主开发，克服了织构演变及抑制剂析出控制的技术难题，成功掌握了中温和低温取向硅钢的生产工艺要点。面对已经取得的成就，RAL科研人员没有骄傲自满而是更加坚定信念，着手解决中低温铸坯工艺存在的问题。实验室利用自主研发的直拉式2/4/6辊冷/温轧实验轧机和保护气氛退火炉等相关设备，采用普通取向硅钢的Cu2S+AlN抑制剂方案，在不添加晶界偏聚元素，不渗氮的条件下，通过合理的成分设计和轧制、常化、脱碳和高温退火等工艺参数的反复优化，获得了800A/m磁场强度下磁感强度在1.9T以上（B8>1.9T），1.7T磁场条件下铁损小于1W/kg（P17≤1W/kg）的高品质取向硅钢的原型钢，优于国外专利报道水平，达到Hi-B钢的要求。
收稿时间：2013年1月
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