近年來，地球變暖和大氣污染等環(huán)境問題及能源短缺問題受到人們高度關(guān)注，鐵芯材料高性能化和高效化的要求越來越嚴格。高硅鋼因其許多優(yōu)異的磁性能，在電力工業(yè)中實現(xiàn)高效化、節(jié)能化、輕便化和低噪音化方面，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。現(xiàn)在面臨的最大問題是其高硅含量帶來的高脆性，給高硅鋼的生產(chǎn)帶來很大的困難，限制了其應(yīng)用和發(fā)展。為此，除了正在積極探索通過改造傳統(tǒng)工藝來生產(chǎn)高硅硅鋼片之外，也在努力開發(fā)非傳統(tǒng)的新工藝。
一、 噴射成形法
中國科學(xué)院金屬所利用噴射成形制備出了 Fe-4.5Si%硅鋼板坯，以工業(yè)純鐵和工業(yè)純硅，按照Fe-4.5Si%的成分制備母合金，在霧化壓力 0.6～1.2MPa、沉積距離為 300～600 mm 的條件下，形成沉積板坯。然后，在氬氣保護下將高硅板坯加熱到1100～1200℃，采用壓力機對其壓實(壓下變形量為 20 %左右)，獲得5mm左右的板坯。然后在1000～1050℃下進行熱軋，壓下率為15%左右。經(jīng)多道次重復(fù)軋制，最后軋成約3 mm的粗軋板坯；將粗軋板坯表面清理后，將其加熱到950～1000℃，進行熱軋，每次軋制壓下率為15%～20%，獲得1 mm厚的板坯，酸洗后，將板坯加熱到900℃，在軋制壓下率約為10%的條件下進行多道次熱軋，最終獲得厚度為 0.5 mm的高硅鋼片。最后在720℃，真空度為 10-3Pa 條件下保溫8小時，獲得性能優(yōu)異的高硅高硅鋼片，磁感應(yīng)強度 B25為 1.544 T、B50為 1.641 T；鐵損 P10/50為 1.437 W/kg，P15 /50為 3.43 W/kg。
二、沉積擴散法
沉積擴散法是在基板表面沉積高硅層，再通過擴散滲硅使表面的高硅逐漸擴散到基板內(nèi)部，從而制成高硅鋼板。例如，將已軋制好的 0.35 mm 厚的基板(無取向硅鋼片) 在 800～850℃浸入熔融的 Al-Si 浴中，從而在表面形成一定梯度的 Al-Si 分布，隨后進行中間冷軋，最后在1100℃以上真空爐內(nèi)進行退火熱處理，使 Al-Si 原子擴散到基片內(nèi)部。此方法可獲得鐵損 P10/50為 0.81W/kg，P10/400為 13.5W/kg 的高硅硅鋼片。
日本鋼管公司成功開發(fā)并利用化學(xué)氣相沉積擴散法(CVD) ，生產(chǎn)出厚0.1～0.5 mm、寬400 mm 的含 6.5%Si 無取向高硅鋼片。他們將硅含量為 2.5%～3.0%Si 的普通冷軋硅鋼帶作基材，在N2或惰性氣體保護下的無氧氣氛中加熱至1023～1200℃，使鋼表面暴露在SiCl4氣體中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的 Fe3Si 沉積在鋼板表面再熱分解成活性硅原子［Si］，然后在惰性氣氛中高溫保溫，使得表面富硅層中的硅原子向板材內(nèi)部中心擴散，使其成分達到 6.5%Si 的要求，然后控速冷卻。冷卻過程中進行兩種處理: 其一是冷卻至居里溫度以下時進行磁場冷卻，這樣可顯著提高磁性。其二是在磁場冷卻之前或之后或之中，對鋼帶在200～600℃的溫度下進行溫軋塑性加工以改善表面質(zhì)量。現(xiàn)在，日本已建成月產(chǎn)100 t的CVD 連續(xù)滲硅生產(chǎn)線，可生產(chǎn) 0.05～0.3 mm厚、600 mm 寬的6.5 %Si 高硅鋼片。
(關(guān)鍵字：高硅硅鋼 鐵芯)
