고규소강은 일반적으로 4.5 wt%-6.7 wt% 를 함유한 페로 실리콘을 가리키며, 보통 고규소강은 6.5% 입니다.

실리콘 합금 .6.5wt% 높은 실리콘 강은 높은 투자율, 낮은 교정력, 낮은 철 손실을 가진 연자성 합금으로 6.5WT% 입니다.

Si 고 실리콘 강철의 저항률 P 는 82μω×cm 으로 약 3 wt% Si 실리콘 강 (3 wt% Si 실리콘 ρ= 48μω×cm) 의 2 배, 포화 자기 감지 강도 Bs= 1.80T, 3 미만 고규소강의 자성 특징은 고주파 철손실이 현저히 감소하고, 최대 전도율이 높아지고, 교정력이 낮다는 것이다. 높은 실리콘 강은 낮은 철 손실, 높은 투자율, 낮은 자기 변형 계수 등 우수한 소프트 성능을 갖추고 있으며, 고성능 발전기, 변압기, 릴레이, 특히 마이크로전자 부품에 광범위하게 응용할 수 있는 전망을 가지고 있습니다. 그러나, 높은 실리콘 강은 실온이 바삭하고 가공 성능이 떨어지며, 재래식 (주조) 공정으로 판재와 스트립을 준비하기가 어려워, 이 합금의 광범위한 응용에 심각한 영향을 미쳤다.

2 실리콘 강철 연삭 상태

2. 1 고 실리콘 강의 개발 현황

1953 일본 NKK 철강회사의 Takeshi Tanaka 는 대압하율 냉연 어닐링을 사용하여 탄소 함량이 현저히 증가했다. 실리콘 함량이 2. 05% 감소했다. 94%, 알루미늄 0 감소. 02%. 0 에서. 0062% 질소 강판, {110} < 001> 조직의 배향도와 자기성도 개선되었다. 이에 따라 연구원들은 AlN 을 억제제로 한 번의 압연 공정을 통해 일반 방향성 실리콘 강철보다 자기성이 높은 판재를 만들 수 있다는 사실을 깨닫기 시작했다. 이에 따라 196 1 년, NKK 는 미국 Armco 강철 특허 기술의 도입을 바탕으로 A 1N 과 MnS 를 억제제로 사용하여 고방향성 실리콘강을 준비하기 시작했다. NKK 는 1964 년이 되어서야 고자감 방향성 실리콘 강을 시험적으로 제작했고, 나중에는 Hi-B 강철로 명명되었다. 그러나 이 공예에 대한 연구가 아직 초급 단계에 있기 때문에 NKK 에서 준비한 Hi-B 강의 자성은 여전히 매우 불안정하다. 동시에, D. 브라운 등은 실험을 통해 철의 손실이 6 이라는 것을 증명했다. 5% 페로 실리콘 단결정은 0 입니다. 2W/ 킬로그램, 자기 변형은 약 3% 실리콘 단결정의 1/ 10, 자기 비등방성은 약 1/3 입니다. 1965, DJ 에 있습니다. 볼은 인장 실험을 통해 5% 페로 실리콘의 연신율을 65438 0 ~ 2% 로 측정했다. 그런 다음 Ni 가 추가된 5%Si-Fe 가 있는 강판에 인장 테스트를 수행합니다. 실험 결과 니켈을 첨가하면 강철의 연신율을 크게 높일 수 있는 것으로 나타났다. 예를 들어 니켈을 6% 첨가하면 연신율이 9%, 니켈을 7.5% 첨가하면 연신율이 20% 높아진다. 1966 에서 T. IShizaka 등은 600 C-750 C 에서 70% 의 압력율로 6.5%S I 실리콘 강철을 압연한 다음 1mm 에서 0 으로 냉연한다. 손질 후 두께는 3mm 입니다. 지금까지 생산된 일반 방향성 실리콘 강철의 자성 성능은 기본적으로 안정되어 철 손실이 0 으로 떨어졌다.

05W/Kg. 이에 따라 연구원들은 SI 제조 공정의 단순화, 경제성, 조작성에 대한 6.5% 의 연구에 주력하기 시작했다.

1978 에서 6.5% 페로 실리콘 합금 스트립 두께는 0 입니다. 03-0. 1 mm 은 일본 N. Tsuya 와 K.I. Arai 가 빠른 냉각을 통해 준비한다. 같은 해 일본 가와사키는 이런 공예를 이용해 시험 생산을 했지만, 지금까지는 양산이 없었다. 이어 이 공정으로 제작된 6.5% Si-Fe 합금, Sendust 합금, 각종 Fe3S I 기반 합금도 잇따라 나타났다. 1978 년 우리나라 왕동 등은 빠른 응고법으로 6.5%Si-Fe 주조 초박형 스트립을 성공적으로 준비했다. 이런 띠의 저항률은 매우 높아서 자기 변형은 0 에 가깝다. 그러나 이것들은 과학연구와 응용기초연구에만 국한되어 있어 이런 공예로는 대규모로 생산하기가 어렵다.

1980 즈음에 러시아 연구원들은 3 압연 공정 (열간 압연, 온연, 냉간 압연) 을 사용하여 고규소강을 준비했지만, 이 공정은 너무 복잡해서 실제로 시행하는 데 오랜 시간이 걸렸다. 1988 년 일본 NKK 사의 Yoshiichi Takada 와 Masahiro Abe 는 CVD 방법으로 6.5%Si 고규소강을 성공적으로 준비했다. 이후 일본 연구원들은 이 공예에 대해 대량의 실험과 개선을 진행했다. 1993 년 NKK 는 두께 0. 1~0.5mm, 너비 400mm 의 연속 생산 라인, 월생산량 100 톤을 공식 건설했다. 이후 고주파 전기 부품이 발달하면서 NKK 는 1995 이후 JNEX-Core 와 JNHF-Core 라는 고실리콘 강판 개발을 시작했다. 이 두 실리콘 강판의 성공적인 제비는 높은 실리콘 강철의 가공성을 향상시킬 뿐만 아니라 소용돌이 손실과 소음 오염을 크게 감소시켰다.

2.2 6.5% Si 고규소강 적용 상황에 대한 대표적 사건은 다음과 같습니다.

1) 일본 0.35mm 두께 6.5wt% 고 실리콘 강판으로 만든 고속 고주파 모터 철심으로 에너지 절약 효과가 우수합니다. 사인파 구동 및 비사인파 구동 모터 효율은 일반 3.56.5wt% 실리콘 강철로 만든 철심에 비해 각각 35% 및 43% 감소했다.

2) 미국과 유럽연합은 6.5wt% 고 실리콘 강철로 만든 고리형 철심을 자동차 GPS 시스템 스위칭 전원 공급 장치의 인덕턴스 필터에 적용했다.

3) 일본은 8kHz 용접기에서 3wt% 방향성 실리콘 강철 대신 6.5wt% 실리콘 강철을 사용하고 철심 중량은 7.5kg 에서 3kg； 로 낮췄다.

4) 도요타 자동차는 6.5wt% 의 고실리콘 강철을 전 세계 하이브리드카 프리우스에 판매하는 승압 변환 리액터에 최초로 사용했습니다.

5) 유럽에서는 두께가 0.50mm 인 6.5wt% 고 실리콘 강철 벨트를 변압기의 철심으로 사용하며 주파수가 50Hz 인 작업 환경에서는 일반 3.5wt% 실리콘 강보다 소음이 6dB 감소했다

6)NKK 6.5 wt% 고실리콘 강철로 만든 30kg 아날로그 오디오 변압기는 Z7H 방향성 실리콘 강철로 만든 변압기에 비해 B= 1T 에서 작동 소음이 2 1dB 감소했고, 작업철 손실은 약 40% 감소했다. -응?

2.3 국내 실리콘 강 산업 발전

국내 실리콘 철강 산업은 세계 선두 국가보다 거의 반세기 뒤처져 있다. 태원 제철소는 1952 년까지 실리콘 함유량이 약 1%-2% 인 저실리콘 강을 처음 제조하여 1954 년에 생산했다. 한편, 철강연구본부와 태원 제철소는 열연 고실리콘 강판을 공동으로 시험 제작하여 실리콘 함량을 원래의 1%~2% 에서 3 ~ 40% 정도로 높였으며, 2 년 후에 생산에 들어갔다. 상하이 실리콘 공장은 1960 부터 1978 까지 기존의 열간 압연 실리콘 강판 제조 공정을 개선하여 열간 압연 후 빠른 냉각을 위한 제조 공정을 확립했습니다. 이 공예에서 준비한 높은 실리콘 강철의 품질과 생산량은 더욱 향상되었으며, 자성도 유럽 국가 초기에 준비한 유사한 실리콘 강철보다 높다.

1957 년 철강연구본부는 냉연 2 회, 느린 가열 후 빠른 어닐링을 통해 {1 10} 을 시험제작했다.

& lt001> 3% 실리콘 배향 실리콘 강을 짜다. 하지만 당시 설비와 기술조건의 제약으로 인해 연구원들은 MnS, A 1N 등 억제제와 압연공예의 중요한 역할을 인식하지 못해 이 공예에서 준비한 실리콘 강판의 자기성이 불안정해 왔다. 65438 부터 0959 까지 TISCO 와 안강은 거의 동시에 고방향성 실리콘강을 생산하기 시작했지만 합격률과 완제품률은 모두 낮았다. 65438 년부터 0964 년까지 철강연구본부는 연속 난로 어닐링, 칸막이 추가, 억제제 작용에 의한 난로 어닐링 등 일련의 공정을 진행해 실리콘 강철의 자성과 안정성을 더욱 높였다.

1974 년, WISCO 는 일본 NKK 특허 기술을 구입하고 연간 1 1 브랜드 냉연규소강 약 6 만 8 만 톤,198/KLOC 1983 기간 동안 철과원은 와이스코에서 두께가 0.20-0.35mm 인 방향성 실리콘 강을 생산하여 산세, 냉간 압연, 어닐링 신공예로 생산했다. 생산량이 현저히 증가하고 제조 원가가 낮아졌다.

그러나, 외국 철강 산업의 왕성한 발전에 직면하여, 국내 실리콘 철강 산업은 최근 몇 년 동안 발전이 매우 느리다. 국내 연구원들도 SI 고규소강 6.5% 에 대해 상응하는 연구를 했지만 성과는 거의 없었다. 지금까지, Baosteel 및 기타 국내 실리콘 철강 산업의 선두 기업은 6.5%S I 고 실리콘 강 제조 공정을 구현하거나 설계하지 않았으며, 고 실리콘 강 생산 라인을 미리 구축하는 것은 더욱 어렵습니다. 따라서 세계 철강공업의 발전에 적응하고 국내 현대화의 발전을 따라잡기 위해서는 국내 철강공업이 비교적 완벽한 공예와 생산라인을 갖추어 6 을 준비해야 한다. 5%S I 고규소강, 이는 국내 전기 철강 산업의 미래 발전 방향에도 영향을 미칠 것이다.

3 6.5%Si 고 실리콘 강의 성능

3. 1 물리적 속성

3.2 자기 특성

실리콘 강은 체심입방 a-Fe 고용체로 구성된 철소체강으로, 자화 특성이 세 가지 주요 결정에서 서로 다르다. [100] 방향은 자화하기 쉽고, [1 10] 방향은 자화하기 쉽지 않다 변형 재결정 조직 압연은 많은 양의 실리콘 강판을 생성하여 평면 조직을 생성하는데, 대부분의 결정립의 {1 10} 면은 압연 면에 평행하고 <100> 방향은 압연 방향과 평행하며 < 100 > 방향은 철의 자화 쉬운 방향입니다. 6.5wt% 고 실리콘 강철의 자기팽창 계수는 다른 연자성 재질보다 낮고, 철분 손실은 약 1/2 이며, 자기팽창 계수는 무향 실리콘 강철의 약 1/25 입니다. 400Hz 에서 6.5wt% 높은 실리콘 강철의 철 손실은 방향성 실리콘 강보다 작고, 히스테리시스 팽창 계수는 방향성 실리콘 강의 1/ 16 입니다. 6.5wt% 고규소강 합금의 자성 성능에 영향을 미치는 요인은 합금의 불순물, 미세 합금 원소, 결정체 조직, 질서 전환, 결정립 크기, 내부 응력, 강판 두께 등이다. 또한 이러한 요소들도 관련이 있기 때문에 이러한 요소들을 파악하면 6.5wt% 고 실리콘 강철의 자기 성능을 효과적으로 높이거나 제어할 수 있습니다.

3.3-6.5% Si 고 실리콘 강의 취성 메커니즘

6.5% Si 고규소강 합금의 취성 메커니즘은 금속간 화합물과 밀접한 관련이 있으며, 그 취성의 주요 원천은 합금의 질서 있는 금속간 화합물이다. 금속 간 화합물의 취성 메커니즘은 매우 복잡하여 결정단단, 결정단단, 준해단열 등 세 가지 유형으로 나눌 수 있다. 본질적으로 내재적인 취성과 환경 취성으로 나뉜다. 금속 간 화합물의 고유 취성의 주요 원인은 금속의 독립 슬립 계수가 부족하고, P-N 력이 높으며, 해당 해석 응력이 낮고, 교차 슬립 어려움이 있으며, 결정계가 바삭하기 때문이다.

6.5wt% 고실리콘 강철의 환경 바삭성은 주변 환경과의 상호 작용으로 합금의 소성과 인성이 떨어지는 현상을 말한다. 환경 취성의 메커니즘에 따르면, 유국동 원사는 합금 설계에서 다음 네 가지 측면을 고려하면 금속 간 화합물의 환경 취성을 낮추고 합금의 소성을 높일 수 있다고 지적했다.

1) 아화학계량성분: 금속간 화합물 중 활성 원소 (예: Fe3Si 의 Si) 의 함량을 제어하여 결정계 취성과 환경 취성이 낮습니다.

2) 붕소 원소 (B) 의 역할: 결정계 강도가 낮은 금속간 화합물의 경우 적당량의 B 원소를 첨가하면 결정계 결합 강도를 효과적으로 높여 환경 취성으로 인한 결정계 파괴를 줄이고 수소 원자가 결정계를 따라 퍼지는 것을 줄일 수 있습니다.

3) 표면 반응의 가능성을 낮춘다. 적절한 합금 원소를 첨가하면 표면 흡착 반응 속도가 낮아지고, 표면 사전 산화 또는 코팅은 환경 취성을 효과적으로 낮출 수 있다.

4) 미세 조직 개선: 열처리 공정을 통해 결정립 모양을 변경하여 강도가 낮은 큰 각도 결정계를 줄입니다.

4 6.5%Si 고 실리콘 강판의 제조 방법

6.5 wt% 고실리콘 합금이 실온에서 바삭하기 때문에 전통적인 냉연 방법으로 얇은 판을 준비하기가 어렵다. 제비 기술이 발달하면서 생산 기술은 주로 (1) 퇴적 확산 기술의 네 가지 측면을 포함한다. (2) 빠른 응축 기술; (3) 분말 압연 기술; (4) 압연 공정 등. 제비 기술의 발전과 개선, 그리고 경제적으로 생산할 수 있을지는 6.5wt% 고 실리콘 강철의 상업화 응용의 관건이다. 압연법은 그 경제, 효율성, 촉진 등의 장점 때문에 줄곧 연구의 열점이었다.

4. 1 퇴적 확산 기술

4.1..1화학 기상 증착 공정 (CVD 방법)

CVD 방법은 현재 6.5wt% 고 실리콘 강판을 준비하는 가장 두드러지고 성숙한 기술 중 하나이며, 그 공정은 세 부분으로 나뉜다. (1) Si 약 3. 1 wt% 를 함유한 실리콘 강판은 일반 압법으로 생산된다. (2) 실리콘 강판 표면과 실리콘화물 (SiCI4) 의 고온화학반응으로 실리콘 강판 표면에 SI 가 풍부하다. (3) 박판에 대해1100 C 의 장시간 확산 어닐링을 수행하여 표면의 실리콘을 중심으로 확산시켜 총 실리콘 함량이 6.5wt% 인 실리콘 강판을 생성합니다.

-응? CVD 기술의 핵심은 Si 가 약 3. 1 wt% 인 실리콘 강판을 비산화성 분위기 (SiCl45%-35%, N2 또는 희귀가스) 보호 아래1020-/로 가열하는 것이다.

CVD 기술이 6.5wt% 고 실리콘 강철 벨트를 성공적으로 준비했음에도 불구하고 다음과 같은 문제가 있습니다.

(1) 증착 및 실리콘 침투 공정은 고온 (최대1320 C) 에서 수행되며 장비에 대한 수요가 높고 에너지 소비가 많습니다.

(SiCl4 _ 4 는 실리콘 강판을 부식시켜 fe3si 퇴적을 형성하여 표면에 부식 구덩이가 생기고, 뒤이어 평평하고 복잡하다.

(3) 퇴적된 Fe3Si 가 확산되면 Kirkendall 구멍이 형성되고, 퇴적 후 Si 농도가 고르지 않아 후속 공정 완성률이 떨어진다.

(4) FeCl2 _ 2 를 생성하면 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 철의 손실을 초래한다.

(5) 현재 6.5wt% 고 실리콘 강은 무배향 실리콘 강이다.

4. 1.2 전자빔 물리적 기상 증착 공정 (EB-PVD 방법)

전자빔 물리적 기상 퇴적 (EB-PVD) 은 전통적인 압연 공정이 준비하기 어려운 크고 두께가 조절되는 판재를 준비할 수 있는 고급 프로세스입니다. 원리는 세 가지 측면을 포함한다: (1) 전자빔은 자기장이나 전기장을 통해 증발원의 주괴에 초점을 맞추고 물질을 녹인다. (2) 진공 저압 환경에서 증발원은 용융 풀 위에서 기화되고, 기상원자는 용융 풀 표면에서 기저 표면으로 직선으로 이동하여 퇴적층을 형성한다. (3) 퇴적 후 냉각, 퇴적층을 벗겨 판재를 얻는다. 그림 2 와 같이 6.5 wt% 고 실리콘 강을 준비하는 프로세스 흐름도입니다.

EB-PVD 방법은 6.5wt% 의 고규소강을 준비하며, 퇴적층 두께 제어가 정확하고, 공예가 반복성이 뛰어나 기체와 코팅 사이의 산화와 오염을 방지하여 환경보호에 유리하다. 그 단점은 설비가 비싸고, 준비 비용이 높아서 공업화 생산이 어렵다는 것이다.

4. 1.3 용해 소금 전착 과정

용융 염 전착에 의한 6.5wt% 고 실리콘 강의 제조 공정 흐름도는 그림 3 과 같이 (1) LiF, NaF, KF×2h2o, Na2SiF6 용융 염 시스템 (1) 의 작동 원리는 크게 4 가지로 나눌 수 있습니다. (2) Na2SiF6 은 750 C 이상에서 완전히 녹고 고르게 혼합되어 있으며, Si 함량

이 공예의 장점은 시스템에 물이 없기 때문에 양극 전위 하에서 소금 전착을 용해시켜 얻은 산소의 전위가 교정되고 음극 전위 하에서 얻어진 산소의 전위가 더욱 부정적이라는 것이다. 단점은 용해염 전해질이 전해질 용액을 휘발하여 산화하고 전력 소모가 많다는 것이다.

4.2 빠른 응축 기술

4.2. 1 급속 응고 준비 공정

최근 몇 년 동안 빠른 응고 기술은 금속 재료 제비 및 가공 분야에서 급속히 발전하였다. 빠른 응고 기술을 이용하여 6.5wt% 고규소강 박대를 준비하는 것은 이미 어느 정도 성과를 거두었으며, 거대한 발전 전망을 보이고 있다. 생산 설비 다이어그램은 그림 4 에 나와 있습니다. 빠른 응고법은 6.5wt% 고 실리콘 강철을 생산하는데 세 가지 주요 장점이 있다. ① 합금 결정립 조직이 작고 ② 제조 공정이 간단하고 ③ 6.5wt% 고 실리콘 강철의 고유 취성을 피한다. 주요 단점은 프로세스 매개변수의 적용 범위가 좁고, 생산 중 단절이 쉽고, 통제가 어렵고, 판자 품질이 나쁘고, 완제품률이 낮다는 것이다.

4.2. 1 스프레이 성형 제조 공정

스프레이 성형은 분말 야금, 금속 안개, 빠른 냉각 및 불균형 응고와 관련된 새로운 재료 준비 기술입니다. 그 원리는 기체 안개의 액체 금속 방울을 수신기에 퇴적시켜 특정 모양의 제품을 직접 만드는 것이다. 공업순철과 공업순실리콘을 원료로 스프레이 성형 기술을 이용하여 6.5wt% 고규소강을 준비하는데, 그 설비도식은 그림 5 에 나와 있다. 높은 실리콘 강철 압연 과정에서 바삭한 영역을 피하고 얇은 스트립을 얻을 수 있다는 장점이 있습니다. 단점은 높은 실리콘 강철 밀도가 낮고 합금 폭과 두께가 제한되어 두께 방향의 재질 균일성을 제어하기 어렵다는 것입니다.

4.3 분말 압연 기술

분말 압연은 깔때기를 통해 한 쌍의 회전하는 롤러 사이에 분말을 먹여 연속 스트립으로 압축하는 방법입니다. 주요 세 가지 문제가 있다: 1 원료의 철분가루와 실리콘가루는 산화되기 쉬우며 후속 소결에 영향을 미친다. ② 원료의 알갱이가 작고 표면적이 커서 알갱이 간 분산성이 떨어지고 밀도가 고르지 않은 가공물은 고르게 섞여서 소결되기 어렵다. ③ l 회전 후 두께 편차가 커서 모양을 정확하게 제어하기가 어렵다.

4.4 압연 방법

압연 방법에는 냉간 압연법과 특수 압연법 (온도 제어법 및 코팅 압연법 포함) 이 포함됩니다. 압연법을 이용하여 높은 실리콘 배향 실리콘 강철을 준비하는 것은 3%Si 배향 실리콘 강철을 준비하는 것과 같은 방법으로 억제제와 2 차 재결정을 통해 강한 Goes 조직을 가진 높은 실리콘 강판을 만드는 것이다.

대량의 연구에 따르면 각기 다른 열처리 공정을 통해 실리콘 강판의 결정립 크기와 도랑을 바꾸고, 높은 실리콘 강철의 질서 있는 이동성을 조절하면 철손실을 줄일 수 있다는 것을 보여준다. 지금까지 압연법으로 방향성 높은 실리콘 강철 및 생산 설비를 대량 생산한다는 보도는 없다. 압연법으로 높은 실리콘 강철을 준비하는 기술은 특허에서만 언급되며 산업화 보급과는 거리가 멀기 때문에 더 많은 탐구와 실천이 필요하다.

5 결론 및 전망

6.5wt% 높은 실리콘 강은 거의 0 자기 변형 계수, 큰 투자율, 낮은 교정력, 낮은 철 손실 등 우수한 소프트 성능을 갖추고 있어 고주파 전기 에너지 소비와 소음 오염을 줄이는 데 큰 장점이 있습니다. 그러나 합금 자체의 뚜렷한 저온 바삭성은 이 재료의 광범위한 응용에 심각한 영향을 미쳤다. 6.5wt% 고규소강의 바삭한 본질과 소성 변형 기계를 천명하고, 준비 및 성형 과정에서 합금의 결함을 적극적으로 피하고 효과적으로 통제한다. 따라서 짧은 프로세스, 효율적인 제비 가공 방법을 개발하는 것은 6.5wt% 고규소강 공업화 생산을 실현하는 데 중요한 문제이다.

최근 몇 년 동안, 높은 엔트로피 합금의 발전과 함께, 연구는 높은 엔트로피 합금의 합리적인 디자인은 재료의 강도를 향상 시킬 수 있지만, 또한 재료의 소성을 향상 보여줍니다. 높은 실리콘 강철의 제비와 높은 엔트로피 합금의 특성을 결합하면 높은 실리콘 강철의 저온 취성을 합리적으로 피할 수 있어 높은 실리콘 강을 성공적으로 준비할 수 있다.

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