无取向硅钢

硅钢板的制造技术和产品质量是衡量一个国家高端钢生产能力和科技发展水平的重要标志之一。无取向硅钢具有铁损低、矫顽力小、磁导率和磁感应强度高、节能降耗等特点，被誉为钢铁产品中的“工艺品”，凭借其优异的磁性能被广泛应用于电机、电器、变压器、电工仪表等家电行业及相关领域。

无取向硅钢板作为电机的铁芯材料，为减少铁芯的涡流损失，需要在无取向硅钢板表面涂覆绝缘涂层。无取向硅钢板的涂层以是否含有铬元素可大体分为非环保涂层和环保涂层，涂层质量的好坏直接影响着无取向硅钢板的使用性能。不好的涂层质量使得无取向硅钢板的耐蚀性、冲片性和焊接性降低，还可能影响无取向硅钢板的层间绝缘能力，导致无取向硅钢板产品涡流损耗大。

事故背景

某无取向硅钢板在生产过程中涂层表面出现缺陷，笔者采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、能谱分析及涂层厚度测试等方法对缺陷产生的原因进行了分析，并提出了相应的改进建议。

理化检验

1、宏观观察

图1 无取向硅钢板涂层表面缺陷宏观形貌

无取向硅钢板涂层缺陷的宏观形貌如图1所示，可见缺陷处有肉眼可见的淡黄色、白色斑块，触之手感粗糙，不符合企业技术要求。

2、化学成分分析

使用CX-9900型直读光谱仪对无取向硅钢板涂层缺陷处和非缺陷处的基板进行化学成分分析，结果见表1。

表1 无取向硅钢板的化学成分(质量分数)%

结果表明，缺陷处和非缺陷处基板的化学成分均符合企业内部标准对无取向硅钢板基板的技术要求。

3、硬度测试

使用HVS-5型显微硬度计对无取向硅钢板的涂层缺陷处和非缺陷处进行硬度测试，试验载荷为9.8N(1kgf)，保持载荷时间10s，试验结果见表2，可见硬度均符合企业技术要求。

表2 无取向硅钢板的硬度测试结果HV1

4、能谱分析

采用能谱(EDS)仪对无取向硅钢板的涂层缺陷进行分析，淡黄色缺陷的测试位置如图2a)所示，白色缺陷的测试位置如图2b)所示，铬元素的测试结果见表3。

图2 无取向硅钢板涂层缺陷EDS分析位置

表3 无取向硅钢板涂层缺陷的铬元素的分析结果(质量分数)%

结果表明，淡黄色缺陷和白色缺陷均含有铬元素。

5、涂层厚度测试

采用膜厚仪对无取向硅钢板的涂层缺陷进行厚度测试，测试结果，见表4。

表4 无取向硅钢板的涂层厚度测试结果g·m-2

结果表明，淡黄色缺陷处的涂层厚度比技术要求值的要薄，而白色缺陷处的涂层厚度比技术要求值的要厚，这表明涂层缺陷处的涂层厚度不均。

分析与讨论

该无取向硅钢板涂层缺陷处和非缺陷处的基板化学成分均符合企业内部标准对无取向硅钢板基板的技术要求，且涂层缺陷处和非缺陷处的硬度均符合技术要求，说明涂层缺陷的产生与化学成分无关。

EDS分析结果表明淡黄色缺陷和白色缺陷含有铬元素。涂层厚度测试结果表明淡黄色缺陷处的涂层厚度比技术要求值的要薄，而白色缺陷处的涂层厚度比技术要求值的要厚，涂层缺陷处存在涂层厚度不均。

该无取向硅钢板涂层为环保涂层，企业技术要求该涂层不应含有铬元素，查阅生产记录可知生产线之前生产的产品是含有铬元素的非环保涂层无取向硅钢板，由此推测在生产过程中含有铬元素的非环保涂料与不含有铬元素的环保涂料不相容，导致无取向硅钢板涂层不均的发生。

图3 非环保涂料残留位置示意图

现场调查发现涂层机与硅钢板接触的两根转向辊表面都有黄色印迹，该印迹应为残留的非环保涂料。非环保涂料残留位置如图3所示，由残留的非环保涂料出现的位置推测，残留的非环保涂料为生产窄硅钢板时产生，当生产比之前宽的硅钢板时，涂料被蹭到了宽硅钢板上，与宽硅钢板上的环保涂料不相容，导致了涂层缺陷的产生。这说明在进行宽、窄硅钢板产品切换时，涂层机没有按技术要求进行彻底清洗，才使得两种涂料混在一起，导致了涂层不均的出现。

结论及建议

该无取向硅钢板在生产过程中进行了宽度规格的切换，生产窄硅钢板时残留的非环保涂料与生产宽硅钢板时的环保涂料不相容，导致了该无取向硅钢板涂层缺陷的产生，出现了涂层不均的现象。

建议严格规范涂层工序中转向辊表面清洗方案，在切换环保涂料前机组运行过渡卷时擦拭干净转向辊表面，确保转向辊表面无残留的非环保涂料；合理安排生产计划，有宽度变化的产品切换时，中间应通入过渡卷，以保证产品切换顺利。

作者：陈漫，助理工程师，上海材料研究所