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硅鋼

含碳量小於0.08%的硅合金鋼

含硅為1.0~4.5%,含 碳量小於0.08%的硅合金鋼叫做 硅鋼。它具有導磁率高、矯頑力低、電阻係數大等特性,因而磁滯損失 和渦流損失都小。主要用作電機、變 壓器、電器以及電工儀錶中的磁性 材料。為了製造電器時滿足沖剪加 工的需要,還要求有一定的塑性。為 了提高磁感性能,降低磁滯損耗,要 求其有害雜質含量越低越好,並要 求板型平整,表面質量好。

簡史


1900年哈德菲爾德(R.A.Hadfield)報道,硅含量2.5%~5.5%的鐵硅合金具有比鐵更高的磁性。1903年開始生產熱軋硅鋼片。1934年戈斯(GossN P)發展(110)冷軋取向硅鋼,沿鋼板軋制方向磁性明顯提高,適用於製作變壓器,1935年美國阿姆科(Armco)鋼公司開始生產,隨後又生產冷軋無取向硅鋼。1949年阿姆科製成0.05mm和0.1mm厚的冷軋取向硅鋼薄帶,用于軍事工業。60年代初美國開始大量生產硅含量<0.5%的低碳電工鋼。60年代末,某些國家陸續停止生產熱軋硅鋼。1968年,日本新日鐵鋼公司開發並生產了高磁感取向硅鋼(Hi-B鋼)。70年代中期,日本又陸續開發了幾個取向硅鋼、無取向硅鋼和低碳電工鋼新牌號。1986年日本鋼管公司生產出硅含量為6.5%的高硅鋼產品。中國1954年生產熱軋硅鋼,1959年製成並生產了冷軋取向硅鋼薄帶,1979年生產冷軋取向和無取向硅鋼。目前,世界電工鋼年產量在600萬t以上,占鋼材總產量的0.9%~1.3%。日本、前蘇聯和美國年產量都超過100萬t,其中取向硅鋼約佔25%,低碳低硅電工鋼約佔65%。

性能特點


硅鋼以鐵芯損耗(簡稱鐵損)和磁感應強度(簡稱磁感)作為產品磁性保證值。硅鋼鐵損低可節省大量電能,延長電機和變壓器工作運轉時間和簡化冷卻系統。由於硅鋼鐵損造成的電量損失佔全年發電量的2.5%~4.5%,其中變壓器鐵損約佔50%,1~100kW小型電機約佔30%,日光燈鎮流器約佔15%。
硅鋼磁感高,鐵芯的激磁電流降低,也節省電能。硅鋼磁感高可使設計的最大磁感(B)高、鐵芯體積小、重量輕,節省硅鋼、導線、絕緣材料和結構材料等,既使電機和變壓器損耗和製造成本降低,又便於組裝和運輸。由帶齒圓形沖片疊成鐵芯的電機在運轉狀態下工作。要求硅鋼板為磁各向同性,用無取向硅鋼製造。由條片疊成鐵芯或由條帶卷繞成鐵芯的變壓器在靜止狀態下工作,用磁各向異性大的冷軋取向硅鋼製造。此外,要求硅鋼具有好的沖剪性,表面光滑平整和厚度均勻,好的絕緣膜和磁時效小。

分類


按製造工藝和用途電工鋼分為熱軋硅鋼、冷軋電工鋼和特殊用途硅鋼三大類,其硅含量、規格和主要用途見表1。
表1 電工鋼的分類和用途
類 別硅含量/%公稱厚度/mm主 要 用 途
熱軋硅鋼(無取向)熱軋低硅鋼(電機鋼)1.0~2.50.5家用電機和微電機
熱軋高硅鋼(變壓器鋼)3.0~4.50.35、0.50變壓器
冷軋電工鋼冷軋無取向電工鋼(電機鋼)低碳電工鋼≤0.50.50、0.65家用電機、微電機小變壓器和鎮流器
硅鋼>0.5~3.50.35、0.50大中型電機、發電機和變壓器
冷軋取向硅鋼(變壓器鋼)普通取向硅鋼2.9~3.3
0.18、0.23、0.27
0.30、0.35
大中小型變壓器和鎮流器
高磁感取向硅鋼
特殊用途硅鋼:
冷軋取向硅鋼薄帶
2.9~3.30.03、0.05、0.10脈衝變壓器、磁放大器、高頻變壓器和電焊機
冷軋無取向硅鋼薄帶3.00.15、0.20高頻電機和發電機
磁開關用冷軋無取向硅鋼3.00.70繼電器和磁開關
冷軋高硅鋼6.50.1~0.5高頻電機、變壓器和磁屏蔽

性能要求


對硅鋼性能的要求主要是:
1、鐵損低,這是硅鋼片質量的最重要指標。各國都根據鐵損值劃分牌號,鐵損愈低,牌號愈高。
2、較強磁場下磁感應強度(磁感)高,這使電機和變壓器的鐵芯體積與重量減小,節約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。
3、表面光滑、平整和厚度均勻,可以提高鐵芯的填充係數。
4、沖片性好,對製造微型、小型電動機更為重要。
5、表面絕緣膜的附著性和焊接性良好,能防蝕和改善沖片性。

生產工藝


酸洗

通過除鱗機與鹽酸罐,除去熱軋鋼帶的氧化物,以防止冷軋成品表面的缺陷。

冷衝壓

為了確保不同用途的厚度與材質,將減速比例設在40%-90%,並為實現自動厚度控制、自動形狀控制等先進的控制設備。

退火

是軟化冷衝壓工程中硬化了的鋼帶材質的工程。通過金屬加熱及急速冷卻,生產深加工用鋼及高張力鋼,並採用裝箱(罩退)退火與連續退火法。

絕緣塗層

將硅鋼板加工成鐵芯時,為改善其加工性能並防止相當於鋼板厚度自乘的渦電流損失,採用連續塗鍍設備,在鋼板上下面噴射絕緣塗液。