硅钢是一种硅铁合金。用硅钢轧制的片材是电工领域中应用 广的软磁材料,因而硅钢片又称电工钢片。硅钢片广泛用于电动机、发电机、变压器、扼流圈、电磁机构、继电器及测量仪表中。
含硅量影响硅钢片的性能。硅是钢的良好脱氧剂。它和氧结合,使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO₂,避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在α 铁中成为固溶体后使电阻率剧增,同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此,一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率,降低矫顽力和铁损,但含硅量增加又会使材料变硬变脆,导热性和韧性下降,对散热和机械加工不利,故一般硅钢片的含硅量不超过4.5%。
碳、硫、氧被认为是硅钢片中的三害。这些元素会增加软磁材料的矫顽力,并使硅钢片的磁滞损耗增大。此外,含氮过多也会妨碍晶粒成长,导致磁滞损耗和矫顽力增加。含铝过多(超过0.5%)的硅钢片脆性太大,很难加工。所以应消除这些对硅钢片有不良影响的杂质元素。
冷轧硅钢片或晶粒取向硅钢片又称为戈斯织构钢片,是1934年首先由N.P.戈斯采用冷轧方法制成。它沿轧制方向具有优良的磁性。晶粒取向的织构钢片不仅在强磁场中具有高的饱和磁通密度和低的铁损,而且在弱磁场中也有良好的磁性(初始磁导率大)。这是由于冷轧工艺过程使钢片中杂质含量降低,并在钢片中造成粗大晶粒。晶粒粗大会使磁导率增大,减小磁滞损耗。冷轧钢片使晶粒的立方体棱边( 易磁化方向)沿轧制方向排列,有利于磁化的进行。这种材料称为单取向硅钢片。现也能制造多方向易磁化的硅钢片(即无取向硅钢片)。
电机工业大量使用厚度为0.35~0.50mm的硅钢片;在电信高频技术中常用0.05~0.20mm的薄带钢片,以便更有效地降低涡流损耗。热轧硅钢片厚度为0.35~0.50mm,密度为7.55~7.70g/cm³,多用于大、中、小型交、直流电动机;冷轧无取向硅钢片厚度为0.35~0.50mm,密度为7.65~7.75g/cm³,多用于大型交流发电机、电动机,大、中、小型交、直流电动机;冷轧单取向硅钢片厚度为0.35mm,密度为7.65g/cm³,多用于电力变压器、电抗器、磁放大器等;冷轧单取向薄带厚度为0.05~0.20mm,多用于无线电高频变压器。

无取向硅钢片

A、硅钢片按其含硅量不同可分为低硅和高硅两种。低硅片含硅2.8%以下,它具有一定机械强度,主要用于制造电机,俗称电机硅钢片;高硅片含硅量为2.8%-4.8%,它具有磁性好,但较脆,主要用于制造变压器铁芯,俗称变压器硅钢片。两者在实际使用中并无严格界限,常用高硅片制造大型电机。

 B、按生产加工工艺可分热轧和冷轧两种,冷轧又可分晶粒无取向和晶粒取向两种。冷轧片厚度均匀、表面质量好、磁性较高,因此,随着工业发展,热轧片有被冷轧片取代之趋势(我国已经明确要求停止使用热轧硅钢片,也就是前期所说的"以冷代热")。

硅钢片定义:无取向硅钢片是按照一定生产工艺,形成无取向性变形织构结晶结构的硅钢片。

硅钢片之间的关系:

1、二者都是冷轧硅钢片,但含硅量不同。冷轧无取向硅钢片含硅量0.5%-3.0%,冷轧取向硅钢片含硅量在3.0%以上。

 2、生产工艺及性能的不同:无取向硅钢片较取向硅钢片工艺要求相对较低。

3、性能及用途:由于二者性能特点不同,在使用方向上存在差异,冷轧无取向硅钢片主要的用途是用于发电机制造,故又称冷轧电机硅钢。        冷轧取向硅钢带主要的用途是用于变压器制造,所以又称冷轧变压器硅钢。

性能标准

硅钢片性能指标:

A、铁损低。质量的重要指标,世界各国都以铁损值划分牌号,铁损越低,牌号越高,质量也高。

B、磁感应强度高。在相同磁场下能获得较高磁感的硅钢片,用它制造的电机或变压器铁芯的体积和重量较小,相对而言可节省硅钢片、铜线和绝缘材料等。

C、叠装系数高。硅钢片表面光滑,平整和厚度均匀,制造铁芯的叠装系数提高。

D、冲片性好。对制造小型、微型电机铁芯,这点更重要。

E、表面对绝缘膜的附着性和焊接性良好,能防蚀和改善冲片性。

F、磁时效现象小

G、硅钢片须经退火和酸洗后交货。

硅钢片:

冷轧硅钢片分晶粒无取向和晶粒取向两种钢带。通常,晶粒无取向冷轧带用作电机或焊接变压器等的铁芯;晶粒取向冷轧带用作电源变压器、脉冲变压器和磁放大器等的铁芯。

冷轧取向薄硅钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带,再经酸洗、冷轧和退火制成。而冷轧无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。冷轧电工钢带具有表面平整、厚度均匀、叠装系数高、冲片性好等特点,且比热轧电工钢带磁感高、铁损低。用冷带代替热轧带制造电机或变压器,其重量和体积可减少0%-25%。若用冷轧取向带,性能更佳,用它代替热轧带或低档次冷轧带,可减少变压器电能消耗量45%-50%,且变压器工作性能更可靠。

硅钢是含硅量在3%~5%左右、其它主要是铁的硅铁合金。是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金,亦是产量 大的金属功能材料,主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。它的生产工艺复杂,制造技术严格,国外的生产技术都以 形式加以保护,视为企业的生命。

电工钢板的制造技术和产品质量是衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。目前我国冷轧电工钢数量、质量、规格牌号,还不能满足能源(电力) 工业发展的需求,在生产技术、设备、管理及科研等方面与日本相比,存在较大差距。

硅是钢的良好脱氧剂,它与氧结合,使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO2,避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在α铁中成为固溶体后使电阻率增加,同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此,一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率、降低矫顽力和铁损。但含硅量增加又会使材料变硬变脆,导热性和韧性下降,对散热和机械加工不利,故一般硅钢片的含硅量不超过4.5%。

硅钢片分冷轧、热轧两种,使用较多的是冷轧硅钢片。冷轧硅钢片沿轧制方向有优良的磁性能,不仅在强磁场中具有高饱和磁通密度和低铁损,而且在弱磁场中也有良好的磁性(初始磁导率大)。这是由于冷轧工艺过程使钢片中杂质含量降低,并在钢片中造成粗大晶粒,致使磁导率增大,磁滞损耗减小。

热轧硅钢片

热轧硅钢片是将Fe-Si合金用平炉或电炉熔融,进行反复热轧成薄板, 后在800-850℃退火后制成。热轧硅钢片主要用于发电机的制造,故又称热轧电机硅钢片,但其可利用率低,能量损耗大,近年相关部门已强令要求淘汰。

冷轧无取向硅钢片

冷轧无取向硅钢片 主要的用途是用于发电机制造,故又称冷轧电机硅钢。其含硅量0.5%-3.0%,经冷轧至成品厚度,供应态多为0.35mm和0.5mm厚的钢带。冷轧无取向硅钢的Bs高于取向硅钢;与热轧硅钢相比,其厚度均匀,尺寸精度高,表面光滑平整,从而提高了填充系数和材料的磁性能。

冷轧取向硅钢片

冷轧取向硅钢带 主要的用途是用于变压器制造,所以又称冷轧变压器硅钢。与冷轧无取向硅钢相比,取向硅钢的磁性具有强烈的方向性;在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3,磁导率之比为6:1,其铁损约为热轧带的1/2,磁导率为后者的2.5倍。

高磁感冷轧取向硅钢片

高磁感冷轧硅钢带皆为单取向钢带,主要用于电信与仪表工业中的各种变压器、扼流圈等电磁元件的制造。其应用场合有两个主要特点,一是小电流即弱磁场条件下,要求材料在弱磁场范围内具有高的磁性能,即高的μ0 值和高的B值;第二个特点是使用频率高,通常都在400Hz以上,甚至高达2MHz。为减小涡流损耗和交变磁场下的有效磁导率,一般使用0.05-0.20mm的薄带。

硅钢的生产工艺

.酸洗

通过除鳞机与盐酸罐,除去热轧钢带的[2]

氧化物,以防止冷轧成品表面的缺陷。

冷冲压

为了确保不同用途的厚度与材质,将减速比例设在40%-90%,并为实现自动厚度控制、自动形状控制等先进的控制设备。

退火

是软化冷冲压工程中硬化了的钢带材质的工程。通过金属加热及急速冷却,生产深加工用钢及高张力钢,并采用装箱(罩退)退火与连续退火法。

绝缘涂层

将硅钢板加工成铁芯时,为改善其加工性能并防止相当于钢板厚度自乘的涡电流损失,采用连续涂镀设备,在钢板上下面喷射绝缘涂液。

性能

对硅钢性能的要求主要是:

1、铁损低,这是硅钢片质量的 重要指标。各国都根据铁损值划分牌号,铁损愈低,牌号愈高。

2、较强磁场下磁感应强度(磁感)高,这使电机和变压器的铁芯体积与重量减小,节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。

3、表面光滑、平整和厚度均匀,可以提高铁芯的填充系数。

4、冲片性好,对制造微型、小型电动机更为重要。

5、表面绝缘膜的附着性和焊接性良好,能防蚀和改善冲片性。