硅钢基础知识

硅钢基础知识

硅钢带的生产

1903年美国和德国首先生产了热轧硅钢。美国阿姆柯钢公司于1935年开始生产冷轧取向硅钢，20世纪40年代初生产无取向硅钢。50年代主要工业发达国家陆续引进阿姆柯技术专利。70年代前，世界约80%取向硅钢都按此专利生产。1968年日本新日铁正式生产高磁感取向硅钢（Hi-B钢）。从1971年开始，美国等6个国家引进了日本Hi —B钢专利。从1968年开始，日本在冷轧电工钢产品质量、制造技术和装备、开发新产品和新技术、科研和测试技术各方面都远超过美国，处于领先地位。

我国太原钢铁（集团）公司于1954年首先生产热轧硅钢。1957年钢铁研究总院研制成功冷轧取向硅钢，到1973年已掌握阿姆柯技术专利要点。1974

年武汉钢铁（集团）公司从日本新日铁引进冷轧硅钢制造装备和专利，1979年正式生产11个牌号的冷轧

取向及无取向硅钢。

4. 1 电工钢的分类及性能

4. 1. 1 电工钢的分类

电工钢按其成分分为低碳低硅（碳含量很低，硅的质量分数小于0. 5%）电工钢和硅钢两类；按最

终加工成形的方法分为热轧硅钢和冷轧硅钢两大类；

按其磁各向异性分为取向电工钢和无取向电工钢。

热轧硅钢板均系无取向硅钢，硅钢的磁各向异性是在冷轧后通过二次再结晶过程发展而成的，因

此只有冷轧电工钢才有取向与无取向之分。由于产品

的用途不同对磁各向异性的要求不同。在旋转状态下

工作的电机要求电工钢磁各向同性，用无取向电工钢

制造；变压器在静止状态下工作，要求沿一个方向磁

化（轧制方向），用冷轧取向硅钢制造，因此取向硅钢又称变压器钢。

我国电工用热轧硅钢薄板的国家标准号为GB521 —85;从20世纪60年代开始，主要工业发达国家陆续停止了热轧硅钢板的生产。

我国冷轧晶粒取向、无取向磁性钢带（片）的国家标准号为GB252—1996

标准中的牌号表示方法为：以字母W表示无取向钢带（片）;以字母Q表示取向钢带（片）；以字母G表示取向钢中的高磁感材料。

在一些资料、书籍中，称普通取向硅钢为GO钢，高磁感取向硅钢为Hi-B钢，

电工钢分类见表3—1。

4. 1. 2 电工钢的性能要求

4. 1. 2. 1 磁性能

电工钢是以其铁损和磁感应强度作为产品磁性保证值的。用户对电工钢的磁性能要求如下：（1）低的铁损。铁损（尸t）是由磁滞损耗（Ph）、涡流损耗（Pe）和反常损耗（Pa）三部分组成的。铁损低可节省大量电力、延长电机和变压器工作时间并简化冷却装置。因电工钢的铁损造成的电量损失占一个国家年发电量的2. 5%—4. 5%, 其中变压器约占50%，小电机占30%，镇流器占15%。因此，各国生产电工钢板总是千方百计地降低铁损，并以铁损作为考核产品磁性能的最重要的指标，按铁损值作为划分牌号的依据。

(2)高的磁感应强度。磁感应强度高，铁芯激磁电流(空载电流)降低，导线电阻引起的铜损和铁芯铁损降低，可节省电能。当电机或变压器容量不变时，磁感应强度高可使铁芯体积缩小和质量减轻，节省电工钢板、导线等的用量，并使铁芯铁损和制造成本降低，有利于制造、安装和运输。

(3)对磁各向异性的要求。硅钢是体心立方

晶体结构，其晶轴不同，磁化特性也不同。

三个主轴方向的磁性，［100］方向为易磁化轴，［110］方向为次易磁化轴，［111］方向为难磁化轴。这种磁化特性称为磁各向异性。

电工钢的用途不同，要求磁各向异性不同。电机在旋转状态下工作，要求电工钢磁各向同性，用无取向电工钢制造；变压器在静止状态下工作，要求磁各向异性，用冷轧取向硅钢制造。

(4)磁时效小。铁芯的磁性随使用

时间而变化的现象叫磁时效。磁时效主要是由于过饱和碳和氮析出微小碳化物和氮化物而引起的。所以要求电工钢产品中碳含量(质量分数)

和氮含量（质量分数）分别小于0. 0035 %和

0. 005%。

4. 1. 2. 2 加工性能

由于电工钢还需要进一步加工成形，用户对电工钢的加工性能也有一定的要求：

（1）好的冲片性。电工钢成形的冲剪工作量很大，特别是微、小电机，所以要求电工钢板的冲片性好。冲片性好能够提高冲剪片的尺寸精度，延长冲剪工具的使用寿命。

（2）表面光滑平整，厚度偏差小和均匀。这项要求主要是为了提高产品的叠片系数

（铁

芯有效利用空间），保证冲剪片尺寸精度和便于铁芯装配。电工钢板的叠片系数降低1%,相当于铁损增高2%和磁感强度降低1%。

4. 1. 2. 3 好的绝缘膜.

冷轧电工钢产品表面涂有无机盐或半有机盐绝缘薄膜，以防止铁芯叠片间发生短路而增高涡流损耗。对绝缘膜的要求是：（1）耐热性好；（2）膜薄且均匀；（3）层间电阻高；（4）附着性好；（5）冲片性好；（6）耐腐蚀性和防锈性好。高磁感取向硅钢表面涂以应力涂层，使钢板中产生拉应力，通过细化磁畴使铁损和磁致伸缩明显降低。

不同用途的电工钢，对磁性、冲片性和绝缘性有不同的要求。

不同的最终加工成形方法，对磁性和加工性有不同影响。冷轧电工钢比热轧电工钢具有如下优点：（1）磁性高，可节省大量电能；（2）表面光滑，叠片系数高；（3）冲片性好；（4）表面涂绝缘膜，便于使用；（5）成卷供应，适用于高速冲床，利用率高。

4. 1. 3 影响电工钢性能的因素

磁感应强度和铁损是电工钢磁性的根本特性。

4. 1. 3. 1 影响磁感应强度的因素

影响磁感应强度的因素有：

（1）无取向电工钢的磁感应强度主

要与硅含量和晶体织构有关。硅含量提高，磁感应

强度月50值降低。

无取向电工钢基本为混乱织构，但调整成分和改善制造工艺，可使织构中（100）和（110）位向组分加强，(111)组分减弱，Bso值提高

钢中杂质和夹杂物含量增高，以及成品晶粒尺寸增大，也使B. so值降低。

(2)冷轧取向硅钢的硅含量(质量分数) 基本不变(在2. 9%—3. 5%SI的范围内变化)，所以磁感应强度只随(110)[001]晶粒取向度提高或