电工钢生产概论

n O：氧在γ-Fe中形成间隙固溶体，使晶格变形、矫顽 力增加、磁时效效应增加、磁性降低。钢中的氧易形 成SiO2、Al2O3等氧化物夹杂，阻碍晶粒长大，使磁 性降低，故要求硅钢中氧含量越低越好。
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铁－硅合金的特性
n 铁的居里温度为770℃ n 铁硅二元系含硅量超过
2.5％时，奥氏体区封闭 消失 n Si>4.5%时，出现有序相 （Fe3Si）和（FeSi）
n 冷轧硅钢的制造工艺和设备复杂，成分控制严格， 生产工序长，影响性能的因素多，尤其是取向硅 钢被视为钢铁行业中的珍品。因此常把取向硅钢 产品的质量看作衡量一个国家钢铁制造技术水平 的重要标志，也在一定程度上体现了一个国家科 技和国民经济发展状况。
电工钢生产概论
表. 2001～2005年国内主要厂家电工钢产量 （万吨）
0.35和0.50
0.50和0.65
0.35和0.50
单取向硅钢 (冷轧变压器钢)
双取向硅钢
冷轧变压器硅钢 (2.9%～3.3%Si)
高频用冷轧变压器硅钢 (2.9%～3.3%Si)
0.35、0.30、 0.27和0.23
0.05～0.15
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n 此外还有特殊用途的电工钢板，如高频 电机和变压器以及脉冲变压器用电工钢； 继电器和电力开关用的高强度冷轧无取 向硅钢；新型高转速电机转子用的高强 度冷轧电工钢；医用核磁共振断层扫描 仪等磁屏蔽和高能加速器电磁铁用的低 碳电工钢；高频电机和变压器以及磁屏 蔽的高硅钢板等。
低
冷轧硅钢 磁感高，磁激电流小， 电机的铜损小，功率高 硬度低，加工模具损耗小，
加工性优良 叠装系数≥98％
节能 高 低
高，需消除应力退火
高
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我国冷轧硅钢生产技术现状
n 目前，我国生产冷轧硅钢片的大企业主要有武钢、 宝钢、太钢、鞍钢四家。冷轧电工钢的生产能力 有310.9万吨，其中取向硅钢为28万吨。
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表. 电工钢板的品种和分类
热轧硅钢板 (无取向)
冷轧电工 钢板
分类
低硅热轧钢带，热轧电机钢(1.0%～2.5%Si)
热轧高硅钢，热轧变压器钢 (3.0%～4.5%Si)
无取向电工钢 (冷轧电机钢)
低碳电工钢(<0.5%Si) 电机硅钢(0.5%～3.5%Si)
公称厚度 /mm 0.50
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2020/11/28
电工钢生产概论
提纲
n 电工钢概述 n 电工钢性质 n 电工钢使用性能 n 电工钢一般生产工艺
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电工钢是铁基的工业用软磁材料，包 括碳含量很低的工业纯铁和0.5％～4.5％ Si硅钢两类，主要用做各种电机和变压器 的铁芯，是电力、电子和军事工业中不可 缺少的重要磁性材料。电工钢板带在磁性 材料中用量最大，约占磁性材料的90％， 占电工材料的50％。电工钢是重要的能源 用钢，也是一种重要的金属功能材料 。
n S：硫是有害元素，硫使铁损和矫顽力增大。硫与锰 形成细小的MnS质点，阻碍成品退火时晶粒长大。故 S含量越小越好，一般控制在0.015％以下。
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n N：氮以间隙原子固溶在铁中，是强烈扩大奥氏体的 元素。氮能与铝形成AlN，作用与MnS相同，合理的 生产工艺可有效提高磁性，降低铁损。若控制不好， 则会影响硅钢的各项性能。一般氮含量应控制在 0.002％以下。
--
103.13 95.4
198.53
2004 12.7 33.8 14.3 53.5 11.1
2005 13.21 57.03 17.14 68.6 45.42
“十五” 合计 63.32 171.66 65.45 255.6 56.52
125.4 201.4 104 105.2
612.57 468.3
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碳对铁－硅合金的影响
碳含量小于0.025％ 的3.25％ Fe-Si合金 在任何温度下都为 单一的α相，不会发 生相变
n 这是采用高温退火发生二次再结晶、制造取向硅钢和高牌 号无取向硅钢的金属学基础
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电工钢的主要物理性质
229.4 306.6 1080.87
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提纲
n 电工钢概述 n 源自文库工钢性质 n 电工钢使用性能 n 电工钢一般生产工艺
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各元素对电工钢性能影响
n C：碳对电工钢极有害，碳会提高矫顽力和磁 滞损耗。随碳含量增高，P15增大；碳也可与 铁形成间隙式固溶体，使晶格畸变严重，引起 很大的内应力，使磁性明显降低，故要求成品 中C<0.015％；
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电工钢的分类及用途
n 电工钢按其主要合金硅元素的含量可分为工业纯 铁和硅钢两大类；按生产工艺过程硅钢又可分为 热轧和冷轧两大类；冷轧硅钢又分为取向硅钢和 无取向硅钢两种 。
n 磁各向异性的冷轧取向硅钢片主要用于制作各种 变压器的铁芯，也可冲压制成扇形、制做大型汽 轮发电机的定子；磁各向同性的冷轧无取向硅钢 片主要用于制造容量较大的大中型电机、发电机 以及家用电机、微电机、镇流器和小型变压器等。
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表. 热轧、冷轧电工钢各项性能指标
项目
磁性能
加工性能
同板差 耗电量 生产效率 劳动强度 加工应力敏
感度 价格
热轧硅钢 同样铁损的热轧硅钢比 冷轧硅钢磁感低0.4～0.5T 热轧硅钢比冷轧硅钢硬度
HV值高20～30MPa 叠装系数≥95％ 铁损比相同硅含量的冷轧钢大
低 高
低，加工后不需退火
时间 （年）
取向
武钢 无取向
太钢 无取向
宝钢 无取向
鞍钢
无取向
无取向 ＋取向
合计
热轧板
冷轧 ＋热轧
2001 12
25.17 11.03 38.5
--
86.7 81.6
168.3
2002 12.89 28.26 10.6 44.5
--
96.25 82.1
178.35
2003 12.53 27.4 12.4 50.8
n Si：电工钢中加硅主要是提高电阻率，降低涡 流损耗，降低铁损，并促进晶粒长大。
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n Mn：锰可扩大γ相区，有利于晶粒长大，降低铁损。 可形成MnS，防止生成FeS所引起的热脆，又可降低 相变温度，使退火温度下降，晶粒尺寸变小，影响磁 性，故一般Mn/S≥10。
n P：磷与硅的作用相似，缩小γ相区，促使晶粒长大， 提高电阻率和硬度，降低铁损。控制在0.03 %以下。