硅钢（含碳量小于0.08%的硅合金钢）

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更新时间：2023-05-20
硅钢
含碳量小于0.08%的硅合金钢
含硅为1.0～4.5%，含碳量小于0.08%的硅合金钢叫做硅钢。它具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，因而磁滞损失和涡流损失都小。主要用作电机、变压器、电器以及电工仪表中的磁性材料。为了制造电器时满足冲剪加工的需要，还要求有一定的塑性。为了提高磁感性能，降低磁滞损耗，要求其有害杂质含量越低越好，并要求板型平整，表面质量好。
基本信息
中文名
硅钢
外文名
silicon steel
别名
电工钢
应用领域
电力、电子和军事工业
含硅量
3%~5%左右
学科
冶金工程
收起
基本介绍
1900年哈德菲尔德（R.A.Hadfield）报道，硅含量2.5%～5.5%的铁硅合金具有比铁更高的磁性。1903年开始生产热轧硅钢片。1934年戈斯（GossNP）发展（110）冷轧取向硅钢，沿钢板轧制方向磁性明显提高，适用于制作变压器，1935年美国阿姆科（Armco）钢公司开始生产，随后又生产冷轧无取向硅钢。1949年阿姆科制成0.05mm和0.1mm厚的冷轧取向硅钢薄带，用于军事工业。60年代初美国开始大量生产硅含量<0.5%的低碳电工钢。60年代末，某些国家陆续停止生产热轧硅钢。1968年，日本新日铁钢公司开发并生产了高磁感取向硅钢（Hi-B钢）。70年代中期，日本又陆续开发了几个取向硅钢、无取向硅钢和低碳电工钢新牌号。1986年日本钢管公司生产出硅含量为6.5%的高硅钢产品。中国1954年生产热轧硅钢，1959年制成并生产了冷轧取向硅钢薄带，1979年生产冷轧取向和无取向硅钢。目前，世界电工钢年产量在600万t以上，占钢材总产量的0.9%～1.3%。日本、前苏联和美国年产量都超过100万t，其中取向硅钢约占25%，低碳低硅电工钢约占65%。2021年12月，太钢高品质硅钢研发再攀高峰，成功开发蟠龙抽水蓄能电站顶级牌号硅钢。
性能特点
硅钢以铁芯损耗(简称铁损)和磁感应强度(简称磁感)作为产品磁性保证值。硅钢铁损低可节省大量电能，延长电机和变压器工作运转时间和简化冷却系统。由于硅钢铁损造成的电量损失占全年发电量的2.5%～4.5%，其中变压器铁损约占50%，1～100kW小型电机约占30%，日光灯镇流器约占15%。
硅钢磁感高，铁芯的激磁电流降低，也节省电能。硅钢磁感高可使设计的最大磁感(B)高、铁芯体积小、重量轻，节省硅钢、导线、绝缘材料和结构材料等，既使电机和变压器损耗和制造成本降低，又便于组装和运输。由带齿圆形冲片叠成铁芯的电机在运转状态下工作。要求硅钢板为磁各向同性，用无取向硅钢制造。由条片叠成铁芯或由条带卷绕成铁芯的变压器在静止状态下工作，用磁各向异性大的冷轧取向硅钢制造。此外，要求硅钢具有好的冲剪性，表面光滑平整和厚度均匀，好的绝缘膜和磁时效小。
分类
按制造工艺和用途电工钢分为热轧硅钢、冷轧电工钢和特殊用途硅钢三大类，其硅含量、规格和主要用途见表1。
表1电工钢的分类和用途
类别
硅含量/%
主要用途
热轧硅钢（无取向）
热轧低硅钢（电机钢）
1.0～2.5
0.5
家用电机和微电机
热轧高硅钢（变压器钢）
3.0～4.5
0.35、0.50
变压器
冷轧电工钢
冷轧无取向电工钢（电机钢）
低碳电工钢
≤0.5
0.50、0.65
家用电机、微电机小变压器和镇流器
硅钢
>0.5～3.5
0.35、0.50
大中型电机、发电机和变压器
冷轧取向硅钢（变压器钢）
普通取向硅钢
2.9～3.3
0.18、0.23、0.27
　　0.30、0.35
大中小型变压器和镇流器
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性能要求
对硅钢性能的要求主要是：
1、铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。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。
生产工艺
酸洗
通过除鳞机与盐酸罐，除去热轧钢带的氧化物，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。
参考资料
[1]
太钢高品质硅钢研发再攀高峰，成功开发蟠龙抽水蓄能电站顶级牌号硅钢 · 今日头条[引用日期2021-12-15]