[科普中国]-硅炉钢

简介

硅炉钢是含硅量在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，亦是产量最大的金属功能材料，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专利形式加以保护,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。1

硅炉钢的良好脱氧剂，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，故一般硅炉钢片的含硅量不超过4.5%。硅炉钢片分冷轧、热轧两种，使用较多的是冷轧硅炉钢片。冷轧硅炉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。1

硅炉钢分类热轧硅炉钢片热轧硅炉钢片是将Fe-Si合金用平炉或电炉熔融，进行反复热轧成薄板，最后在800-850℃退火后制成。热轧硅炉钢片主要用于发电机的制造，故又称热轧电机硅炉钢片，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。2

冷轧无取向硅炉钢片冷轧无取向硅炉钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅炉钢。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。冷轧无取向硅炉钢的Bs高于取向硅炉钢；与热轧硅炉钢相比，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。2

冷轧取向硅炉钢片冷轧取向硅炉钢带最主要的用途是用于变压器制造，所以又称冷轧变压器硅炉钢。与冷轧无取向硅炉钢相比，取向硅炉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。2

高磁感冷轧取向硅炉钢片高磁感冷轧硅炉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。2

硅炉钢的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。

绝缘涂层将硅炉钢板加工成铁芯时，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。2

性能对硅炉钢性能的要求主要是：

1、铁损低，这是硅炉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，节约硅炉钢片、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。2