硅钢片普及知识

硅钢(silic on steel)含硅量0.5%4.8%的铁硅合金。是电工领域广泛使用的一种软磁材料。电工用硅钢常 轧制成标准尺寸的大张板材或带材使用，俗称硅钢片，广泛用于电动机、发电机、变压器、 电磁机构、继电器电子器件及测量仪表中。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Si02，避免了因氧 原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在a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。硅钢片的主要品质特性有铁损值、磁通密度、硬度、平坦度、厚度均匀性、涂膜种类及 冲片性等。以下针对各项品质特性加以说明。1铁损值硅钢片在某一特定频率的交流磁场下，磁化到特定的磁通密度时，每单位重量之硅钢片 所损失的能量，称为铁损值。通常所用的交流磁场频率为50或60赫兹，而所达到的磁通密度 通常为1.5或1.7特斯拉。常用的铁损值单位是每公斤或每磅硅钢片所损失的瓦特值，用 Watt/kg或Watt/lb表示。硅钢片的铁损值来源包括磁滞损、涡电流损和异常涡电流损三部份。 硅钢片在磁化的过程中，会产生磁滞的现象。磁滞损即为B-H磁滞曲线所包涵的面积。硅钢 片的涡电流损起源于在交流变化的磁场，因法拉第定理的影响，硅钢片内部产生诱导电压， 依照奥姆定律，电压在硅钢片内部引起诱导电流，进而造成硅钢片的焦耳热，这项能源损失 称为涡电流损。根据古典电磁学理论，涡电流损和钢片的厚度、电阻系数、磁通密度和频率 有关。而涡电流损和钢片厚度的平方成正比，和钢片的电阻系数成反比，因此，高级的硅钢 片，其厚度倾向较薄，而为了提高钢片的电阻系数，则在硅钢片中添加硅、铝等元素。铁损 值减去磁滞损和涡电流损后的能源损失，称为异常涡电流损。学者认为异常涡电流损是由于 磁域移动和转动所引起的微观涡电流损失，因此，异常涡电流损和磁域大小有关。若硅钢片 的磁域大，当磁化时，其旋转较快，微观涡电流损失增加。铁损值是硅钢片最重要的性质指 标，也是各种工业标准对硅钢片分级的规格依据。铁损值愈低，表示品级愈高，其能源效率 愈高。2. 磁通密度磁通密度是硅钢片的另一项重要的电磁特性，它表示硅钢片被磁化的难易度。在某一特 定频率之磁场强度下，单位面积所通过的磁通量，称为磁通密度。通常硅钢片的磁通密度是 在频率50或60赫兹，外加磁场5000A/m的条件下测得，称为B50,其单位为特斯拉(Tesla)。 磁通密度和硅钢片的集合组织、杂质、内部应力等因素有关。磁通密度直接影响到马达、变 压器等电机设备的能源效率。磁通密度愈高，单位面积所通过的磁通量愈大，能源效率愈佳, 因此，硅钢片的磁通密度愈高愈好，通常，规格只要求磁通密度的最低值。3. 硬度硬度是硅钢片的品质特性之一，现代化的自动冲床进行冲片时，对硬度的要求更为严格， 硬度太低时，不利于自动冲床的送料作业，同时容易产生过长的毛边，增加组装时的困难。 为了满足上述需求，硅钢片的硬度必须高于某一硬度值，例如，50AI300硅钢片之硬度通常 以不低于HR30T硬度值47为宜。硅钢片的硬度随着品级升高而增加，通常，高品级的硅钢片, 其硅含量添加愈多，合金固溶强化的效果，使得硬度也愈高。4. 平坦度平坦度是硅钢片的重要品质特性。良好的平坦度有利于冲片作业和组装工作。平坦度和 轧延及退火技术有直接密切的关系，提升轧延退火技术和制程有利于平坦度，例如使用连续 退火裂程，其平坦度优于批式退火制程者。5. 厚度均匀性厚度均匀性是硅钢片一项非常重要的品质特性。如果的厚度均匀性不良，钢片中央与边 缘的厚度差异太大，或钢片长度方向钢片厚度变异太大，都会影响到组装后的铁心厚度。不 同的铁心厚度，其导磁特性变异也大，直接影响到马达、变压器的特性，因此，硅钢片的厚 度变异愈小愈好。钢片的厚度均匀性和热轧、冷轧技术与制程有密切的开系，提升轧延技术 能力才能降低钢片的厚度变异量。6. 涂膜涂膜是硅钢片很重要的品质项目。硅钢片表面经化学涂覆处理，而附着一层薄膜，可提 供绝缘、防锈和润滑的功能。绝缘性使硅钢片铁心迭片间的涡电流损失降低防锈性避免钢片 在加工、储藏过程中生锈;润滑性可改善硅钢片的冲片性及提升模具的寿命。7. 冲片性冲片性是硅钢片很重要的品质特性之一。良好的冲片性使模具的寿命加长，降低冲片的毛边。 冲片性和硅钢片的涂膜种类及硬度有直接的关系。有机型涂膜的冲片性较佳，新发展的涂膜 种类，主要在改善硅钢片的冲片性。此外，钢片的硬度太低会造成较严重的毛边，不利于冲 片;但硬度太高，则减少模具的寿命;因此，硅钢片的硬度必须控制在一适当范围。硅钢分类： 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，最后在800-850C 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，近年相关部门已强冷要求淘汰。冷轧无取向硅钢片：冷轧无取向硅钢片最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：冷轧取向硅钢带最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。涂层：取向硅钢表面绝缘涂层分成有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类。无机涂层的基本 成分是磷酸盐涂料和磷酸铝基涂料中添加胶态二氧化硅、氧化镁和硼酸。无机涂层具有良 好的耐热和焊接性能，但其冲制性和粘结性不佳。半无机涂层基本成分为磷酸盐、铬酸盐、 乳胶树脂溶液、弥散促进剂和表面活性剂，其中弥散促进剂和表面活性剂对涂层的质量具有 重要作用。半无机涂层具有良好的冲制性和粘结性，但其耐热性和焊接性不及无机涂层。 A涂层A涂层为半有机薄涂层，具有优良的冲片性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及高层间电阻， 尤其是焊接性能，适应于中、小型电机、家用电器马达及小型变压器EI铁芯，相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。H涂层H涂层为半有机厚涂层，具有优良的冲片性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及高层间电阻， 适应于中、小型电机。相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。D涂层D涂层为无机涂层，这种涂层具有优良的焊接性和耐热性，适应于中、小电机，尤其适 应在较高温度下进行消除应力退火使用。相当于AISI的C-4涂层及武钢的T3涂层。除非特殊说明，钢种设计的表面绝缘涂层均为A涂层。变压器由于铁芯而造成的能量损耗称为铁损，铁损包括两部分，磁滞损耗和涡流损耗.磁滞 损耗是由于铁芯在反复磁化过程中，“内摩擦”而造成的损耗，它与铁芯材料的性质（导磁率, 矫顽力）有关.涡流损耗是由于铁芯中产生的感生电流-涡电流产生焦耳热而造成的损耗，采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠成的铁芯可以大大减少涡流损 失.铁损的大小除与铁芯本身有关外，还与电源电压的大小有关.当电源电压一定时，铁损 基本上是恒定量，与负载电流的大小、性质无关，因此铁损基本上等于它的空载损失.1、中国牌号表示方法：（1）冷轧无取向硅钢带（片）表示方法：DW+铁损值（在频率为50HZ,波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。） 的100倍+厚度值的10 0倍。如DW470-50表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为 50W470。（2）冷轧取向硅钢带（片）表示方法：DQ+铁损值（在频率为50HZ,波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。） 的100倍+厚度值的100倍。有时铁损值后加G表示高磁感。如DQ133-30表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带（片），现新型号表示为 30Q133。（3）热轧硅钢板热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢（含硅量三2.8%）、高硅钢（含硅量 2.8%）。表示方法：DR+铁损值（用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的 单位重量铁损值）的100倍+厚度值的100倍。如DR510-50表示铁损值为5.1,厚度为0.5mm 的热轧硅钢板。家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-502、日本牌号表示方法：（1）冷轧无取向硅钢带由公称厚度（扩大100倍的值）+代号A+铁损保证值（将频率50H Z,最大磁通密度为1.5T时 的铁损值扩大100倍后的值）。如50A470表示厚度为0.5mm,铁损保证值为4.7的冷轧无取向硅钢带。（2）冷轧取向硅钢带由公称厚度（扩大100倍的值）+代号G：表示普通材料，P：表示咼取向性材料 +铁损保证值 （将频率50H Z,最大磁通密度为1.7T时的铁损值扩大100倍后的值）如30G130表示厚度为0.3mm,铁损保证值为1.3的冷轧取向硅钢带。3、热轧电工硅钢片新旧牌号对照表序号新牌号旧牌号厚度/mm1DR530-50D220.52DR510-50D230.53DR490-50D240.54DR450-500.55DR420-500.56DR400-500.57DR440-50D310.58DR405-50D320.59DR360-50D410.510DR315-50D420.511DR290-50D430.512DR265-50D440.513DR360-35D310.3514DR325-35D320.3515DR320-35D410.3516DR280-35D420.3517DR255-35D430.3518DR225-35D440.3519DR1750G-35DG440.3520DR1250G-20DG440.2021DR1100G-10DG440.10冷轧无取向硅钢卷与热轧建翔签的磁性对照表沁轧无，取向吐钢卷标准GB2521-SS醱规格新标准 轄.宝钢牌号IE标准gPIJOW5BJJ T武舸新标CO2 号 1 月执行腿号P15/5O囚BJO T0.35DWJ50 355 JO1.66W235.5016635W360D360-353.eo1.61W143.601135W3O0DW31O-353.101.60W123.101035W27QDW26/3.2:159W102.6；13935W250DW240-352.4)1.58W0P2.401JSW032.2013S0.5053WSOOB50ASOODW300 50S.LU1.6PW308.001曲53W60GB50AOODW20：50601.66W2J.201j6653W540B50A540DWJ40-505.4)1.65W20J.4016553W-170B50A170DWI70 501.701.6 1W1S1.7005DW1OQDWIOO SO1.C01.61W1-1-1.001j615DW35QDW360-503.601.60W123.601j605DW31QDW310 503.101.59W103.1013953W2P0DWJPO 502501.5SW0P2.P01JS53W27GDW27 0.50需旳1.5輕VTIS2.701尊:.姿轧肚如它标率YE 12-153 72.2沪悅卫/YB 一工0匚丁龙1GBJ212-S3丫U5.UT；Pl瑙 叫Ei4J-IL29?6OIQ.Dj&3 10ik-3Di土虫1.*；j.L1.5/fl牡门弋Q才1 f11广D1J3.3：D422.3C口口口 R盂0 3：DR2E0-3；口?0口1.35匸比2.X1J4DE?2jJ-3：j .JJ1J4U442J_1 *4ULOim上l.*4D1 1W1 nDld.XD216.1Ci.ei1課D223.3C1.(?DRJ20-3Z：.2O1.(50L)JJMl1.C4DL!31U-_i.lUi.ei口 4l.7咏* m4-ifl 401 fil1 =V1I TD；鸞4 20DM。丈血l.4DN4 rmDRjrn-rcm1 4DS JL -ti *7DR-PO 5：5L即门弋已Ti n:FJTJ 厂1广D413.5ClJdDeo-j：ztol.：oU叫KELM血口亠-.1jI.：&DdS2.P：1 JJDRaGO-；：LCD1J5uq 斗5L1 二“eu!.：硅钢片铁芯冲片消除应力退火冷轧电工钢带片（硅钢片），在冲剪和弯曲等加工过程中，产生机械应力和应变，导致磁 性恶化，铁损可增大，因此冷轧电工钢带片（硅钢片）在经加工后，进行消除应力退火，可 以消除机械应力和应变，恢复材料原有的磁性。现将消除应力退火有关事项介绍如下：1、退火温度温度不宜选得过高，以能够恢复到原磁性水平为限。退火温度偏高，固然可以进一步改善磁 性，但相应会影响绝缘涂层或使叠片粘结。冷轧取向电工钢带（取向硅钢片）一般选用 80010C。冷轧无取向电工钢片（无取向硅钢片）选用700-750，退火温度高于750C, 应严格控制炉内保护气氛为无氧化气氛。2、退火时间指炉内温度达到设定退火温度后的保温时间。实际退火时间是根据退火方式、退火炉型、装 炉量、装炉方式以及铁芯尺寸等因素而定。为了防止在加热和冷却过程中，由于热应力导致 铁芯冲片变形，必须适当控制加热速度和冷却速度。加热方式最好选用从铁芯冲片侧面加热， 以实现均匀快速加热。冷却速度视装炉量而定，应低于30C/时，装炉量更大时，还应该更 低些。3、退火气氛选用以铁芯冲片不氧化、不渗碳和电工钢带片（硅钢片）表面绝缘涂层无明显恶化为原则。 最好选用含氢2-10%的氢氮混合气体。加入少量的氢可确保铁芯冲片不氧化。保护气体中的 露点一般应在0C以下。4、严防渗碳和氧化冷轧电工钢带片（冷轧硅钢片）含碳量一般小于0.003%，因此在消除应力退火时，必须严 防渗碳，以免恶化磁性。炉用材料，如炉罩、底版应选用低碳钢材，冲片表面的残余油脂， 应在退火前清除，防止冲片氧化是消除应力退火效果的重要措施。除合理选用退火气体外， 在实际操作时，首先要确认炉膛密封是否完好。同时，在送电升温前,先通入保护气体进行 炉内清扫。野性项吕H涂坛可以注明测斌条件帶店息组分半首机半有扒无机半省机0.5g/n和弄豈（%|羈.ys.a3 510101080%60%60%60%-中口水府菠室逗：勺*.别纣誓性:弓吧60%- 40%40%20%加c X招对譚庄溯姑4曰驟画祝无明s iaift无明:？变社10天匣醫城轻13斗計冷朮油无啊爲变北无明甩变化无坍冕童忧薛片性毛亂圍境梅50切时抽炜片次觌p 1O31000BS1500栈貝校科工具榊冲抿10rrm 冲檯间隠：便用沖压油不严烂气矗睛辭星大聲菇II602020申.按.1 h-wz.ti退火忙是石剥:冷无明喘:宜化无明母蜜化退火搭忙75&TC -ihrs,护扎4小星 电扒一宛匕电 非2达及小型 童旦器日钛心X.仪小型 电杜一臬匕电 非马誌及小埜中曲鹤尢、屮、小型 屯札赛州电 秦弓这屐小型 变压跖E1铁心宝钢电工钢涂层种类：电工钢的表面涂层是一种能提高电磁性能、减少涡流损失、且有一定张力薄而均匀的绝缘涂 层。另外，在制造电机和变压铁芯时，要将电工钢板冲剪成坯料，再通过氢弧焊和热铸铝将叠好 的一定数量的芯片边缘固定，因此，不仅要求电工钢具有良好的绝缘性和较高的层间电阻, 而且需要有良好的冲片性、附着性、焊接性、能经受消除应力退火。宝钢现有的钢带绝缘涂层的种类及其特征如下：涂厲沖类涂层种案代号特件无机涂层为丢面樞唄良好的耐秋般和去臣更阳些 缺恵附塔件稍弟，冲片皓祁幕A拖有机物肪加人別无机铝2来改娄冲片世.附苯咗同吋通过肴机物贵含量得 到妊的耐熬炷和埠接性待点 逹菠眨康曷.热收绵性小.尺J稔宦性好，耐和 性好一无活染*H无诺环沁忌K国内外冷轧电工钢春茴绝缘渝层对照表电国日氷关国就羽丿斶AETMAIBE无机注辰无軀向电工羽DT3-D.PRC-4半右机址扱无就向电工忸AT+CL一HT5-AIImml ntnr