含矽為1.0～4.5%，含碳量小於0.08%的矽合金鋼叫做矽鋼。它具有導磁率高、矯頑力低、電阻係數大等特性，因而磁滯損失和渦流損失都小。主要用作電機、變壓器、電器以及電工儀表中的磁性材料。為了製造電器時滿足沖剪加工的需要，還要求有一定的塑性。為了提高磁感性能，降低磁滯損耗，要求其有害雜質含量越低越好，並要求板型平整，表面質量好。
基本介紹
- 中文名：矽鋼
- 外文名：silicon steel
- 含矽量：3%~5%左右
- 套用領域：電力、電子和軍事工業
- 學科：冶金工程
- 別稱：電工鋼
簡史,性能特點,分類,性能要求,生產工藝,酸洗,冷衝壓,退火,絕緣塗層,
簡史
1900年哈德菲爾德（R.A.Hadfield）報導，矽含量2.5%～5.5%的鐵矽合金具有比鐵更高的磁性。1903年開始生產熱軋矽鋼片。1934年戈斯（GossN P）發展（110）[001]冷軋取向矽鋼，沿鋼板軋制方向磁性明顯提高，適用於製作變壓器，1935年美國阿姆科（Armco）鋼公司開始生產，隨後又生產冷軋無取向矽鋼。1949年阿姆科製成0.05mm和0.1mm厚的冷軋取向矽鋼薄帶，用於軍事工業。60年代初美國開始大量生產矽含量<0.5%的低碳電工鋼。60年代末，某些國家陸續停止生產熱軋矽鋼。1968年，日本新日鐵鋼公司開發並生產了高磁感取向矽鋼（Hi-B鋼）。70年代中期，日本又陸續開發了幾個取向矽鋼、無取向矽鋼和低碳電工鋼新牌號。1986年日本鋼管公司生產出矽含量為6.5%的高矽鋼產品。中國1954年生產熱軋矽鋼，1959年製成並生產了冷軋取向矽鋼薄帶，1979年生產冷軋取向和無取向矽鋼。目前，世界電工鋼年產量在600萬t以上，占鋼材總產量的0.9%～1.3%。日本、前蘇聯和美國年產量都超過100萬t，其中取向矽鋼約占25%，低碳低矽電工鋼約占65%。
性能特點
矽鋼以鐵芯損耗(簡稱鐵損)和磁感應強度(簡稱磁感)作為產品磁性保證值。矽鋼鐵損低可節省大量電能，延長電機和變壓器工作運轉時間和簡化冷卻系統。由於矽鋼鐵損造成的電量損失占全年發電量的2.5%～4.5%，其中變壓器鐵損約占50%，1～100kW小型電機約占30%，日光燈鎮流器約占15%。
矽鋼磁感高，鐵芯的激磁電流降低，也節省電能。矽鋼磁感高可使設計的最大磁感(Bm)高、鐵芯體積小、重量輕，節省矽鋼、導線、絕緣材料和結構材料等，既使電機和變壓器損耗和製造成本降低，又便於組裝和運輸。由帶齒圓形沖片疊成鐵芯的電機在運轉狀態下工作。要求矽鋼板為磁各向同性，用無取向矽鋼製造。由條片疊成鐵芯或由條帶卷繞成鐵芯的變壓器在靜止狀態下工作，用磁各向異性大的冷軋取向矽鋼製造。此外，要求矽鋼具有好的沖剪性，表面光滑平整和厚度均勻，好的絕緣膜和磁時效小。
分類
按製造工藝和用途電工鋼分為熱軋矽鋼、冷軋電工鋼和特殊用途矽鋼三大類，其矽含量、規格和主要用途見表1。
表1 電工鋼的分類和用途
類 別 | 矽含量/% | 公稱厚度/mm | 主 要 用 途 | ||
熱軋矽鋼（無取向） | 熱軋低矽鋼（電機鋼） | 1.0～2.5 | 0.5 | 家用電機和微電機 | |
熱軋高矽鋼（變壓器鋼） | 3.0～4.5 | 0.35、0.50 | 變壓器 | ||
冷軋電工鋼 | 冷軋無取向電工鋼（電機鋼） | 低碳電工鋼 | ≤0.5 | 0.50、0.65 | 家用電機、微電機小變壓器和鎮流器 |
矽鋼 | >0.5～3.5 | 0.35、0.50 | 大中型電機、發電機和變壓器 | ||
冷軋取向矽鋼（變壓器鋼） | 普通取向矽鋼 | 2.9～3.3 | 0.18、0.23、0.27 0.30、0.35 | 大中小型變壓器和鎮流器 | |
高磁感取向矽鋼 | |||||
特殊用途矽鋼： 冷軋取向矽鋼薄帶 | 2.9～3.3 | 0.03、0.05、0.10 | 脈衝變壓器、磁放大器、高頻變壓器和電焊機 | ||
冷軋無取向矽鋼薄帶 | 3.0 | 0.15、0.20 | 高頻電機和發電機 | ||
磁開關用冷軋無取向矽鋼 | 3.0 | 0.70 | 繼電器和磁開關 | ||
冷軋高矽鋼 | 6.5 | 0.1～0.5 | 高頻電機、變壓器和磁禁止 | ||
性能要求
對矽鋼性能的要求主要是：
1、鐵損低，這是矽鋼片質量的最重要指標。各國都根據鐵損值劃分牌號，鐵損愈低，牌號愈高。
2、較強磁場下磁感應強度（磁感）高，這使電機和變壓器的鐵芯體積與重量減小，節約矽鋼片、銅線和絕緣材料等。
3、表面光滑、平整和厚度均勻，可以提高鐵芯的填充係數。
4、沖片性好，對製造微型、小型電動機更為重要。
5、表面絕緣膜的附著性和焊接性良好，能防蝕和改善沖片性。
生產工藝
酸洗
通過除鱗機與鹽酸罐，除去熱軋鋼帶的氧化物，以防止冷軋成品表面的缺陷。
冷衝壓
為了確保不同用途的厚度與材質，將減速比例設在40%-90%，並為實現自動厚度控制、自動形狀控制等先進的控制設備。
退火
是軟化冷衝壓工程中硬化了的鋼帶材質的工程。通過金屬加熱及急速冷卻，生產深加工用鋼及高張力鋼，並採用裝箱（罩退）退火與連續退火法。
絕緣塗層
將矽鋼板加工成鐵芯時，為改善其加工性能並防止相當於鋼板厚度自乘的渦電流損失，採用連續塗鍍設備，在鋼板上下面噴射絕緣塗液。
