硅钢片的介绍(普及知识).docx

关于硅钢的常识硅钢(silicon steel)含硅量 0.54.8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 SiO2，避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在 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 800-850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 100 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 50HZ，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：表示高取向性材料+铁损保证值(将频率 50HZ，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/1 DR530-50 D22 0.52 DR510-50 D23 0.53 DR490-50 D24 0.54 DR450-50 0.55 DR420-50 0.56 DR400-50 0.57 DR440-50 D31 0.58 DR405-50 D32 0.59 DR360-50 D41 0.510 DR315-50 D42 0.511 DR290-50 D43 0.512 DR265-50 D44 0.513 DR360-35 D31 0.351415161718192021DR325-35DR320-35DR280-35DR255-35DR225-35DR1750G-35DR1250G-20DR1100G- 10D32D41D42D43D44DG44DG44DG440.350.350.350.350.350.350.200.10