电工钢生产概论

电工钢生产概论提纲电工钢概述电工钢性质电工钢使用性能电工钢一般生产工艺

电工钢是铁基的工业用软磁材料，包括碳含量很低的工业纯铁和0.5％～4.5％Si硅钢两类，主要用做各种电机和变压器的铁芯，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要磁性材料。电工钢板带在磁性材料中用量最大，约占磁性材料的90％，占电工材料的50％。电工钢是重要的能源用钢，也是一种重要的金属功能材料。电工钢的分类及用途电工钢按其主要合金硅元素的含量可分为工业纯铁和硅钢两大类；按生产工艺过程硅钢又可分为热轧和冷轧两大类；冷轧硅钢又分为取向硅钢和无取向硅钢两种。磁各向异性的冷轧取向硅钢片主要用于制作各种变压器的铁芯，也可冲压制成扇形、制做大型汽轮发电机的定子；磁各向同性的冷轧无取向硅钢片主要用于制造容量较大的大中型电机、发电机以及家用电机、微电机、镇流器和小型变压器等。表.电工钢板的品种和分类

分类公称厚度/mm热轧硅钢板(无取向)低硅热轧钢带，热轧电机钢(1.0%～2.5%Si)0.50热轧高硅钢，热轧变压器钢(3.0%～4.5%Si)0.35和0.50冷轧电工钢板无取向电工钢(冷轧电机钢)低碳电工钢(<0.5%Si)0.50和0.65电机硅钢(0.5%～3.5%Si)0.35和0.50单取向硅钢(冷轧变压器钢)冷轧变压器硅钢(2.9%～3.3%Si)0.35、0.30、0.27和0.23双取向硅钢高频用冷轧变压器硅钢(2.9%～3.3%Si)0.05～0.15此外还有特殊用途的电工钢板，如高频电机和变压器以及脉冲变压器用电工钢；继电器和电力开关用的高强度冷轧无取向硅钢；新型高转速电机转子用的高强度冷轧电工钢；医用核磁共振断层扫描仪等磁屏蔽和高能加速器电磁铁用的低碳电工钢；高频电机和变压器以及磁屏蔽的高硅钢板等。

表.热轧、冷轧电工钢各项性能指标

项目热轧硅钢冷轧硅钢磁性能同样铁损的热轧硅钢比冷轧硅钢磁感低0.4～0.5T磁感高，磁激电流小，电机的铜损小，功率高加工性能热轧硅钢比冷轧硅钢硬度HV值高20～30MPa硬度低，加工模具损耗小，加工性优良同板差叠装系数≥95％叠装系数≥98％耗电量铁损比相同硅含量的冷轧钢大节能生产效率低高劳动强度高低加工应力敏感度低，加工后不需退火高，需消除应力退火价格低高我国冷轧硅钢生产技术现状

目前，我国生产冷轧硅钢片的大企业主要有武钢、宝钢、太钢、鞍钢四家。冷轧电工钢的生产能力有310.9万吨，其中取向硅钢为28万吨。冷轧硅钢的制造工艺和设备复杂，成分控制严格，生产工序长，影响性能的因素多，尤其是取向硅钢被视为钢铁行业中的珍品。因此常把取向硅钢产品的质量看作衡量一个国家钢铁制造技术水平的重要标志，也在一定程度上体现了一个国家科技和国民经济发展状况。表.2001～2005年国内主要厂家电工钢产量（万吨）时间（年）20012002200320042005“十五”合计武钢取向1212.8912.5312.713.2163.32无取向25.1728.2627.433.857.03171.66太钢无取向11.0310.612.414.317.1465.45宝钢无取向38.544.550.853.568.6255.6鞍钢无取向------11.145.4256.52合计无取向＋取向86.796.25103.13125.4201.4612.57热轧板81.682.195.4104105.2468.3冷轧＋热轧168.3178.35198.53229.4306.61080.87提纲电工钢概述电工钢性质

电工钢使用性能电工钢一般生产工艺各元素对电工工钢性能影响响C：碳对电工工钢极有害，，碳会提高矫矫顽力和磁滞滞损耗。随碳碳含量增高，，P15增大大；碳也可与与铁形成间隙隙式固溶体，，使晶格畸变变严重，引起起很大的内应应力，使磁性性明显降低，，故要求成品品中C<0.015％；；Si：电工钢钢中加硅主要要是提高电阻阻率，降低涡涡流损耗，降降低铁损，并并促进晶粒长长大。Mn：锰可扩扩大γ相区，，有利于晶粒粒长大，降低低铁损。可形形成MnS，，防止生成FeS所引起起的热脆，又又可降低相变变温度，使退退火温度下降降，晶粒尺寸寸变小，影响响磁性，故一一般Mn/S≥10。P：磷与硅的的作用相似，，缩小γ相区区，促使晶粒粒长大，提高高电阻率和硬硬度，降低铁铁损。控制在在0.03%以下。S：硫是有害害元素，硫使使铁损和矫顽顽力增大。硫硫与锰形成细细小的MnS质点，阻碍碍成品退火时时晶粒长大。。故S含量越越小越好，一一般控制在0.015％％以下。N：氮以间隙隙原子固溶在在铁中，是强强烈扩大奥氏氏体的元素。。氮能与铝形形成AlN，，作用与MnS相同，合合理的生产工工艺可有效提提高磁性，降降低铁损。若若控制不好，，则会影响硅硅钢的各项性性能。一般氮氮含量应控制制在0.002％以下。。O：氧在γ-Fe中形成成间隙固溶体体，使晶格变变形、矫顽力力增加、磁时时效效应增加加、磁性降低低。钢中的氧氧易形成SiO2、Al2O3等氧氧化物夹杂，，阻碍晶粒长长大，使磁性性降低，故要要求硅钢中氧氧含量越低越越好。铁－硅合金的的特性铁的居里温度度为770℃℃铁硅二元系含含硅量超过2.5％时，，奥氏体区封封闭消失Si>4.5%时，出现现有序相（Fe3Si）和（FeSi）碳对铁－硅合合金的影响这是采用高温温退火发生二二次再结晶、、制造取向硅硅钢和高牌号号无取向硅钢钢的金属学基基础碳含量小于0.025％％的3.25％Fe-Si合金在在任何温度下下都为单一的的α相，不会会发生相变电工钢的主要要物理性质电工钢的实际际密度与Si和Al的含含量有关，按按经验公式计计算：(g/cm3)电工钢的电阻阻率与Si和和Al的含量量有关，按经经验公式计算算：(μΩ·cm)电工钢的主要要力学性质硅钢的屈服强强度和抗拉强强度随硅含量量增加而增大大。在3.5％～～4.5％Si处达到最最大值。Si>2.5％时，伸长长率和面伸缩缩率急剧下降降，Si>4.5％时，屈服服强度和抗拉拉强度也急剧剧下降，伸长长率和面伸缩缩率迅速降为为零。硅钢的硬度随随硅含量增加加而增高，Si含量大于于4.5％的的硅钢既硬又又脆，不能进进行冷加工，，这是热轧硅硅钢板的硅含含量上限设定定为4.5％％，而冷轧硅硅钢硅含量上上限设定为3.3％的重重要原因。各元素对硅钢钢的影响效果果有助于提高铁铁磁性的元素素：Ni、Co；有助于提高电电阻率的元素素：Al、P；引起晶格畸变变的有害元素素：C、N、、O；形成夹杂物的的有害元素：：V、Cr、、Ti；扩大奥氏体妨妨碍二次再结结晶的元素：：C、N、Mn；形成有利杂质质的元素：Sb、Bi；；有利夹杂物：：MnS、AlN。无取向电工钢钢的化学成分分范围CSiMnPSAlSN2≤0.015(最好≤0.005)0.1~1.00.25~0.500.02≤0.015(最好≤0.005)≤0.02

(最好≤0.005)≤0.002提纲电工钢概述电工钢性质电工钢使用性性能电工钢一般生生产工艺（1）铁芯损损耗（PT）低（2）磁感应应强度（B））高（3）要求磁磁各向异性（4）冲片性性能良好（5）钢板表表面光滑、平平整、厚度均均匀（6）绝缘薄薄膜性能良好好（7）磁时效效性现象小铁芯损耗（PT）铁芯损耗简称称铁损，其单单位为W/kg，是指铁铁芯于交变磁磁场中磁化时时，磁通量变变化受到各种种阻碍而消耗耗掉部分电能能，这种损耗耗使铁芯发热热，引起电机机和变压器的的温度升高。。按我国电工钢钢生产现状，，每发电1kW需配备发发电机和各种种变压器共9kVA，其其中变压器用用钢占全部电电工材料的20～30％％。若用10万吨冷轧硅硅钢代替热轧轧硅钢生产变变压器，每年年可节电约2亿度，相当当于23.4万kW发电电机全年的发发电量总和。。磁感应强度（（B）磁感应强度是是铁芯单位截截面面积上通通过的磁力线线数，也称磁磁通密度，代代表材料的磁磁化能力，单单位为T。使用磁感应强强度高的硅钢钢片，铁芯重重量可相应减减少。一般变变压器铁芯约约占设备总重重量的1/3～1/2。。冷轧硅钢片片的磁感应强强度比热轧硅硅钢片的高20～30％％，变压器铁铁芯体积和重重量也相应减减少30％。。磁各向异性电机转子在运运转状态下工工作，铁芯是是用带齿圆形形冲片叠成的的定子和转子子组成的，要要求电工钢板板为磁各向同同性，一般要要求纵横向铁铁损差值<8%，磁感差差值<10%，因此适合合用无取向冷冷轧电工钢或或热轧硅钢制制造。变压器在静止止状态下工作作，大中型变变压器铁芯用用条片叠成，，一些配电变变压器、电流流和电压互感感器以及脉冲冲变压器等用用卷线铁芯制制造，以保证证沿电工钢板板轧制方向下下料和磁化，，因此一般用用冷轧取向硅硅钢制造。冲片性性能以100kVA变压压器为为例，，铁芯芯需用用0.5mm厚厚的1700片片硅钢钢片叠叠装，，电机机转子子和定定子铁铁芯的的形状状较复复杂，，要求求硅钢钢片冲冲剪无无毛刺刺。硅硅含量量相同同的冷冷轧硅硅钢其其冲片片性能能比热热轧硅硅钢要要好，，且冲冲片模模具寿寿命能能提高高4～～6倍倍。热热轧硅硅钢片片都是是单张张供货货，冷冷轧硅硅钢片片可成成卷供供货，，冲剪剪材料料的利利用率率可提提高15个个百分分点。。钢板表表面质质量为了保保证铁铁芯的的叠片片系数数，要要求电电工钢钢板表表面光光滑、、平整整且厚厚度均均匀。。叠片片系数数高意意味着着对于于一定定的铁铁芯表表观体体积，，实际际电工工钢用用量更更多、、单位位面积积内磁磁通量量更大大。叠叠片系系数提提高1％相相当于于铁损损降低低2％％，磁磁感应应强度度提高高1％％。若钢板板厚度度不均均匀，，装配配铁芯芯困难难，变变压器器和电电机使使用中中噪音音和震震动增增大。。冷轧硅硅钢片片表面面质量量和厚厚度均均匀性性都比比热轧轧硅钢钢片的的好，，且叠叠片系系数高高，噪噪音和和震动动较小小。例例如：：0.35mm厚硅硅钢片片的叠叠片系系数，，冷轧轧硅钢钢片为为97～～98％，，热轧轧硅钢钢片为为92～94％％。绝缘薄薄膜性性能为防止止铁芯芯叠片片间短短路而而增大大涡流流损耗耗，现现代冷冷轧电电工钢钢带表表面涂涂有特特殊性性能的的半有有机绝绝缘膜膜。磁时效效效应应铁磁材材料的的磁性性随使使用时时间而而恶化化的现现象称称为磁磁时效效现象象，特特别是是当铁铁芯长长期在在温度度50～80℃℃工作作时，，磁时时效效效应更更为明明显。。对磁磁时效效影响响最大大的元元素是是钢中中的碳碳和氧氧。提纲纲电