.10.
.11.
.12.
2020-2-28/17:42:08 .13.
1.3 主要性能要求
p 磁性材料 p 硬磁性材料：具有较大的剩磁强度（0.000125韦
/cm2）和较大的矫顽磁力（500A/cm），如永久磁铁。 p 软磁性材料：剩磁强度和矫顽磁力都较小，如：磁性钢。
（0.0000746韦/cm2，0.056A/cm→Si钢）。 p （1）磁感应强度； p （2）铁损； p （3）加工性能和表面质量。
电工硅钢
.1.
主要内容
1 分类、牌号及性能要求 2 影响硅钢性能的因素 3 电工硅钢冶炼与浇注
.2.
1 分类、牌号及性能要求
1.1 分类 1.2 牌号 1.3 主要性能要求
.3.
1.1 分类
.4.
硅钢片及产品
武钢硅钢片 变压器铁芯（EI型硅钢片）
电机马达铁芯（定转子）
.5.
p 冷轧硅钢片时30年代发展起来的（中国始于70 年代），因为轧制和热处理方法不同，虽然冷 轧片Si比热轧低，但电磁性能都好得多。
空处理。
.38.
3 电工硅钢冶炼与浇注
p 冶炼关键： Ø 1）彻底降碳（转炉（脱碳快）、电炉（增碳问题）） Ø 2）彻底去P、S和气体夹杂（电炉优势，但成本高；转
炉N、H低，生产率高，成本低） Ø 3）Si的合金化（转炉弱点，联炼） Ø 4）彻底脱氧（转炉弱点，联炼）
.39.
典型工艺
p 高炉铁水＋KR预脱硫＋复吹转炉＋RH＋连铸＋热装加 热炉＋热轧＋硅钢片（高效、高质量、生产成本低、先 进生产线）
.19.
（2）铁损
p Pe：铁芯在交流电作用下磁化时，由于磁场是交变的， 铁芯中会产生涡流（电能以热形式损失＝0.24I2Rt），
由此引起能量损失。
Pe
(B2
f
d2)
p 减小涡流损失： Ø ↑ρ（电阻率，加Si的主要目的）； Ø ↓d （硅钢片厚度，在薄硅钢片之间采用绝缘漆涂层）。
பைடு நூலகம்
.20.
（2）铁损
25、50、100等A/cm。
.18.
（2）铁损
p 铁芯使用时的能量损耗（P＝磁滞损失（Pn）+涡流损 失（Pe））。
p Pn：往复磁化一次时所消耗的能量（电磁能→磁能结果）
Pn
f
S回线
B Hc f
8
104
（Hz—矫顽磁力）
p 要求剩磁强度和矫顽磁力小，希望，晶粒度大，杂质少， 有利于磁畴转向。
.34.
（4） P
p 有害元素。 p 与Si一样↓γ，促使晶粒长大，↑ρ，↓P，↑电磁性能。 p 但↑冷脆性，冷加工困难，对冷轧材应作为有害元素去
除，[P]<0.015％。 p 对电机用钢[Si]低的热轧材，脆性不足是主要矛盾，而
为了↑电磁性能可以放宽对P的控制。
.35.
（5） Al
p 与Si作用相似： Ø ↑ρ，↓P； Ø 促使晶粒长大、石墨化（C集中，对电磁性能影响小）、
.37.
（7）气体
p 氧：氧化物＋溶于α，对电磁性能危害都很大：↑P；↓μ； ↓B。
p N与O一样：↑矫顽磁力；↓μ；磁失效（O溶于α也为此， 随着时间延长，P↑；B↓ ）。
p 0.005％N→0.002％时，P↓15％ p 但：取向钢，AlN适量可完善取向织构，得到优良磁性。
Hi-B：0.0062～0.0092％N，0.022～0..032％Al。 p H：↑P；H脆；冒涨（轧制时气泡缺陷）。 一般都要真
p 广泛用MnS（球状，200nm） p AlN（10nm针状，并用特殊涂层，有利↓铁损） p 如：Hi-B硅钢（铁损比普通取向钢↓10~30%）。作变压
器时，损耗↓7～20％，噪声↓2～7dB，消磁功率↓20～50 ％
.28.
（4）应力和厚度
p 内应力：钢中存在间隙固溶体形成元素和非金属夹杂物 等→晶格扭曲、畸变 外应力：轧制、剪切或热处理时产生残余应力。
R：弱磁场下检验； G：400Hz时检验； • X——第一位数字（1，2，3，4）含Si量 • Y——第二位数字（1，2，3，4）电磁性能等级
.7.
.8.
.9.
1.2 牌号
p 冷轧硅钢片代号： Ø 无取向： □1W□2 • W——冷轧无取向电工钢带（片）； • □1——铁损值的100倍，1.5T，50Hz； • □2——厚度值的100倍； Ø 取向：□1Q □2或□1QG□2 • DQ——冷轧单取向电工钢带（片）； • G——高磁感取向电工钢 • □1——铁损值的100倍，1.7T，50Hz 。
p 细小分散夹杂对磁性危害大；长条针装>球状；菱角形 Al2O3最大。严格措施，↓有害夹杂物，并改变形态和分 布，↑电磁性能。
.27.
（3）夹杂物
p 特定情况下，利用“有利夹杂”，提高晶粒取向度（单取 向硅钢），所指有利夹杂是能稳定抑制初次再结晶晶粒长 大，并促使二次再结晶时良好的取向性，高温退火时 （1150～1200℃）易于分解和去除。
％。 p 纯Fe＋2.5％Si→F，热处理时无相变，保持F良好磁性，
完善二次再结晶十分重要。
.31.
硅的良好作用
p 1）随着[Si]增加，钢的电阻率增大，从而使涡流损失减小； p 2）减小晶体的各向异性，使磁化容易，磁阻减小，因而降
低磁滞损失； p 3）促使铁素体晶粒粗化，减小晶界面，降低顽矫力，提高
.21.
2 影响硅钢性能的因素
p 2.1 物理因素 p 2.2 化学成分
.22.
2.1 物理因素
p 晶粒取向； p 晶粒大小； p 夹杂物； p 应力和厚度。
.23.
（1）晶粒取向
p d（体心立方）：晶粒各向的磁性不同。轧制方向最容 易磁化。
p 织构：各个晶粒取向趋于一致的状态。 p 单取向：平行轧制方向；双取向：平行、垂直轧制方向 p 合适的冷变形程度和退火温度，加热时防止初次再结晶
p ↑铁损，↑矫损磁力，↓μ，恶化电磁性能，应减少或消除。 p δ↓，Pe↓ 但工艺复杂，成本↑，而且Pn↑；高频下使用的
铁芯，δ应小些（因为涡流突出，）
Pe d 2
.29.
2.2 化学成分
p Si、Al、Mn、P、S、 C等元素和气体。 p 考察两个钢号： p P151 表6－8 无取向硅钢，W12L（连铸）
0.015％。 p 冶炼时[C]＜0.06％，连续脱碳退火时，[C]成＜
0.005％。
.33.
（3） S
p 利弊都有元素 p S<0.003％： Ø ↑热脆性； Ø ↓Pn（硫化物夹杂，组织不均匀，退火时阻碍F晶粒长大） p 但MnS对单取向冷轧硅钢片有利（二次结晶时得到粗
大晶粒，冷轧后热处理可获得有利的晶粒取向）。
磁导率； p 4）促使钢中碳的石墨化，改善碳对磁性的危害； p 5）强的脱氧元素，能脱除对磁性不利的氧。
.32.
（1）Si
p Si有利于磁化，恶化脆性，生锈（易氧化）。热轧 ≤4.6%，冷轧≤3.5％。
p 但由于真空，加工技术进步，出现了Si>6.5％的钢种。
（2）C
p 极有害的元素。 p ↓B，↑P（扩大γ） p 冷轧钢 [C]＜0.005％；热轧钢[C]＜0.012～
C
Si
Mn
P
S
Nb
TN
无取向 DW12L ≤0.01 2.7-3.1 0.10-0.30 ≤0.03 ≤0.003 0.3-0.5
取向 DQ ≤0.07 2.8-3.2 0.05-0.08 ≤0.02 0.015-0.025 ≤0.02 ≤0.0055
.30.
（1）Si
p 主要合金元素，决定组织与性能。 p 低硅：0.8～1.8％；中硅：1.8～2.8％；高硅：>2.8
晶粒长大，这样有可能在高温退火时依靠晶界能作为动 力，使二次晶粒猛然长大，发展成为大小均匀的取向晶 粒。
.24.
（2）晶粒大小
p 晶粒大小：是指硅钢片退火后F晶粒大小。
p 晶界上：原子排列混乱
晶格发生扭曲 能量较高→电阻、磁
夹杂物聚集
阻↑→磁化困难
p 规律：晶粒↑、Pn↓（因为↑晶粒使晶界↓，所以μ↑，Pn↓， 但不能过大，否则↓R（电阻率），Pe↑；↓塑性。
Ø 铁损低30～40％；磁感应强度高25～26％→ 体积小、重量轻、节能；为变压器的重量和体 积可减少30～40％
p 自50年代以来，冷轧硅钢片发展很快，基本上 取代了热轧硅钢片，发达国家已占硅钢总量的 95％以上。但我国冷轧硅钢片数量不足（武钢 50万t/a）。
.6.
1.2 牌号
p P142 表6－1、P143， 表6－2 p 热轧硅钢片代号： Ø DXY； Ø D□XY，如DH41，DR41，DG41 • D——电工硅钢 • □——H：中等磁场下检验；
p 标准规定，单位铁损（W/kg）都不应超过某一值。 p 如 0.5mmD21，铁损P10/50≤2.5w/kg Ø 10—表示B=1.0T Ø 50—表示电源f=50Hz/s Ø 即在B=1.0T，t=50Hz/s时，P≤2.5W/kg
（3）加工性能和表面质量
p 便于剪切、冲压→不能过脆（经弯曲检验其脆性）； p 表面质量好→无锈斑、腐点、夹杂物、厚度均匀。
.17.
（1）磁感应强度
p 在一定磁场强度下，μ↑，则B↑。 p 标准规定，在一定的H下的B值。如：0.5mm热轧硅钢
片D22 Ø B25≥1.51T 表示H＝25A/cm时，B≥1.51T Ø B50≥1.61T 表示H＝50A/cm时，B≥1.61T p H有 0.002、0.004、0.008、0.1、0.5、1、5、10、
.14.
（1）磁感应强度
p 在外磁场作用下，物体能被磁化的程度，在数值上等于 单位面积上通过的磁力线的数目（磁通量密度），单位 为T（特斯拉或奥斯特）