无取向电工钢 (冷轧电机钢)
冷轧电工 钢板 单取向硅钢 (冷轧变压器钢) 双取向硅钢
低碳电工钢(<0.5%Si) 电机硅钢(0.5%～3.5%Si) 冷轧变压器硅钢 (2.9%～3.3%Si)
高频用冷轧变压器硅钢 (2.9%～3.3%Si)

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。

铁－硅合金的特性


铁的居里温度为770℃
铁硅二元系含硅量超过 2.5％时，奥氏体区封闭 消失 Si>4.5%时，出现有序相 （Fe3Si）和（FeSi）

碳对铁－硅合金的影响
碳含量小于0.025％ 的3.25％ Fe-Si合金 在任何温度下都为 单一的α相，不会发 生相变


这是采用高温退火发生二次再结晶、制造取向硅钢和高牌 号无取向硅钢的金属学基础
电工钢的主要物理性质

电工钢的实际密度与Si和Al的含量有关，按经验公式计算：
7.865 0.065[(%Si) 1.7(% Al )] (g/cm3)

电工钢的电阻率与Si和Al的含量有关，按经验公式计算 ：
12 11(%Si)
0
13.25 [11.3(Si Al )%]
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 。
绝缘薄膜性能

为防止铁芯叠片间短路而增大涡流损 耗，现代冷轧电工钢带表面涂有特殊 性能的半有机绝缘膜。
磁时效效应

铁磁材料的磁性随使用时间而恶化的现 象称为磁时效现象，特别是当铁芯长期 在温度50～80℃工作时，磁时效效应更 为明显。对磁时效影响最大的元素是钢 中的碳和氧。
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
0
(μΩ· cm)
电工钢的主要力学性质




硅钢的屈服强度和抗 拉强度随硅含量增加 而增大。 在3.5％～4.5％Si处达 到最大值。 Si>2.5％时，伸长率和 面伸缩率急剧下降， Si>4.5％时，屈服强度 和抗拉强度也急剧下 降，伸长率和面伸缩 率迅速降为零。


硅钢的硬度随硅 含量增加而增高， Si含量大于4.5％ 的硅钢既硬又脆， 不能进行冷加工， 这是热轧硅钢板 的硅含量上限设 定为4.5％，而冷 轧硅钢硅含量上 限设定为3.3％的 重要原因。
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。
无取向电工钢的化学成分范围
C
≤0.015
(最好≤0.005)
Si
0.1~1.0
Mn
0.25~0.50
P
0.02
S
≤0.015
(最好≤0.005)
AlS
≤0.02
(最好≤0.005)
N2
≤0.002
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
（1）铁芯损耗（PT）低

磁各向异性

电机转子在运转状态下工作，铁芯是用带齿圆 形冲片叠成的定子和转子组成的，要求电工钢 板为磁各向同性，一般要求纵横向铁损差值 <8%，磁感差值<10%，因此适合用无取向冷轧 电工钢或热轧硅钢制造。
变压器在静止状态下工作，大中型变压器铁芯 用条片叠成，一些配电变压器、电流和电压互 感器以及脉冲变压器等用卷线铁芯制造，以保 证沿电工钢板轧制方向下料和磁化，因此一般 用冷轧取向硅钢制造。

Si：电工钢中加硅主要是提高电阻率，降低涡 流损耗，降低铁损，并促进晶粒长大。

Mn：锰可扩大γ相区，有利于晶粒长大，降低铁损。 可形成 MnS，防止生成 FeS 所引起的热脆，又可降低 相变温度，使退火温度下降，晶粒尺寸变小，影响磁 性，故一般Mn/S≥10。 P：磷与硅的作用相似，缩小γ相区，促使晶粒长大， 提高电阻率和硬度，降低铁损。控制在0.03 %以下。 S ：硫是有害元素，硫使铁损和矫顽力增大。硫与锰 形成细小的MnS质点，阻碍成品退火时晶粒长大。故 S含量越小越好，一般控制在0.015％以下。

表. 2001～2005年国内主要厂家电工钢产量 （万吨）
时间 （年） 取向 武钢 太钢 宝钢 鞍钢 无取向 无取向 无取向 无取向 2001 12 25.17 11.03 38.5 -86.7 81.6 168.3 2002 12.89 28.26 10.6 44.5 -96.25 82.1 178.35 2003 12.53 27.4 12.4 50.8 -103.13 95.4 198.53 2004 12.7 33.8 14.3 53.5 11.1 125.4 104 229.4 2005 13.21 57.03 17.14 68.6 45.42 201.4 105.2 306.6 “十五” 合计 63.32 171.66 65.45 255.6 56.52 612.57 468.3 1080.87

表. 电工钢板的品种和分类
分 热轧硅钢板 (无取向) 类 公称厚度 /mm 0.50 0.35和0.50 0.50和0.65 0.35和0.50 0.35、0.30、 0.27和0.23 0.05～0.15 低硅热轧钢带，热轧电机钢(1.0%～2.5%Si) 热轧高硅钢，热轧变压器钢 (3.0%～4.5%Si)
各元素对硅钢的影响效果



有助于提高铁磁性的元素：Ni、Co； 有助于提高电阻率的元素：Al、P； 引起晶格畸变的有害元素：C、N、O； 形成夹杂物的有害元素：V、Cr、Ti； 扩大奥氏体妨碍二次再结晶的元素：C、N、Mn； 形成有利杂质的元素：Sb、Bi； 有利夹杂物：MnS、AlN。


连铸坯
平整冷轧后 电工钢带
退火后钢带
谢 谢
低硅含量低牌号冷轧无取向电工钢生产工艺
铁水预脱硫
冶炼
真空处理
连铸
热连轧
冷轧 酸洗 一次冷轧 中间退火 临界变形冷轧 成品退火和 绝缘涂层
高牌号冷轧无取向电工钢生产工艺
铁水预脱硫
冶炼
真空处理
连铸+电磁搅拌
பைடு நூலகம்
热连轧
常化和酸洗
冷轧 成品退火和 绝缘涂层
酸洗
一次冷轧
中间退火
临界变形冷轧

冷轧电工钢的电磁性能主要取决于内部组织结构， 通过对冶炼、连铸、热轧、冷轧及热处理等各生产 工序的综合控制，确保冷轧电工钢最终的电磁性能。 热轧工序的温度制度控制对改善无取向电机钢的电 磁性能非常重要。在热轧机能力允许的情况下，温 度应尽量低，以防止钢中MnS和AlN等析出物的固 溶、析出，磁性变坏。 一般冷轧无取向电机钢开轧温度为1180℃±20℃， 终轧温度为850℃±20℃。
（2）磁感应强度（B）高
（3）要求磁各向异性
（4）冲片性能良好
（5）钢板表面光滑、平整、厚度均匀
（6）绝缘薄膜性能良好
（7）磁时效性现象小
铁芯损耗（PT）


铁芯损耗简称铁损，其单位为W/kg，是指铁 芯于交变磁场中磁化时，磁通量变化受到各种 阻碍而消耗掉部分电能，这种损耗使铁芯发热， 引起电机和变压器的温度升高。 按我国电工钢生产现状，每发电1kW需配备发 电机和各种变压器共9kVA，其中变压器用钢 占全部电工材料的20～30％。若用10万吨冷轧 硅钢代替热轧硅钢生产变压器，每年可节电约 2亿度，相当于23.4万kW发电机全年的发电量 总和。
表. 热轧、冷轧电工钢各项性能指标
项目 磁性能 加工性能 同板差 耗电量 热轧硅钢 同样铁损的热轧硅钢比 冷轧硅钢磁感低0.4～0.5T 热轧硅钢比冷轧硅钢硬度 HV值高20～30MPa 叠装系数≥95％ 铁损比相同硅含量的冷轧钢大 冷轧硅钢 磁感高，磁激电流小， 电机的铜损小，功率高 硬度低，加工模具损耗小， 加工性优良 叠装系数≥98％ 节能
磁感应强度（B）

磁感应强度是铁芯单位截面面积上通过 的磁力线数，也称磁通密度，代表材料 的磁化能力，单位为T。
使用磁感应强度高的硅钢片，铁芯重量 可相应减少。一般变压器铁芯约占设备 总重量的1/3～1/2。冷轧硅钢片的磁感 应强度比热轧硅钢片的高20～30％，变 压器铁芯体积和重量也相应减少30％。

冲片性能

以100kVA变压器为例，铁芯需用0.5mm 厚的1700片硅钢片叠装，电机转子和定 子铁芯的形状较复杂，要求硅钢片冲剪 无毛刺。硅含量相同的冷轧硅钢其冲片 性能比热轧硅钢要好，且冲片模具寿命 能提高4～6倍。热轧硅钢片都是单张供 货，冷轧硅钢片可成卷供货，冲剪材料 的利用率可提高15个百分点。
无取向 ＋取向
热轧板 合计
冷轧 ＋热轧