硅鋼片

硅鋼片，英文名稱是silicon lamination，它是一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，一般含硅量為0.5～4.5%。加入硅可提高鐵的電阻率和最大磁導(dǎo)率，降低矯頑力、鐵芯損耗（鐵損）和磁時(shí)效。

中文名硅鋼片外文名silicon lamination主要優(yōu)點(diǎn)電阻率與最大點(diǎn)磁導(dǎo)率較高主要用途制作變壓器，電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的鐵芯生產(chǎn)原理含Si4%的Si-Fe合金有良好磁性問(wèn)世時(shí)間1903年

概述

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硅鋼片的生產(chǎn)由于工藝復(fù)雜、工藝窗口窄，生產(chǎn)難度大，被譽(yù)為鋼鐵產(chǎn)品中的工藝品，特別是取向硅鋼片。見(jiàn)圖

用途

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主要用來(lái)制作各種變壓器、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的鐵芯。世界硅鋼片產(chǎn)量約占鋼材總量的1%（見(jiàn)精密合金）。

來(lái)歷

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1900年英國(guó)哈德菲爾德（R.A.Hadfield）等首先發(fā)現(xiàn)含Si4%的Si-Fe合金有良好磁性。1903年德國(guó)和美國(guó)相繼生產(chǎn)含Si1.0～4.5%的熱軋硅鋼片。1906年代替低碳鋼用來(lái)制造電機(jī)和變壓器鐵芯。1934年美國(guó)戈斯(N.P.Goss）采用兩次冷軋法制成（110）[001]晶粒擇優(yōu)取向的含 Si3%的冷軋硅鋼片。1968年日本田口悟等采用硫化錳和氮化鋁綜合抑制劑并使用一次大壓下率冷軋法，制成（110）[001]高磁感取向硅鋼，這種材料的晶粒取向更加準(zhǔn)確，鐵損和磁性進(jìn)一步改善。歷年來(lái)，硅鋼的鐵損值下降示意曲線見(jiàn)圖1。

1949年美國(guó)制成厚度小于 0.1mm的冷軋（110）[001]取向薄硅鋼帶，用于電子工業(yè)。1957年聯(lián)邦德國(guó)制成了（100）[001]立方取向硅鋼片，其縱橫向磁性都高，但因工藝復(fù)雜，至今未正式生產(chǎn)。圖2是（110）[001]和（100）[001]取向硅鋼片中晶粒排列示意圖。含硅6.5%的Si-Fe合金的磁致伸縮約為零，磁導(dǎo)率高、鐵損低、制成的變壓器無(wú)噪聲但因加工困難，未得到廣泛應(yīng)用。70年代采用液態(tài)快冷技術(shù)制成6.5Si-Fe微晶薄帶，研制了更薄的取向硅鋼片和（100）面織構(gòu)（晶間無(wú)取向）的硅鋼片等新品種。

硅鋼片生產(chǎn)模具

中國(guó)于1953年開(kāi)始生產(chǎn)熱軋低硅硅鋼片（Si1～2%）；1955年開(kāi)始生產(chǎn)熱軋高硅硅鋼片(Si3.0～4.5%）；1962年開(kāi)始生產(chǎn)冷軋取向薄硅鋼帶。70年代開(kāi)始生產(chǎn)冷軋取向硅鋼帶。

性能要求

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對(duì)硅鋼性能的要求主要是：①鐵損低，這是硅鋼片質(zhì)量的最重要指標(biāo)。各國(guó)都根據(jù)鐵損值劃分牌號(hào)，鐵損愈低，牌號(hào)愈高。②較強(qiáng)磁場(chǎng)下磁感應(yīng)強(qiáng)度（磁感）高，這使電機(jī)和變壓器的鐵芯體積與重量減小，節(jié)約硅鋼片、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系數(shù)。④沖片性好，對(duì)制造微型、小型電動(dòng)機(jī)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。⑥基本無(wú)磁時(shí)效。典型電磁性能見(jiàn)表1。

硅鋼片

硅鋼片一般隨硅含量提高，鐵損、沖片性和磁感降低，硬度增高（圖3）。工作頻率愈高，渦流損耗愈大，選用的硅鋼片應(yīng)當(dāng)愈薄。

冶煉軋制

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硅鋼主要用氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉（也可用電弧爐冶煉），配合鋼水真空處理和AOD技術(shù)（見(jiàn)爐外精煉，采用模鑄或連鑄法。根據(jù)不同的用途，冶煉時(shí)改變硅（0.5～4.5%）和鋁（0.2～0.5%）含量以滿足不同磁性的要求。高牌號(hào)硅鋼片的硅和鋁量相應(yīng)提高。碳、硫和夾雜物盡量減少。

冷軋硅鋼片的磁性、表面質(zhì)量、填充系數(shù)和沖片性比熱軋硅鋼片好，并可成卷生產(chǎn)，所以從60年代開(kāi)始有些國(guó)家已停止生產(chǎn)熱軋硅鋼片。中國(guó)采用約 900℃低溫一次快速熱軋和氫氣保護(hù)下成垛退火方法制造熱軋硅鋼片，成材率較高，成品表面質(zhì)量和磁性都較好。

硅鋼的軋制分為熱軋和冷軋兩個(gè)工序，傳統(tǒng)的采用熱軋直接生產(chǎn)硅鋼成品的工藝目前已經(jīng)很少采用，主要為熱軋和冷軋兩個(gè)工序來(lái)生產(chǎn)，稱為冷軋硅鋼產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品不同，冷軋工序分為多機(jī)架軋機(jī)軋制和單機(jī)架軋制，其中單機(jī)架軋制主要生產(chǎn)取向硅鋼產(chǎn)品。

硅鋼片

冷軋無(wú)取向

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冷軋無(wú)取向硅鋼片是將鋼坯或連鑄坯熱軋成厚度約2.3mm帶卷。制造低硅產(chǎn)品時(shí)，熱軋帶卷酸洗后一次冷軋到 0.5mm厚。制造高硅產(chǎn)品時(shí)，熱軋帶酸洗后（或先經(jīng)800～850℃�；笤偎嵯矗�，冷軋到0.55或0.37mm厚，在氫氮混合氣氛連續(xù)爐中850℃退火，再經(jīng)6～10%小壓下率冷軋到0.50或0.35mm厚。這個(gè)小壓下率的冷軋可使退火時(shí)晶粒長(zhǎng)大，鐵損降低。這兩種冷軋板都在20%氫氮混合氣氛下連續(xù)爐中850℃最終退火，然后涂磷酸鹽加鉻酸鹽的絕緣膜。晶粒取向硅鋼一般都含Si3%，要求鋼中氧化物夾雜含量低，并必須含有C0.03～0.05%和抑制劑（第二相彌散質(zhì)點(diǎn)或晶界偏析元素）。抑制劑的作用是阻止初次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大和促進(jìn)二次再結(jié)晶的發(fā)展，從而獲得高的（110）[001]取向。抑制劑本身對(duì)磁性有害，所以在完成抑制作用后，須經(jīng)高溫凈化退火。采用第二相抑制劑時(shí)，板坯加熱溫度必須提高到使原來(lái)粗大第二相質(zhì)點(diǎn)固溶，隨后熱軋或�；瘯r(shí)再以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)析出，以便增強(qiáng)抑制作用。冷軋成品厚度為0.28、0.30或0.35mm，工藝要點(diǎn)見(jiàn)表3。冷軋取向薄硅鋼帶是將0.30或0.35mm厚的取向硅鋼帶，再經(jīng)酸洗、冷軋和退火制成

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