硅钢生产工艺基本知识课件.pptx

1、 硅钢是电工用钢，主要用作硅钢是电工用钢，主要用作各种电机和变压器的铁芯、磁开各种电机和变压器的铁芯、磁开关、继电器、磁屏障、镇流器及关、继电器、磁屏障、镇流器及其他电器部件是电力、电子和军其他电器部件是电力、电子和军工重要的软磁合金材料工重要的软磁合金材料。目前的硅钢片生产中有两个突出的特目前的硅钢片生产中有两个突出的特点：点：一是，对硅钢的化学成分要求极为严一是，对硅钢的化学成分要求极为严格，苛刻。格，苛刻。二是，生产方法已由二是，生产方法已由60年代的前的热年代的前的热轧生产转变为冷轧生产轧生产转变为冷轧生产1 1 电工钢板分类电工钢板分类：项项 目目 类类 别别硅硅 含含 量量%公称厚

2、度公称厚度 热轧硅钢板热轧硅钢板（无取向）（无取向）热轧低硅钢热轧低硅钢 （热轧电机钢）（热轧电机钢）1.02.50.50 热轧高硅钢热轧高硅钢 （热轧变压器钢）（热轧变压器钢）3.04.50.35和和0.50冷轧电工钢板冷轧电工钢板 无取向电工钢无取向电工钢（冷轧电机钢）（冷轧电机钢）低碳电工钢低碳电工钢0.50.50和和0.65硅钢硅钢0.53.20.35和和0.50 取向硅钢取向硅钢（冷轧变压器钢）（冷轧变压器钢）普通取向硅普通取向硅钢钢2.93.30.20，0.23，0.27高磁感取向高磁感取向硅钢硅钢2.93.30.30和和0.35 硅钢片又分为取向硅钢和无取向硅钢。硅钢片又分为取向

3、硅钢和无取向硅钢。在化学成分的控制上，其方法各不相同。在化学成分的控制上，其方法各不相同。取向硅钢对常规元素的含量要求极为取向硅钢对常规元素的含量要求极为严格。同时对加入的有益夹杂元素要严严格。同时对加入的有益夹杂元素要严格控制在一定的范围之内。从而获得晶格控制在一定的范围之内。从而获得晶粒取向度高、方向性强的高磁感、低铁粒取向度高、方向性强的高磁感、低铁损的取向硅钢。损的取向硅钢。无取向硅钢要求具有超低碳、超低硫、无取向硅钢要求具有超低碳、超低硫、高铝含量的纯净钢质，从而获得各向同高铝含量的纯净钢质，从而获得各向同性的高磁感、低铁损无取向硅钢。性的高磁感、低铁损无取向硅钢。2.对电工钢板性能

4、的要求对电工钢板性能的要求 一般要求电机、变压器和其它一般要求电机、变压器和其它电器部件效率高电器部件效率高,耗电量少耗电量少,体积小体积小和重量轻。电工钢板通常是以铁和重量轻。电工钢板通常是以铁损和磁感应强度作为产品磁性保损和磁感应强度作为产品磁性保证值。电工钢板的性能要求如下：证值。电工钢板的性能要求如下：2.1 2.1 铁芯损耗（铁芯损耗（PT）低低铁芯损耗是指铁芯在铁芯损耗是指铁芯在5050HzHz交变磁场下磁化交变磁场下磁化时所消耗的无效电能，称铁损，也称交变损时所消耗的无效电能，称铁损，也称交变损耗，其单位为耗，其单位为 W/W/。这种由于磁通变化受这种由于磁通变化受到的阻碍而消耗

5、的无耗电能到的阻碍而消耗的无耗电能,通过铁芯发热即通过铁芯发热即损耗的电量损耗的电量,有引起电机和变压器的温升。有引起电机和变压器的温升。磁滞损耗磁滞损耗P Ph h 电工钢板的铁损电工钢板的铁损p pT T 涡流损耗涡流损耗P PC C 三部分。三部分。反常损耗反常损耗P PA A 电工钢板铁损电工钢板铁损PT 实测值大于上述实测值大于上述 Pa+Pc 计算值，两者之差即为计算值，两者之差即为pa。在无取向低碳电在无取向低碳电工钢和中抵牌号硅钢中，工钢和中抵牌号硅钢中，Ph占占PT的的75%80%。无取向高牌号硅钢由于。无取向高牌号硅钢由于Si含碳量和晶含碳量和晶粒尺寸较大，粒尺寸较大，Ph

6、占占PT的的60%左右，左右，Pa只占只占10%13%。取向硅钢晶粒更大。取向硅钢晶粒更大。Ph只占只占30%，Pa+Pc约占约占70%，而，而Pa可比可比Pc大大12倍。倍。冷轧无取向硅钢的铁损比硅含量冷轧无取向硅钢的铁损比硅含量相同的热轧硅钢低相同的热轧硅钢低10%20%，相，相当于硅钢提高当于硅钢提高0.51.0的热轧硅钢铁的热轧硅钢铁损值。损值。对于国内来说，用对于国内来说，用1万吨热轧硅钢制万吨热轧硅钢制成的电机比成的电机比1万吨冷轧无取向硅钢制万吨冷轧无取向硅钢制成的电机，一年约多耗电成的电机，一年约多耗电1亿度。亿度。2.2 2.2 冲片性能良好冲片性能良好 对电工钢冲片性没有统

7、一的测试方法。对电工钢冲片性没有统一的测试方法。成品的反复弯曲次数可作为间接考核成品的反复弯曲次数可作为间接考核冲片性能的指标。也可以按照模具磨冲片性能的指标。也可以按照模具磨损情况，例如以磨损掉损情况，例如以磨损掉0.025为标为标准的冲片数来判断准的冲片数来判断.对微小电机用的钢对微小电机用的钢板以冲片毛刺达到板以冲片毛刺达到0.05高度为止的高度为止的高速冲床实际冲片数来判断高速冲床实际冲片数来判断.图图 1-21 0.8%Si 无取向低硅钢无取向低硅钢(0.5)的绝缘层与冲片的关系的绝缘层与冲片的关系2.3 2.3 钢板表面光滑、平整和厚度均匀钢板表面光滑、平整和厚度均匀 要求电工钢板

8、表面光滑、平整和厚要求电工钢板表面光滑、平整和厚度均匀度均匀,主要是为了提高铁芯片的叠片主要是为了提高铁芯片的叠片系数系数.冲片系数是指一定的电工钢板叠冲片系数是指一定的电工钢板叠片的理论体积片的理论体积(按叠片重量和密度计算按叠片重量和密度计算出出)与再一定压力下测定的实际体积比，与再一定压力下测定的实际体积比，以百分数表示也就是净金属占铁芯体以百分数表示也就是净金属占铁芯体积的百分数。叠片系数是衡量铁心实积的百分数。叠片系数是衡量铁心实际的紧密程度的一个量度际的紧密程度的一个量度。叠片系数主要与以下因素有关：叠片系数主要与以下因素有关：1）钢板的平整度）钢板的平整度 2）钢板的厚度偏差）钢

9、板的厚度偏差 3）表面绝缘膜和厚度均匀性）表面绝缘膜和厚度均匀性 4）选用的钢板厚度（钢板越厚，叠）选用的钢板厚度（钢板越厚，叠片系数越高）片系数越高）5）装配时铁心压紧程度。）装配时铁心压紧程度。2.4 2.4 绝缘膜性能好绝缘膜性能好 为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗，电工钢板表面涂一层无机盐电工钢板表面涂一层无机盐+有机盐的半有机有机盐的半有机绝缘膜。绝缘膜。对对绝缘膜的要求：绝缘膜的要求：1 1）耐热性好。（）耐热性好。（750750800800消除应力退火时不消除应力退火时不破坏）破坏）2 2）绝缘膜薄且均匀厚度为）绝缘膜薄且均匀厚度为1

10、.51.5m,m,此时叠片系此时叠片系数降低数降低0.5%0.5%1.0%1.0%3 3）间层电阻高）间层电阻高.一般为一般为5 55050cmcm2 2/片。取向片。取向钢由于是两层绝缘膜层间电阻在钢由于是两层绝缘膜层间电阻在3030120120cmcm2 2/片范围内（适合用于大变压器和汽片范围内（适合用于大变压器和汽轮发机）轮发机）4 4）附着性好。冲剪或消除应力退火后不）附着性好。冲剪或消除应力退火后不脱落脱落5 5）冲片性能好。有机或半有机涂层在冲冲片性能好。有机或半有机涂层在冲片时起润滑作用，明显提高冲片性。片时起润滑作用，明显提高冲片性。6 6）内腐蚀性和防锈性好。与变压器或佛内

11、腐蚀性和防锈性好。与变压器或佛里昂不起化学反应。里昂不起化学反应。7 7）焊接性能好。铁芯焊接时焊缝中不产焊接性能好。铁芯焊接时焊缝中不产生气泡。生气泡。热轧硅钢表面一般不涂热轧硅钢表面一般不涂绝缘膜，用户绝缘膜，用户冲片后再涂冲片后再涂涂涂绝缘漆，但耐热性差，焊接绝缘漆，但耐热性差，焊接性差。绝缘膜较厚（每面为性差。绝缘膜较厚（每面为2 23 3mm），），使使叠片系数低叠片系数低1%1%2%2%2.5 2.5 磁时效现象小磁时效现象小 铁磁材料的磁性随使用时间而变化的现铁磁材料的磁性随使用时间而变化的现象称为象称为磁时效。这种现象主要是材料中的磁时效。这种现象主要是材料中的碳和氮等杂质元素

12、引起的。电工钢在高温碳和氮等杂质元素引起的。电工钢在高温下碳氮的固溶度高，而从高温较快冷却时下碳氮的固溶度高，而从高温较快冷却时多余的碳和氮来不及析出而形成过饱和固多余的碳和氮来不及析出而形成过饱和固溶体。铁芯在长期运转时，特别是在温度溶体。铁芯在长期运转时，特别是在温度升高到升高到50508080时，多余的碳和氮原子就时，多余的碳和氮原子就以小弥散的以小弥散的碳化物和碳化物和Fe16N4质点析出，质点析出，从而使从而使H2和和Pt增高增高 图图1-22 3%Si钢时效后对铁损变坏率钢时效后对铁损变坏率(a a)和氮对矫顽力增和氮对矫顽力增 高高(b)的影响的影响 碳和氮在碳和氮在-Fe中的扩

13、散系数中的扩散系数Da与温度的关与温度的关系如下系如下)18200exp(03.0RTDaN)20100exp(02.0RTDaC因为碳和氮在因为碳和氮在-Fe中的扩散激活能中的扩散激活能低，固溶度小，在冷到低，固溶度小，在冷到700500时时碳变为过饱和状态；而氮在碳变为过饱和状态；而氮在300以下以下一变为过饱和状态。碳的扩散系数在一变为过饱和状态。碳的扩散系数在720时为时为10-62/，500时为时为510-82/;而氮的扩散系数在而氮的扩散系数在300以下时为以下时为1010-102比碳低比碳低24个数量级个数量级.同时在室温下氮在同时在室温下氮在-Fe中固溶度比碳低的多中固溶度比碳

14、低的多,所以氮对所以氮对磁时磁时效影响更大。效影响更大。由图由图1-22可看出，电工钢板中碳氮含量小于可看出，电工钢板中碳氮含量小于0.0035%时时,磁时效明显减少。硅有排斥碳磁时效明显减少。硅有排斥碳原子促进退火时脱碳的作用。硅和铝降低碳原子促进退火时脱碳的作用。硅和铝降低碳和氮在和氮在-Fe中的扩散速度，并与氮化合成中的扩散速度，并与氮化合成Si3N4和和AIN，所以减轻所以减轻磁时效。例如含磁时效。例如含3%Si时，钢板中时，钢板中C0.0035%无磁时效无磁时效.当当Si0.18%时时,C0.002%无磁时效。氧可无磁时效。氧可间接促进磁时效，因为氧使间接促进磁时效，因为氧使-Fe中

15、的扩散速中的扩散速度加快，并与硅和铝形成氧化物，从而减弱度加快，并与硅和铝形成氧化物，从而减弱它们固定氮的作用。它们固定氮的作用。通常采用人工时效处理的方法检查电通常采用人工时效处理的方法检查电工钢板的工钢板的磁时效。磁时效。如经如经100600h,120120h或或150100h,时效处理，要求时效处时效处理，要求时效处理后铁损变坏率理后铁损变坏率6%（最好（最好4%）。）。电工钢含碳量大于电工钢含碳量大于0.0035%时一般要时一般要进行时效检查。进行时效检查。综上所述，冷轧电工钢板比热轧硅钢综上所述，冷轧电工钢板比热轧硅钢板具有以下优点：板具有以下优点：1）磁性高，可节省大量电能。磁性高

16、，可节省大量电能。2）冲片性能好冲片性能好3）表面平整光滑，厚度偏差和同板差表面平整光滑，厚度偏差和同板差小，叠片系数高。小，叠片系数高。4）表面涂有表面涂有绝缘膜便于用户使用。绝缘膜便于用户使用。5）可成卷供应，适用于高速冲床，电）可成卷供应，适用于高速冲床，电工钢利用率也高。工钢利用率也高。3.硅钢的生产技术硅钢的生产技术3.1 硅钢的冶炼生产工艺流程硅钢的冶炼生产工艺流程 铁水脱流铁水脱流 通常要求铁水中的硫含通常要求铁水中的硫含量降到量降到0.005%以下。以下。转炉冶炼转炉冶炼 采取顶低复合吹炼，脱采取顶低复合吹炼，脱碳到碳到0.06%以下。挡渣出钢。以下。挡渣出钢。炉外精练炉外精练

17、 采用采用RH等，脱硫到等，脱硫到0.005%以下，脱碳到以下，脱碳到0.01以下。以下。连续浇铸连续浇铸 在中间包和结晶器采用在中间包和结晶器采用专用保护渣。专用保护渣。3.2 硅钢成分控制硅钢成分控制 硫含量的控制硫含量的控制 在硅钢的冶炼生产中，一般采用铁水预在硅钢的冶炼生产中，一般采用铁水预处理和转炉造渣及炉外精炼来控制和减少钢处理和转炉造渣及炉外精炼来控制和减少钢中的硫含量。中的硫含量。日本的广佃二炼钢厂，采用日本的广佃二炼钢厂，采用KR法对铁水法对铁水进行予处理，搅拌时间进行予处理，搅拌时间20min左右，铁水温左右，铁水温降降40。脱碳处理后，铁水温度为。脱碳处理后，铁水温度为1

18、330，硫含量为硫含量为0.03%以下以下,脱硫率一般为脱硫率一般为85%以以上。脱碳剂成分为：上。脱碳剂成分为：Ca0:90%、CaF2:5%、C:5%经予处理的铁水进入转炉后，在经予处理的铁水进入转炉后，在冶炼过程中钢中硫的含量增加不大。冶炼过程中钢中硫的含量增加不大。采用高碱度及复合造渣法时，冶炼采用高碱度及复合造渣法时，冶炼终点的硫含量基本与入炉前铁水中终点的硫含量基本与入炉前铁水中的硫含量一致的硫含量一致,如果铁水未经予处理如果铁水未经予处理脱硫脱硫,在转炉冶炼过程中在转炉冶炼过程中,脱硫一般脱硫一般在在40%以上。以上。目前，多功能炉外精练设备，目前，多功能炉外精练设备，如如HRH

19、R系列，钢包炉等。得到广泛系列，钢包炉等。得到广泛应用。我国武钢采用应用。我国武钢采用HRHR真空脱硫真空脱硫技术，其脱硫率在技术，其脱硫率在50%50%以上。脱以上。脱硫处理后硫处理后硫的含量最低可达硫的含量最低可达0.001%。无疑为生产高性能的。无疑为生产高性能的硅钢提供了技术上的保证硅钢提供了技术上的保证。（2）钢中钢中Mn含量的控制含量的控制 在生产取向硅钢时，需要对铁水进行预在生产取向硅钢时，需要对铁水进行预脱锰处理。日本广佃厂采用脱锰处理。日本广佃厂采用CLDSCLDS工艺，工艺，在铁水中间罐加入脱锰剂，对铁水进行在铁水中间罐加入脱锰剂，对铁水进行脱脱锰处理。脱锰剂主料为氧化铁皮

20、，脱锰效锰处理。脱锰剂主料为氧化铁皮，脱锰效率在率在85%左右处理前铁水含左右处理前铁水含Mn0.3%0.4%.处理后铁水含锰为处理后铁水含锰为0.02%0.06%。脱锰剂的用量取决于铁水中的。脱锰剂的用量取决于铁水中的Si+Mn含量，一般在含量，一般在20/t铁左右。铁左右。用转炉生产无取向硅钢时用转炉生产无取向硅钢时,用用锰锰(0.8%1.6%)和和(0.4%0.6%)进行脱氧合金化进行脱氧合金化.对硅钢的对硅钢的性能有良好的作用性能有良好的作用,不仅可以促进不仅可以促进晶粒的生长晶粒的生长,使组织达到最佳化使组织达到最佳化,减减少磁损少磁损,而且还可以使钢的塑性得而且还可以使钢的塑性得到

21、改善到改善,电阻系数增大。电阻系数增大。（3）钢中钢中C含量的控制含量的控制 硅钢中碳的含量对硅钢的磁损影硅钢中碳的含量对硅钢的磁损影响很大。硅钢的脱碳主要在冶炼、精响很大。硅钢的脱碳主要在冶炼、精炼和退火三阶段进行。一般要求硅钢炼和退火三阶段进行。一般要求硅钢的含碳量至少应控制在的含碳量至少应控制在0.06%以下。以下。最好能将其控制在最好能将其控制在0.015%以下。这以下。这样不仅可以硅钢片的电能损失和动力样不仅可以硅钢片的电能损失和动力消耗，还可以使轧制时间大为减少。消耗，还可以使轧制时间大为减少。从而提高生产率和降低成本。从而提高生产率和降低成本。通常，在转炉生产中，钢中的碳在通常，

22、在转炉生产中，钢中的碳在 炼终点只能达到炼终点只能达到0.1%左右左右,如果再继如果再继续降碳续降碳,也可以达到也可以达到0.04%左右左右,但此但此时时,钢的氧化极性高。对炉子的寿命，钢的氧化极性高。对炉子的寿命，脱氧合金的消耗均极为不利。因此，脱氧合金的消耗均极为不利。因此，通常都需要在炉外精练设备上进行再通常都需要在炉外精练设备上进行再脱碳或深度脱碳处理。脱碳或深度脱碳处理。德国某钢铁公司采用德国某钢铁公司采用RH真空脱碳法，真空脱碳法，可使钢水中的碳含量降到可使钢水中的碳含量降到0.005%以下。以下。生产高牌号无取向钢时，含碳量一般要生产高牌号无取向钢时，含碳量一般要求控制在求控制在

23、0.003%以下以下.其控制环节主要其控制环节主要在在RH、中间罐及结晶器保护渣上。中间罐及结晶器保护渣上。日本日本八幡厂采用的八幡厂采用的RH处理设备，可处理设备，可使钢碳脱至使钢碳脱至0.002%以下。以下。H脱至脱至0.00015%以下。以下。0 脱至脱至0.002%以下，以下，其其 真空度为真空度为0.1托托，升降速度升降速度15/min钢钢水提升量水提升量350t/min(最大最大).（4）钢中）钢中N含量的控制含量的控制 对于无取向硅钢对于无取向硅钢,钢中的钢中的N含量已有含量已有标准的要求，一般在标准的要求，一般在0.002%以下。日以下。日本新日铁公司生产中，在本新日铁公司生产

24、中，在RH精练前均精练前均不分析不分析N的含量。的含量。RH处理后处理后,钢中的钢中的N含量均在含量均在0.001%左右。左右。目前目前,钢中的钢中的N主要来源于出钢和浇主要来源于出钢和浇铸过程铸过程,因此在这两个环节上因此在这两个环节上,应采取应采取保护措施保护措施.（5 5）硅钢硅钢Ti对硅钢片的磁性的影响对硅钢片的磁性的影响 武汉钢铁公司在试制低铁损无取向武汉钢铁公司在试制低铁损无取向冷轧硅钢时，对微量冷轧硅钢时，对微量Ti对冷轧无取向对冷轧无取向硅钢的磁性的影响进行了实验研究。硅钢的磁性的影响进行了实验研究。结果表明，结果表明，Ti作为强氧化物和碳化物作为强氧化物和碳化物的形成的元素，

25、在钢中除了与氮结合的形成的元素，在钢中除了与氮结合成成TiN外，还与钢中的碳结合生成外，还与钢中的碳结合生成Ti(CN)化合物。从而导致在以后的化合物。从而导致在以后的RH及退火过程中脱碳困难。及退火过程中脱碳困难。硅钢中的其它成分硅钢中的其它成分,如如P应控制在应控制在0.03%以下以下.AI应控制在应控制在0.1%1.0%范围内。硅钢的硅范围内。硅钢的硅,无论是对铁无论是对铁损损,还是对磁密度还是对磁密度,都起着重要作用。都起着重要作用。而且而且Ti含量越高，析出的含量越高，析出的Ti夹杂夹杂越多，造成晶界移动困难越多，造成晶界移动困难,晶粒的不晶粒的不到充分长大到充分长大,特别是抑制了非

26、特别是抑制了非111晶粒的正常长大晶粒的正常长大,因此因此,难磁化晶粒比难磁化晶粒比例增大例增大,磁化更为困难磁化更为困难,使硅钢片的铁使硅钢片的铁损增大损增大.3.3.硅钢的连铸硅钢的连铸 硅钢由于含硅量较高硅钢由于含硅量较高,一般在一般在3.5%以上，最高达以上，最高达6.5%，在其晶格上易，在其晶格上易形成脆性相。使钢的脆性增大，故给形成脆性相。使钢的脆性增大，故给连铸带带来很大难度。尤其难以进行连铸带带来很大难度。尤其难以进行热轧。为了解决这一难题目前国际上热轧。为了解决这一难题目前国际上和国内相继开展了通过快速凝固、快和国内相继开展了通过快速凝固、快速冷却、浇铸成极薄带（速冷却、浇铸

27、成极薄带（0.122）的薄钢带。采用这种技术不仅工序少，的薄钢带。采用这种技术不仅工序少，而且还可以获得新的材料新能。而且还可以获得新的材料新能。3.4热轧硅钢热轧硅钢 1 概述概述 国内热轧硅钢片生产工艺经过不断改进国内热轧硅钢片生产工艺经过不断改进,产品的磁性、尺寸公差和表面质量都有很产品的磁性、尺寸公差和表面质量都有很大改善大改善,如一次热轧、如一次热轧、.单相体区低温退火、单相体区低温退火、热轧后快冷、氢气退火、酸碱洗氧化处理热轧后快冷、氢气退火、酸碱洗氧化处理等等.。由于受热轧硅钢片生产工艺方法和设备由于受热轧硅钢片生产工艺方法和设备的限制、其综合质量水平与冷轧无取向电的限制、其综合

28、质量水平与冷轧无取向电工钢相比存在一定差距工钢相比存在一定差距,而且这些差距是难而且这些差距是难以克服的。以克服的。磁性低磁性低 硅含量和厚度相同时硅含量和厚度相同时,热轧硅钢的磁性热轧硅钢的磁性低于冷轧无取向硅钢低于冷轧无取向硅钢.。如表如表4-15%Si的的DW540-50冷轧硅钢与含冷轧硅钢与含2.42.8的的DR530-50的热轧硅钢的铁损相当的热轧硅钢的铁损相当;含约含约2.0%Si的的DW470-50的冷轧硅钢的冷轧硅钢比比DR490-50的热轧硅钢铁损低。由于的热轧硅钢铁损低。由于这两个冷轧硅钢牌号含硅量低，所以磁这两个冷轧硅钢牌号含硅量低，所以磁感也更高些。热轧硅钢改善磁性的潜

29、力感也更高些。热轧硅钢改善磁性的潜力不大不大,进一步提高磁性是很困难的进一步提高磁性是很困难的.。GB5251-85 GB2521-88(冷轧)最大铁损，W/最大铁损，W/牌号 P10 P15 牌号 P10 P15DR53050 2.2 5.3 DW54050 2.3 5.4DR51050 2.00 5.10 DR49050 2.00 4.90 DW47050 2.00 4.70DR45050 1.85 4.50DR42050 1.80 4.40DR40050 1.65 4.00 DW40050 1.65 4.00 磁性波动大磁性波动大 同一冶炼炉号和同一退火的垛板中，产同一冶炼炉号和同一退火

30、的垛板中，产品磁性可差品磁性可差12个牌号，甚至差个牌号，甚至差3个牌号。个牌号。因为因为1)热轧板厚公差（规定厚度公差为热轧板厚公差（规定厚度公差为0.05）比冷轧板）比冷轧板(0.03)大。根大。根据上海硅钢片厂的实验结果据上海硅钢片厂的实验结果,厚度变化厚度变化0.01.P10相应波动约相应波动约0.07W/，而对而对于于P15的影响更大。的影响更大。2)钢板厚度不均，同板差大钢板厚度不均，同板差大3)钢板内应力较大钢板内应力较大 4)表面氧化不光滑表面氧化不光滑 冶炼和化学成分对性能的影响冶炼和化学成分对性能的影响 热轧电机硅钢含硅热轧电机硅钢含硅2%3%。最佳含量。最佳含量为为2.4

31、%2.8%；热轧变压器硅钢含；热轧变压器硅钢含4%4.5%Si，最佳含量为最佳含量为4.2%4.5 Si。硅含量对磁性的影响很敏感硅含量对磁性的影响很敏感。随含硅量提。随含硅量提高，电阻率提高和涡流损耗降低。另一方面高，电阻率提高和涡流损耗降低。另一方面,随硅含量的提高，成品晶粒粗大，磁滞损耗降随硅含量的提高，成品晶粒粗大，磁滞损耗降底。因此硅含量提高，铁损明显降低，同时弱底。因此硅含量提高，铁损明显降低，同时弱磁场下磁感也提高磁场下磁感也提高,但在强磁场下磁感降低。但在强磁场下磁感降低。含硅量在含硅量在4.5%以上时成品很脆，弯曲数达不以上时成品很脆，弯曲数达不到要求。到要求。碳对磁性极有害

32、碳对磁性极有害,除提高娇顽力和磁滞除提高娇顽力和磁滞损耗外还降低磁感。但冶炼时含碳量过低，损耗外还降低磁感。但冶炼时含碳量过低，钢中氧含量增高，这也使磁性降低。冶炼钢中氧含量增高，这也使磁性降低。冶炼的合适含碳量为的合适含碳量为0.04%0.06%，并在，并在以后退火时成品中碳含量可降到以后退火时成品中碳含量可降到0.005%0.01%。碳在硅钢中存在的。碳在硅钢中存在的形态对磁性也有一定的影响。沿晶界析出形态对磁性也有一定的影响。沿晶界析出的片状大块三次渗碳体比在晶粒内析出的的片状大块三次渗碳体比在晶粒内析出的细小针状渗碳体对磁性危害性小，如果碳细小针状渗碳体对磁性危害性小，如果碳以石墨状态

33、存在，对磁性影响更小。以石墨状态存在，对磁性影响更小。硫也是对磁性有害的元素硫也是对磁性有害的元素。它不利于它不利于晶粒长大提高娇顽力和磁滞损耗。硫晶粒长大提高娇顽力和磁滞损耗。硫对较低牌号电机钢对较低牌号电机钢(如如DR510以下的以下的产品产品)的影响较小，一般控制在的影响较小，一般控制在0.015%0.025%。但对。但对DR420以以上的牌号的磁性非常敏感，几乎与含上的牌号的磁性非常敏感，几乎与含硅量的有利影响程度相当，并超过碳硅量的有利影响程度相当，并超过碳的有害程度，要求的有害程度，要求S0.005%。锰对磁性的影响较小锰对磁性的影响较小，一般控制在一般控制在0.3%以下。锰与硫化

34、物形成以下。锰与硫化物形成MnS，可改善热加工性。防止开坯热轧时开可改善热加工性。防止开坯热轧时开裂，冶炼成分中裂，冶炼成分中Mn/S10。磷可以提高硅钢电阻率和促进晶粒长大磷可以提高硅钢电阻率和促进晶粒长大，对降低铁损有利，同时降低磁感的不利作用对降低铁损有利，同时降低磁感的不利作用也比硅更轻。在热轧硅钢的生产中曾以磷代也比硅更轻。在热轧硅钢的生产中曾以磷代替部分硅的工艺。替部分硅的工艺。磷有加强热轧硅钢片表面氧化皮附着力的磷有加强热轧硅钢片表面氧化皮附着力的作用，退火后不易产生氧化黏结白膜。但磷作用，退火后不易产生氧化黏结白膜。但磷高在开坯和叠轧易出现打滑和弹钢等咬如困高在开坯和叠轧易出现

35、打滑和弹钢等咬如困难现象。而且提高硅钢片硬度和冷脆，对冲难现象。而且提高硅钢片硬度和冷脆，对冲片不利。一般电机钢中含片不利。一般电机钢中含0.05%P表表4-2 4-3 分别为热轧电机钢和热轧变压器钢分别为热轧电机钢和热轧变压器钢中中5个常规元素的控制范围。个常规元素的控制范围。4-2热轧电机钢冶炼成分控制范围热轧电机钢冶炼成分控制范围%Si Mn S P C标准范围标准范围 2.03.0 0.30 0.03 0.05 0.08内控范围内控范围 4.202.8 0.30 0.02 0.05 0.064-3 热轧变压器钢冶炼成分控制范围热轧变压器钢冶炼成分控制范围 Si Mn S P C标准范围

36、标准范围 4.004.55 0.15 0.005 0.015 0.06内控范围内控范围 4.204.55 0.15 0.003 0.015 0.06铝在硅钢中的作用与桂相似铝在硅钢中的作用与桂相似。除增高电阻除增高电阻率和降低涡流损耗外，还使晶粒粗化，降率和降低涡流损耗外，还使晶粒粗化，降低娇顽力和磁滞损耗。以前冶炼热轧硅钢低娇顽力和磁滞损耗。以前冶炼热轧硅钢时用铝脱氧，钢中含时用铝脱氧，钢中含0.01%0.04AI。实践证明，此范围内的铝含量对磁性不利。实践证明，此范围内的铝含量对磁性不利。因为铝与氮化合成因为铝与氮化合成AIN，阻碍晶粒长大。阻碍晶粒长大。有的厂家采用低铝含量的硅铁合化有的

37、厂家采用低铝含量的硅铁合化,使钢使钢中残余铝含量在中残余铝含量在0.005%以下，以改善磁以下，以改善磁性。太原钢铁公司原来加性。太原钢铁公司原来加0.20.3/t铝脱氧，后改为不加铝，使铝脱氧，后改为不加铝，使DR510合格合格率提高率提高10%左右。左右。铜、镍、铬残余元素含量尽量低铜、镍、铬残余元素含量尽量低,总含总含量应控制在量应控制在0.01%以下。三个元素对磁以下。三个元素对磁性的有害影响程度顺序为性的有害影响程度顺序为Cu Cr Ni。氮、氧和氢气体对磁性有害氮、氧和氢气体对磁性有害。氮的有害。氮的有害作用不次于碳。为减少这些气体含量，作用不次于碳。为减少这些气体含量，在转炉冶炼

38、时采用钢包吹氩处理措施在转炉冶炼时采用钢包吹氩处理措施。鞍山钢铁公司采用钢包吹力为鞍山钢铁公司采用钢包吹力为0.3Mpa的氩气，钢水温度不低于的氩气，钢水温度不低于1585，吹氩时间为，吹氩时间为35min使钢使钢水适当翻腾，水适当翻腾，”亮圈亮圈”直径为直径为0.51m时钢水中氧含量可减少时钢水中氧含量可减少42.47%，氢减少氢减少19.72%，氧化物夹杂总量减，氧化物夹杂总量减少少56.18%，DR450以上高牌号合以上高牌号合格率提高格率提高25%左右左右.5.冷轧无取向低碳低硅电工钢冷轧无取向低碳低硅电工钢冷轧无取向低碳低硅电工钢，是指冷轧无取向低碳低硅电工钢，是指1%Si或或1%(

39、Si+Al)电工钢。标定厚度，电工钢。标定厚度，为为0.5和和0.65。此类硅钢含硅量低，磁感应此类硅钢含硅量低，磁感应 强强 度低，铁损度低，铁损也高。这类材料主要用于生产也高。这类材料主要用于生产1KW的家用的家用电机和微电机，小电机，镇流器和小型变压电机和微电机，小电机，镇流器和小型变压器等。器等。1.化学成分对性能的影响化学成分对性能的影响 C Si Mn P S Als N2 02 0.015 0.1 0.250.50 0.070.11 0.015 0.01最好最好 0.005 0.007(最好(最好0.007或0。005)0.0050.20.3注（si+Al）1%)1硅的影响硅的影

40、响从图从图5-2可看出，硅量从可看出，硅量从0.1%增加到增加到1%时电阻率时电阻率增高，增高，P15不断降低，但不断降低，但B50也下降。硅也下降。硅提高提高0.1%相当于相当于增高约增高约1.3，P15降低降低0.11W/(降低降低1%)图图5-2 0.2%Al和和0.04%Si低碳电工钢中硅含量与低碳电工钢中硅含量与 图图5-3 0.25%Si，0.001%Als磁性的关系磁性的关系 钢钢,0.5厚半成品退火后厚半成品退火后 8002h 预退火，二次冷轧法，预退火，二次冷轧法，0.5厚半成品厚半成品)含碳量与含碳量与P15的关系的关系2.碳的影响碳的影响 碳为有害元素图表明成品碳量增高，

41、碳为有害元素图表明成品碳量增高，增大。增大。0.厚的厚的0.%i硅钢中碳量硅钢中碳量每增高每增高0.01%,平均增高平均增高0.66W/(增增高高7%)。碳高也引起磁效应碳高也引起磁效应。因此要求成品中因此要求成品中C9.00W/,冲片数冲片数(b)Mn量与织构组分和磁性的关系量与织构组分和磁性的关系(100%N中中7901h消除应力退火后消除应力退火后)0.5Si、0.2Al、0.001%S、0.002%N、0.05%P、0.002%C。热轧经预退火。热轧经预退火。锰的作用与含硫量有密切关系。锰的作用与含硫量有密切关系。当含硫为当含硫为0.0040.017%时时,提高锰量使提高锰量使MnS粗

42、化粗化,晶粒容易长大。晶粒容易长大。0.004%S时时,锰锰量增高使晶粒变小，因为热轧板预退火后析出量增高使晶粒变小，因为热轧板预退火后析出MnSiN2。硫和锰都低时，晶粒更容易长大硫和锰都低时，晶粒更容易长大(见图见图5-5(a)。由图由图5-5(b)看出，含看出，含0.01%S时，锰从时，锰从0.05%增加到增加到0.55%使使P15明显降低。明显降低。B50变换不大。含变换不大。含0.002%S时时,锰量降低，锰量降低，B50增高，增高，P15略有降低。因为低硫略有降低。因为低硫低锰常化后晶粒更粗化低锰常化后晶粒更粗化,改善了织构和磁性，改善了织构和磁性，并且磁各向异性小。并且磁各向异性

43、小。图5-5 锰和与850退火后晶粒尺寸(a)及磁性(b)的关系(0.5)(a)0.5%Si,预退火 (b)1%Si+0.25%Al常化4.磷的影响磷的影响 磷提高磷提高(电阻率电阻率)、缩小、缩小区，促使区，促使晶粒长大，降低铁损。磷沿晶界偏聚可晶粒长大，降低铁损。磷沿晶界偏聚可提高提高(100)组分和减少组分和减少(111)组分、所组分、所以以B50也提高也提高(见图见图5-6)。磷明显提高硬。磷明显提高硬度和改善冲片性。度和改善冲片性。图5-6 0.4%Si+0.2%Al(含0.15%Mn和0.002%S)中磷含量与磁性的关系(0.5厚)图图5-7表明的硬度与磷和硅含量有关。表明的硬度与

44、磷和硅含量有关。当磷符合当磷符合 0.052/3SiP%0.15-1/7Si时时,完全退火状态的硬度完全退火状态的硬度HV110，半成品半成品状态状态HV185，冲片性和磁性都高。冲片性和磁性都高。磷有阻碍碳化物析出和长大及减轻磁时效磷有阻碍碳化物析出和长大及减轻磁时效作用。图作用。图5-8证明，钢中含证明，钢中含0.005%C和和Si%P%0.12时就可以防止磁时效，时就可以防止磁时效，时效前后时效前后P154%。由图由图5-9看出，不加硅的看出，不加硅的0.5%Al和和0.16%P的的D D号钢的磁性和冲片性的号钢的磁性和冲片性的综合性能最佳，综合性能最佳，P15达达2%Si的的S18的牌

45、的牌号，号，B50=1.8T。磁性高是因为磁性高是因为(100)组组分加强和分加强和(111)组分减弱。组分减弱。磷量过高，特别是在碳量很低的情况磷量过高，特别是在碳量很低的情况下，冷加工性能变坏，产品发脆。下，冷加工性能变坏，产品发脆。图5-9 硅、铝加磷电工钢 性能比较热轧板常化或预退火，0.5厚，80090s退火 A 0.49%si B 0.5%Si+0.15%P C 0.01%S+0.5%Al D 0.01%Si+0.51%Al+0.16%P 5硫的影响硫的影响 硫是有害元素图硫是有害元素图5-10说明硫量提高说明硫量提高P15明显增高。每提高明显增高。每提高0.01%S，P15增增高

46、约高约0.33W/或每提高或每提高0.01%S，P15增高约增高约0.157W/。硫与锰形成细小硫与锰形成细小的的MnS时可强烈阻碍成品退火时的晶粒时可强烈阻碍成品退火时的晶粒长大。以后加热、热轧和退火工艺的一长大。以后加热、热轧和退火工艺的一个重要目的就是防止析出细小的个重要目的就是防止析出细小的MnS质质点点,或使钢中已存在的或使钢中已存在的MnS粗化，硫也粗化，硫也使钢产生热脆的主要因素。使钢产生热脆的主要因素。图5-10 硫含量对低碳电工钢的影响(a)0.6%Si，0.2%Al,半成品退火后(b)0.3%Si，0.85%Mn，0.5厚，半成品退火后6.铝的影响铝的影响 铝与硅的作用相似

47、，提高铝与硅的作用相似，提高值、缩小值、缩小区和促使晶粒长大，所以铁损降低。区和促使晶粒长大，所以铁损降低。由图由图5-11(a)可看出铝可看出铝Als在在0.005%0.014%范围内，范围内，P15明显明显增高。因为在此范围内最容易细小的增高。因为在此范围内最容易细小的AlN从而阻碍晶粒长大从而阻碍晶粒长大;由于晶粒小，由于晶粒小，(111)位向组分也增多。位向组分也增多。5-11 Als含量对低碳低硅电工钢铁损的影响(0.50厚)(a)Als含量与H23(约1.5%Si)牌号P10的关系 (b)Als量与0.25%Si钢的关系 所谓酸溶铝是指钢中所谓酸溶铝是指钢中AlN的铝量和固的铝量和

48、固溶铝，也就是总铝量减掉溶铝，也就是总铝量减掉Al2O3中铝量后中铝量后的剩余铝量。的剩余铝量。(图图5-11(b)表明在表明在Als0.003%情况下，情况下，Als量越低，半成量越低，半成品经品经7502h消除应力退火时晶粒越消除应力退火时晶粒越容易长大，容易长大，(100)组分增多，所以组分增多，所以P15明明显降低。铝含量在显降低。铝含量在0.15%以上时起到与以上时起到与提高硅量相同的作用，同时形成粗大提高硅量相同的作用，同时形成粗大AlN，改善织构，降低铁损和使磁各向异性减小，改善织构，降低铁损和使磁各向异性减小，而固定氮使磁时效应减轻。而固定氮使磁时效应减轻。7氮的影响氮的影响

49、氮是有害元素，易形成细小的氮是有害元素，易形成细小的AlN质点，抑制晶粒长大。质点，抑制晶粒长大。N0.0025%时时P15明显增高明显增高(见图见图5-12)。氮是产生。氮是产生磁实效的元素。在时温下氮在磁实效的元素。在时温下氮在-Fe中中的溶解度比碳溶解度低的溶解度比碳溶解度低10倍，所以氮倍，所以氮比碳对失效的影响更大。氮量高于比碳对失效的影响更大。氮量高于0.012%时，退火后易产生气泡现象，时，退火后易产生气泡现象，产品报废。以后加热、热轧和退火工艺产品报废。以后加热、热轧和退火工艺的一个重要目的是防止析出细小的的一个重要目的是防止析出细小的AlN，或使钢中已存在的或使钢中已存在的A

50、lN粗化。粗化。图5-12 氮量对Si0.5%，Als0.003%低碳电工钢P15的影响 (预退火，0.5%厚，半成品退火后)8.氧的影响氧的影响 氧是有害元素。氧形成氧是有害元素。氧形成SiO2、Al2O3和和MnO等氧化物夹杂，使磁性降低等氧化物夹杂，使磁性降低MnO等细小氧化物可阻碍晶粒长大。每等细小氧化物可阻碍晶粒长大。每提高提高0.01%O2，P15可增高约可增高约0.07W/。氧可加速氮在铁中的扩散速度，可氧可加速氮在铁中的扩散速度，可间接的加速磁时效。硅和铝降低碳和氮间接的加速磁时效。硅和铝降低碳和氮在在-Fe中的扩散速度，中的扩散速度，阻碍阻碍磁时效，但磁时效，但氧与硅和铝形成