硅钢片

硅钢片，英文名称是silicon lamination， 它是一种含碳极低的硅铁软磁合金，一般含硅量为0.5～4.5%。加入硅可提高铁的电阻率和最大磁导率，降低矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效。

概述

硅钢片的生产由于工艺复杂、工艺窗口窄，生产难度大，被誉为钢铁产品中的工艺品，特别是取向硅钢片。见图

用途

主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁芯。世界硅钢片产量约占钢材总量的1%（见精密合金）。

来历

1900年英国哈德菲尔德（R.A.Hadfield）等首先发现含Si4%的Si-Fe合金有良好磁性。1903年德国和美国相继生产含Si1.0～4.5%的热轧硅钢片。1906年代替低碳钢用来制造电机和变压器铁芯。1934年美国戈斯(N.P.Goss）采用两次冷轧法制成 （110）[001]晶粒择优取向的含 Si3%的冷轧硅钢片。1968年日本田口悟等采用硫化锰和氮化铝综合抑制剂并使用一次大压下率冷轧法，制成（110）[001]高磁感取向硅钢，这种材料的晶粒取向更加准确，铁损和磁性进一步改善。历年来，硅钢的铁损值下降示意曲线见图1。

1949年美国制成厚度小于 0.1mm的冷轧（110）[001]取向薄硅钢带，用于电子工业。1957年联邦德国制成了（100）[001]立方取向硅钢片，其纵横向磁性都高，但因工艺复杂，至今未正式生产。图2是（110）[001]和（100）[001]取向硅钢片中晶粒排列示意图。含硅6.5%的Si-Fe合金的磁致伸缩约为零，磁导率高、铁损低、制成的变压器无噪声但因加工困难，未得到广泛应用。70年代采用液态快冷技术制成6.5Si-Fe微晶薄带，研制了更薄的取向硅钢片和（100）面织构（晶间无取向）的硅钢片等新品种。

中国于1953年开始生产热轧低硅硅钢片（Si1～2%）；1955年开始生产热轧高硅硅钢片(Si3.0～4.5%）；1962年开始生产冷轧取向薄硅钢带。70年代开始生产冷轧取向硅钢带。

性能要求

对硅钢性能的要求 主要是：①铁损低，这是硅钢片质量的最重要指标。各国都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。②较强磁场下磁感应强度（磁感）高，这使电机和变压器的铁芯体积与重量减小，节约硅钢片、铜线和绝缘材料等。③表面光滑、平整和厚度均匀，可以提高铁芯的填充系数。④冲片性好，对制造微型、小型电动机更为重要。⑤表面绝缘膜的附着性和焊接性良好，能防蚀和改善冲片性。⑥基本无磁时效。典型电磁性能见表1。

硅钢片一般随硅含量提高，铁损、冲片性和磁感降低，硬度增高（图3）。工作频率愈高，涡流损耗愈大，选用的硅钢片应当愈薄。

冶炼轧制

硅钢主要用氧气转炉冶炼（也可用电弧炉冶炼），配合钢水真空处理和AOD技术（见炉外精炼，采用模铸或连铸法。根据不同的用途，冶炼时改变硅（0.5～4.5%）和铝（0.2～0.5%）含量以满足不同磁性的要求。高牌号硅钢片的硅和铝量相应提高。碳、硫和夹杂物尽量减少。

冷轧硅钢片的磁性、表面质量、填充系数和冲片性比热轧硅钢片好，并可成卷生产，所以从60年代开始有些国家已停止生产热轧硅钢片。中国采用约 900℃低温一次快速热轧和氢气保护下成垛退火方法制造热轧硅钢片，成材率较高，成品表面质量和磁性都较好。

硅钢的轧制分为热轧和冷轧两个工序，传统的采用热轧直接生产硅钢成品的工艺目前已经很少采用，主要为热轧和冷轧两个工序来生产，称为冷轧硅钢产品。根据产品不同，冷轧工序分为多机架轧机轧制和单机架轧制，其中单机架轧制主要生产取向硅钢产品。

冷轧无取向

冷轧无取向硅钢片是将钢坯或连铸坯热轧成厚度约2.3mm带卷。制造低硅产品时，热轧带卷酸洗后一次冷轧到 0.5mm厚。制造高硅产品时，热轧带酸洗后（或先经800～850℃常化后再酸洗），冷轧到0.55或0.37mm厚，在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火，再经6～10%小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大，铁损降低。这两种冷轧板都在20%氢氮混合气氛下连续炉中850℃最终退火，然后涂磷酸盐加铬酸盐的绝缘膜。晶粒取向硅钢一般都含Si3%，要求钢中氧化物夹杂含量低，并必须含有C0.03～0.05%和抑制剂（第二相弥散质点或晶界偏析元素）。抑制剂的作用是阻止初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶的发展，从而获得高的（110）[001]取向。抑制剂本身对磁性有害，所以在完成抑制作用后，须经高温净化退火。采用第二相抑制剂时，板坯加热温度必须提高到使原来粗大第二相质点固溶，随后热轧或常化时再以细小质点析出，以便增强抑制作用。冷轧成品厚度为0.28、0.30或0.35mm，工艺要点见表3。冷轧取向薄硅钢带是将0.30或0.35mm厚的取向硅钢带，再经酸洗、冷轧和退火制成

硅钢片退火

硅钢片去应力退火流程

一、 将待退火硅钢片装入铁盒（按硅钢片尺寸大小，注意装箱最好不要超过三层）装料架，每箱硅钢片上最好在覆盖一张略小于铁盒的盖板（最好用硅钢片材料做），吊至炉膛内，锁好炉盖，压紧密封圈，接通循环水管。

二、 接好氮气，检查是否漏气，并检查循环水的正常供给。

三、 关闭所有阀门，装上真空管，开真空泵，打开抽真空阀门，真空抽至-1MPA，关紧针形阀再关闭真空泵电源。

四、 接好氮气管与充气阀的连接，打开充气阀，注入氮气。压力在0.03～0.1MPA之间,关闭充气阀打开安全阀.

五、 将仪表的三只热电偶安装在炉体上，

六、 检查电气柜的电压、电流、仪表是否正常，

七、 将温控表的初始温度设定为400℃，检查功率表的各项电流是否一致，在确保调整一致后，打开加热开关进行加热。此时将循环水的阀门打开，确保无堵塞保证水流畅通。

八、 检查电房仪表的正常与否，进行退火炉的功率调整。

九、 在温度升至400℃时，打开充氮气阀门（排烟），放气至0.01MPA时关闭充气阀门《重复三、四项的操作》

十、 温度确定升至400℃时，进行恒温，恒温1小时左右〖大约是操作第九项的时间〗，并确定仪表温度也在400℃左右。

十一、 保温完毕后，将温控表设定为680℃，进行加热，

十二、 在加热期间，要注意循环水的流量及温度，压力真空表的指针应不超过0.1MPA；超过0.1MPA要打开充气阀进行放气,始终保持在0.1MPA

十三、 温控表设定为680℃～750℃

(根据硅钢片材质而定，冷轧无取向硅钢片低牌号国产BS0A600、50W600、50WW540以下一般退火温度在680℃左右，进口同等材质可适当+20℃，无取向高牌号一般退火温度在720℃左右。

十四、 温度升至设定温度后，恒温时间不可小于2小时，仪表也应在设定温度上下。

十五、 结束后，关闭加热开关、电源开关。

十六、 检查无误后，该炉硅钢片去应力退火过程进入自然冷却状态，当炉内温度降至380℃以下（最好是350℃）打开放气阀放完气，{发黑处理应向炉内充5分钟压缩空气}打开炉盖方可出炉。将料架吊出，放到安全位置后用电风扇按切向吹风，直至冷却到理想温度即可，这时循环水阀门可关闭（出水阀门一直是打开的），

各国都根据铁损值划分牌号，铁损愈低，牌号愈高。常见的牌号有B50A800.B50A470.B50A1300等。