电工钢基础知识
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电工钢的分类电工钢是一种用于电磁设备制造的特殊钢材,具有良好的导电性能和磁性能。
根据其化学成分、磁性能和加工工艺的不同,电工钢可以分为多个不同的分类。
本文将从不同的角度介绍电工钢的分类。
一、按化学成分分类根据电工钢的化学成分,可以将其分为硅钢和非硅钢两大类。
硅钢是指含有较高硅含量的电工钢,主要用于制造电力变压器的铁芯。
硅钢的硅含量一般在2%到4.5%之间,可以有效地降低磁滞损耗和铁损耗,提高变压器的能效。
非硅钢则是指除硅钢以外的其他电工钢,如镍铁合金钢、钼合金钢等,用于制造各种电磁设备的铁芯和磁芯。
二、按磁性能分类根据电工钢的磁性能,可以将其分为非取向电工钢和取向电工钢两类。
非取向电工钢是指磁性能均匀分布的电工钢,其晶粒结构无明显的取向性。
非取向电工钢适用于制造一般电磁设备,如电机、发电机等。
取向电工钢则是指具有明显取向性的电工钢,其晶粒结构在特定方向上排列整齐,具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
取向电工钢适用于制造高性能的电磁设备,如高速电机、高频变压器等。
三、按加工工艺分类根据电工钢的加工工艺,可以将其分为冷轧电工钢和热轧电工钢两类。
冷轧电工钢是指在室温下通过冷轧工艺加工而成的电工钢,具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
冷轧电工钢适用于制造高性能的电磁设备,如高速电机、高频变压器等。
热轧电工钢则是指在高温下通过热轧工艺加工而成的电工钢,具有较低的成本和较好的可加工性能,适用于制造一般电磁设备。
四、按用途分类根据电工钢的用途,可以将其分为电力电工钢和电子电工钢两类。
电力电工钢主要用于制造电力设备,如电机、变压器等,需要具有较低的磁滞损耗和较高的磁导率。
电子电工钢则主要用于制造电子设备,如传感器、电感器等,需要具有较高的磁导率和较低的磁滞损耗。
电工钢可以根据化学成分、磁性能、加工工艺和用途等不同的角度进行分类。
不同类型的电工钢适用于不同的电磁设备制造领域,具有不同的特性和应用价值。
在电磁设备制造领域,选择合适的电工钢材料对于提高设备性能和降低能耗非常重要。
电工钢知识简介 Prepared on 22 November 2020电工钢基础知识普及电工钢已有上百年的历史,电工钢包括Si<%电工钢和Si含量 ~%的硅钢两类,主要用作各种电机、变压器和镇流器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。
电工钢在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料。
电工钢,特别是取向硅钢的制造工艺和设备复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响性能的因素多,因此常把取向硅钢产品质量看作是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志,并获得特殊钢中“艺术产品”的美称。
1、电工钢的发展历史✧热轧硅钢发展阶段(1882~1955年)铁的磁导率比空气的磁导率高几千到几万倍,铁芯磁化时磁通密度高,可产生远比外加磁场更强的磁场。
普通热轧低碳钢板是工业上最早应用的铁芯软磁材料。
1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。
1890年已广泛使用厚热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯。
但由于低碳钢电阻率低,铁芯损耗大;碳和氮含量高,磁时效严重。
1882年英国哈德菲尔特开始研究硅钢,1898年发表了%Si-Fe合金的磁性结果。
1903年美国取得哈德菲尔特专利使用权。
同一年美国和德国开始生产热轧硅钢板。
1905年美国已大规模生产。
在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板制造电机和变压器,其铁损比普通低碳钢低一半以上。
1906~1930年期间,是生产厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一认识、改进产品质量和提高产量的阶段。
✧冷轧电工钢发展阶段(1930~1967年)此阶段主要是冷轧普通取向硅钢(GO)板的发展阶段。
1930年美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺。
1933年高斯采用两次冷轧和退火方法制成沿轧向磁性高的3%Si钢,1934年申请专利并公开发表。
电工钢基础知识普及电工钢已有上百年的历史,电工钢包括Si<0.5%电工钢和Si含量0.5~6.5%的硅钢两类,主要用作各种电机、变压器和镇流器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。
电工钢在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料。
电工钢,特别是取向硅钢的制造工艺和设备复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响性能的因素多,因此常把取向硅钢产品质量看作是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志,并获得特殊钢中“艺术产品”的美称。
1、电工钢的发展历史✧热轧硅钢发展阶段(1882~1955年)铁的磁导率比空气的磁导率高几千到几万倍,铁芯磁化时磁通密度高,可产生远比外加磁场更强的磁场。
普通热轧低碳钢板是工业上最早应用的铁芯软磁材料。
1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为0.4%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。
1890年已广泛使用0.35mm厚热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯。
但由于低碳钢电阻率低,铁芯损耗大;碳和氮含量高,磁时效严重。
1882年英国哈德菲尔特开始研究硅钢,1898年发表了4.4%Si-Fe合金的磁性结果。
1903年美国取得哈德菲尔特专利使用权。
同一年美国和德国开始生产热轧硅钢板。
1905年美国已大规模生产。
在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板制造电机和变压器,其铁损比普通低碳钢低一半以上。
1906~1930年期间,是生产厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一认识、改进产品质量和提高产量的阶段。
✧冷轧电工钢发展阶段(1930~1967年)此阶段主要是冷轧普通取向硅钢(GO)板的发展阶段。
1930年美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺。
1933年高斯采用两次冷轧和退火方法制成沿轧向磁性高的3%Si钢,1934年申请专利并公开发表。
电工钢知识(一)电工钢知识(一)1 电工硅钢的发展及现状电工硅钢时一种软磁材料,在磁性材料中占有最重要的地位,约占磁性材料总量的90~95%。
冷轧硅钢片是三十年代发展的,是硅钢片生产领域中的最重要的进步。
冷轧硅钢片的铁损比热轧硅钢片低30~40%,强磁场下的磁感应强度提高25~26%,用它来制作电机或变压器,重量和体积可减少30~40%,还可节约大量电能。
晶粒取向电工钢其磁性显著优越于无取向硅钢片。
该硅钢片具有(110)[100]的晶体织构。
取向硅钢1997年世界年产量就已超过140万 t,日本产品质量居首位。
2电工钢的主要电磁性能B=Ф /SФ——磁通量;S——铁心面积。
磁感应强度B与外磁场强度H之间的关系为:B=μHμ——磁导率,它和物质的性质有关,可以用来表示物质的磁性大小。
国标中对磁感应强度有一定规定:如B25≥1.51T, B50≥ 1.61T.在同一磁场强度下,硅钢片的B值越大,磁导率越大,其磁性越好。
2.铁损铁损指硅钢片使用时的能量损耗。
包括磁滞损失和涡流损失。
(1)磁滞损失磁滞回线可以表示出铁磁材料的磁感应强度B与外磁场强度H的关系。
磁滞回线所围的面积可以代表硅钢片往复磁化一次时所消耗的能量,称为磁滞损失。
为了降低磁滞损失,要求剩磁和矫顽力小,因此希望硅钢片晶粒度大,杂质少,有利于磁畴转向(2)涡流损失铁芯在交流电作用下磁化时,由于磁场是交变的,铁芯中会产生涡电流,这种电流使电能以热的形式损失掉,由此引起的能量损失称为涡流损失。
减少涡流损失的措施:1)增加电阻率,在钢中加入硅就是为了增大电阻率,减少涡流损失;2)减小铁芯的硅钢片厚度,并在薄硅钢片之间采用绝缘漆涂层3.其它要求除了上述电磁性能外,由于硅钢片在制造中要剪切、冲压成各种形状,因此不能过脆,要经过弯曲试验检查其脆性。
对硅钢片的表面也有严格要求,表面不能有锈斑、麻点和夹杂物,厚度要均匀。
表面质量主要与轧制工艺有关。
3硅钢的分类按用途:电机硅钢和变压器硅钢按化学成分:低硅(0.8~1.8%Si)中硅(1.8~2.8%Si)高硅(>2.8%Si)按轧制工艺:热轧硅钢和冷轧硅钢冷轧硅钢片按晶粒取向可分为无取向和有取向冷轧硅钢。
电工钢一.分类热轧无取向:1. 低硅—电机钢2. 高硅---变压器钢冷轧:1.无取向1)低C低Si电工钢w(Si)≤1% 涂层厚度0.5-0.65mm 制造成本低,铁损严重,低频少硅增大B,多用于小型电机,变压器;2)硅钢1.5%≤w(Si+Al) ≤4% 涂层厚度0.35-0.5mm Si含量上升,铁损下降,但B也下降,适用于大型电机(冷却困难,铜损占比少,一般低铁损高牌号)。
2.取向1)普通取向硅钢(CGO) 变压器,高效电机。
2)高磁感取向硅钢(Hi-B)二.冷轧/退火(脱碳退火:再结晶温度以下存在明显加工硬化的轧制)再结晶,晶粒长大,提高磁性:1)C往表面扩散;2)表面的化学反应三.电机和变压器(变压器需要的B值大,增加效率,电机需要的B值小,减少铁损)1.电机:铁芯B M=V2/(4.44fNS), B M∝V1/f,低频则B高,则激励电流要大;高频则B低,但高频会提高铁损。
2.变压器:容量VI=k(BxS)(nxI), B增大,S减小(节省原材料),但是铁损上升。
四.化学成分对性能的影响(硅,锰,铝都是控制一定单位内,而C,S,N,O是有害元素,随牌号增加,硅+铝含量增加,电阻增大,铁损降低,B降低,电机设计较大,有害元素下降,锰也适当降低)1.Mn:对Fe二次结晶起有利作用,降低Si含量,增加Mn,改善冲片性和热加工性,电阻增大,铁损降低,2.Si/Al:Si/Al增大,电阻增大,P15减小,但B50也减小。
3.P: P增大,促使晶粒长大,电阻增大,降低铁损,提高硬度,改善冲片性,在晶界偏聚,加强磁性。
但其吸湿性及不稳定性,含量需要控制。
4.C/S: C增大,P15增大,并且会导致磁时效。
5.Cr: 加强涂层润湿性,使涂层内自由的磷酸更稳定,促进形成Mg(H2PO4)2,防止磷酸盐吸湿性(生锈和发黏),提高退火时的耐热性和脱碳氧化。
6.Al+MnS: 综合抑制剂7.MgO: 隔离剂,Mg和Si形成的硅酸镁,增亮剂五.绝缘涂层制造工艺(退火后涂绝缘膜,采用半有机涂层,提高其冲片性,冲片性和焊接性是相互矛盾的1)提高取向硅钢成品的层间绝缘电阻.2)在烧结过程中产生拉应力,降低铁损,提高成品的电磁性能.3)烧结后使钢带表面产生均匀的光泽,提高外观质量.4)减小硅钢片的磁致伸缩效应,降低变压器噪音.)1.1)无机盐成分:H3BO3,CrO3,ZnO或者MgO(附着性),每加一种搅拌至溶解,再加下一种(层间电阻高,叠片系数高,耐热和焊接性好,但是冲片性差);2)有机部分:丙烯有机树脂乳液,甘油(促使6价铬离子被还原成3价,降低还原温度,以保证不吸湿,提高附着性,还可以提高表面的平滑程度),纯水和消泡剂,搅拌混匀(冲片性好,但是绝缘性,耐热性和焊接性较差)。
电工钢基础知识普及电工钢已有上百年的历史,电工钢包括Si<0.5%电工钢和Si含量0.5~6.5%的硅钢两类,主要用作各种电机、变压器和镇流器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。
电工钢在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料。
电工钢,特别是取向硅钢的制造工艺和设备复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响性能的因素多,因此常把取向硅钢产品质量看作是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志,并获得特殊钢中“艺术产品”的美称。
1、电工钢的发展历史✧热轧硅钢发展阶段(1882~1955年)铁的磁导率比空气的磁导率高几千到几万倍,铁芯磁化时磁通密度高,可产生远比外加磁场更强的磁场。
普通热轧低碳钢板是工业上最早应用的铁芯软磁材料。
1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为0.4%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。
1890年已广泛使用0.35mm厚热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯。
但由于低碳钢电阻率低,铁芯损耗大;碳和氮含量高,磁时效严重。
1882年英国哈德菲尔特开始研究硅钢,1898年发表了4.4%Si-Fe合金的磁性结果。
1903年美国取得哈德菲尔特专利使用权。
同一年美国和德国开始生产热轧硅钢板。
1905年美国已大规模生产。
在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板制造电机和变压器,其铁损比普通低碳钢低一半以上。
1906~1930年期间,是生产厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一认识、改进产品质量和提高产量的阶段。
✧冷轧电工钢发展阶段(1930~1967年)此阶段主要是冷轧普通取向硅钢(GO)板的发展阶段。
1930年美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺。
1933年高斯采用两次冷轧和退火方法制成沿轧向磁性高的3%Si钢,1934年申请专利并公开发表。
电工钢学问〔二〕一化学成分对硅钢片性能的影响1硅的影响(1)硅含量增加,钢的电阻率增大,涡流损失减小(2)硅减小晶体的各向异性,使磁化简洁,磁阻减小,因而降低磁滞损失;(3)促使铁素体晶粒粗化,削减晶界面,降低矫顽力,提高磁导率;(4)促使碳的石墨化,改善碳对磁性的危害;(5)硅是强脱氧元素,能脱除对磁性不利的氧。
另外,随硅含量的提高,钢的强度和硬度增加,脆性也显著增加,使轧制和加工困难。
而且硅易氧化而使硅钢片生锈。
冷轧硅钢中硅一般不超过 3.5%,但目前也消灭了 6.5%的高硅钢。
2其它元素的影响(1)碳碳使硅钢片的磁感应强度下降,铁损显著增加,对硅钢片和其它软磁材料极为有害。
溶解成间隙固溶体的碳使晶格产生扭曲,造成钢的内应力。
碳还与铁元素形成碳化物,影响硅钢片性能。
冷轧硅钢片成品碳含量要求低于 0.005%,热轧硅钢片碳含量要求低于0.012~0.015%。
(2)硫硫是硅钢中的有害元素之一,不但增加钢的热脆性,同时也对电磁性能危害较大。
在钢液凝固时,硫几乎全部以夹杂物的形式析出,造成组织不均匀,退火时阻碍铁素体晶粒长大,显著增加硅钢片的磁滞损失。
因此,成品硅钢片中的硫含量应掌握在 0.003%以下。
但适量的 MnS 夹杂对获得单取向冷轧硅钢片是有利的,有助于再结晶时得到粗大的晶粒,通过冷轧后的热处理便可获得有利的晶粒取向。
因此,生产冷轧取向硅钢片时,有时将硫含量掌握在0.01~0.02%.(3)磷磷和硅一样也使γ区缩小,促使晶粒长大,并使钢的电阻率上升,从而降低铁损,提高硅钢的电磁性能。
但是,磷会提高钢的冷脆性,使冷加工困难。
故对于冷轧取向硅钢,磷应作为有害元素而去除。
一般要求钢中磷<0.015%。
(4)铝铝的作用与硅类似可以提高钢的电阻系数,减小铁损,促使硅钢片晶粒长大,促使碳石墨化和脱氧等,有利于改善电磁性能。
铝还可以固定钢中的氮而减小磁时效现象。
所以无取向硅钢中铝含量很高。
在肯定条件下,铝的参加也有助于形成对磁性有利的织构。
电工钢知识简介LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】电工钢基础知识普及电工钢已有上百年的历史,电工钢包括Si<%电工钢和Si含量 ~%的硅钢两类,主要用作各种电机、变压器和镇流器铁芯,是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。
电工钢在磁性材料中用量最大,也是一种节能的重要金属功能材料。
电工钢,特别是取向硅钢的制造工艺和设备复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响性能的因素多,因此常把取向硅钢产品质量看作是衡量一个国家特殊钢制造技术水平的重要标志,并获得特殊钢中“艺术产品”的美称。
1、电工钢的发展历史热轧硅钢发展阶段(1882~1955年)铁的磁导率比空气的磁导率高几千到几万倍,铁芯磁化时磁通密度高,可产生远比外加磁场更强的磁场。
普通热轧低碳钢板是工业上最早应用的铁芯软磁材料。
1886年美国Westinghouse电气公司首先用杂质含量约为%的热轧低碳钢板制成变压器叠片铁芯。
1890年已广泛使用厚热轧低碳钢薄板制造电机和变压器铁芯。
但由于低碳钢电阻率低,铁芯损耗大;碳和氮含量高,磁时效严重。
1882年英国哈德菲尔特开始研究硅钢,1898年发表了%Si-Fe合金的磁性结果。
1903年美国取得哈德菲尔特专利使用权。
同一年美国和德国开始生产热轧硅钢板。
1905年美国已大规模生产。
在很短时间内全部代替了普通热轧低碳钢板制造电机和变压器,其铁损比普通低碳钢低一半以上。
1906~1930年期间,是生产厂与用户对热轧硅钢板成本、力学性能和电机、变压器设计制造改革方面统一认识、改进产品质量和提高产量的阶段。
冷轧电工钢发展阶段(1930~1967年)此阶段主要是冷轧普通取向硅钢(GO)板的发展阶段。
1930年美国高斯采用冷轧和退火方法开始进行大量实验,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于轧制方向排列的取向硅钢带卷制造工艺。
所谓电工钢,是无硅、低硅、中硅、高硅电工钢的总称。
它是机电工业的重要原材料之一。
冷轧电工钢板是用冷轧工艺生产的一种电工钢板,冷轧电工钢比热轧电工钢又有许多优越性,故冷轧电工钢的发展对国民经济的增长有重要的积极意义,它的工艺要求严格,生产厂家一般都作为技术专利而保密,而且也很少发表具有指导生产实际的文章。
在生产冷轧电工钢中,由于工厂的设备和工艺不同,所生产的产品的质量也不大相同。
为了解决生产中出现的问题,寻找合理的最佳生产工艺,发展新品种,提高电工钢的性能等级,世界上和国内各企业都成立攻关部门。
电工钢板的发展简史
电工钢板的发展历史,可以追溯到十九九世纪。
1881-1889年铁中的磁滞现象的解释、B1.6法则的发现,采用搭接组装铁芯的方法,利用层间电阻绝缘的方法组装铁芯,其铁板表面发蓝处理生产产生氧化膜,发现软铁中添加硅,可以防止时效,(称其为普通低碳钢。
)。
1889年发现了添加2~4%的硅,大大的减低了铁损,提高了磁导率。
1903年西德、美国、英国正式生产出热轧硅钢片。
1905年德国等国已有热轧硅钢片的商品。
1906年德国等全部取代普碳板用来制造电机和变压器,这一时期电工钢板发展史上的一项重大突破。
1906年~1930年德国等国制造厂与用户对热轧硅钢片的成本和机械性能统一认识以及改进质量和提高产量的阶段。
1912年德国等国生产出最高牌号的铁损P10/50=1.45W/kg。
1925年德国等国生产出最高牌号的铁损P10/50=1.30W/kg。
这阶段电工钢板性能的每次重大改进,使材料的生产成本降低。
1928年本多与矛诚司,发表了铁单晶的磁各向异性。
1930年在铁单晶磁各向异性的启发下,采用冷轧和退火的方法试验取向硅钢。
(单取向硅钢片的出现硅钢发展上的议席一次飞跃)。
1934年单取向硅钢片的试验成功。
1935年单取向硅钢片开始生产。
1936年提出了卷绕铁芯的考虑方案。
1941年开始制造半圆形铁芯式的卷绕铁芯。
(硅钢片使用上的进步)
1949年试制成功,厚度为≤0.10mm的冷轧取向硅钢薄带。
(使用在飞机雷达上的脉冲变压器)
1950年前后对热轧硅钢采用平整后,酸洗再平整,并将钢板焊接起来进行单片退火并涂绝缘层。
1952在单取向硅钢生产中,使用MnS有利夹杂物,使取向硅钢的磁性稳定和进一步提高。
1957年制成双取向(100)[001]硅钢片,(硅钢发展史上第二次飞跃)。
1968年经过若干次试验,到1968年在大生产上成功的生产Hi-B硅钢片,使磁感B10接近理论值,从而使硅钢进入了文明时代,高磁感取向硅钢(HiB)的铁损最低,是目前世界上的热门货。
生产硅钢的国家都在研究发展,同时产品越来越受到用户的欢迎,我国也引进了日本新日铁的Hi-B专利技术,已成功的生产出高磁感取向硅钢片。
电工钢的分类与要求
电工钢分类
按化学成份分为无硅、低硅、中硅和高硅电工钢,其含硅量分别为:无硅电工钢:0.3%以下(炼钢时自然带入)
低硅电工钢:0.3~0.8%
中硅电工钢:0.8~2.4%
高硅电工钢:2.5%以上
按生产工艺分为:热轧电工钢、冷轧电工钢。
按晶粒结构分为取向电工钢、无取向电工钢。
按用途分为:电机电工钢,变压器电工钢,特殊用途电工钢(电讯用,电磁开关用等)。