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科普一下:关于矽钢片的基础知识

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发表于 2022-7-12 19:29:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

1.硅钢\矽钢 含义 ( silicon steel )

含硅量0.5%~4.8%的铁硅合金。是电工领域广泛使用的一种软磁材料。电工用硅钢常轧制成标准尺寸的大张板材或带材使用,俗称硅钢片,广泛用于电动机、发电机、变压器、电磁机构、继电器电子器件及测量仪表中。

         硅是钢的良好脱氧剂,它与氧结合,使氧转变为稳定的不为碳还原的SiO2,避免了因氧原子掺杂而使铁的晶格畸变。硅在α铁中成为固溶体后使电阻率增加,同时有助于将有害杂质碳分离出来。因此,一般含杂质的铁加入硅后能提高磁导率、降低矫顽力和铁损。但含硅量增加又会使材料变硬变脆,导热性和韧性下降,对散热和机械加工不利,故一般硅钢片的含硅量不超过4.5%。

2.硅钢分类及表示法

硅钢片分热轧、冷轧两种,使用较多的是冷轧硅钢片。

热轧硅钢片:
     热轧硅钢片是将Fe-Si合金用平炉或电炉熔融,进行反复热轧成薄板,最后在800-850℃退火后制成。热轧硅钢片主要用于发电机的制造,故又称热轧电机硅钢片,但其可利用率低,能量损耗大,近年相关部门已强冷要求淘汰。

冷轧硅钢片:
冷轧硅钢片沿轧制方向有优良的磁性能,不仅在强磁场中具有高饱和磁通密度和低铁损,而且在弱磁场中也有良好的磁性(初始磁导率大)。这是由于冷轧工艺过程使钢片中杂质含量降低,并在钢片中造成粗大晶粒,致使磁导率增大,磁滞损耗减小。

(1) 冷轧无取向硅钢片:
冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造,故又称冷轧电机硅钢。其含硅量0.5%-3.0%,经冷轧至成品厚度,供应态多为0.35mm和0.5mm厚的钢带。冷轧无取向硅钢的Bs高于取向硅钢;与热轧硅钢相比,其厚度均匀,尺寸精度高,表面光滑平整,从而提高了填充系数和材料的磁性能。

(2) 冷轧取向硅钢片:
冷轧取向硅钢带最主要的用途是用于变压器制造,所以又称冷轧变压器硅钢。与冷轧无取向硅钢相比,取向硅钢的磁性具有强烈的方向性;在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。取向钢带在轧制方向的铁损仅为横向的1/3,磁导率之比为6:1,其铁损约为热轧带的1/2,磁导率为后者的2.5倍。

硅钢片牌号表示方法

DR510-50表示铁损值...由公称厚度(扩大100倍的值)+代号A+铁损保证值(将频率50HZ,最大磁通密度为1.5T时的铁损值扩大100倍后的值)
  DR510-50表示铁损值为5.1,厚度为0.5mm的热轧硅...特点:铝的密度小,比重为2.7,约为铜的1/3;导电性,导热性,塑性,冷韧性都好

(1)热轧硅钢板表示:

        热轧硅钢板用DR表示,按硅含量的多少分成低硅钢(含硅量≤2.8%)、高硅钢(含硅量>2.8%)。
表示方法:DR+铁损值(用50HZ反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T时的单位重量铁损值)的100倍+厚度值的100倍。如DR510-50表示铁损值为5.1,厚度为0.5mm的热轧硅钢板。
          家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示,如JDR540-50。

(2)冷轧无取向硅钢带(片)表示方法:

        DW+铁损值(在频率为50HZ,波形为正弦的磁感峰值为1.5T的单位重量铁损值。)的100倍+厚度值的100倍。
        如DW470-50 表示铁损值为4.7w/kg,厚度为0.5mm的冷轧无取向硅钢,现新型号表示为50W470。

(3)冷轧取向硅钢带(片)表示方法:
        DQ+铁损值(在频率为50HZ,波形为正弦的磁感峰值为1.7T的单位重量铁损值。)的100倍+厚度值的100倍。有时铁损值后加G表示高磁感。 如DQ133-30表示铁损值为1.33,厚度为0.3mm的冷轧取向硅钢带(片),现新型号表示为30Q133。

评分

1

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发表于 2022-7-12 21:19:14 | 显示全部楼层
其他我不懂,就知道硬而脆的硅钢片优质。楼主下面的话证明我没错。
“铁加入硅后能提高磁导率、降低矫顽力和铁损。但含硅量增加又会使材料变硬变脆,导热性和韧性下降......”
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发表于 2022-7-12 22:48:18 | 显示全部楼层
学习了,大名鼎鼎的硅钢材料!
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发表于 2022-7-13 06:30:56 | 显示全部楼层
硬而脆的硅钢片优质.俺也这样过手钳子折.易断留用
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发表于 2022-7-13 09:19:41 | 显示全部楼层
这种呢?《现在变压器电机用的不是硅钢片?》
http://www.crystalradio.cn/forum ... ead&tid=2010764
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发表于 2022-7-13 17:03:55 | 显示全部楼层
往事已去 发表于 2022-7-13 09:19
这种呢?《现在变压器电机用的不是硅钢片?》
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid= ...


链接中,最后17楼有矿友提到,热轧的又薄又软,冷轧的又硬又脆

不知道这位朋友,是不是特别熟悉热轧和冷轧工艺

我没见过硅钢带轧制工艺,但借一些触类旁通经验,能作出的判断是

热轧适合成型较硬的材料,热轧顺带有退火作用,刚好抵消材料过分脆硬的缺点,缺点是表面如果不依靠昂贵惰性气体保护,很难避免在表层产生氧化物杂质,影响成型材质的性能指标,当然表面也容易出现不光整,表面未冷却前不适合磨削加工,冷却后可以磨削加工,但时间成本会过高,还不如直接使用保护性气氛下的热轧加工。

冷轧适合成型较软的材料,冷轧容易出现冷作硬化现象,刚好弥补材料硬度上的不足,优点是轧制过程中,表面不需要昂贵的稀有保护性气体提供保护,表面也能呈现光整,成型的尺寸精度比较高,加工出来的钢片再喷涂上绝缘防护涂层,会非常漂亮。高硅材料较难冷轧,需要较高的压辊压力和转矩,包括轧机的功率消耗当然也要同步提高,低硅材料轧制虽然没这个缺点,但制品又有铁损高的缺点。冷轧加工虽然不需要保护气体,但轧制的轧辊所需要的初始压力大,尤其是大变形量的轧制成型,一般需要很多道渐进的连环轧制设备,需要联调。除了冷轧,冷拔也是类似的,因为是低温加工,制品成型后冷缩变形很小,这些优点自然不是热轧成型工艺所能匹敌的。此外,有些冷轧工艺还有额外的取向拉伸作用,特别适合用作变压器铁芯。
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发表于 2022-7-14 00:44:49 | 显示全部楼层
也就是说,最适合做变压器的,是冷轧取向高硅片
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发表于 2022-7-14 08:21:17 | 显示全部楼层
NewChina牛中国 发表于 2022-7-13 17:03
链接中,最后17楼有矿友提到,热轧的又薄又软,冷轧的又硬又脆

不知道这位朋友,是不是特别熟悉热轧 ...

这么说那种片子是热轧。
冷轧取向对于环形变压器没问题,但是对于EI的这个方向高了,另一个方向低了,不适合呀?
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发表于 2022-7-14 12:32:24 | 显示全部楼层
往事已去 发表于 2022-7-14 08:21
这么说那种片子是热轧。
冷轧取向对于环形变压器没问题,但是对于EI的这个方向高了,另一个方向低了,不 ...


EI铁芯的材料取向,难和磁路方向取得一致
这或是EI铁芯的变压器比等效磁路尺寸的C形或环形变压器大得多的原因吧

还有一个似无关的提下,硅钢片的“铁损”,分“涡流损耗”和“磁滞损耗”,各种创新或改进的工艺为降低这些损耗为目的

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 楼主| 发表于 2022-7-14 22:32:51 | 显示全部楼层
本帖最后由 扎枪子 于 2022-7-14 22:46 编辑

对于矽钢片(硅钢片)首先要弄清两个概念。
  第一,不是又脆又硬的就是优质矽钢片。只是工艺处理不同硬度不同,是生产工艺改变了金属的晶格结构排列。例如你用天锤不停地捶打一段铁皮铁皮就会变脆变硬,而当你把铁皮烧红,放到自然冷却到自然温度,铁皮就又恢复到原来的状态了。现在的特高压,换流变等高端产品指定采用的0.23(以前是0.27)mm的矽钢片用手对折20次也不会折断。
  二,有取向矽钢片不是指矽钢片的轧制方向。是指磁畴在矽钢片中的排列方向。不理解赐畴的朋友可以把它想象为电子(电荷)电子是有极性的+ - ,磁畴是有方向的N S,任何物体(材料)都有电子,平时对外部不呈现带点现象是因为电子在物体里排列的杂乱无章,在外力或电场力的作用下使电子排列成一个方向后对另一个极性的电荷就呈现带点现象了。也就是我们都知道的摩擦起电。
和电子一样,磁畴在铁磁材料的排列也是杂乱无章的,所以平时对外部也不呈现磁性。我们把螺丝刀在磁铁上蹭几下,螺丝刀就带有磁性了。但是磁畴和电子不同的是他有娇顽性,不理解的可以把它想象成不倒翁,就是你把它扳倒了,一松手他就有立起来了,但是它不是绝对的不倒翁,。娇顽磁力强的材料在外力作用(充磁)后是能让磁畴严格按极性排列,就是我们常见的永久磁铁。但是磁畴的娇顽性在外力,温度,震动等因素作用下还是能得到恢复。例如,你把充磁的螺丝刀用锤子砸几下或放在火里烧磁性就消失了。电饭煲里的磁钢在达到居里点温度就会失去磁性,让电饭煲跳闸。
磁畴在翻转过程中在娇顽磁力的作用下要阻止它翻转,我们叫它磁滞现象,磁畴翻转过程轨迹我们叫它磁滞回线。在交变电场下磁畴随交流的的频率变化来回翻转,这就产生了磁滞损耗。频率过高,磁畴来不及完全翻转(排列)损耗加剧,也是矽钢片铁芯变压器不能用在高频的一个原因。而且磁畴翻转过程是能听见声音的,这就是我们所说铁芯噪声。关于矽钢片的学问还有很多,不是几句话就能说明白的。这方面文章很多,很长怕没有人能耐心看完,大家如果有兴趣我可以陆续的发一些。
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