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硅钢片
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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。

中文名称： 硅钢片

外文名称： silicon lamination

主要优点 ：电阻率与最大点磁导率较高

主要用途 ：制作变压器，电动机，电机的铁芯

生产原：含Si4%的Si-Fe合金有良好磁性

问世时间：1903年

材料概述

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电工用硅钢薄板俗称矽钢片或硅钢片。顾名思义，它是含硅高达0.8％-4.8％的电工硅钢，经热、冷轧制成。一般厚度在1mm以下，故称薄板。硅钢片广义讲属板材类，由于它的特殊用途而独立一分支。

电工用硅钢薄板具有优良的电磁性能，是电力、电讯和仪表工业中不可缺少的重要磁性材料。也常用于餐具/电机配件/制罐容器/空调配件/小家电部件/微波炉配件/灯饰/小五金配件/家具配件。

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。

材料用途

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)。

材料来历

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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。

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。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。

冶炼轧制

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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。

性能分析

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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。性能的要求：

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。

热处理工艺

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合理的化学成分、纯净的钢材质量是保证硅钢片电磁性能的前提。热处理工艺是改善硅钢片电磁性能的关键工序。硅钢片的热处理设备根据热处理环节选用不同的炉型，常用炉型有罩式炉、连续炉、箱式炉和真空炉。

电工用硅钢实际上就是工业纯铁中加入了1%~4.5% Si的铁硅合金。它在室温下具有含硅的单相铁素体组织。高性能硅钢片的生产工艺是：冶炼出给定硅含量和最低含碳量(实际上一般约为0.05%C)的钢坯，然后热轧成约2.5mm厚的钢带，最终冷轧为常用厚度0.35～0.5m的薄钢片。冷轧之前要进行退火，并在此道工序中把碳降到0.02%以下;最后要进行成品的高温退火，以消除加工硬化和使晶粒粗化。这两种退火是硅钢片生产中最典型和最重要的热处理。

如果冷轧变形度较大(45%～60%)，得到的是有织构的组织，取向度约达90%;若冷轧变形度较小(<7%～10%)，则获得取向度小的组织。如果只在热态下轧制，则硅钢片得不到织构，沿轧向和垂直轧向的性能一样。因此，根据织构取向的特点，硅钢片分为无取向热轧硅钢片、取向度低冷轧硅钢片和取向冷轧硅钢片。 1、热轧硅钢片的热处理

热轧无取向硅钢片是含硅的低碳镇静钢板坯，经多次加热连续热轧或叠片热轧制成。成品在连续式缝道炉、箱式炉或带钢连续炉中退火。退火温度和时间随硅钢片品种及生产工艺的不同，一般为700～1200℃保温一天到数天，炉内通保护气体，通过去除应力、脱碳和晶粒长大，使产品达到性能要求。

2、冷轧无取向硅钢片的热处理

采用一次冷轧或临界变形法生产，其工艺流程为：冶炼→铸锭→初轧开坯→热轧→酸洗→冷轧(→中间退火→临界变形)→成品热处理。 中间退火在800～900℃于氢气或保护气氛中进行。最终成品热处理有低温和高温退火两种：①在900℃以下退火;②退火温度高于1100℃。最终退火均在氢气或保护气氛中进行，采用罩式炉或连续炉处理。

3、冷轧取向硅钢片的热处理

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冷轧硅钢片的典型生产流程为：冶炼→铸锭→开坯→热轧(至厚约2. 2mm)→黑退火→酸洗→冷轧(至厚约0. 7mm)→中间退火→冷轧(至最终厚度0.35mm)→脱碳退火→成品退火→涂层→拉伸回火→成品。在这个生产过程中，热处理对产品的生产和最终性能都有极重要的作用，各道热处理的目的和工艺说明如下。

①黑退火：在冷轧之前，在760～780℃保温8～15h，然后炉冷。目的是将钢中的含碳量脱至0. 02%以下。

②中间退火：中间退火一般在800～900℃进行，炉中通湿氢或分解氨，保温一定时间。目的是软化组织。

③脱碳退火：退火温度为780～830℃，一般采用连续炉通湿氢处理，使钢中含碳量降低到0. 008%以下。

④成品退火：通常在电热罩式炉中氢气、保护气氛或在真空下进行，温度为1150～1200℃或更高。在950～1100℃范围内控制加热速度。

4、双取向硅钢片热处理

双取向硅钢片是以高纯度单取向硅钢片为原料，采用两次冷轧(变形率为60%～70%)，在1050℃进行中间退火，最终退火在1150～1200℃进行，保温7～10h。

冷轧取向硅钢片基本介绍

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硅钢是含硅量在3%~5%左右、其它主要是铁的硅铁合金。分为取向硅钢和无取向硅钢，是电力、电子和军事工业不可缺少的重要软磁合金。

冷轧取向硅钢片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。

冷轧硅钢片分晶粒无取向和晶粒取向两种钢带。通常，晶粒无取向冷轧带用作电机或焊接变压器等的铁芯；晶粒取向冷轧带用作电源变压器、脉冲变压器和磁放大器等的铁芯。

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。而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。冷轧电工钢带具有表面平整、厚度均匀、叠装系数高、冲片性好等特点，且比热轧电工钢带磁感高、铁损低。用冷带代替热轧带制造电机或变压器，其重量和体积可减少0%-25%。若用冷轧取向带，性能更佳，用它代替热轧带或低档次冷轧带，可减少变压器电能消耗量45%-50%，且变压器工作性能更可靠。

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