1900年哈德菲尔德(R.A.Hadfield)报道,硅含量2.5%~5.5%的铁硅合金具有比铁更高的磁性。1903年开始生产热轧硅钢片。1934年戈斯(GossN P)发展(110)[001]冷轧取向硅钢,沿钢板轧制方向磁性明显提高,适用于制作变压器,1935年美国阿姆科(Armco)钢公司开始生产,随后又生产冷轧无取向硅钢。1949年阿姆科制成0.05mm和0.1mm厚的冷轧取向硅钢薄带,用于军事工业。60年代初美国开始大量生产硅含量<0.5%的低碳电工钢。60年代末,某些国家陆续停止生产热轧硅钢。1968年,日本新日铁钢公司开发并生产了高磁感取向硅钢(Hi-B钢)。70年代中期,日本又陆续开发了几个取向硅钢、无取向硅钢和低碳电工钢新牌号。1986年日本钢管公司生产出硅含量为6.5%的高硅钢产品。中国1954年生产热轧硅钢,1959年制成并生产了冷轧取向硅钢薄带,1979年生产冷轧取向和无取向硅钢。目前,世界电工钢年产量在600万t以上,占钢材总产量的0.9%~1.3%。日本、前苏联和美国年产量都超过100万t,其中取向硅钢约占25%,低碳低硅电工钢约占65%。

硅钢以铁芯损耗(简称铁损)和磁感应强度(简称磁感)作为产品磁性保证值。硅钢铁损低可节省大量电能,延长电机和变压器工作运转时间和简化冷却系统。由于硅钢铁损造成的电量损失占全年发电量的2.5%~4.5%,其中变压器铁损约占50%,1~100kW小型电机约占30%,日光灯镇流器约占15%。

硅钢磁感高,铁芯的激磁电流降低,也节省电能。硅钢磁感高可使设计的最大磁感(Bm)高、铁芯体积小、重量轻,节省硅钢、导线、绝缘材料和结构材料等,既使电机和变压器损耗和制造成本降低,又便于组装和运输。由带齿圆形冲片叠成铁芯的电机在运转状态下工作。要求硅钢板为磁各向同性,用无取向硅钢制造。由条片叠成铁芯或由条带卷绕成铁芯的变压器在静止状态下工作,用磁各向异性大的冷轧取向硅钢制造。此外,要求硅钢具有好的冲剪性,表面光滑平整和厚度均匀,好的绝缘膜和磁时效小。

按制造工艺和用途电工钢分为热轧硅钢、冷轧电工钢和特殊用途硅钢三大类,其硅含量、规格和主要用途见表1。

表1 电工钢的分类和用途

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。

酸洗

通过除鳞机与盐酸罐,除去热轧钢带的氧化物,以防止冷轧成品表面的缺陷。

冷冲压

为了确保不同用途的厚度与材质,将减速比例设在40%-90%,并为实现自动厚度控制、自动形状控制等先进的控制设备。

退火

是软化冷冲压工程中硬化了的钢带材质的工程。通过金属加热及急速冷却,生产深加工用钢及高张力钢,并采用装箱(罩退)退火与连续退火法。

绝缘涂层

将硅钢板加工成铁芯时,为改善其加工性能并防止相当于钢板厚度自乘的涡电流损失,采用连续涂镀设备,在钢板上下面喷射绝缘涂液。