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1900年哈德菲爾德(R.A.Hadfield)報道,硅含量2.5%~5.5%的鐵硅合金具有比鐵更高的磁性。1903年開始生產(chǎn)熱軋硅鋼片。1934年戈斯(GossN P)發(fā)展(110)[001]冷軋取向硅鋼,沿鋼板軋制方向磁性明顯提高,適用于制作變壓器,1935年美國阿姆科(Armco)鋼公司開始生產(chǎn),隨后又生產(chǎn)冷軋無取向硅鋼。1949年阿姆科制成0.05mm和0.1mm厚的冷軋取向硅鋼薄帶,用于軍事工業(yè)。60年代初美國開始大量生產(chǎn)硅含量<0.5%的低碳電工鋼。60年代末,某些國家陸續(xù)停止生產(chǎn)熱軋硅鋼。1968年,日本新日鐵鋼公司開發(fā)并生產(chǎn)了高磁感取向硅鋼(Hi-B鋼)。70年代中期,日本又陸續(xù)開發(fā)了幾個取向硅鋼、無取向硅鋼和低碳電工鋼新牌號。1986年日本鋼管公司生產(chǎn)出硅含量為6.5%的高硅鋼產(chǎn)品。中國1954年生產(chǎn)熱軋硅鋼,1959年制成并生產(chǎn)了冷軋取向硅鋼薄帶,1979年生產(chǎn)冷軋取向和無取向硅鋼。目前,世界電工鋼年產(chǎn)量在600萬t以上,占鋼材總產(chǎn)量的0.9%~1.3%。日本、前蘇聯(lián)和美國年產(chǎn)量都超過100萬t,其中取向硅鋼約占25%,低碳低硅電工鋼約占65%。

硅鋼以鐵芯損耗(簡稱鐵損)和磁感應(yīng)強度(簡稱磁感)作為產(chǎn)品磁性保證值。硅鋼鐵損低可節(jié)省大量電能,延長電機和變壓器工作運轉(zhuǎn)時間和簡化冷卻系統(tǒng)。由于硅鋼鐵損造成的電量損失占全年發(fā)電量的2.5%~4.5%,其中變壓器鐵損約占50%,1~100kW小型電機約占30%,日光燈鎮(zhèn)流器約占15%。

硅鋼磁感高,鐵芯的激磁電流降低,也節(jié)省電能。硅鋼磁感高可使設(shè)計的最大磁感(Bm)高、鐵芯體積小、重量輕,節(jié)省硅鋼、導(dǎo)線、絕緣材料和結(jié)構(gòu)材料等,既使電機和變壓器損耗和制造成本降低,又便于組裝和運輸。由帶齒圓形沖片疊成鐵芯的電機在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作。要求硅鋼板為磁各向同性,用無取向硅鋼制造。由條片疊成鐵芯或由條帶卷繞成鐵芯的變壓器在靜止?fàn)顟B(tài)下工作,用磁各向異性大的冷軋取向硅鋼制造。此外,要求硅鋼具有好的沖剪性,表面光滑平整和厚度均勻,好的絕緣膜和磁時效小。

按制造工藝和用途電工鋼分為熱軋硅鋼、冷軋電工鋼和特殊用途硅鋼三大類,其硅含量、規(guī)格和主要用途見表1。

表1 電工鋼的分類和用途

對硅鋼性能的要求主要是:

1、鐵損低,這是硅鋼片質(zhì)量的最重要指標(biāo)。各國都根據(jù)鐵損值劃分牌號,鐵損愈低,牌號愈高。

2、較強磁場下磁感應(yīng)強度(磁感)高,這使電機和變壓器的鐵芯體積與重量減小,節(jié)約硅鋼片、銅線和絕緣材料等。

3、表面光滑、平整和厚度均勻,可以提高鐵芯的填充系數(shù)。

4、沖片性好,對制造微型、小型電動機更為重要。

5、表面絕緣膜的附著性和焊接性良好,能防蝕和改善沖片性。

酸洗

通過除鱗機與鹽酸罐,除去熱軋鋼帶的氧化物,以防止冷軋成品表面的缺陷。

冷沖壓

為了確保不同用途的厚度與材質(zhì),將減速比例設(shè)在40%-90%,并為實現(xiàn)自動厚度控制、自動形狀控制等先進的控制設(shè)備。

退火

是軟化冷沖壓工程中硬化了的鋼帶材質(zhì)的工程。通過金屬加熱及急速冷卻,生產(chǎn)深加工用鋼及高張力鋼,并采用裝箱(罩退)退火與連續(xù)退火法。

絕緣涂層

將硅鋼板加工成鐵芯時,為改善其加工性能并防止相當(dāng)于鋼板厚度自乘的渦電流損失,采用連續(xù)涂鍍設(shè)備,在鋼板上下面噴射絕緣涂液。