硅钢基础知识(含义、分类、牌号表⽰⽅法、涂层)硅钢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%。
硅钢⽚分冷轧、热轧两种,使⽤较多的是冷轧硅钢⽚。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。硅钢分类: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。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。(2)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。(3)热轧硅钢板
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、⽇本牌号表⽰⽅法:(1)冷轧⽆取向硅钢带
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)。如
50A470表⽰厚度为0.5mm,铁损保证值为≤4.7的冷轧⽆取向硅钢带。(2)冷轧取向硅钢带
由公称厚度(扩⼤100倍的值)+代号G:表⽰普通材料,P:表⽰⾼取向性材料+铁损保证值(将频率50HZ,最⼤磁通密度为1.7T时的铁损值扩⼤100倍后的值)。如30G130表⽰厚度为0.3mm,铁损保证值为≤1.3的冷轧取向硅钢带。涂层:
取向硅钢表⾯绝缘涂层分成有机涂层、⽆机涂层和半⽆机涂层三⼤类。⽆机涂层的基本成分是磷酸盐涂料和磷酸铝基涂料中添加胶态⼆氧化硅、氧化镁和硼酸。⽆机涂层具有良好的耐热和焊接性能,但其冲制性和粘结性不佳。半⽆机涂层基本成分为磷酸盐、铬酸盐、乳胶树脂溶液、弥散促进剂和表⾯活性剂,其中弥散促进剂和表⾯活性剂对涂层的质量具有重要作⽤。半⽆机涂层具有良好的冲制性和粘结性,但其耐热性和焊接性不及⽆机涂层。A涂层
A涂层为半有机薄涂层,具有优良的冲⽚性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及⾼层间电阻,尤其是焊接性能,适应于中、⼩型电机、家⽤电器
马达及⼩型变压器EI铁芯,相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。H涂层H涂层为半有机厚涂层,具有优良的冲⽚性、耐腐蚀性、耐氟利昂性以及⾼层间电阻,适应于中、⼩型电机。相当于川铁的A1涂层及武钢的T4涂层。D涂层
D涂层为⽆机涂层,这种涂层具有优良的焊接性和耐热性,适应于中、⼩电机,尤其适应在较⾼温度下进⾏消除应⼒退⽕使⽤。相当于AISI的C-4涂层及武钢的T3涂层。
除⾮特殊说明,钢种设计的表⾯绝缘涂层均为A涂层。变压器由于铁芯⽽造成的能量损耗称为铁损,铁损包括两部分,磁滞损耗和涡流损耗.磁滞损耗是由于铁芯在反复磁化过程中,“内摩擦”⽽造成的损耗,它与铁芯
材料的性质(导磁率,矫顽⼒)有关.涡流损耗是由于铁芯中产⽣的感⽣电流--涡电流产⽣焦⽿热⽽造成的损耗,采⽤涂有绝缘漆的薄硅钢⽚叠成的铁芯可以⼤⼤减少涡流损失.铁损的⼤⼩除与铁芯本⾝有关外,还与电源电压的⼤⼩有关.当电源电压⼀定时,铁损基本上是恒定量,与负载电流的⼤⼩、性质⽆关,因此铁损基本上等于它的空载损失.
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