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电工钢,亦称硅钢片,是一种含碳量极低、含硅量通常在1.0%至4.5%之间的硅铁软磁合金。它被广泛应用于电力、电子,是产量大的金属功能材料,主要用作各种电机、发电机和变压器的铁芯。
电工钢之所以至关重要,是因为其独特的电磁性能。它具备高磁导率、低矫顽力以及较大的电阻系数,这使得其磁滞损耗和涡流损耗都较小,从而在交变磁场中能地导磁并减少能量损失
衡量电工钢性能的关键指标主要包括低铁损和高磁感应强度。铁损低意味着电能转换过程中的能量损耗小,是划分产品牌号的主要依据;磁感应强度高则允许在相同功率下减小铁芯体积和重量。此外,良好的冲片性、高叠装系数以及优质的表面绝缘涂层也是重要的性能要求。
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。
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。制造低硅产品时,热轧带卷酸洗后一次冷轧到 0.5mm厚。制造高硅产品时,热轧带酸洗后(或先经800~850℃常化后再酸洗),冷轧到0.55或0.37mm厚,在氢氮混合气氛连续炉中850℃退火,再经6~10%小压下率冷轧到0.50或0.35mm厚。这个小压下率的冷轧可使退火时晶粒长大,铁损降低。这两种冷轧板都在20%氢氮混合气氛下连续炉中850℃终退火,然后涂磷酸盐加铬酸盐的绝缘膜。晶粒取向硅钢一般都含Si3%,要求钢中氧化物夹杂含量低,并含有C0.03~0.05%和抑制剂(第二相弥散质点或晶界偏析元素)。抑制剂的作用是阻止初次再结晶晶粒长大和促进二次再结晶的发展,从而获得高的(110)[001]取向。抑制剂本身对磁性有害,所以在完成抑制作用后,须经高温净化退火。采用第二相抑制剂时,板坯加热温度提高到使原来粗大第二相质点固溶,随后热轧或常化时再以细小质点析出,以便增强抑制作用。冷轧成品厚度为0.28、0.30或0.35mm,工艺要点见表3。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
随着新能源汽车的快速发展,驱动电机的性能和效率要求越来越高。在电机设计中,铁芯材料是关键的组成部分之一。的铁芯材料可以提高电机的效率和性能,从而降低能耗和噪音。目前市场上常用的铁芯材料包括6.5%Si高硅钢、钴铁、镍铁、非晶纳米晶材料和软磁复合材料(SMC)等。
在车用驱动电机应用中,要求铁芯材料具有更低铁损、更高磁感、更高机械强度。随着驱动电机转速的提高,铁心材料的使用频率也逐步提高,造成电机在高频下的铁损急剧增加。随着板厚的减薄,铁损逐渐降低,因此,车用驱动电机选择薄规格无取向硅钢是趋势。我国从大批量使用0.35mm材料逐步转为0.27-0.30mm产品,个别批量使用0.20和0.25mm产品。

