内容简介

本书全面介绍了电工钢发展史；基本特性；有关铁磁学和金属学的基本

理论知识；各类电工钢的化学成分、制造工艺、性能和用途；国外新品种、

新工艺发展状况和最新研制成果以及生产过程和产品的检测技术。书后列有

国内外电工钢牌号、性能和对照表。本书供从事电工钢研究和生产的科技人

员，各种家用电器、电机、变压器和有关其他电器元件制造行业的设计人员

以及有关的高等院校师生参考。

目录

前言

常用符号

第1章 概 论

1.1电工钢板的发展历史

1.1.1热轧硅钢发展阶段（1882～1955）

1.1.2冷轧电工钢发展阶段（1930～1967）

1.1.3高磁感取向硅钢发展阶段（1961～1994）

1.1.4中国电工钢板的发展

1.2电工钢板产量和品种分类

1.2.1电工钢板产量

1.2.2电工钢板品种分类

1.3铁和铁－硅合金的特性

1.3.1相图

1.3.2物理性能和力学性能

1.3.3磁性

1.4对电工钢板性能的要求

1.4.1铁芯损耗低

1.4.2磁感应强度高

1.4.3对磁各向异性的要求

1.4.4冲片性良好

1.4.5钢板表面光滑、平整和厚度均匀

1.4.6绝缘薄膜性能好

1.4.7磁时效现象小

参考文献

第2章 铁磁学基础和影响电工钢磁性的冶金因素

2.1铁磁学基础

2.1.1磁学的基本参量

2.1.2物质的磁性

2.1.3铁磁性物质的基本特点

2.1.4铁磁性物质的能量和有关的基本现象

2.1.5磁畴结构

2.1.6技术磁化过程

2.1.7在交变磁场中的磁化

2.2影响电工钢磁性的冶金因素

2.2.1影响磁感应强度的因素

2.2.2影响铁芯损耗的因素

参考文献

第3章 冷轧再结晶和晶粒长大

3.1冷轧

3.1.1塑性形变基础

3.1.2形变晶体的微观结构

3.1.3冷轧的储能

3.1.4冷轧织构

3.2回复

3.2.1驱动力

3.2.2物理和力学性能的变化

3.2.3回复动力学

3.2.4多边形化

3.3再结晶（初次再结晶）

3.3.1再结晶晶核形成机理

3.3.2再结品动力学

3.3.3晶界迁移率

3.3.4影响再结晶的因素

3.3.5第二相质点的作用

3.4品粒长大

3.4.1晶粒形状和晶粒长大的能量变化

3.4.2晶粒长大动力学

3.4.3晶粒长大理论

3.4.4溶质原子与第二相质点对晶粒长大的影响

3.4.5自由表面对晶粒长大的影响

3.4.6择优取向对晶粒长大的影响

3.4.7应变诱发晶界移动

3.5再结晶织构

3.5.1再结晶织构形成理论

3.5.2低碳钢再结晶织构

3.6二次再结品

3.6.1二次再结晶动力学

3.6.2二次再结晶发展条件和抑制剂的作用

3.6.3第二相质点的固溶度

3.6.4第二相质点的析出形态和弥散分布状态

3.6.5热轧板组织不均匀性对二次再结晶发展的影响

3.6.6二次再结晶机理

3.7动态回复和再结晶

3.7.1动态回复

3.7.2动态再结晶

3.8三次再结晶

3.9晶界偏聚

3.9.1晶界偏聚力能学

3.9.2晶界偏聚热力学

3.9.3晶界偏聚动力学

3.9.4溶质晶界偏聚的作用

3.9.5晶界结构对溶质晶界偏聚的影响

3.9.6电工钢中的晶界偏聚

主要参考书目录

参考文献

第4章 热轧硅钢

4.1概述

4.2冶炼和化学成分对性能的影响

4.2.1化学成分的影响

4.2.2浇铸的影响

4.2.3炼钢炉型的选择

4.3叠轧和退火工艺

4.3.1生产工艺流程

4.3.2叠轧工艺要点

4.3.3退火工艺

4.4对今后改进的意见

4.4.1品种和质量的改进

4.4.2在线检测工作

参考文献

第5章 冷轧无取向低碳低硅电工钢

5.1概述

5.2化学成分对性能的影响

5.2.1硅的影响

5.2.2碳的影响

5.2.3锰的影响

5.2.4磷的影响

5.2.5硫的影响

5.2.6铝的影响

5.2.7氮的影响

5.2.8氧的影响

5.3通用的制造工艺

5.3.1铁水脱硫

5.3.2转炉炼钢

5.3.3真空处理

5.3.4连铸

5.3.5热轧

5.3.6冷轧

5.3.7退火

5.3.8绝缘涂层

5.4半成品制造工艺

5.5新品种的进展

5.5.1以硼代铝的含硼钢

5.5.2高锰钢

5.5.3含锑或锡钢

5.5.4其他新产品

5.6新工艺的进展

5.6.1纯净度和氧化物夹杂的影响和控制

5.6.2碳化物、氮化物和硫化物形态的影响和控制

5.6.3铸坯加热、热轧和卷取工艺的改进

5.6.4热轧板预退火（箱式炉））和常化（连续炉）

5.6.5一次冷轧和退火工艺的改进

5.6.6二次冷轧和退火工艺的改进

5.6.7绝缘涂层和焊接性的改进

5.7步进式微电机用的电工钢的进展

5.8小变压器和镇流器用的电工钢的进展

参考文献

第6章 冷轧无取向硅钢

6.1概述

6.2化学成分对性能的影响

6.2.1铝的影响

6.2.2锰的影响

6.2.3碳的影响

6.2.4硫的影响

6.2.5磷的影响

6.2.6氮的影响

6.2.7氧的影响

6.2.8钛、锆、钒和铌的影响

6.3通用的制造工艺

6.3.1冶炼

6.3.2真空处理

6.3.3连铸

6.3.4热轧

6.3.5常化

6.3.6冷轧

6.3.7退火

6.3.8绝缘涂层

6.4防止产品瓦垅状缺陷的方法

6.4.1调整成分法

6.4.2低温浇铸和电磁搅拌法

6.4.3控制铸坯加热和热轧法

6.4.4热轧板常化法

6.5防止内氧化层和内氮化层方法

6.5.1退火气氛中加H2S或SO2

6.5.2采用酸洗等方法去掉内氧化层

6.5.3退火前钢板表面涂料

6.5.4控制退火气氛和露点（d.p）

6.5.5钢中加锡或锑

6.5.6冷轧板表面光滑

6.5.7二段退火工艺控制气氛和露点

6.6S6－S8高牌号硅钢的制造工艺

6.6.1川崎钢铁公司制造工艺进展情况

6.6.2新日铁公司制造工艺进展情况

6.6.3日本钢管公司制造工艺进展情况

6.6.4住友金属公司制造工艺进展情况

6.6.5S6－S8无取向硅钢与取向硅钢制造的汽轮发电机定子铁芯

的性能对比

6.7其他新品种的制造工艺

6.7.1含硼钢

6.7.2含锑或锡钢

6.7.3含铬和铜防锈钢

6.7.4含锗钢

6.7.50.60～0.65mm厚3％Si钢

6.7.6赝立方织构无取向硅钢

6.7.7连续退火的取向硅钢

6.7.8包层（复合）无取向硅钢

6.8新工艺的进展

6.8.1降低钢中残余钛和锆含量的方法

6.8.2连铸工艺

6.8.3加热、热轧和卷取工艺

6.8.4常化或预退火工艺

6.8.5冷轧工艺

6.8.6退火工艺

6.8.7绝缘涂层

参考文献

第7章 冷轧取向硅钢

7.1概述

7.1.1变压器铁芯中磁通密度和铁损的分布

7.1.2变压器噪音

7.1.3应力对铁损和磁致伸缩的影响

7.1.4温度对磁性和磁致伸缩的影响

7.1.5普通取向硅钢（GO）与高磁感取向硅钢（Hi－B）的

性能比较

7.1.6降低装配因子和改善横向磁性方法

7.1.7降低设计Bm，合理选用牌号

7.2化学成分对性能的影响

7.2.1碳的影响

7.2.2硅的影响

7.2.3锰和硫的影响

7.2.4铝和氮的影响

7.2.5磷的影响

7.3制造工艺

7.3.1铁水脱锰

7.3.2冶炼

7.3.3真空处理

7.3.4连铸

7.3.5加热和热轧

7.3.6常化

7.3.7冷轧

7.3.8中间退火

7.3.9脱碳退火

7.3.10涂MgO隔离剂

7.3.11高温退火

7.3.12平整拉伸退火和涂绝缘膜

7.4表面涂层对磁性的影响

7.4.1硅酸镁（Mg2SiO4）玻璃膜底层

7.4.2应力涂层

7.5新品种的进展

7.5.1含铜GO钢和含铜及锡的AlN十MnS方案Hi－B钢

7.5.2含钼的MnSe（或MnS）十Sb方案Hi－B钢

7.5.3含铬、钛、铌、锌 锗和镍的取向硅钢

7.5.4 ≤0.23mm厚的新产品

7.6新工艺的进展

7.6.1连铸

7.6.2热轧

7.6.3铸坯直接热轧法

7.6.4薄铸坯直接冷轧法

7.6.5铸坯感应加热工艺

7.6.6降低铸坯加热温度工艺

7.6.7MnSe十Sb方案的改进工艺

7.6.8防止热轧带边裂的方法

7.6.9特殊热轧工艺

7.6.10冷轧工艺的改进

7.6.11隔离涂层工艺的改进

7.6.12温度梯度炉高温退火

7.6.13表面磨光工艺

7.7细化磁畴技术

7.7.1刻痕对降低铁损的影响（刻痕效应）

7.7.2机械加工法

7.7.3激光照射法

7.7.4其他方法

7.7.5耐热细化磁畴技术

参考文献

第8章 特殊用途的电工钢

8.1冷轧取向硅钢薄带

8.1.1概述

8.1.2制造工艺

8.1.3新产品和新工艺

8.2冷轧无取向硅钢薄带

8.3电磁开关用冷轧硅钢

8.4高硅钢

8.4.1概述

8.4.2特性

8.4.3用途

8.4.4制造方法

8.5磁屏蔽和电磁铁用的电工钢板

8.5.1概述

8.5.2热轧电工钢厚板

8.5.3冷轧电工钢材

8.6低铁损高磁感3％Si取向硅钢薄带（三次再结晶法）

8.6.1概述

8.6.2一般制造方法

8.6.3原始钢带中杂质的影响

8.6.4冷轧

8.6.5初次再结晶和二次再结晶

8.6.6三次再结晶

8.6.7细化磁畴

8.6.8绝缘涂层

8.6.9高频铁损

8.7高速电机转子材料

8.7.1概述

8.7.2热轧板

8.7.3冷轧板

8.7.4 快淬硅钢板

8.8（110）［001］取向低碳低硅电工钢

8.8.1 概述

8.8.2最近工作

8.9（100） ［001］立方织构取向硅钢

8.9.1 概述

8.9.2制造方法

8.9.3最近工作

8.10易切削硅钢

参考文献

第9章 电工钢的检测

9.1主要生产工序的检测

9.1.1冶炼

9.1.2铸坯

9.1.3退火

9.1.4MgO涂层

9.1.5绝缘涂层

9.2成品检测

9.2.1磁性测量

9.2.2磁时效检验

9.2.3尺寸、形状和表面检验

9.2.4反复弯曲检验

9.2.5绝缘涂层附着性和层间电阻检验

9.2.6叠片系数检验

9.2.7力学性能试验

9.2.8硬度检验

9.2.9低倍检验

9.2.10晶粒尺寸检验

9.3在线检测的进展

9.3.1无取向电工钢在连续炉最终退火的控制

9.3.2无取向电工钢半有机涂层的控制

9.3.3取向硅钢脱碳退火后品粒尺寸和氧化膜的控制

9.3.4取向硅钢在平整拉伸线上检查晶粒尺寸

9.4若干特殊的检验方法

9.4.1取向硅钢中MnS和AlN分析方法

9.4.2连续退火前碱洗去油后钢带表面残余钠测定法

9.4.3退火后钢带氧化膜中氧和Fe2SiO4/SiO2比值分析法

9.4.4玻璃膜与基体的界面光滑度测定法

9.4.5内氧化层厚度测定法

9.4.6成品钢板滑动摩擦系数和滑动性测定法

9.4.7成品表面脱皮发生率测定法

9.4.8无取向电工钢半有机涂层特性的检查

9.4.9MgO活性度的测定方法

9.4.10成品钢带剪切性测定法

9.4.11漏磁磁通密度测定法

参考文献

附录 电工钢的牌号和性能

附表1我国热轧硅钢薄钢板（GB5215－85）

附表2我国冷轧电工钢带（片）（GB2521－88）

附表3我国晶粒取向硅钢薄带（GB11255－89）

附表4我国家用电器用热轧硅钢薄钢板（YB4002－90）

附表5日本冷轧电工钢带（片）

附表6前苏联电工钢板

附表7国内外冷轧电工钢牌号对照

附表8上海矽钢片厂生产的0.5nm厚热轧电机钢板的牌号和磁性

附表9武汉钢铁公司生产的冷轧电工钢带的牌号和磁性

摩西（A.J.Moses）等首先采用有限单元法和探测线圈更快

地测定和计算磁通谐波（局部磁场）分布情况。采用袖珍式热电偶

或半导体温度计等热敏电阻法检测激磁时局部地区开始温升速

度。温升速度与局部地区损耗成正比关系。每隔5～10s测出的典

型温升为0.05℃，从而可计算出局部铁损分布情况。这样测定局

部损耗方法费时间。

业已证明，在铁芯各地区都产生

范围很宽的磁通畸变（谐波磁通）。在铁芯T接点处由于磁通方向

与轧向不平行，三

次谐波磁通密度

高，这使法向磁通

增高，所以铁损

高。法向磁通引起

的铁损与叠片数量

无关，而与叠片表

面积有关。叠片表

面积愈大，铁损也

愈高。还证明渗入

到中心柱体中的三

次谐波磁通量和

铁损也高（见图

7－4）。这都是因为

变压器铁芯中局部

磁通随时间而产生

非正弦波形引起

的［5］。

7.1.2 变压器噪音

大变压器产生的噪音是一个严重问题，像欧洲和日本对人口

稠密的大城市规定噪音不能超过80dB。变压器噪音产生的主要原

因是由于取向硅钢磁化时磁致伸缩（λs）引起的铁芯尺寸变化。λs

随B的变化不是线性关系，这产生了高次谐波。180°畴壁移动时λs

值很小，90°畴壁移动产生正λs变化，磁畴转动产生负λs变化。此

外，铁芯磁化时由于电磁力作用使条片移动也产生噪音。设计Bm

愈高，变压器噪音愈大。Bm每降低0.1T，噪音降低约5dB。取向硅

钢的正λs或负λs值小，噪音低。正λs值小，应力敏感性也小。材料

取向度高，λs低，制成的变压器噪音小。表面应力涂层产生的拉应

力或外加拉应力也使λs降低。钢片平整，装配铁芯时压应力减

小，λs和噪音降低，因为轧向和法向压应力使λs和铁损都明显增高〔见

图7－5（b）〕。铁芯斜外角搭接长度减小以及搭接处空气隙减小也可

使λs和噪音降低［6］。