低碳电工钢和阿姆科铁成分性能

低碳电工钢和阿姆科铁的饱和磁感应强度(Bs)和居里温度(770℃)都高，矫顽力(Hc)则较低，磁导率也较高（表1和表2），机械加工性和焊接性良好，制造工艺简单。它们的主要缺点是电阻率低、并且容易产生磁时效。

用途 阿姆科铁 一般只适合在直流磁场中使用。按用途可分为两类：①电磁阿姆科铁。用于制作继电器、电声器、仪表和微型直流电机等中的磁性元件。其用量约为阿姆科铁总用量的80%。②电子管用阿姆科铁。多用以代替镍片制作普通小型电子管的阳极和栅极边杆铁芯；也用于制作磁控管等器件中的导磁零件。对这种阿姆科铁，除要求有好的磁性外，还要求有好的气密性和焊接性。

低碳电工钢板 主要用于制作微电机、小电机、镇流器和继电器中的铁芯。在微电机和小电机中因铜线引起的损耗（铜损）通常比铁芯引起的损耗（铁损）大 2～4倍。与普通硅钢片相比,低碳电工钢板有较高的磁感。用低碳电工钢板做电机的铁芯,电机的励磁电流较低,铜线匝数可以减少，铜损可以显著下降。虽然电机的铁损较高，但电机的铜损和铁损总损耗却降低了。用低碳电工钢板制成的铁芯，体积和重量可减小15～20%，励磁电流可降低5%,电机的功率因数提高，材料费用可降低20%。

生产工艺 70年代阿姆科铁和低碳电工钢主要用氧气顶吹转炉冶炼，并进行真空处理脱碳和加铝脱氧。在这两种材料的生产中，为了改善热加工性，防止硫引起的热脆性（900～1050℃范围内）,常加入0.3～0.5%的锰；为了防止氮引起的时效现象,加入少量的铝或钛;为了改善冲片性,可加入0.08～0.15%的磷。日本生产H30和H40低碳电工钢有时还加入少量硅(Si≤0.5%)来提高电阻率（降低铁损）和硬度，减轻磁时效。中国主要采用电炉冶炼阿姆科铁，用电渣重熔或真空熔炼技术生产各种气密性好的阿姆科铁。

阿姆科铁有热加工产品和冷加工产品，低碳电工钢主要为冷轧板材。阿姆科铁和低碳电工钢都有成品和半成品两种产品。成品制造的工艺要点是，厚约 2.3mm的热轧带卷经酸洗，一次冷轧至成品厚度(主要为 0.50和0.65mm),在保护气氛中退火(阿姆科铁退火温度为860～930℃，低碳电工钢为760～820℃），使晶粒长大,矫顽力和铁损降低，然后根据用户要求涂绝缘层。半成品制造工艺要点是，钢带冷轧后经软化退火(600～700℃)，然后在钢带表面涂防锈油交用户。用户冲剪后在保护气氛中再进行较高温度的成品退火。这种半成品的优点是成本低和冲片性好。这种工艺可消除冲剪应力,从而改善磁性。如果需要表面绝缘,用户可在退火后冷到约450℃时通入水蒸汽进行发蓝处理。

为了控制阿姆科铁和低碳电工钢的含碳量，钢锭和连铸坯中的含碳量一般在0.03～0.10%范围内,冷轧后须在湿的氢氮混合气氛中退火脱碳,将含碳量降到0.005%以下。如果钢水经过真空处理脱碳，则应在干的保护气氛中退火。这能够提高产量，避免形成内氧化层，从而获得铁损更低的优质材料。70年代采用某些工艺方法以改善低碳电工钢板织构（见择优取向）。如提高热轧终轧温度和卷取温度，冷轧前将热轧带卷进行预退火，或在钢中加入少量锑、锡等元素，以增加有利织构的组分，从而提高磁感应强度和降低铁损。2100433B

1886年美国西屋(Westinghouse)电器公司用杂质含量约为0.4%的钢板,制成变压器叠片铁芯。1890年已广泛使用0.35mm厚的热轧低碳钢薄板，制造电机和变压器铁芯。低碳钢板由于电阻率 (ρ)低，铁芯损耗（铁损）大，碳、氮含量还不够低，磁时效严重，到1906年已陆续被硅钢片所代替。1910年美国 Armco钢公司首先用碱性平炉冶炼成碳及其他杂质含量都比低碳电工钢为低的阿姆科铁(Armco iron)，因为阿姆科铁的产量在工业纯铁中占的份额最大，一般说“工业纯铁”即指阿姆科铁。

50年代末由于氧气顶吹转炉和真空冶金等冶炼新技术以及连续炉湿氢脱碳退火技术的出现，低碳钢中的氧、氮含量降低到50ppm以下,磁时效明显减轻。此时美国又开始大量生产低碳电工钢(AISI1008和1010,含碳0.08～0.10%),用经一次冷轧和连续炉脱碳退火制成厚0.50或0.65mm的“低碳电工钢板”制造家用电器中的微电机等。现在美国和日本的低碳电工钢板产量已接近硅钢片的产量。中国于1955年开始生产阿姆科铁，1964年制成无时效的铝镇静阿姆科铁,1975～1980年试制成含碳0.010～0.025% 的高气密性阿姆科铁。1981年开始生产低碳电工钢板。

氧气吹炼低碳铬铁

吹氧法炼制中低碳铬铁使用的设备是转炉，故称转炉法。按供氧方式不同，吹氧可分侧吹、顶吹、底吹和顶底复吹四种。我国采用的是顶吹转炉法。

吹氧法是将氧气直接吹入液态高碳铬铁中使其脱碳而制得中低碳铬铁。

高碳铬铁中的主要元素有铬、铁、硅、碳，它们都能被氧化。氧化吹炼高碳铬铁的主要任务是脱碳保铬。当氧气吹入液态高碳铬铁后，由于铬和铁的含量占合金总量的90%以上，所以首先氧化的是铬和铁，然后，这些氧化物将合金中的硅氧化掉。由于铬、铁、硅的被氧化，熔池温度迅速提高，脱碳反应迅速发展，温度越高，越有利于脱碳反应，并能抑制铬的氧化反应，合金中的碳可以降得越低。

氧气顶吹炼制中低碳铬铁的原料为高碳铬铁、铬矿、石灰和硅铬合金。

对于转炉的高碳铬铁液要求温度要高，通常在1723～1873K之间。铁水含铬量要高于60%，含硅不超过1.5%，含硫量小于0.036%。铬矿是用作造渣材料的，要求铬矿中的SiO3含量要低，MgO、Al2O3含量可适当高些，其粘度不能过大。石灰也是作造渣材料，其要求与电硅热法的相同。硅铬合金用于吹炼后期还原高铬炉渣，一般可用破碎后筛下的硅铬合金粉末。

电硅热法冶炼低碳铬铁

用电硅热法冶炼中低碳铬铁是在固定式三相电弧炉内进行的，可以使用自焙电极，炉衬是用镁砖砌筑的（干砌）。炉衬寿命短是中低碳铬铁生产中的重要问题。由于冶炼温度较高（达1650摄氏度），炉衬寿命一般较短。

冶炼中低碳铬铁的原料有铬矿、硅铬合金和石灰。铬矿应是干燥纯净的块矿或精矿粉，其中Cr2O3含量越高越好，杂质含量越低越好。铬矿中磷含量不应大于0.03%，粒度小于60mm。硅铬合金应是破碎的，粒度小于30mm，不带渣子。石灰应是新烧好的，其CaO含量不少于85%。

鉴别方法:高碳铬铁（含碳为4~8%）、中碳铬铁（含碳为0.5~4%）、低碳铬铁（含碳0.15~0.50%）、微碳铬铁（含碳为0.06%）、超微碳铬铁（含碳小于0.03%）、金属铬、硅铬合金。大量生产的含铬50%的“装料级铬铁”，用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。

铬铁按不同含碳量分为碳素铬铁(包括装料级铬铁)、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等。常用的还有硅铬合金、氮化铬铁等。铬铁主要用作炼钢的合金添加剂，过去都在炼钢的精炼后期加入。冶炼不锈钢等低碳钢种，必须使用低、微碳铬铁，因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。由于炼钢工艺的改进，现用AOD法（见炉外精炼）等生产不锈钢等钢种时，用碳素铬铁（主要是装料级铬铁）装炉，因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分，所以现铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。

碳素铬铁用还原电炉冶炼，采用焦炭作还原剂，硅石或铝土矿作熔剂。炉渣成分一般为SiO227～33%，MgO30～34%， Al2O326～30%，Cr2O3～9.0%。由于形成碳化铬，产品含碳4～9%。现代冶炼铬铁的还原电炉容量为10000～48000千伏安，一般采用封闭固定式，冶炼电耗3000～4000千瓦·时/吨。冶炼硅铬合金的电炉与铬铁还原电炉相似，冶炼方法有一步法和二步法两种。一步法用铬铁矿、硅石、焦炭配加熔剂冶炼。二步法采用碳素铬铁、硅石、焦炭作原料进行无渣法冶炼，冶炼过程大体与硅铁生产相仿。冶炼电耗每吨3000～4000千瓦·时左右。

电工钢除上表品种类别外，还有一些特殊用途的电工钢板，如0.15和0.20mm厚3%Si冷轧无取向硅钢薄带和0.025、0.05及0.1mm厚3%Si冷轧取向硅钢薄带，用作中、高频电机和变压器以及脉冲变压器等；继电器和电力开关用的0.7mm厚3%Si高强度冷轧无取向硅钢板；新型高转速电机转子用的高强度冷轧电工钢板；医用核磁共振断层扫描仪等磁屏蔽和高能加速器电磁铁用的低碳电工钢热轧厚板和冷轧板；高频电机和变压器以及磁屏蔽用的4.5%~6.5%Si高硅钢板等。

电硅热法冶炼低碳锰铁是将锰矿、硅锰合金和石灰加入电炉中， 主要靠电热使炉料熔化，并对硅锰合金进行精炼脱硅而得到低碳锰铁，又称作“脱硅法生产低碳锰铁”。由于加入炉料状态不同，分为热装法和冷装法。其原料为锰矿、硅锰合金和白灰。要求入炉锰矿中的锰≥45.0%、Mn/Fe≥ 7.0、P/Mn≤0.0015%。要求硅锰合金中的Mn≥66%、Si≥17%、C≤1.3%、P ≤0.23%要求入炉白灰CaO≥85%、P≤0.02%、SiO₂≤2.5%，采用 GB3795—87冶炼中低碳锰铁。标准对成分要求为：Mn≥75.0%、C≤2.0%、 Si≤2.5%、P≤0.40%、S≤0.03%。而生产厂家实际控制中低碳锰铁成分 为：Mn 80%左右、Si 1%左右、P 0.18%左右、S <0.03%。炉渣碱度CaO/SiO₂控制1~1.2。炉渣中含锰较高，一般需贫化处理或作为生产硅锰合金调整炉渣碱度的原料。炉渣成分为：SiO₂29%左右、CaO 31%左右、MgO 3%左右、 FeO<1%左右、Al₂O₃3%左右、MnO 30%左右。生产1t中低碳锰铁大约消耗锰矿1100 kg、锰硅合金1200kg、白灰600 kg。产富渣1300kg。单位电耗500 kWh/t。电炉炉衬采用镁砖砌筑。冶炼终点的判定是根据合金试样的外部特征。当合金硅控制合适时，液体试样较粘稠、流动性不好、表面皱纹较多、断口较暗、晶粒细、易打碎。当合金硅高时，试样表面光滑，冷凝后表面黑皮全部剥落，断口有光泽、晶粒粗、不易打碎。需补加锰矿和石灰处理合金。当合金硅低 时，表面皱纹多。断口暗、晶粒细、易打碎。炉内需补加锰硅合金。