纯铁基础知识普及
碳含量小于0.04%的钢称为工业纯铁,工业纯铁的纯度在99.6%~99.8%之间。按照用途分类,纯铁分为电磁纯铁和原料纯铁两大类,其中电磁纯铁主要用作各种直流磁性原件,原料纯铁主要作为各种炉料使用。
1、国内外纯铁发展情况
国外对于纯铁研究比较早的是美国、西德、前苏联、日本。其中日本在七十年代到九十年代电磁纯铁发展迅猛。随着冶炼低碳钢技术的发展,电磁纯铁开始在电工用钢领域占据了独特的地位。由于它在直流磁场下具有磁性能优势,因此,在磁屏蔽、直流电机等方面得到充分应用。
我国从一九五五开始研发,并逐步研制成具有中国特色的产品。从1955年开始,在国内太钢最早研制纯铁,且一直是国内纯铁科研和生产的主要单位,太钢纯铁的发展基本上代表了中国电磁纯铁的发展。
近年来,随着我国电子、电讯等产业的迅速发展,纯铁已广泛应用于日常生活,电力、机械、交通等各个领域,成为了现代社会电子、计算机、通信等高技术产业的物质基础。同时,纯铁产品在气象、医疗、军事等领域也发挥着越来越重要的作用。目前国内生产原料纯铁的厂家主要有太钢、首钢、鞍钢,生产电磁纯铁的厂家主要有太钢、宝武钢铁。
2、太钢纯铁简介
工业纯铁是太钢的传统名牌产品,有将近50年的研制历史,曾多次荣获省、部、国家银奖和金奖,在国内具有很高的知名度,历年产品开发量及市场占有率居国内第一位。电磁纯铁、原料纯铁国家标准均由太钢负责起草。
作为国内主要纯铁生产企业,太钢纯铁在国内树立了良好的品牌形象。太钢工业纯铁品种齐全,用途广泛,其中电磁纯铁DT4系列作为质优价廉的软磁材料用于继电器、电声器、磁及盘、电磁阀、直流电机、充磁机、粒子加速器、仪表(如电镜、示波器、显像管)、磁屏蔽(如电讯及机要场所防干扰屏蔽车、屏蔽室,核磁共振屏蔽室等)以及自动控制系统,另外用于武器装备及控制系统(如9910工程、航空、航天——如“神舟宇宙飞船”用材料等);电磁纯铁DT8和高真空气密性纯铁DT9用于尖端科技领域;原料纯铁用于超低碳不锈钢、粉末冶金、铝镍钴和钕铁硼永磁材料等。
3、电磁纯铁
电磁纯铁是软磁材料之一,具有低矫顽力、高磁导率、磁性稳定性的优良软磁性能,而且价格低廉,加工性能好,广泛主要用于电器、电讯、仪表和国防尖端工业制作电磁元件、电磁铁芯等,是科技工业不可缺少的一种重要功能性材料。
电磁纯铁是一种优质特钢,具有钢的一般特性,但又具有独特的物理性能,技术含量高,产品附加值高。
表1 电磁纯铁主要规格
品种 |
规格(mm) |
|||
厚度 |
宽度 |
长度 |
||
热轧中厚板 |
6~60 |
1500~1800 |
4000~8000 |
|
热轧卷板 |
2.0~12.0 |
1000~1250 |
卷 |
|
冷轧薄板
|
0.5~4.0 |
1000~1200 |
2000或卷 |
|
2.0~6.0 |
2000~4000 |
|
||
热轧圆钢 |
Φ60~Φ100 |
|||
热轧盘条 |
Φ5.5 ~Φ20盘圆 |
|||
锻材 |
Φ80~Φ380圆或80×80~380×380方钢 |
|||
热轧钢棒 |
扁钢 |
60~150 |
300~1000 |
1500~6000 |
方钢 |
70×70 ~ 380×380 |
|||
连铸板坯 |
200~220×1060~1380×1500~9000 |
表2 电磁纯铁磁性能摘要
磁性 等级 |
牌号 |
矫顽力Hc A/m ≤ |
矫顽力时效增值 △Hc A/m ≤ |
最大 磁导率 μm H/m ≥ |
磁感应强度B,T |
||||||
B200 |
B300 |
B500 |
B1000 |
B2500 |
B5000 |
B10000 |
|||||
普级 |
DT4 |
96.0 |
9.6 |
0.007 5 |
≥ 1.20 |
≥ 1.30 |
≥ 1.40 |
≥ 1.50 |
≥ 1.62 |
≥ 1.71 |
≥ 1.80 |
高级 |
DT4A |
72.0 |
7.2 |
0.008 8 |
|||||||
特级 |
DT4E |
48.0 |
4.8 |
0.011 3 |
|||||||
超级 |
DT4C |
32.0 |
4.0 |
0.015 1 |
|||||||
注:B200、B300、B500……B10 000分别表示磁场强度为200A/m、300A/m、500A/m……10 000A/m时的磁感应强度。 |
4、原料纯铁
太钢原料纯铁牌号主要有YT01、YT2、YTnd1等,产品气体含量低、钢质纯净度高。产品主要用于各类精密合金、电工合金、软磁、非晶态合金及永磁合金等产品的炉料。
表3 原料纯铁主要规格
品种 |
规格(mm) |
连铸板坯 |
200~230×1000~1400×1550~9000 |
方钢 |
70×70~230×230 |
热轧盘条 |
Φ5.5 ~Φ20 |
热轧厚板 |
6~60×1500~1800×4000~8000 |
表4 原料纯铁成分要求
代表 钢种 |
化学成分(%)不大于 |
||||||||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Al |
Cr |
Ni |
Cu |
Ti |
O |
|
YT01 |
0.003 |
0.010 |
0.020 |
0.008 |
0.004 |
0.020 |
0.020 |
0.020 |
0.020 |
0.005 |
0.008 |
YT2 |
0.008 |
0.030 |
0.060 |
0.012 |
0.007 |
0.050 |
0.020 |
0.020 |
0.050 |
0.020 |
0.015 |
5、纯铁发展前景
1)电磁纯铁是科技发展不可或缺的高性能低成本的软磁材料,从独特的角度反映了当今世界电工钢研制的方向和最高水平,将进一步向超纯化和功能多元化方向发展。
2)不同应用领域对于原料纯铁残余元素要求不尽相同,但低残余元素、高纯净度是原料纯铁未来发展的趋势。