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電工�
閱讀�4951時間�2016-07-02 09:13:32

    電工鋼亦稱硅鋼片,是電力、電子和軍事工業(yè)不可缺少的重�軟磁合金,亦是產(chǎn)量的金屬功能材料,主要用作各�電機��(fā)電機變壓�的鐵�。它的生�(chǎn)工藝復雜,制造技術嚴格,國外的生�(chǎn)技術都以專利形式加以保�,視為企�(yè)的生命。電工鋼板的制造技術和�(chǎn)品質(zhì)量是衡量一個國家特殊鋼生產(chǎn)和科技�(fā)展水平的重要標志之一。目前我國冷軋電工鋼�(shù)�、質(zhì)�、規(guī)格牌�,還不能滿足能源(電力)工業(yè)�(fā)展的需�,在生產(chǎn)技�、設�、管理及科研等方面與日本相比,存在較大差��

概述

    全世界電工鋼的總�(chǎn)量約700萬噸。當前,特別這幾年隨著中國電�、電器工�(yè)的迅猛發(fā)�,中國的硅鋼片需求量快速增��2004年的消費量幾乎已占全世界硅鋼片產(chǎn)量的一�,導致中國的硅鋼�(chǎn)量進入了一個快速發(fā)展時�,但仍然無法滿足國內(nèi)需求,2004年進口硅鋼�164萬噸�

    電工鋼已有上百年的歷�,電工鋼包括Si<0.5%電工鋼和Si含量 0.5~6.5%的硅鋼兩�,主要用作各種電�、變壓器和鎮(zhèn)流器鐵芯,是電力、電子和軍事工業(yè)中不可缺少的重要軟磁合金。電工鋼在磁性材料中用量,也是一種節(jié)能的重要金屬功能材料。電工鋼,特別是取向硅鋼的制造工藝和設備復雜,成分控制嚴格,制造工序長,而且影響性能的因素多,因此常把取向硅鋼產(chǎn)品質(zhì)量看作是衡量一個國家特殊鋼制造技術水平的重要標志,并獲得特殊鋼中“藝術產(chǎn)品”的美稱�

�(fā)展歷�

    熱軋硅鋼�(fā)展階段(1882~1955年)

    鐵的磁導率比空氣的磁導率高幾千到幾萬倍,鐵芯磁化時磁通密度高,可�(chǎn)生遠比外加磁場更強的磁場。普通熱軋低碳鋼板是工業(yè)上最早應用的鐵芯軟磁材料�1886年美國Westinghouse電氣公司首先用雜�(zhì)含量約為0.4%的熱軋低碳鋼板制成變壓器疊片鐵芯�1890年已廣泛使用0.35mm厚熱軋低碳鋼薄板制造電機和變壓器鐵�。但由于低碳鋼電阻率�,鐵芯損耗大;碳和氮含量�,磁時效嚴重�1882年英國哈德菲爾特開始研究硅鋼�1898年發(fā)表了4.4%Si-Fe合金的磁性結果�1903年美國取得哈德菲爾特專利使用�。同一年美國和德國開始生產(chǎn)熱軋硅鋼��1905年美國已大規(guī)模生�(chǎn)。在很短時間�(nèi)全部代替了普通熱軋低碳鋼板制造電機和變壓�,其鐵損比普通低碳鋼低一半以上�1906~1930年期�,是生產(chǎn)廠與用戶對熱軋硅鋼板成本、力學性能和電�、變壓器設計制造改革方面統(tǒng)一認識、改進產(chǎn)品質(zhì)量和提高�(chǎn)量的階段�

    冷軋電工鋼發(fā)展階段(1930~1967年)

    此階段主要是冷軋普通取向硅鋼(GO)板的發(fā)展階��1930年美國高斯采用冷軋和退火方法開始進行大量實驗,摸索晶粒易磁化方向<001>平行于軋制方向排列的取向硅鋼帶卷制造工��1933年高斯采用兩次冷軋和退火方法制成沿軋向磁性高�3%Si��1934年申請專利并公開�(fā)��1935年Armco鋼公司按高斯專利技術與Westinghouse電氣公司合作進行生產(chǎn)。之�,Armco鋼公司采用快速分析微量碳等技術和不斷改進制造工藝及設備,使�(chǎn)品質(zhì)量逐步提高。直�1958年在掌握MnS抑制劑和板坯高溫加熱兩個前工序制造工藝后,制造取向硅鋼的專利技術已基本完善,產(chǎn)品磁性大幅度提高且穩(wěn)��1959年開始生�(chǎn)0.30mm厚產(chǎn)��1963年生�(chǎn)0.27mm�(chǎn)品�40年代�,Armco鋼公司開始生�(chǎn)冷軋無取向硅鋼板�1963~1967年期�,英國、日本等國家陸續(xù)停止生產(chǎn)熱軋硅鋼�。熱軋硅鋼板逐步被冷軋無取向電工鋼和冷軋取向硅鋼板所代替�

    高磁感取向硅鋼發(fā)展階段(1961~1994年)

    1961年,新日鐵在引進Armco專利基礎�,首先試制AlN+MnS綜合抑制劑的高磁感取向硅鋼�1964年開始試生產(chǎn)并命名為Hi-B,但磁性不�(wěn)定。經(jīng)�15年的持續(xù)改�,Hi-B鋼制造工藝已日臻完善,并�1968年正式生�(chǎn)Z8H牌號。從1979年開�,新日鐵和川崎公司采用提高硅含量、減薄產(chǎn)品鋼帶厚度和細化磁疇技術,陸續(xù)生產(chǎn)�0.30�0.27�0.23�0.18mm高磁感取向硅鋼新牌號�

性能要求

    一般要求電�、變壓器和其他電器部件效率高,耗電量少,體積小和重量輕。電工鋼板通常是以鐵芯損耗和磁感應強度作為產(chǎn)品磁性保證值[1][2]  。對電工鋼板性能的要求如下:

    鐵芯損耗(PT)低

    鐵芯損耗是指鐵芯在�50Hz交變磁場下磁化時所消耗的無效電能,簡稱鐵損,也稱交變損�,其單位為W/kg。這種由于磁通變化受到各種阻礙而消耗的無效電能,通過鐵芯�(fā)熱既損失掉電�,又引起電機和變壓器的溫升。電工鋼的鐵損(PT)包括磁滯損�、渦流損耗(Pe)和反常損耗(Pa)三部分。電工鋼板鐵損低,既可節(jié)省大量電�,又可延長電機和變壓器工作運�(zhuǎn)時間,并簡化冷卻裝置。由于電工鋼板的鐵損所造成的電量損失占各國全年�(fā)電量�2.5%~4.5%,因此各國生�(chǎn)電工鋼板總是千方百計設法降低鐵損,并以鐵損作為考核�(chǎn)品磁性的最重要指標,按�(chǎn)品的鐵損值作為劃分產(chǎn)品牌號的依據(jù)�

    磁感應強度(B)高

    磁感應強度是鐵芯單位截面積上通過的磁力線�(shù),也稱磁通密�,它代表材料的磁化能力,單位為T。電工鋼板的磁感應強度高,鐵芯的激磁電流(也稱空載電流)降�,銅損和鐵損都下�,可節(jié)省電�。當電機和變壓器功率不變�,磁感應強度高,設計Bm可提�,鐵芯截面積可縮小,這使鐵芯體積減小和重量減�,并節(jié)省電工鋼板、導�、絕緣材料和結構材料用量,可降低電機和變壓器的總損耗和制造成本,并且有利于大變壓器和大電機的制�、安裝和運輸�

    取向硅鋼設計Bm高達1.7~1.80T,接近B8�,因此以B8作為磁感保證�。電機設計Bm約為1.5T,接近冷軋無取向電工鋼B50�,因此冷軋無取向硅鋼以B50作為磁感保證�。熱軋硅鋼的磁感更低,通常以B25作為保證��

    對磁各向異性的要求

    電機是在運轉(zhuǎn)狀�(tài)下工作,鐵芯是用帶齒圓形沖片疊成的定子和�(zhuǎn)子組�,要求電工鋼板為磁各向同性,因此用無取向冷軋電工鋼或熱軋硅鋼制�。一般要求縱橫向鐵損差�<8%,磁感差�<10%�

    變壓器是在靜止狀�(tài)下工�。大中型變壓器鐵芯是用條片疊�,一些配電變壓器、電流和電壓互感器以及脈沖變壓器是用卷繞鐵芯制�,這樣可保證沿電工鋼板軋制方向下料和磁化,因此都用冷軋取向硅鋼制��

    沖片性良�

    用戶使用電工鋼板時沖剪工作量很大,因此要求電工鋼板應具有良好的沖片性,這對�、小型電機尤為重�。沖片性好可以提高沖模和剪刀壽命,保證沖剪片尺寸精確以及減小沖剪片毛��

    影響沖片性的因素主要有:1)沖?;蚣舻恫�?。如硬質(zhì)合金沖模的沖片性比工具鋼沖模提高一倍以上�2)沖頭與沖模的間�。合適的間距一般為鋼板厚度�5%~6%�3)沖片用潤滑油種��4)沖片形狀�5)鋼板表面絕緣膜種類和質(zhì)��6)鋼板的硬度�。后兩個因素與電工鋼板�(zhì)量有��

    鋼板表面光滑、平整和厚度均勻

    要求電工鋼板表面光滑、平整和厚度均勻,主要是為了提高鐵芯的疊片系�(shù)。疊片系�(shù)高可使鐵芯有效利用空間增�,空氣隙減小,使激磁電流減�。電工鋼板的疊片系數(shù)每降�1%相當于鐵損增�2%,磁感降�1%�

    絕緣薄膜性能�

    為防止鐵芯疊片間�(fā)生短路而增大渦流損�,冷軋電工鋼板表面涂一薄層無機鹽或無機�+有機鹽的半有機絕緣膜。對絕緣膜有以下要求�

    1)耐熱性好。在750~800℃消除應力退火時不會破壞�

    2)絕緣膜薄且均勻�

    3)層間電阻高�

    4)附著性好�

    5)沖片性好�

    6)耐蝕性和防銹性好�

    7)焊接性好。用途不�,對絕緣膜的要求也有差異�

    磁時效現(xiàn)象小

    鐵磁材料的磁性隨使用時間而變化的�(xiàn)象稱為磁時效。這種�(xiàn)象主要是材料中碳和氮等雜�(zhì)元素引起�。電工鋼板中碳和氮含量小�0.0035%�,磁時效明顯減小�

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