寶鋼無(wú)取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點(diǎn)

1、1 前言無(wú)取向電工鋼(Non-orientedSiliconSteel是一類(lèi)含硅含量在0.5%6.5%的鐵基合金磁性材料。由于其晶粒結(jié)構(gòu)排布無(wú)取向性,因此在各個(gè)方向上,性能表現(xiàn)基本一致,主要被用作旋轉(zhuǎn)電機(jī),如大、中、小及各類(lèi)微型電機(jī)的定轉(zhuǎn)子鐵芯。另外,還被應(yīng)用于對(duì)磁性能方向性要求不高的靜止電機(jī),如小型變壓器的鐵心等。為了便于了解和合理使用寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品,本文將簡(jiǎn)要介紹兩類(lèi)無(wú)取向電工鋼的發(fā)展及技術(shù)特點(diǎn),重點(diǎn)介紹寶鋼無(wú)取向電工鋼的發(fā)展、品種、牌號(hào)及產(chǎn)品特點(diǎn)。2 無(wú)取向電工鋼的發(fā)展從1882年英國(guó)R.A.Hadfield開(kāi)始研究電工鋼以來(lái),經(jīng)歷了從熱軋電工鋼到冷軋電工鋼的發(fā)展1。相比熱軋電工鋼

2、,冷軋電工鋼制造工藝相對(duì)復(fù)雜,成分控制嚴(yán)格,制造工序長(zhǎng),而且影響因素多,因此獲得鋼鐵產(chǎn)品中“工藝品”的美稱(chēng)。同時(shí),冷軋電工鋼具有(1相同鐵損水平下,磁感高;(2表面質(zhì)量好,同板差小,疊片系數(shù)高;(3表面絕緣涂層比熱軋電工鋼用氧化膜絕緣效果好;(4沖片性能好;(4成卷供應(yīng),適用于高速?zèng)_床,利用率高等優(yōu)點(diǎn)2-3,19601967年后,美國(guó)、日本開(kāi)始淘汰熱軋硅鋼;20世紀(jì)末,我國(guó)的電工鋼產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,國(guó)家也制定了相應(yīng)的“以冷代熱”政策,開(kāi)始逐漸淘汰熱軋電工鋼3-4。為適應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗政策,提高電機(jī)、變壓器等機(jī)電產(chǎn)品的效率,要求所使用的冷軋電工鋼具有更低鐵損、更高磁感的特性5。而對(duì)目前普通冷軋

3、無(wú)取向電工鋼而言,鐵損和磁感是一對(duì)相互矛盾的指標(biāo),很難使這兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)趨優(yōu)。高效無(wú)取向電工鋼通過(guò)創(chuàng)新成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝,在保證力學(xué)性能同樣優(yōu)異的情況下,磁性能全面提升,一般來(lái)說(shuō),同級(jí)別牌號(hào)鐵損降低15-25%,磁感提高200-400Gs。3 無(wú)取向電工鋼的性能指標(biāo)體系表征無(wú)取向電工鋼的指標(biāo)主要可以分為電磁性能、力學(xué)性能、涂層性能和板形尺寸指標(biāo)等,下面將分別介紹四大類(lèi)指標(biāo)的構(gòu)成及其意義。3.1 電磁性能指標(biāo)3.1.1 磁化特性磁化特性反映鐵芯材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁通密度隨外加磁場(chǎng)變化的規(guī)律,用磁化曲線表示。為方便起見(jiàn),一般用鐵芯材料在一個(gè)特定磁場(chǎng)強(qiáng)度下的磁感應(yīng)強(qiáng)度值來(lái)表征該材料的磁化特征。無(wú)取向電

4、工鋼一般用B50來(lái)表征,表示頻率在50Hz、磁場(chǎng)強(qiáng)度為5000A/m(峰值時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度值,單位為:特斯拉(T。3.1.2 鐵損鐵損是指鐵芯材料加上一定交變磁場(chǎng)時(shí)以熱能形式損耗掉的能量;在市電頻率為50Hz的國(guó)家,用P15/50來(lái)表征無(wú)取向電工鋼的鐵損特征。其表示在頻率50Hz下磁化到磁感應(yīng)強(qiáng)度值1.5T時(shí),每kg鐵芯材料的鐵損值,單位為:瓦/千克(W/kg。鐵損是區(qū)分無(wú)取向電工鋼牌號(hào)等級(jí)的重要參考指標(biāo),在磁感達(dá)到一定水平范圍內(nèi),根據(jù)鐵損指標(biāo)可以直接判定無(wú)取向電工鋼的牌號(hào)等級(jí)。寶鋼無(wú)取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點(diǎn)The Development and Characteristics of Baost

5、eel Non-oriented Silicon Steel 寶山鋼鐵股份有限公司寶鋼分公司硅鋼部于志剛,余寒峰,呂鋒,張明(上海200941中圖分類(lèi)號(hào):TM275 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1606-7517(200808-5-1043.1.3 測(cè)試方法與無(wú)取向電工鋼的使用特點(diǎn)一致,規(guī)定B50和P15/50等電磁性能指標(biāo)的測(cè)試試樣在鋼帶的軋制方向和垂直方向各半,用愛(ài)潑斯坦方圈測(cè)試。試樣標(biāo)準(zhǔn)可以參見(jiàn)GB/T3655-2000。3.2 力學(xué)性能指標(biāo)無(wú)取向電工鋼的力學(xué)性能直接影響用戶(hù)的分條、沖片、疊裝等加工性能,其指標(biāo)主要包括鋼板縱橫向的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度;縱橫向的延伸率、反復(fù)彎曲次數(shù);硬度等。一

6、般來(lái)說(shuō),如果材料偏軟,可以延長(zhǎng)模具的使用壽命,但容易使毛刺增大;而如果材料偏硬,則可以減小毛刺,但比較費(fèi)模。3.3 涂層性能指標(biāo)為防止鐵芯疊片間發(fā)生短路而增大渦流損耗,需在電工鋼表面涂敷絕緣涂層。隨著用戶(hù)要求的不斷提高,電工鋼絕緣涂層除了需具有絕緣性外,還要有優(yōu)異的沖片性、焊接性、附著性及耐化學(xué)藥品穩(wěn)定性等,以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)絕緣、沖片、鐵芯緊固和鐵芯運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境的要求。評(píng)價(jià)涂層性能的指標(biāo)主要包括涂層厚度、涂層附著性、層間電阻等。3.4 板形尺寸指標(biāo)電工鋼的厚度偏差、同板差等尺寸精度對(duì)用戶(hù)的加工和成品性能均有較大的影響,必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制,滿(mǎn)足用戶(hù)的使用要求。4 寶鋼無(wú)取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點(diǎn)4

7、.1 寶鋼無(wú)取向電工鋼發(fā)展歷程寶鋼在1996年從JFE引進(jìn)了中低牌號(hào)無(wú)取向電工鋼一貫制制造技術(shù),三菱提供了電工鋼連續(xù)退火涂層機(jī)組(SACL設(shè)備,設(shè)計(jì)年產(chǎn)中低牌號(hào)無(wú)取向電工鋼35萬(wàn)噸。該機(jī)組不僅采用了先進(jìn)的制造工藝技術(shù),而且擁有許多先進(jìn)的機(jī)械、電氣、儀表及計(jì)算機(jī)設(shè)備,機(jī)組整體裝備具有當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。自從2000年1#SACL、2#SACL機(jī)組投產(chǎn)以來(lái),寶鋼通過(guò)工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)備改造,牌號(hào)從引進(jìn)的14個(gè)拓展到了目前的34個(gè)。產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)量逐年增加,2004年實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的53.5萬(wàn)噸,超設(shè)計(jì)能力52.9%。2005年工藝和設(shè)備由寶鋼自主集成的年產(chǎn)23萬(wàn)噸3#SACL機(jī)組投產(chǎn),機(jī)組產(chǎn)品

8、覆蓋中低牌號(hào)無(wú)取向電工鋼B50A470B65A1600的所有牌號(hào)及規(guī)格。為了更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,提高寶鋼電工鋼市場(chǎng)地位和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,2005年開(kāi)始,寶鋼自主研發(fā)與集成高效、高牌號(hào)無(wú)取向電工鋼一貫制制造技術(shù)。2006年,憑借一流的裝備、先進(jìn)的技術(shù)和嚴(yán)格的管理,試制高效無(wú)取向電工鋼獲得成功,當(dāng)年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。2007年5月,隨著無(wú)取向電工鋼?；a(chǎn)線的建成投產(chǎn),寶鋼高效、高牌號(hào)無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品品質(zhì)大幅提升,產(chǎn)量也隨之節(jié)節(jié)攀升,2007年,寶鋼無(wú)取向電工鋼總產(chǎn)量達(dá)到了90萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)2008年將再創(chuàng)新高。4.2 產(chǎn)品牌號(hào)的表示方法寶鋼無(wú)取向電工鋼牌號(hào)的表示采用了國(guó)際通用的字母加數(shù)字的牌號(hào)表示方法,如圖

9、1所示,每個(gè)牌號(hào)有7-8位代碼構(gòu)成,其中,第一位是字母B,為寶鋼(Baosteel的縮寫(xiě);第二、三位數(shù)值項(xiàng),代表產(chǎn)品的厚度規(guī)格,為公稱(chēng)厚度(mm的100倍;第四位字母A表示無(wú)取向電工鋼;隨后的字母項(xiàng)表示產(chǎn)品的類(lèi)型,無(wú)此項(xiàng)表示為一般無(wú)取向電工鋼,H表示高效產(chǎn)品,R表示需用戶(hù)消除應(yīng)力退火使用產(chǎn)品;最后三位為數(shù)字項(xiàng),表示該牌號(hào)鐵損的保證值,數(shù)值是鐵損值(W/kg的100倍。如B50A310表示公稱(chēng)厚度為0.50mm的一般無(wú)取向電工鋼,鐵損的保證值P15/50不大于3.10W/kg;B50AH470表示公稱(chēng)厚度為0.50mm的高效無(wú)取向電工鋼,鐵損的保證值P15/50不大于4.70W/kg;B50AR

10、350表示公稱(chēng)厚度為0.50mm的無(wú)取向電工鋼,用戶(hù)經(jīng)過(guò)750保溫2小時(shí)后,鐵損的保證值P15/50 不大于3.50W/kg。圖1寶鋼無(wú)取向電工鋼牌號(hào)的表示方法另外,寶鋼還可以根據(jù)用戶(hù)的需求針對(duì)性的開(kāi)發(fā),如馬達(dá)專(zhuān)用電工鋼B50A470M,B50A1300M;空調(diào)壓縮機(jī)專(zhuān)用電工鋼B50AY-1,B50AY-2等。4.3 典型磁性能寶鋼電工鋼經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展,電磁性能的實(shí)物水平已明顯高于標(biāo)準(zhǔn)值,而且性能非常穩(wěn)定,波動(dòng)小。下表1為寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品磁性能標(biāo)準(zhǔn)值與典型值。4.4 典型力學(xué)性能表2寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)值與典型值。類(lèi)型牌號(hào)公稱(chēng)厚度(mm理論密度(kg/dm3標(biāo)準(zhǔn)值典型值最大鐵

11、損P15/50(W/kg最小磁感B50(T最大鐵損P15/50(W/kg最小磁感B50(TA系列B35A3000.357.653.001.622.551.67 B35A3607.653.601.632.951.68 B35A4407.704.401.652.971.70 B35A5507.755.501.663.901.68 B50A2500.507.602.501.622.431.65 B50A2707.602.701.622.521.65 B50A2907.602.901.622.611.66 B50A3107.653.101.622.711.67 B50A3507.653.501.622

12、.801.68 B50A4007.654.001.633.031.69 B50A4707.704.701.644.101.68 B50A6007.756.001.664.301.70 B50A7007.807.001.705.501.72 B50A8007.808.001.705.801.73 B50A10007.8510.001.706.501.75 B50A13007.8513.001.707.001.76AR系列B35AR3000.357.803.001.732.501.76 B50AR3000.507.753.001.722.951.74 B50AR3507.803.501.743.0

13、81.76AH系列B35AH3000.357.703.001.692.911.70B50AH3500.507.703.501.703.101.71B50AH4707.754.701.723.381.73B50AH6007.756.001.723.621.73B50AH8007.808.001.745.031.76B50AH10007.8510.001.755.541.76表1寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品磁性能標(biāo)準(zhǔn)值與典型值4.5 涂層性能寶鋼的絕緣涂層可以分為:A、H、D和K涂層四種,其中除D涂層是無(wú)機(jī)涂層外,其余均為半有機(jī)涂層。各涂層的性能如下表3所示。4.6 板形尺寸寶鋼無(wú)取向電工鋼現(xiàn)階段可供板寬

14、為800m m1290m m,鋼卷內(nèi)徑508m m,外徑范圍700mm1550mm。表4寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品尺寸公差。類(lèi)型牌號(hào)公稱(chēng)厚度(mm屈服強(qiáng)度(MPa抗拉強(qiáng)度(MPa延伸率(%硬度(Hv1疊片系數(shù)(%A系列B35A3000.353795212619397.0 B35A36031346831170B35A44028744431156B35A55024940336129B50A2500.504485812221898.0 B50A27042356225205B50A29040754425203B50A31039653526201B50A35037752028194B50A4003144633

15、1168B50A47026041437136B50A60025040138129B50A70025939239123B50A80026339240123B50A100024836641114B50A130024335442109AR系列B35AR3000.352483793912397.0 B50AR3000.502413983713998.0 B50AR35024837539121AH系列B35AH3000.352944333215597.0 B50AH3500.502934413315598.0 B50AH47026441735143B50AH60023737938127B50AH8002

16、5038639122B50AH100023836541114表2寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)值與典型值特性項(xiàng)目A涂層H涂層D涂層K涂層組分半有機(jī)半有機(jī)無(wú)機(jī)半有機(jī)涂層厚度0.2-1.2g/m21.2-4.0g/m20.5g/m20.5-1.0m 附著性良好良好良好良好層間電阻(.cm2/片>5>10>10>10表3寶鋼涂層性能比較5 結(jié)語(yǔ)寶鋼無(wú)取向電工鋼按系列主要分為一般無(wú)取向電工鋼A系列;保證交貨狀態(tài)下高磁感、低鐵損的AH系列和保證用戶(hù)退火使用性能的AR系列。其產(chǎn)品以穩(wěn)定出色的磁性能、良好的加工性能、優(yōu)異的涂層性能和極佳的尺寸精度等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于空調(diào)壓縮機(jī)、冰箱壓

17、縮機(jī)、EI鐵芯和電機(jī)等行業(yè)領(lǐng)域,在節(jié)能降耗方面已初顯優(yōu)勢(shì)。此外,寶鋼積極組織力量,對(duì)內(nèi)開(kāi)展精益運(yùn)行管理,在提升產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量水平的同時(shí),有效降低制造成本。對(duì)外加大開(kāi)展用戶(hù)使用技術(shù)研究的力度與深度,提升終端用戶(hù)產(chǎn)品的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。爭(zhēng)取使寶鋼無(wú)取向電工鋼為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),收獲更大的社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)1 何忠治:電工鋼, 北京, 冶金工業(yè)出版社. 1996.2 潘純久:二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn), 北京, 冶金工業(yè)出版社. 2007.3 魏天斌: 電工鋼“以冷代熱”的現(xiàn)狀與思考, 冶金管理, 2006,8: 16-19.4 朱文英: “以冷代熱”我國(guó)硅鋼片發(fā)展的必然趨勢(shì), 冶金信息導(dǎo)刊

18、, 2003, 1:8-10.5 鄒而聯(lián): 電工鋼的的節(jié)能技術(shù), 太鋼譯文, 2002, 3: 81-86.公稱(chēng)寬度公稱(chēng)厚度厚度允許偏差橫向厚度差寬度允許偏差a>50010000.35±0.030.020+1.50.50±0.030.03>10000.35±0.030.030+1.50.50±0.030.03表4寶鋼無(wú)取向電工鋼產(chǎn)品尺寸公差片式信號(hào)線路EMI濾波器由于徒直的衰減特性,特別適合有效信號(hào)頻率與噪聲頻率接近的場(chǎng)合,如用于RGB信號(hào)線路和數(shù)字機(jī)器等高速數(shù)字信號(hào)線路。對(duì)EMI濾波器的性能,革新要求進(jìn)一步提高衰減量、高頻化和強(qiáng)的抗擾性;在封裝方面,正在向薄型化、表面安裝化發(fā)展。作為提高衰減量的手段,是通過(guò)將骨架分開(kāi)繞線的閉路磁芯提高電感量的高電感化;為了實(shí)現(xiàn)高衰減、高頻化,通過(guò)將磁芯繞組分開(kāi)、增加抽頭數(shù)以降低分布電容的低分布電容化是行之有效的方式。8 全球片式電感器市場(chǎng)前景隨著全球電子產(chǎn)品的迅猛發(fā)展及新興產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn),加之組裝業(yè)向我國(guó)轉(zhuǎn)移,片式電感的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求正在日益上升。就我國(guó)而言,片式電感器的市場(chǎng)十分看好,在各種視聽(tīng)家電產(chǎn)品中電感器用量最多。目前世界片式電感