寶鋼無取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點

1、1 前言無取向電工鋼(Non-orientedSiliconSteel是一類含硅含量在0.5%6.5%的鐵基合金磁性材料。由于其晶粒結構排布無取向性,因此在各個方向上,性能表現(xiàn)基本一致,主要被用作旋轉電機,如大、中、小及各類微型電機的定轉子鐵芯。另外,還被應用于對磁性能方向性要求不高的靜止電機,如小型變壓器的鐵心等。為了便于了解和合理使用寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品,本文將簡要介紹兩類無取向電工鋼的發(fā)展及技術特點,重點介紹寶鋼無取向電工鋼的發(fā)展、品種、牌號及產(chǎn)品特點。2 無取向電工鋼的發(fā)展從1882年英國R.A.Hadfield開始研究電工鋼以來,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復雜,成分控制嚴格,制造工序長,而且影響因素多,因此獲得鋼鐵產(chǎn)品中“工藝品”的美稱。同時,冷軋電工鋼具有(1相同鐵損水平下,磁感高;(2表面質量好,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,適用于高速沖床,利用率高等優(yōu)點2-3,19601967年后,美國、日本開始淘汰熱軋硅鋼;20世紀末,我國的電工鋼產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,國家也制定了相應的“以冷代熱”政策,開始逐漸淘汰熱軋電工鋼3-4。為適應國家節(jié)能降耗政策,提高電機、變壓器等機電產(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。而對目前普通冷軋

3、無取向電工鋼而言,鐵損和磁感是一對相互矛盾的指標,很難使這兩個指標同時趨優(yōu)。高效無取向電工鋼通過創(chuàng)新成分設計和生產(chǎn)工藝,在保證力學性能同樣優(yōu)異的情況下,磁性能全面提升,一般來說,同級別牌號鐵損降低15-25%,磁感提高200-400Gs。3 無取向電工鋼的性能指標體系表征無取向電工鋼的指標主要可以分為電磁性能、力學性能、涂層性能和板形尺寸指標等,下面將分別介紹四大類指標的構成及其意義。3.1 電磁性能指標磁化特性反映鐵芯材料的磁感應強度(磁通密度隨外加磁場變化的規(guī)律,用磁化曲線表示。為方便起見,一般用鐵芯材料在一個特定磁場強度下的磁感應強度值來表征該材料的磁化特征。無取向電工鋼一般用B50來表

4、征,表示頻率在50Hz、磁場強度為5000A/m(峰值時的磁感應強度值,單位為:特斯拉(T。鐵損是指鐵芯材料加上一定交變磁場時以熱能形式損耗掉的能量;在市電頻率為50Hz的國家,用P15/50來表征無取向電工鋼的鐵損特征。其表示在頻率50Hz下磁化到磁感應強度值1.5T時,每kg鐵芯材料的鐵損值,單位為:瓦/千克(W/kg。鐵損是區(qū)分無取向電工鋼牌號等級的重要參考指標,在磁感達到一定水平范圍內(nèi),根據(jù)鐵損指標可以直接判定無取向電工鋼的牌號等級。寶鋼無取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點The Development and Characteristics of Baosteel Non-oriented S

5、ilicon 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中圖分類號:TM275 文獻標識碼:B 文章編號:1606-7517(200808-5-104與無取向電工鋼的使用特點一致,規(guī)定B50和P15/50等電磁性能指標的測試試樣在鋼帶的軋制方向和垂直方向各半,用愛潑斯坦方圈測試。試樣標準可以參見GB/T3655-2000。3.2 力學性能指標無取向電工鋼的力學性能直接影響用戶的分條、沖片、疊裝等加工性能,其指標主要包括鋼板縱橫向的屈服強度、抗拉強度;縱橫向的延伸率、反復彎曲次數(shù);硬度等。一般來說,如果材料偏軟,可以延長模具的使用壽命,但容易使毛

6、刺增大;而如果材料偏硬,則可以減小毛刺,但比較費模。3.3 涂層性能指標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、附著性及耐化學藥品穩(wěn)定性等,以滿足用戶對絕緣、沖片、鐵芯緊固和鐵芯運轉環(huán)境的要求。評價涂層性能的指標主要包括涂層厚度、涂層附著性、層間電阻等。3.4 板形尺寸指標電工鋼的厚度偏差、同板差等尺寸精度對用戶的加工和成品性能均有較大的影響,必須對生產(chǎn)過程進行嚴格控制,滿足用戶的使用要求。4 寶鋼無取向電工鋼發(fā)展與產(chǎn)品特點4.1 寶鋼無取向電工鋼發(fā)展歷程寶鋼在1996年從JFE引

7、進了中低牌號無取向電工鋼一貫制制造技術,三菱提供了電工鋼連續(xù)退火涂層機組(SACL設備,設計年產(chǎn)中低牌號無取向電工鋼35萬噸。該機組不僅采用了先進的制造工藝技術,而且擁有許多先進的機械、電氣、儀表及計算機設備,機組整體裝備具有當代國際先進水平。自從2000年1#SACL、2#SACL機組投產(chǎn)以來,寶鋼通過工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品研發(fā)和設備改造,牌號從引進的14個拓展到了目前的34個。產(chǎn)品質量穩(wěn)定,產(chǎn)量逐年增加,2004年實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的53.5萬噸,超設計能力52.9%。2005年工藝和設備由寶鋼自主集成的年產(chǎn)23萬噸3#SACL機組投產(chǎn),機組產(chǎn)品覆蓋中低牌號無取向電工鋼B50A470B65A1600的

8、所有牌號及規(guī)格。為了更好地滿足市場需求,提高寶鋼電工鋼市場地位和產(chǎn)品競爭力,2005年開始,寶鋼自主研發(fā)與集成高效、高牌號無取向電工鋼一貫制制造技術。2006年,憑借一流的裝備、先進的技術和嚴格的管理,試制高效無取向電工鋼獲得成功,當年實現(xiàn)批量生產(chǎn)。2007年5月,隨著無取向電工鋼?；a(chǎn)線的建成投產(chǎn),寶鋼高效、高牌號無取向電工鋼產(chǎn)品品質大幅提升,產(chǎn)量也隨之節(jié)節(jié)攀升,2007年,寶鋼無取向電工鋼總產(chǎn)量達到了90萬噸,預計2008年將再創(chuàng)新高。4.2 產(chǎn)品牌號的表示方法寶鋼無取向電工鋼牌號的表示采用了國際通用的字母加數(shù)字的牌號表示方法,如圖1所示,每個牌號有7-8位代碼構成,其中,第一位是字母B

9、,為寶鋼(Baosteel的縮寫;第二、三位數(shù)值項,代表產(chǎn)品的厚度規(guī)格,為公稱厚度(mm的100倍;第四位字母A表示無取向電工鋼;隨后的字母項表示產(chǎn)品的類型,無此項表示為一般無取向電工鋼,H表示高效產(chǎn)品,R表示需用戶消除應力退火使用產(chǎn)品;最后三位為數(shù)字項,表示該牌號鐵損的保證值,數(shù)值是鐵損值(W/kg的100倍。如B50A310表示公稱厚度為0.50mm的一般無取向電工鋼,鐵損的保證值P15/50不大于3.10W/kg;B50AH470表示公稱厚度為0.50mm的高效無取向電工鋼,鐵損的保證值P15/50不大于4.70W/kg;B50AR350表示公稱厚度為0.50mm的無取向電工鋼,用戶經(jīng)過

10、750保溫2小時后,鐵損的保證值P15/50 不大于3.50W/kg。圖1寶鋼無取向電工鋼牌號的表示方法另外,寶鋼還可以根據(jù)用戶的需求針對性的開發(fā),如馬達專用電工鋼B50A470M,B50A1300M;空調(diào)壓縮機專用電工鋼B50AY-1,B50AY-2等。4.3 典型磁性能寶鋼電工鋼經(jīng)過十幾年的發(fā)展,電磁性能的實物水平已明顯高于標準值,而且性能非常穩(wěn)定,波動小。下表1為寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品磁性能標準值與典型值。4.4 典型力學性能表2寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品力學性能標準值與典型值。類型牌號公稱厚度(mm理論密度(kg/dm3標準值典型值最大鐵損P15/50(W/kg最小磁感B50(T最大鐵損P15

11、/50(W/kg最小磁感B50(TA系列B35A3000.350.500.50B50AH3500.50表1寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品磁性能標準值與典型值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涂層是無機涂層外,其余均為半有機涂層。各涂層的性能如下表3所示。4.6 板形尺寸寶鋼無取向電工鋼現(xiàn)階段可供板寬為800m m1290m m,鋼卷內(nèi)徑508m m,外徑范圍700mm1550mm。表4寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品尺寸公差。類型牌號公稱厚度(mm屈服強度(MPa抗拉強度(MPa延伸率(%硬度(Hv1疊片系數(shù)(%A系列B35A3000.353795212619397.0 B35

12、A36031346831170B35A44028744431156B35A55024940336129B50A2500.504485812221898.0 B50A27042356225205B50A29040754425203B50A35037752028194B50A40031446331168B50A47026041437136B50A60025040138129B50A70025939239123B50A800263392401230.502413983713998.0 B50AR350248375391210.502934413315598.0 B50AH47026441735143

13、B50AH60023737938127B50AH80025038639122表2寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品力學性能標準值與典型值特性項目A涂層H涂層D涂層K涂層組分半有機半有機無機半有機涂層厚度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 結語寶鋼無取向電工鋼按系列主要分為一般無取向電工鋼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,廣泛應用于空

14、調(diào)壓縮機、冰箱壓縮機、EI鐵芯和電機等行業(yè)領域,在節(jié)能降耗方面已初顯優(yōu)勢。此外,寶鋼積極組織力量,對內(nèi)開展精益運行管理,在提升產(chǎn)品實物質量水平的同時,有效降低制造成本。對外加大開展用戶使用技術研究的力度與深度,提升終端用戶產(chǎn)品的綜合競爭力。爭取使寶鋼無取向電工鋼為整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來經(jīng)濟效益的同時,收獲更大的社會效益。參考文獻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”我國硅鋼片發(fā)展的必然趨勢

15、, 冶金信息導刊, 2003, 1:8-10.5 鄒而聯(lián): 電工鋼的的節(jié)能技術, 太鋼譯文, 2002, 3: 81-86.公稱寬度公稱厚度厚度允許偏差橫向厚度差寬度允許偏差a0.35±0.030.030+1.50.50±0.030.03表4寶鋼無取向電工鋼產(chǎn)品尺寸公差片式信號線路EMI濾波器由于徒直的衰減特性,特別適合有效信號頻率與噪聲頻率接近的場合,如用于RGB信號線路和數(shù)字機器等高速數(shù)字信號線路。對EMI濾波器的性能,革新要求進一步提高衰減量、高頻化和強的抗擾性;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,是通過將骨架分開繞線的閉路磁芯提高電感量的

16、高電感化;為了實現(xiàn)高衰減、高頻化,通過將磁芯繞組分開、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)向我國轉移,片式電感的國內(nèi)外市場需求正在日益上升。就我國而言,片式電感器的市場十分看好,在各種視聽家電產(chǎn)品中電感器用量最多。目前世界片式電感器的總需求量在3000億只以上,約300億元,而生產(chǎn)僅2000億只左右,產(chǎn)銷缺口較大,出口形勢良好。其中AV領域需求量最大,約占40%;移動通信領域占30%左右;OA設備約占15%。日本在研制生產(chǎn)片式電感器方面居世界之首,在80年代就先后建立了多條自動化生產(chǎn)線,其生產(chǎn)產(chǎn)量約占世界總量的65%,約1400億只。臺灣地區(qū)的生產(chǎn)量僅次于日本,約占世界總量的13%,約250億只?，F(xiàn)國內(nèi)疊層片式電感器年用量約為150160億只,加之世界電子整機生產(chǎn)基地向大陸的遷移,尤其是手機、電腦市場的快速增長,將大大增加國內(nèi)疊層片式電感器的用量,預計未來23年,國內(nèi)年用量近200300億只。而目前國內(nèi)生產(chǎn)能力據(jù)統(tǒng)計約80億只,缺口100億只以上,此外,即將在我國形成開發(fā)生產(chǎn)熱潮的汽車電子裝備系統(tǒng)、數(shù)字式HDTV、液晶顯示電視機、袖珍電