宝钢无取向电工钢发展与产品特点

1、1 前言无取向电工钢(Non-orientedSiliconSteel是一类含硅含量在0.5%6.5%的铁基合金磁性材料。由于其晶粒结构排布无取向性,因此在各个方向上,性能表现基本一致,主要被用作旋转电机,如大、中、小及各类微型电机的定转子铁芯。另外,还被应用于对磁性能方向性要求不高的静止电机,如小型变压器的铁心等。为了便于了解和合理使用宝钢无取向电工钢产品,本文将简要介绍两类无取向电工钢的发展及技术特点,重点介绍宝钢无取向电工钢的发展、品种、牌号及产品特点。2 无取向电工钢的发展从1882年英国R.A.Hadfield开始研究电工钢以来,经历了从热轧电工钢到冷轧电工钢的发展1。相比热轧电工钢

2、,冷轧电工钢制造工艺相对复杂,成分控制严格,制造工序长,而且影响因素多,因此获得钢铁产品中“工艺品”的美称。同时,冷轧电工钢具有(1相同铁损水平下,磁感高;(2表面质量好,同板差小,叠片系数高;(3表面绝缘涂层比热轧电工钢用氧化膜绝缘效果好;(4冲片性能好;(4成卷供应,适用于高速冲床,利用率高等优点2-3,19601967年后,美国、日本开始淘汰热轧硅钢;20世纪末,我国的电工钢产业得到了快速的发展,国家也制定了相应的“以冷代热”政策,开始逐渐淘汰热轧电工钢3-4。为适应国家节能降耗政策,提高电机、变压器等机电产品的效率,要求所使用的冷轧电工钢具有更低铁损、更高磁感的特性5。而对目前普通冷轧

3、无取向电工钢而言,铁损和磁感是一对相互矛盾的指标,很难使这两个指标同时趋优。高效无取向电工钢通过创新成分设计和生产工艺,在保证力学性能同样优异的情况下,磁性能全面提升,一般来说,同级别牌号铁损降低15-25%,磁感提高200-400Gs。3 无取向电工钢的性能指标体系表征无取向电工钢的指标主要可以分为电磁性能、力学性能、涂层性能和板形尺寸指标等,下面将分别介绍四大类指标的构成及其意义。3.1 电磁性能指标磁化特性反映铁芯材料的磁感应强度(磁通密度随外加磁场变化的规律,用磁化曲线表示。为方便起见,一般用铁芯材料在一个特定磁场强度下的磁感应强度值来表征该材料的磁化特征。无取向电工钢一般用B50来表

4、征,表示频率在50Hz、磁场强度为5000A/m(峰值时的磁感应强度值,单位为:特斯拉(T。铁损是指铁芯材料加上一定交变磁场时以热能形式损耗掉的能量;在市电频率为50Hz的国家,用P15/50来表征无取向电工钢的铁损特征。其表示在频率50Hz下磁化到磁感应强度值1.5T时,每kg铁芯材料的铁损值,单位为:瓦/千克(W/kg。铁损是区分无取向电工钢牌号等级的重要参考指标,在磁感达到一定水平范围内,根据铁损指标可以直接判定无取向电工钢的牌号等级。宝钢无取向电工钢发展与产品特点The Development and Characteristics of Baosteel Non-oriented S

5、ilicon Steel 宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司硅钢部于志刚,余寒峰,吕锋,张明(上海200941中图分类号:TM275 文献标识码:B 文章编号:1606-7517(200808-5-104与无取向电工钢的使用特点一致,规定B50和P15/50等电磁性能指标的测试试样在钢带的轧制方向和垂直方向各半,用爱泼斯坦方圈测试。试样标准可以参见GB/T3655-2000。3.2 力学性能指标无取向电工钢的力学性能直接影响用户的分条、冲片、叠装等加工性能,其指标主要包括钢板纵横向的屈服强度、抗拉强度;纵横向的延伸率、反复弯曲次数;硬度等。一般来说,如果材料偏软,可以延长模具的使用寿命,但容易使毛

6、刺增大;而如果材料偏硬,则可以减小毛刺,但比较费模。3.3 涂层性能指标为防止铁芯叠片间发生短路而增大涡流损耗,需在电工钢表面涂敷绝缘涂层。随着用户要求的不断提高,电工钢绝缘涂层除了需具有绝缘性外,还要有优异的冲片性、焊接性、附着性及耐化学药品稳定性等,以满足用户对绝缘、冲片、铁芯紧固和铁芯运转环境的要求。评价涂层性能的指标主要包括涂层厚度、涂层附着性、层间电阻等。3.4 板形尺寸指标电工钢的厚度偏差、同板差等尺寸精度对用户的加工和成品性能均有较大的影响,必须对生产过程进行严格控制,满足用户的使用要求。4 宝钢无取向电工钢发展与产品特点4.1 宝钢无取向电工钢发展历程宝钢在1996年从JFE引

7、进了中低牌号无取向电工钢一贯制制造技术,三菱提供了电工钢连续退火涂层机组(SACL设备,设计年产中低牌号无取向电工钢35万吨。该机组不仅采用了先进的制造工艺技术,而且拥有许多先进的机械、电气、仪表及计算机设备,机组整体装备具有当代国际先进水平。自从2000年1#SACL、2#SACL机组投产以来,宝钢通过工艺优化、新产品研发和设备改造,牌号从引进的14个拓展到了目前的34个。产品质量稳定,产量逐年增加,2004年实现了创纪录的53.5万吨,超设计能力52.9%。2005年工艺和设备由宝钢自主集成的年产23万吨3#SACL机组投产,机组产品覆盖中低牌号无取向电工钢B50A470B65A1600的

8、所有牌号及规格。为了更好地满足市场需求,提高宝钢电工钢市场地位和产品竞争力,2005年开始,宝钢自主研发与集成高效、高牌号无取向电工钢一贯制制造技术。2006年,凭借一流的装备、先进的技术和严格的管理,试制高效无取向电工钢获得成功,当年实现批量生产。2007年5月,随着无取向电工钢常化生产线的建成投产,宝钢高效、高牌号无取向电工钢产品品质大幅提升,产量也随之节节攀升,2007年,宝钢无取向电工钢总产量达到了90万吨,预计2008年将再创新高。4.2 产品牌号的表示方法宝钢无取向电工钢牌号的表示采用了国际通用的字母加数字的牌号表示方法,如图1所示,每个牌号有7-8位代码构成,其中,第一位是字母B

9、,为宝钢(Baosteel的缩写;第二、三位数值项,代表产品的厚度规格,为公称厚度(mm的100倍;第四位字母A表示无取向电工钢;随后的字母项表示产品的类型,无此项表示为一般无取向电工钢,H表示高效产品,R表示需用户消除应力退火使用产品;最后三位为数字项,表示该牌号铁损的保证值,数值是铁损值(W/kg的100倍。如B50A310表示公称厚度为0.50mm的一般无取向电工钢,铁损的保证值P15/50不大于3.10W/kg;B50AH470表示公称厚度为0.50mm的高效无取向电工钢,铁损的保证值P15/50不大于4.70W/kg;B50AR350表示公称厚度为0.50mm的无取向电工钢,用户经过

10、750保温2小时后,铁损的保证值P15/50 不大于3.50W/kg。图1宝钢无取向电工钢牌号的表示方法另外,宝钢还可以根据用户的需求针对性的开发,如马达专用电工钢B50A470M,B50A1300M;空调压缩机专用电工钢B50AY-1,B50AY-2等。4.3 典型磁性能宝钢电工钢经过十几年的发展,电磁性能的实物水平已明显高于标准值,而且性能非常稳定,波动小。下表1为宝钢无取向电工钢产品磁性能标准值与典型值。4.4 典型力学性能表2宝钢无取向电工钢产品力学性能标准值与典型值。类型牌号公称厚度(mm理论密度(kg/dm3标准值典型值最大铁损P15/50(W/kg最小磁感B50(T最大铁损P15

11、/50(W/kg最小磁感B50(TA系列B35A3000.350.500.50B50AH3500.50表1宝钢无取向电工钢产品磁性能标准值与典型值4.5 涂层性能宝钢的绝缘涂层可以分为:A、H、D和K涂层四种,其中除D涂层是无机涂层外,其余均为半有机涂层。各涂层的性能如下表3所示。4.6 板形尺寸宝钢无取向电工钢现阶段可供板宽为800m m1290m m,钢卷内径508m m,外径范围700mm1550mm。表4宝钢无取向电工钢产品尺寸公差。类型牌号公称厚度(mm屈服强度(MPa抗拉强度(MPa延伸率(%硬度(Hv1叠片系数(%A系列B35A3000.353795212619397.0 B35

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

13、B50AH60023737938127B50AH80025038639122表2宝钢无取向电工钢产品力学性能标准值与典型值特性项目A涂层H涂层D涂层K涂层组分半有机半有机无机半有机涂层厚度0.2-1.2g/m21.2-4.0g/m20.5g/m20.5-1.0m 附着性良好良好良好良好层间电阻(.cm2/片>5>10>10>10表3宝钢涂层性能比较5 结语宝钢无取向电工钢按系列主要分为一般无取向电工钢A系列;保证交货状态下高磁感、低铁损的AH系列和保证用户退火使用性能的AR系列。其产品以稳定出色的磁性能、良好的加工性能、优异的涂层性能和极佳的尺寸精度等特点,广泛应用于空

14、调压缩机、冰箱压缩机、EI铁芯和电机等行业领域,在节能降耗方面已初显优势。此外,宝钢积极组织力量,对内开展精益运行管理,在提升产品实物质量水平的同时,有效降低制造成本。对外加大开展用户使用技术研究的力度与深度,提升终端用户产品的综合竞争力。争取使宝钢无取向电工钢为整个产业链带来经济效益的同时,收获更大的社会效益。参考文献1 何忠治:电工钢, 北京, 冶金工业出版社. 1996.2 潘纯久:二十辊轧机及高精度冷轧钢带生产, 北京, 冶金工业出版社. 2007.3 魏天斌: 电工钢“以冷代热”的现状与思考, 冶金管理, 2006,8: 16-19.4 朱文英: “以冷代热”我国硅钢片发展的必然趋势

15、, 冶金信息导刊, 2003, 1:8-10.5 邹而联: 电工钢的的节能技术, 太钢译文, 2002, 3: 81-86.公称宽度公称厚度厚度允许偏差横向厚度差宽度允许偏差a0.35±0.030.030+1.50.50±0.030.03表4宝钢无取向电工钢产品尺寸公差片式信号线路EMI滤波器由于徒直的衰减特性,特别适合有效信号频率与噪声频率接近的场合,如用于RGB信号线路和数字机器等高速数字信号线路。对EMI滤波器的性能,革新要求进一步提高衰减量、高频化和强的抗扰性;在封装方面,正在向薄型化、表面安装化发展。作为提高衰减量的手段,是通过将骨架分开绕线的闭路磁芯提高电感量的

16、高电感化;为了实现高衰减、高频化,通过将磁芯绕组分开、增加抽头数以降低分布电容的低分布电容化是行之有效的方式。8 全球片式电感器市场前景随着全球电子产品的迅猛发展及新兴产品的不断涌现,加之组装业向我国转移,片式电感的国内外市场需求正在日益上升。就我国而言,片式电感器的市场十分看好,在各种视听家电产品中电感器用量最多。目前世界片式电感器的总需求量在3000亿只以上,约300亿元,而生产仅2000亿只左右,产销缺口较大,出口形势良好。其中AV领域需求量最大,约占40%;移动通信领域占30%左右;OA设备约占15%。日本在研制生产片式电感器方面居世界之首,在80年代就先后建立了多条自动化生产线,其生产产量约占世界总量的65%,约1400亿只。台湾地区的生产量仅次于日本,约占世界总量的13%,约250亿只。现国内叠层片式电感器年用量约为150160亿只,加之世界电子整机生产基地向大陆的迁移,尤其是手机、电脑市场的快速增长,将大大增加国内叠层片式电感器的用量,预计未来23年,国内年用量近200300亿只。而目前国内生产能力据统计约80亿只,缺口100亿只以上,此外,即将在我国形成开发生产热潮的汽车电子装备系统、数字式HDTV、液晶显示电视机、袖珍电