硅鋼片也�電工�,全稱電工用硅鋼薄板,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�(fù)�,制造技�(shù)嚴格,國外的生�(chǎn)技�(shù)都以專利形式加以保護,視為企業(yè)的生��
熱軋硅鋼�(fā)展階段(1882~1955 年)
鐵的磁導(dǎo)率比空氣的磁�(dǎo)率高幾千到幾萬�,鐵芯磁化時磁通密度高� 可產(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(yīng)用的 鐵芯軟磁材料�1886 年美� 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� 大;碳和氮含量高,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(jié)��1903 年美國取得哈德菲爾特� 利使用權(quán)。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)� 生產(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� 硅鋼板成�、力�(xué)性能和電�、變壓器�(shè)計制造改革方面統(tǒng)一認識、改� �(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)展階段�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藝�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)表�1935 � Armco 鋼公司按高斯專利技�(shù)� Westinghouse 電氣公司合作進行生產(chǎn)� 之后,Armco 鋼公司采用快速分析微量碳等技�(shù)和不斷改進制造工藝及�(shè) 備,使產(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�(shù)已基本完�,產(chǎn)品磁� 大幅度提高且�(wěn)定�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 � 期間,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 �,新日鐵在引� Armco 專利基礎(chǔ)上,首先試制 AlN+MnS 綜合� 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)�� �(jīng)� 15 年的持續(xù)改進,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�(shù),陸�(xù)生產(chǎn)� 0.30�0.27�0.23 � 0.18mm � 磁感取向硅鋼新牌號�
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� 重量�。硅鋼板通常是以鐵芯損耗和磁感�(yīng)強度作為�(chǎn)品磁性保證值� 對硅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�,也稱交變損耗,其單位為 W/kg。這種由于磁通變化受到各種阻� 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� 溫升。硅鋼片的鐵損(PT)包括磁滯損�、渦流損耗(Pe)和反常損耗(Pa� 三部分。硅鋼板鐵損�,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。由于硅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%� 因此各國生產(chǎn)硅鋼板總是千方百計設(shè)法降 低鐵�,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� 劃分�(chǎn)品牌號的依據(jù)� 磁感�(yīng)強度� 磁感�(yīng)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� T。硅鋼板的磁感應(yīng)強度�,鐵芯的激磁電 流(也稱空載電流)降低,銅損和鐵損都下降,可節(jié)省電�。當(dāng)電機和變 壓器功率不變�,磁感應(yīng)強度高,�(shè)� Bm 可提�,鐵芯截面積可縮�,� 使鐵芯體積減小和重量減輕,并節(jié)省硅鋼板、導(dǎo)線、絕緣材料和�(jié)�(gòu)� 料用�,可降低電機和變壓器的總損耗和制造成�,并且有利于大變壓器 和大電機的制�、安裝和運輸� 取向硅鋼�(shè)� Bm 高達 1.7~1.80T,接� B8 �,因此以 B8 作為磁感� 證�。電機設(shè)� Bm 約為 1.5T,接近冷軋無取向硅鋼� B50 �,因此冷軋無 取向硅鋼� B50 作為磁感保證值。熱軋硅鋼的磁感更低,通常� 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)� 組成,要求硅鋼板為磁各向同�,因此用無取向冷軋硅鋼片或熱軋硅� 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)下工作。大中型變壓器鐵芯是用條片疊�,一� 配電變壓�、電流和電壓互感器以及脈沖變壓器是用卷繞鐵芯制造,這樣 可保證沿硅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� 用戶使用硅鋼板時沖剪工作量很�,因此要求硅鋼板�(yīng)具有良好 的沖片性,這對微、小型電機尤為重�。沖片性好可以提高沖模和剪刀� 命,保證沖剪片尺寸精確以及減小沖剪片毛刺� 影響沖片性的因素主要有:1)沖模或剪刀材料。如硬質(zhì)合金沖模的沖 片性比工具鋼沖模提高一倍以��2)沖頭與沖模的間�。合適的間距一� 為鋼板厚度的 5%~6%�3)沖片用潤滑油種��4)沖片形狀�5)鋼板表� 絕緣膜種類和�(zhì)量�6)鋼板的硬度�。后兩個因素與硅鋼板質(zhì)量有�(guān)� 鋼板表面光滑、平整和厚度均勻 要求硅鋼板表面光�、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�。硅鋼板的疊片系�(shù)每降� 1%相當(dāng)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�,冷軋硅鋼板表面涂一 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(yīng)力退火時不會破壞�2)絕緣膜薄且均勻�3� 層間電阻��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� 是材料中碳和氮等雜質(zhì)元素引起的。硅鋼板中碳和氮含量小于 0.0035% �,磁時效明顯減小�
化學(xué)成分的影響:硅鋼片成分組成基本包括三大類元素。類為基 本合金元�,如 Si、Al、Mn 等;第二類為雜質(zhì)元素,如 C、S、N、O、Ti� Zr �;第三類為微量元素如 Sb、Sn ��
類元素的影響
Si、Al、Mn 是有益的合金元素,可使鐵的磁各向異性常�(shù) K1 和飽和磁 滯伸縮常�(shù) λs 值降�,磁化更容易,所� Ph 降低。另外這些元素還可� 高電阻率,使 Pe 降低。因此提高類元素的含量可以明顯降低鐵�。但 �(dāng)這些元素含量太高�,材料變得既硬又脆而無法冷加工�
第二類元素的影響
C、S、N、O、Ti、Zr 等為有害元素,這些元素的存在可在鋼中形成細 小彌散的碳化�、硫化物、氮化物及氧化物,阻礙成品退火時晶粒長大� 對磁性能不利,因此要求鋼中這類元素的含量越低越��
第三類元素的影響
在無取向硅鋼中添加少量的 Sb、Sn,可以改善無取向硅鋼片再�(jié)晶退 火后的織�(gòu),使�100)和�110)有利織�(gòu)組分明顯增加,使�111)不� 織構(gòu)組分明顯減弱,從而降低鐵�,提高磁�。添加少量的此類元素,還 可以抑制�(nèi)氧化層和氮化層的形成,改善磁��
晶粒尺寸
晶粒尺寸大,晶界�(shù)量少,疇壁移動的阻力�,磁滯損耗降低。另一 方面,晶粒尺寸大,磁疇尺寸增�,渦流損耗和反常損耗都增加。因此為 了降低總鐵損有一個合適的臨界晶粒尺寸�
雜質(zhì)、夾雜物和內(nèi)�(yīng)�
無取向硅鋼片中夾雜物和雜�(zhì)元素�(yīng)盡量降低,這是提高磁性的最� 要措�。它們不僅阻礙疇壁移動使磁滯損耗和矯頑力增高,同時為了降低 其周圍靜磁能而產(chǎn)生了閉合疇使磁化困難。它們對晶粒長大和織�(gòu)組分� 有很壞的影響。硅鋼板中存在任何內(nèi)�(yīng)力都使矯頑力增高�
晶體織構(gòu)
在取向硅鋼中,提� B8 使磁滯損耗明顯降�。對無取向硅鋼片來說� �100)面織構(gòu)�,磁滯損耗和 P15 ,(110)織�(gòu)次之,(111)織�(gòu) 最��
鋼板厚度
一般來�,鋼板厚度減�,磁滯損耗增�。但厚度減薄,渦流損耗明 顯降低。因此對總鐵損來說也有一個合適的臨界厚度� 鋼板表面狀�(tài) 鋼板表面平整光潔,表面自由磁極減�,靜磁能降低,疇壁移動阻� 減小,則磁滯損耗和矯頑力降��
1、高速電�
功率�1�2KW,轉(zhuǎn)�4000r/min的三相異步電�。為了比較不同硅鋼板的鐵損特性,日本島津制作所使用65R—B�80R—B兩種高硅硅鋼板及50A400�35A300兩種無取向硅鋼板制作4種規(guī)格電�。由于將各鐵芯的鐵耗作為研究重�,特性試驗采用沒有時間高次諧波影響的正弦波電�,頻率在不大�300Hz:的范圍�(nèi)進行。在各頻率下進行空載試驗。端電壓�2倍額定電壓緩慢降�,測定其電流和輸入功率,由輸入功率減去定子銅耗和機械耗得出鐵�。在熱軋后退火處理的80R—B高硅鋼板比一�50A400的硅鋼的鐵損�40�,比35A300�20�。而不進行退火處理的65R—B高硅鋼板的鐵損在工頻范圍也比50A400�,但在高頻范�,則�35A300大致相當(dāng)?shù)?。因�,從降低鐵�、提高效率來�,高硅鋼板的退火處理是很重要的。另�,對�65R—B硅鋼板,雖然鐵耗大一�,但因為它有很高的機械強�,能承受超高速下的超大離心力,適宜于作為超高速電機的�(zhuǎn)子零件�
NKK把這種高硅電工鋼的使用瞄準在電動機車上,如果電動機車仍靠電池充電作為動力的話,那么,減少電源損失是十分重要的�
2、變壓器
�3%si的取向硅鋼片放置在疊片鐵芯厚度方向上的中間部位上,其兩側(cè)所疊放的鐵芯是6�5%si的硅鋼片,共同組成了鐵芯。并且該鐵芯的鐵芯柱截面�6�5%si的硅鋼片所占的比率比軛部要大一��
該鐵芯的�(jié)�(gòu)可使50H�60H基本周波成分由取向硅鋼承受大部分,而高周波成分�6�5%si的硅鋼片所承受。因�,在鐵芯柱漏損的高周波磁通量占主磁通量中的高周波成分比率變得很小,那么軛部與鐵芯柱的磁通波形成不平衡得以消�,噪�(變壓器鐵芯產(chǎn)生的噪音是在磁力循環(huán)中由鐵芯片持�(xù)脹縮引起的,即交流磁致伸縮現(xiàn)�)大幅度降�,例�,在逆變器電源用變壓器中,可達到20�30db的低噪音。故,用6�5%Si的硅鋼片制作的鐵芯可以實�(xiàn)小型��6�5%si電工鋼這種具有低損耗、低噪音的軟磁材料可使電氣電子設(shè)備小型化、高速化。為了克服高硅電工鋼板脆性大的不利因�,近年來,通過添加第三元素(�、猛、鋁)來改善其加工性能的研究,已取得了一定的效果�
維庫電子�,電子知識,一查百��
已收錄詞�153979�