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立体卷铁心变压器材料的应用 激光刻痕电工钢(硅钢)可以退火吗?

作者: 发布时间:2020-05-19 08:19:16 浏览次数:

      取向电工钢,又称为冷轧取向硅钢。英文名称:Grain Oriented Flatrolled Electrical Steel,主要分为普通取向硅钢(CGO) 和高磁感取向硅钢( HiB) ,1930年美国的高斯(N.P.Goss)首次发现取向硅钢至今,由于其生产工艺复杂,制造技术严格,仍然有许多国家未能撑握其生产技术,国外的生产技术都以专利形式加以保护,视为企业的生命。电工钢板的制造技术和产品质量是衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。我国一般性取向电工钢(CGO)产品已经出现产能过剩,而高磁感取向电工钢(HiB)还不能满足能源(电力)工业发展的需求,但是,高磁感取向电工钢(HiB)已经实现从依赖进口到完全使用国产化。最近几年,我国取向电工钢生产技术快速进步,已具备全覆盖生产取向电工钢的能力。取向硅钢质量以然名列前茅。

1、纯净钢冶炼与配套技术

2、广泛采用板坯连铸技术

3、板坯加热工艺及相关热轧工艺

4、常化(热轧退火)酸洗工艺

5、冷轧(时效轧制)与新型轧机

6、连续退火与设备的多功能化

7、表面涂层处理

8、高温退火工艺及设备

9、热拉伸平整

10、刻痕技术

激光刻痕技术是改善取向电工钢磁畴分布和降低铁损的有效手段,它通过在取向电工钢表面刻线的方法,使刻痕上组织产生变形和错位,在非刻痕区域产生残余应力,达到细化磁畴和降低铁损的目的。细化电工钢磁畴是降低铁损的另一种有效方法,取向电工钢表面刻痕技术是这种方法的典型代表。早期采用的机械刻痕技术由于效率太低,不适合工业生产,并且它会对电工钢表面涂层造成伤害,所以很快被淘汰。   

      激光刻痕技术比机械刻痕具有更高的效率和更好的结果,故而采用激光刻痕改善取向电工钢性能已趋极限,激光刻痕等后处理技术是取向电工钢生产技术的发展方向。

      武钢是国内最早引进并掌握硅钢生产技术钢铁企事业,成功申请了大量制造专利;开发出多项具有自主知识产权的高端产品,实现了主流牌号全覆盖;质量国内领先、国际一流;共有3条产线,取向硅钢设计年产能40万吨。

      随着中国取向硅钢生产技术的不断进步,通过冶金手段已经很难进一步降低铁损。通过表面物理处理细化磁畴作为一种最直接有效的降低取向硅钢铁损的方法可以解决铁损进一步降低的瓶颈。而在众多磁畴细化方法中,激光刻痕技术具有生产效率最高、工序最短、操作和维护简单、铁损降低幅度大的特点。长期以来,国外对激光刻痕技术严格保密,导致中国激光刻痕产品长期处于空白,高等级变压器铁心材料只能依赖进口,严重制约了电力变压器行业的发展,并造成进口刻痕产品价格畸高,大大增加了下游用户的生产成本。

      根据武钢取向硅钢品种丰富的特点,建立了基于来料磁性和晶体结构的参数调整模型,确定了武钢不同品种取向硅钢最佳刻痕工艺参数,形成工艺标准,使各品种取向硅钢刻痕后铁损改善效果稳定在10%以上,达到国际先进水平。实现了激光刻痕取向硅钢产品的规模化生产,形成的“RK”系列产品磁性能达到了国际先进水平,成功取代进口高端产品,用于制造超高压变压器,有力地推动了中国钢铁工业科技进步,支撑了机电和能源产业的发展。已形成年产15万吨的生产规模。

      为实现耐热磁畴的机械刻痕,武钢2016年5月已建成在线机械刻痕机组,可降低铁损6%-7%,并能经受800℃消除应力退火)。

武钢磁畴细化K系列取向硅钢

23RK080、23RK085、23RK090 、23RK095 ;27RK085 、27RK090 、27RK095 、27RK100 、27RK120 

30RK105、 30RK120

宝钢取向电工钢产线共有三期工程,其中一期工程2008年投产,二期工程2011年投产,三期工程2013年投产。具有常化酸洗、森吉米尔可逆轧机、脱碳退火、高温退火、热拉伸平整机组等全套取向电工钢生产设备,能够生产0.18~0.35mm全系列取向电工钢产品。设计产能30万吨/年,其中细化磁畴(激光刻痕)高磁感取向电工钢生产能力为15万吨/年。宝钢耐热刻痕生产线已成功设备安装,不久的将来即可投产实现市场供给。

宝钢磁畴细化高磁感激光刻痕系列

B23R080、B23R085、B23R090;

B27R090、B27R095;

B30R090

2008年,首钢电工钢项目开始动工兴建,设计年产量120万吨,其中高磁感取向电工钢15万吨,高牌号无取向电工钢15万吨,中低牌号无取向电工钢90万吨。2012年3月,第一卷高磁感取向电工钢卷成功下线,标志着首钢取向电工钢主要生产流程全线贯通。2014年,实现了0.30mm、0.27mm与0.23mm三个规格产品全牌号批量生产。2015年首钢取向电工钢达到设计产能,当年成功生产高磁感取向电工钢15万吨,其中27SQGD090、23SQGD080等高牌号取向电工钢具备批量供应能力,用户评价首钢产品性能指标及使用效果达到国际先进水平。自2005年开始技术研发,至2014年高磁感取向电工钢市场规格牌号全覆盖,首钢在短短9年时间实现了从研发到产业化的转变,成为全球第四家掌握低温高磁感取向电工钢制造技术的企业,被业界赞叹为“首钢速度”。

首钢细化磁畴高磁感激光刻痕系列

23SQGD80、23SQGD85、23SQGD90;27SQGD85、27SQGD90、27SQGD95;30SQGD95、30SQGD100、30SQGD105

国外细化磁畴技术

1)日本新日铁公司采用激光照射技术使Hi-B钢铁损降低15%左右,牌号为ZDKH的磁畴细化硅钢片于1983年投入市场。以新日铁为代表的细化磁畴:主要用于高级大型变压器铁芯,激光刻痕的品种如23ZDKH90、85、80和27ZDKH95、90,机械刻痕的品种如23ZDMH90、85、80和27ZDMH95、90。

2)日本JFE公司开发了一种耐热型的磁畴细化技术,其0.23mm和0.27mm的产品以JGSD的名称商品化。在欧洲和美国的专利中,也报道了通过局部热变形或轧辊形成沟槽的磁畴细化方法。

非耐热型细化磁畴技术

1、机械加工法

2、激光照射法(日本新日铁 ZDKH)

3、放电处理法(美国ALC公司)

4、等离子流照射法(日本JFE)

5、局部加热法

6、超声波振动和喷射流体法

耐热型细化磁畴技术

1、局部应变+热处理法

2、局部引入应变区和酸洗形成沟槽法

3、局部去除玻璃膜并电镀或涂充填物法

4、电解刻蚀法(日本JFE)