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激光和机械耐热磁畴细化高磁感取向硅钢产品比较分析

发布时间: 2019-01-09来源:《轧钢》朱业超等

从磁性、沟槽形貌、表面粗糙度等方面对武钢20HK085 牌号激光耐热磁畴细化产品和新日铁20ZDMH85 牌号机械耐热磁畴细化产品进行了比较分析。结果表明,20HK085 产品具有很好的耐热性;20HK085 产品和23ZDM H85 产品刻痕面粗糙度相同, 但反面粗糙度较小。20HK085 产品磁畴宽度更为均匀。2种产品损耗曲线和磁化曲线基本重合, 但20HK085 产品在变压器工作点附近的励磁有效功率和励磁有效电流更小。


降低取向硅钢的铁损一直是硅钢技术研发的主要方向。硅钢片的铁损由磁滞损耗和涡流损耗组成,涡流损耗中的异常涡流损耗约占硅钢片铁损的一半。异常涡流损耗以磁畴壁的移动为基础,与磁畴壁移动速率成正比。在相同频率下,磁畴壁的移动速率与移动距离成正比,所以磁畴宽度越大,涡流损耗越大。磁畴细化技术就是通过减小取向硅钢主畴宽度来降低其涡流损耗的物理处理方法。作为降低铁损的主要措施之一,细化磁畴技术是取向硅钢研发的热点领域。

20世纪20年代,人们发现通过对取向硅钢钢板表面进行刻痕处理,可以细化磁畴(刻痕效应),得到铁损改善的效果。后来以刻痕效应为理论基础,人们开发出了各种细化磁畴的技术,如机械(刻痕)加工法、激光刻痕以及电子束照射、等离子喷射、电解蚀刻、放电处理、超声波振动等技术。20世纪80年代,细化磁畴技术开始应用于工业生产,实际生产中一般只对1.92T以上的高磁感产品才进行细化磁畴处理,经处理后铁损一般可降低15%左右。细化磁畴技术是衡量企业取向硅钢制造技术实力的重要标志,世界上顶尖的取向硅钢制造企业都推出了各自的细化磁畴系列产品。

细化磁畴技术按其铁损降低效果是否能经受800°CX2h消除应力退火处理分为耐热性磁畴细化技术和非耐热型磁畴细化技术。非耐热磁畴细化产品主要用于制作叠片铁芯,耐热磁畴细化产品主要用于制作卷绕铁芯。非耐热磁畴细化主要采用激光刻痕技术,JFE采用等离子体照射技术。激光刻痕技术目前已经成熟,在国内外都有广泛应用。耐热磁畴细化技术目前在生产上应用的只有新日铁的机械刻痕技术和JFE的化学刻蚀技术。对于数量庞大的配电变压器,要求高效和小型化,一些发达国家一般都采用更先进的卷铁芯变压器,而卷铁芯变压器的铁芯(C型铁芯)制造成型后要经过850°C的退火消除应力,采用激光刻痕降低铁损的效果大部分消失。因此,必须开发耐热磁畴细化技术,以用于制造高级别C型铁芯变压器。

武钢经过多年的研究,已经成功开发出激光刻痕耐热磁畴细化技术,并已经通过生产试验验证,为判定产品的质量,有必要对武钢试制的激光耐热磁畴细化产品与新日铁耐热磁畴细化产品进行综合的比较分析。

通过研究发现:

激光耐热磁畴细化20HK085产品经不同温度去应力退火后铁损非但没有恶化,而且改善幅度大于机械耐热磁畴细化2ZDMH8牌号产品。

从粗糙度测试结果看,20HK085产品和23ZDMH产品刻痕面粗糙度相同,但23ZDMH85产品刻痕面反面粗糙度较大。

从磁畴结构看,20HK085产品磁畴宽度更为均匀,都在2-5mm范围内,而20ZDMH85产品大部分磁畴宽度在1-3mm范围,少数在6-mm范围。

从损耗曲线看,20HK085产品损耗曲线夹在20ZDMH85和20ZH85产品之间,1.8T以下段的曲线基本与20ZDMH85重合,铁损略高于20ZDMH85产品。从磁化曲线看,20HK085与20ZDMH85产品磁化曲线基本重合,略高于20ZH85产品。从损耗分离看,20HK085产品磁滞损耗所占比例略高于新日铁产品,而异常涡流损耗所占比例略低于新日铁产品。

从励磁有功功率看,在1.0-1.5T范围内,3种样品励磁有功功率非常接近,1.5以上,三者差距开始扩大,1.5-1.6T范围,20ZH8励磁功率最大,20HK085和20ZDMH85曲线几乎重合,1-.7T范围,20ZDMH85励磁功率迅速增加,20HK85励磁功率最小,20ZH85励磁功率最大。

从励磁有效电流看,在1.6T以下,20HK085产品的励磁有效电流介于20ZDMH85产品和20ZH85产品之间,而在1.6 -.8T范围内,2HK085产品的励磁有效电流小于20ZDMH85产品和20ZH85产品,这意味着,20HK085产品具有更好的使用性能。

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