0.18 mm极低损耗取向硅钢电磁特性与铁心性能仿真分析

基于极低损耗取向硅钢研制S15型超高能效变压器对于进一步推动电网节能增效具有重要意义。采用任意波形磁场激励测量系统对比研究了0.18 mm规格取向硅钢、1K101-S普通型、1K102-P高磁感型非晶合金的磁性能及磁致伸缩噪声特性,并分析了0.18 mm取向硅钢在谐波、直流偏磁等复杂工况下的损耗特性,采用MagNet有限元分析软件开展了0.18 mm极低损耗硅钢S15型变压器铁心、绕组建模与仿真分析。结果表明,磁通密度为1.35 T时,18QH065牌号取向硅钢的铁损低至0.349 W/kg,不断接近非晶合金水平,磁感B800则比非晶带材高0.32～0.40 T;取向硅钢的磁致伸缩系数λp-p为0.29×10-6,低于非晶合金超1个数量级。与0.23～0.30 mm常规厚度硅钢相比,0.18 mm薄规格硅钢的谐波损耗优势明显,10%含量的3次、5次谐波损耗与正常工况相比分别上升12.9%、16.0%;直流偏置磁场大小对取向硅钢铁损的影响主要在低磁密区,在1.9 T以上0～150 A/m偏置磁场下的铁损几乎相同。设计的10 kV/630kVA变压器空载损耗仿真计算值为392.5 W,比国标GB20052—2013中能效1级硅钢变压器的限定值低约31.1%,噪声比同等容量非晶合金变压器低约10 dB,具有显著的节能和环保优势。     

薄规格取向硅钢电磁特性及在中低频率电力装备中的应用#br#

针对工频配电网中节能变压器、兆瓦级DC/DC变换器中频隔离变压器、柔性低频交流输电领域低频变压器等电力装备对高性能取向硅钢的应用需求,采用任意波形磁场激励软磁测量系统,研究了0.10~0.27 mm不同牌号取向硅钢在不同工作频率下的电磁特性,探讨了薄规格取向硅钢在中低频电力装备中的应用前景。与0.10 mm超薄取向硅钢相比,0.18 mm高磁感取向硅钢在15~400 Hz中低频率范围具有更低的损耗特征。0.18 mm产品不仅在轧向的铁损低于0.23 mm和0.27 mm产品,在横向也具有最低损耗优势;但对于相同厚度材料,轧向低损耗并不意味着横向同样具有低损耗。分析了不同厚度取向硅钢电磁特性差异及原因,结果可支撑各类型变压器铁心材料选型。结合工频、中频和低频领域电力装备技术发展对铁心材料性能要求,展望了薄规格取向硅钢未来的发展趋势。     

谐波对硅钢片磁性能的影响

针对电机实际运行过程中存在的谐波环境,对不同谐波条件下无取向硅钢片的磁性能进行了研究。采用w(Si)为3%的高牌号无取向硅钢,在磁性测量设备上设置不同次数的谐波,对其磁性能进行了测试。试验结果表明,相对于正弦波条件下的磁性能,3次谐波能造成铁损明显上升;随着谐波次数的增加,谐波引起的铁损会降低并逐渐趋向稳定,但单次谐波对磁感无明显影响;复合多次谐波增加铁损最为显著,并且降低低场下的磁感。     

高温退火气氛N_2含量对低温加热取向硅钢薄板磁性能的影响

试验的取向硅钢冷轧板(/%:0.050C,3.20Si,0.15Mn,0.003S,0.023Als,0.009 0N)的轧制流程为220 mm连铸板坯-热轧至1.8 mm饭-l 120℃2.4 min常化-冷轧至0.23 mm和0.18 mm板,再经850℃5 min脱碳和700℃2 min渗氮处理,处理后钢板C含量为0.002 0%,N含量为0.018 0%、试验研究了600~1 200℃,17℃/h退火升温过程中,气氛中N_2比例(25%,50%,75%,90%)对0.23 mm和0.18 mm冷轧薄板低温加热取向硅钢磁性能的影响。结果表明,600~1 200℃升温区间,采用50%N_2和75%N_2时,0.23 mm薄板低温加热取向硅钢具有较好的磁性能,其铁损为0.9 W/kg;采用75%N_2时,0.18 mm薄板低温加热取向硅钢磁性能最佳,其铁损为0.8W/kg,采用25%N,时,0.18 mm薄板铁损为1.63 W/kg,磁性能最差。     

1级能效配电变压器用低铁损取向硅钢B18R065和B20R070

近年来,为了降低输配电变压器损耗,减少二氧化碳排放,世界各主要国家都发布了强制性高能效配电变压器标准,中国在2013年发布GB20052—2013《三相配电变压器能效限定值及能效等级》新标准。变压器标准更新和能效等级提升,必然要求变压器铁芯原材料性能的提升。在此背景下,宝钢开发了低铁损取向硅钢B18R065和B20R070,并已经成功用于制造1级能效变压器,成为世界上能同时供应0.20 mm和0.18 mm规格髙磁感取向硅钢的厂家。对B18R065和B20R070这两种牌号的开发原理、性能和用户使用情况进行介绍,以期对变压器制造厂家选材起到参考作用。     

激光刻痕工艺对取向硅钢铁损降幅影响规律研究

以0.27 mm规格高磁感取向硅钢为研究对象,研究了激光刻痕功率、刻痕频率、刻痕速度及刻痕间距等参数对取向硅钢铁损降幅及磁畴结构的影响。结果表明,不同工艺刻线形貌及磁畴结构存在差异性,其中低刻痕功率、高刻痕频率和刻痕速度下,刻线呈现浅轻形貌,磁畴呈不均匀散乱分布。该牌号优化刻痕工艺参数为：刻痕功率30%、刻痕频率50 kHz、刻痕速度500 mm/s、刻痕间距5 mm,磁畴细化效果好,相应铁损降幅达9.47%。此外,在激光刻痕参数交互作用下,铁损降幅随激光能量密度增大而显著增加,但激光能量过大会加剧破坏取向硅钢应力涂层,不利于磁畴细化和提高铁损降幅。     

降低硅钢铁损的激光刻痕技术与设备选型研究

本文研究电工钢板的表面刻痕效应及激光刻痕细化带钢磁畴并降低涡流损耗的效果。采用不同激光器对某厂产高磁感取向硅钢表面进行激光刻痕试验,研究得出了优化的激光加工工艺参数,将Hi B取向硅钢的铁损值(P1. 7/50)较之刻痕前降低10%以上,同时磁感值保持不变。其机理是激光刻痕可使取向硅钢主磁畴宽度明显减小,导致带钢铁损值明显降低。     

铁损和磁致伸缩性能均优良的取向电磁钢板磁畴细化方法#br#

高磁感取向硅钢经磁畴细化后,其铁损特性和磁致伸缩特性,二者往往不可得兼,本文从结晶方位角度分析了产生这一矛盾现象的机理和采取的相应措施,从而得以解决。     

低铁损无取向硅钢W_(09)的试制

为适应国内大电机发展的需要,武钢进行了低铁损无取向硅钢 W_(09)的研制并在哈尔滨电机厂20万千瓦汽轮发电机机组上试用。目前我国无取向硅钢生产最高牌号为W_(10)(0.50mm,P_(15)/_(50)3.10W/kg),而 W_(09)要求铁损为 P_(15)/_(50)2.90W/kg(0.50mm),磁感 B_(50)1.59(T),是国内工业上尚未生产过的一种低铁损高级无     

高效电机用无取向电工钢35W300的研制

为了解决传统无取向电工钢在降低铁损的同时磁感下降的问题,在普通冷轧高牌号无取向硅钢W10的基础上,通过提高钢质纯净度并适当降低Si和Al的总量,添加少量辅助元素X,用正交法优化常化和成品退火工艺,进行中试试验和大生产试制,研制出0.35 mm高效电机用无取向电工钢35W300。分析了产品的磁性、组织、表面织构和析出相,发现添加辅助元素X、提高常化温度和成品退火温度可改善产品磁性能。35W300钢的磁性典型值铁损P1.5/50为2.41 W/kg,磁感B5000为1.73 T,该产品实现了低铁损和高磁感,可满足高效电机的要求。     

取向硅钢高速连续激光刻痕技术研发与应用

正编 号: 2019033 获奖等级:壹等完成单位: 宝山钢铁股份有限公司完成人: 侯长俊、向邦林、李国保、郭万青、章华兵、赵自鹏、刘宝军、姜全力、姜英财项目简介:本项目属于金属材料加工制造工艺范畴,尤其涉及高等级取向硅钢产品制造技术。取向硅钢主要用于制作变压器铁芯。由于变压器铁芯损耗占电网损耗的20%,为节能减排,近年来世界各国发布了强制性高能效变压器新标准,同时中国还大力发展特高压交流、直流输变电,需要低铁损高品质     

国内主要企业电工钢的发展对马钢电工钢研究的启示

结合国内几家电工钢企业的生产现状、电工钢的发展战略趋势,分析阐述了马钢未来发展取向硅钢、高磁感取向硅钢(Hi-B钢)、薄规格高磁感取向硅钢、高牌号无取向电工钢和新一代低铁损高磁感无取向电工钢的必要性和可行性。     

取向硅钢极薄带试制工艺分析

以一种市售高磁感取向硅钢成品为原料,经一次法试制出了0.10mm规格取向硅钢极薄带,分别通过3种方案进行退火并取样分析,结果表明:1)随炉升温700℃均热退火可获得综合磁性较好的再结晶Goss织构,能满足JEM 1239标准要求;2)低、中温预热+1 150℃均热只能获得位向散漫、低强度的η或近η类等再结晶织构,磁感极低;3)快速加热在1 000℃以下均热能形成具有较高磁感的{110}〈001〉再结晶织构,在1 150℃以上均热,能形成具有较低高频铁损的弱的近{110}〈001〉再结晶织构,有深入研究价值;4)升温速度对再结晶晶粒均匀度有明显影响,快速升温推高初次再结晶温度,并可得到较低的高频铁损;5)对市售取向硅钢成品原料的纯化处理有进一步纯化钢质的作用,没有明显改善磁性能。     

纳米晶软磁合金Fe-Zr-Nb-B的磁性能

本文通过对纳米晶软磁合金Fe-Zr-Nb-B磁性能的研究，得知当合金成分配比为Fe85.5Zr2Nb4B8.5且退火40min后合金的磁性能是最佳的。其磁导率为60，000(1kHz)，饱和磁感应强度为1.64T，磁致伸缩几乎为零。合金的铁损也很低，在1．4T、50Hz时低至0．09W／kg，这个值比Fe-Si-B系非晶合金要低很多。因此Fe-Zr-Nb-B合金很适合做杆式变压器材料。     

无取向硅钢磁特性与鼠笼式感应电机性能关系的研究

采用Easimotor电磁分析软件,通过有限元仿真分析,建立了鼠笼式三相感应电机计算模型,研究了无取向硅钢磁特性与电机损耗、效率、转矩、电流等电机性能之间的关系,并对电机启动到稳定运行的磁场分布、电流及铁芯损耗进行了仿真分析。结果表明:硅钢的磁感提高0.01T,电机的转矩会提高0.08N.m;电机的铁芯损耗越低,电机效率越高,堵转相电流越低。     

磁场退火对Fe80Si9B11非晶合金的磁致伸缩特性影响

摘要：利用激光多普勒法测量50Hz下非晶合金带材的磁致伸缩曲线,研究了磁场退火对Fe80Si9B11非晶合金带材的磁致伸缩特性的影响。结果显示,在相同的磁场强度下非晶带材经横磁退火后磁致伸缩最大,无磁场退火次之,纵磁退火时最小。然后,采用Kerr方法观察了非晶合金带材的磁畴形貌,从微观结构上解释了经不同磁场退火后磁致伸缩大小不同的机理。最后,对无磁场退火、横磁退火和纵磁退火后的Fe80Si9B11铁基非晶合金铁芯进行了噪音测试。结果显示,在相同的频率和磁通密度下,非晶合金铁芯经横磁退火后噪音最大,无磁场退火次之,纵磁退火时噪音最小,与非晶合金带材经不同磁场热处理后磁致伸缩大小的规律一致。为解决非晶合金铁芯在实际应用中的噪音问题提供了参考。     

热处理温度对铝钢复合板界面组织和性能的影响

摘要：利用激光多普勒法测量50Hz下非晶合金带材的磁致伸缩曲线,研究了磁场退火对Fe80Si9B11非晶合金带材的磁致伸缩特性的影响。结果显示,在相同的磁场强度下非晶带材经横磁退火后磁致伸缩最大,无磁场退火次之,纵磁退火时最小。然后,采用Kerr方法观察了非晶合金带材的磁畴形貌,从微观结构上解释了经不同磁场退火后磁致伸缩大小不同的机理。最后,对无磁场退火、横磁退火和纵磁退火后的Fe80Si9B11铁基非晶合金铁芯进行了噪音测试。结果显示,在相同的频率和磁通密度下,非晶合金铁芯经横磁退火后噪音最大,无磁场退火次之,纵磁退火时噪音最小,与非晶合金带材经不同磁场热处理后磁致伸缩大小的规律一致。为解决非晶合金铁芯在实际应用中的噪音问题提供了参考。     

单取向硅钢板的处理方法

本发明是叙述单取向硅钢板(带)的处理方法,特别是关于箱式退火的处理方法的。对单取向硅钢板(带)的性能要求是高磁感和低铁损。最近变压器等电器设备重要的趋势是小型高性能化。因此,必须减轻铁心的重量。通常要减轻电器设备的铁心重量,又必须选择磁感强度高的点来使用,故必须用磁性优良的即磁感B_8较高的电磁材料。     

薄带连铸流程制备0.1 mm无取向硅钢极薄带的研究

以Fe-3.2%Si-0.7%Al无取向硅钢为研究对象,采用薄带连铸流程制备出0.1mm极薄规格无取向硅钢,并系统地研究了全流程组织、织构的演变和一次冷轧法、二次冷轧法对组织、织构及磁性能的影响规律。结果表明:铸带组织为典型的柱状晶组织,经一次冷轧退火后得到的组织为等轴铁素体晶粒,对应的织构主要以α*织构和γ织构为主;最终成品板磁感B50为1.681T,远高于日本ST-100的磁感1.65T,铁损值也较高,可能与实验室条件下钢的纯净度较低有关。因此,薄带连铸流程制备出无取向硅钢可显著提高磁感。与一次冷轧法相比,二次冷轧法制备的无取向硅钢极薄带的晶粒尺寸较大且分布均匀,不利的γ织构显著减弱;最终成品板铁损显著降低,磁感B50由1.681T进一步升高至1.734T。     

Cr对含Nb高强无取向硅钢组织、织构及性能的影响

 高强无取向硅钢主要应用于高速电机,要求其具备高强度和优异磁性能,但目前无取向硅钢的磁性能和强度难以兼顾。因此,设计并制备了添加微量Cr的含Nb高强无取向硅钢,通过光学显微镜、EBSD、万能拉伸试验机、四探针测试仪和磁性能测量仪等研究了Cr对含Nb高强无取向硅钢微观组织、织构、力学性能及磁性能的影响。结果表明,添加质量分数为0.5%的Cr抑制了热轧组织的回复,使常化和退火组织再结晶减弱,常化和退火后有利织构面积分数增加,不利织构面积分数减小。添加质量分数为0.5%的Cr使含Nb无取向硅钢的屈服强度显著增大,磁感略升高,但对铁损几乎没有影响。Cr对屈服强度的影响一方面是由于Cr的固溶强化作用,另一方面Cr促进了Nb的析出而使Nb的析出强化效果增强;而Cr提高含Nb高强无取向硅钢的磁感主要是由于促进有利织构形成的同时抑制了不利织构的形成,使得织构因子增大;添加Cr使无取向硅钢的电阻率增加从而使铁损降低,同时Cr促进了Nb的析出,而这种富Nb析出相不仅抑制晶粒长大且会阻碍磁畴移动而使铁损增高,在两方面因素的综合作用下,添加质量分数为0.5%的Cr对含Nb高强无取向硅钢的铁损几乎没有影响。因此,含Nb高强无取向硅钢中添加微量Cr,会由于Cr的固溶作用以及其促进Nb的析出而提高钢的强度并提高钢的综合磁性能。