取向硅钢服役过程中绝缘涂层劣化规律与评价

 为了提高电力变压器运行维护效率,跟踪分析了服役时间为0～35年的主变压器、厂用变压器、配电变压器中取向硅钢绝缘涂层性能及微观形貌特征,并模拟变压器油环境（不同硫质量分数、酸浓度、温度、纸板等）开展了硅钢涂层加速劣化试验,对绝缘涂层的服役性能进行评价。随着变压器运行时间延长,铁芯中硅钢涂层绝缘电阻及附着性逐步下降,涂层表面粗糙并出现腐蚀坑、裂纹等微观缺陷,且在配电变压器中的腐蚀速率大于高电压等级变压器。初步确立了绝缘涂层加速劣化试验条件与变压器实际运行数十年后涂层状态之间的等效关系,可支撑在役变压器铁芯材料服役状态评估及寿命预测。     

0.18 mm极低损耗取向硅钢电磁特性与铁心性能仿真分析#br#

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/630 kVA变压器空载损耗仿真计算值为392.5 W,比国标GB 20052—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。     

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。     

非晶合金铁心配电变压器的发展及应用

介绍了非晶合金配电变压器的材料特性、结构特性、运行稳定性以及应用优势.分析了其与传统硅钢铁心变压器相比,具有低空载损耗、节能环保的特性.     

取向硅钢表面涂层结构对其性能的影响

通过扫描电镜观察取向硅钢截面涂层结构,分析其对取向硅钢绝缘性能、附着性、铁损的影响。研究结果表明:取向硅钢底层的钉扎、硅酸镁涂层、磷酸盐涂层共同作用影响着取向硅钢的性能;取向硅钢底层质量差会导致其绝缘性能和磁性能差;底层钉扎对铁损影响较大,钉扎厚度为3μm时,取向硅钢的铁损低且附着性好;硅酸镁涂层越致密均匀,取向硅钢的附着性越优良;钢板的底层厚度与磷酸盐涂层厚度同时影响着取向硅钢的绝缘性能,在相同的底层厚度下,提高磷酸盐涂层的厚度有利于提高钢板的层间电阻。     

取向硅钢涂层对噪音特性的影响

取向硅钢片磁致伸缩是变压器噪音来源的主要因素,本文研究了取向硅钢片硅酸镁底层和磷酸盐涂层对磁致伸缩的影响。结果表明：取向硅钢表面的硅酸镁底层和磷酸盐涂层可降低取向硅钢的磁致伸缩;增加绝缘涂层的厚度可减少杂畴和90°畴,改善取向硅钢的噪音性能。     

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。     

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。     

宝钢薄规格取向硅钢系列产品及其在电力变压器的应用

随着宝钢硅钢第四智慧工厂投产,目前宝钢已形成高磁感取向硅钢P系列、激光刻痕取向硅钢R系列、普通取向硅钢G系列、低噪声取向硅钢LM系列、特殊涂层取向硅钢W/Y/Z系列、耐热刻痕取向硅钢HS系列等六大系列50余个牌号取向硅钢产品,可以满足不同客户的使用需求.本文对宝钢薄规格取向硅钢系列产品进行介绍,并以B23R075、B20R070和B18R060为例,介绍其在电力变压器方面的应用.     

0.08mm厚中频用取向硅钢极薄带制作工艺研究

文章介绍了利用我厂生产的0.27 mm厚普通取向硅钢(CGO)作为原料制作0.08 mm厚中频用取向硅钢极薄带的工艺研究过程,着重研究了不同退火温度与机组运行速度(即保温时间)的热处理工艺对取向硅钢磁性能的影响,确定了以900℃×10 m/min为最佳的热处理工艺,获得了取向硅钢极薄带的磁感应强度B 8=1.846 T,铁损P 1.5/400=11.15 W/kg,矫顽力H c=53.57 A/m的良好中高频电磁性能的制作工艺。     

无取向硅钢铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷分析

为解决无取向硅钢铬酸镁绝缘涂层易出现表面"点状"麻点缺陷,提高硅钢涂层板的表面质量和使用性能。利用扫描电子显微镜及能谱仪分析了光辊工艺所制备的铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷的微观形貌,对比分析麻点缺陷位置的成分差别。结果表明:铬酸镁绝缘涂层的麻点缺陷主要发生在基板的凹坑处,麻点处的Cr、Mg、O元素含量明显高于正常涂层,麻点缺陷结构类似于"火山"或"环形山"结构,中间凹口处的涂层脱落严重,涂层厚度由中心依次向四周辐射递减,且分布许多横纵交错的龟裂纹。涂料中悬浮的固体颗粒物是产生麻点缺陷的主要因素,优选涂料原料、严格生产工艺、增加真空过滤设备是解决麻点缺陷的有效措施。     

取向硅钢底层结构对表层附着性的影响

通过对附着性较好和附着性较差的取向硅钢的微观形貌和成分分布进行对比,研究了取向硅钢的底层结构对附着性的影响。结果表明:取向硅钢底层主要分为绝缘涂层和硅酸镁玻璃层(部分硅酸镁底层深入基体形成钉扎),硅酸镁玻璃层和磷酸盐绝缘涂层没有明显的过渡层以及相互融合的区域;取向硅钢附着力的主要来源应为硅酸镁底层与钢基之间的机械作用,附着性的好坏主要由硅酸镁底层的结构来决定;良好的附着性需要致密的硅酸镁底层并且搭配大颗粒的钉扎,钉扎分布的位置靠近硅酸镁底层,形成"半岛状"钉扎。底层中镁铝尖晶石应分布在钉扎中。     

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。     

取向硅钢绝缘涂层绝缘性能影响因素分析

绝缘性能是取向硅钢的一个重要指标,本文研究了涂层烧结温度、涂液中硅溶胶含量、绝缘涂层涂敷量对取向硅钢绝缘性能的影响。研究发现:烧结温度升高,涂层表面逐渐出现微观裂纹,钢板表面在850℃下烧结时出现裂纹,退火温度达到900℃后,涂层表面裂纹会急剧增加,导致涂层绝缘性降低。在相同烧结温度下,提高涂液中SiO2含量,将导致涂层表面出现微观裂纹,不利于涂层的绝缘性能。在相同烧结温度下,提高绝缘涂层的涂敷量,有利于提高钢板的层间电阻。在烧结温度为850℃,涂敷量为6 g/m2时,钢板层间电阻可达到82.6Ω·cm2。     

太钢冷轧无取向硅钢绝缘涂层的发展及技术进步

简述了国内和太钢冷轧无取向硅钢绝缘涂层的发展历史及现状,介绍了太钢目前不同类型涂层的主要性能、应用领域,及近些年来涂层发展过程中生产技术的进步,主要包括C5薄环保涂层自主开发、C6极厚涂层国产化、自粘结涂层工艺开发,并提出了绝缘涂层下一步的发展方向。     

微量Sn对0.4％Si无取向硅钢组织和磁性能的影响

结合实际生产0.4％Si无取向硅钢,统计了不含Sn和0.025％Sn无取向硅钢的磁性能变化,利用金相显微镜、X射线衍射仪观察分析不同成分下试样的显微组织和微观织构.试验结果表明:Sn元素可以显著降低无取向硅钢的晶粒尺寸,0.025％Sn试样的平均晶粒尺寸比不含Sn减小28.4％;加入Sn元素后抑制了无取向硅钢中不利于磁性能的{111}面织构组分强度,提高了对磁性能有利的{100}面织构组分强度,0.025％Sn与不含Sn相比磁感均值从1.756 T提升至1.768 T,铁损均值从5.476 W/kg降低至5.204 W/kg,明显改善了无取向硅钢磁性能.     

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。     

通钢单机架冷轧无取向电工钢板50W800的开发

通钢利用先进的铁水脱硫、180t顶底复吹转炉、RH真空处理等设备以及板坯连铸连轧机生产冷轧硅钢热轧原料,再利用单机架六辊可逆轧机一次冷轧成型,总压下率78%,最后经过连续退火炉处理,成功开发了50W800冷轧无取向电工钢板,并实现了批量化生产。结果表明：开发的50W800板平均磁性性能铁损P1.5/50≈5.08W/kg,磁感B50=1.73T;产品板形和表面质量良好。     

宝钢涂层半工艺无取向电工钢的退火工艺和产品特性

宝钢涂层半工艺无取向电工钢产品B50A700T(≤0.003%C、1.25%～0.65%Si)和B50A1300T(≤0.003%C、0.50%～0.15%Si)由铁水预处理-顶底复吹转炉-RH-连铸-热轧-冷轧-退火工艺生产。试验了成品退火温度550～900℃对该无取向电工钢HV1硬度值的影响和680～800℃消除应力退火对该钢磁性的影响。在采用成品退火温度650～700℃生产的涂层半工艺无取向产品,经750℃×2 h消除应力退火后,牌号B50A700T的铁损为4.10 W/kg,而牌号B50A1300T的铁损为4.70 W/kg。     

TSCR流程试制取向硅钢的组织演变

通过研究以Cu2S为主抑制剂的取向硅钢在薄板坯连铸连轧全流程中的组织演变,比较了工艺优化前后的差别。结果表明,TSCR流程试制的取向硅钢经传统的后工序工艺处理,初次再结晶平均晶粒尺寸约为15.5μm,晶粒度为8.61,生产出来的成品中的二次晶粒的尺寸与普通取向硅钢的相当,成品的性能为B8=1.865 T,P1.7/50=1.409 W/kg;后工序的工艺优化后,初次再结晶晶粒更加细小和均匀,平均晶粒尺寸约为13.6μm,晶粒度为9.13,二次再结晶发展更加完善,成品的磁性能得到提升,为B8=1.884 T,P1.7/50=1.394 W/kg;证明以Cu2S为主抑制剂采用TSCR流程生产取向硅钢是可行的。