低温高速永磁电机硅钢片铁心电磁性能变化机理研究

由于低温泵用高速电机工作在低温环境中,探究低温环境对构件材料性能的影响、低温条件对电机特性的作用机理以及形成统一的选材原则已经成为该类电机亟待解决的问题。采用实验法在常温(25℃)和低温(-196℃)条件下对不同系列的冷轧无取向硅钢片的电磁性能进行了研究,分析了低温环境与频率对硅钢片电磁性能的影响情况。基于实测数据并采用有限元法计算了电机定子铁耗,得到了电机采用不同系列硅钢片的定子铁耗分布以及变化情况。为了探究低温环境下采用不同系列硅钢片时电机定子铁耗变化幅度不同的原因,采用低温冲击法对硅钢片的矫顽力进行测量,验证了有限元计算所得规律的正确性。探明低温条件对硅钢片电磁性能的影响机理,提出低温高速高频电机铁心材料的选材建议,为低温工作环境下低温电机铁心材料选材提供理论借鉴与参考。

高牌号无取向硅钢生产流程中织构控制研究现状

在节能减排的背景之下,水电、风电和核电等清洁能源行业得到了快速发展。高牌号无取向硅钢是上述发电机组应用最普遍的铁芯材料。因此,开发低铁损和高磁感的高牌号无取向硅钢是清洁能源产业高质量发展的前提条件。织构是影响高牌号无取向硅钢磁感和铁损的主要因素之一,受到生产工艺的影响。然而,高牌号无取向硅钢工艺流程长,影响织构控制的工艺因素众多。为了满足高牌号无取向硅钢在低铁损时实现高磁感,在产品加工时应尽量避免对磁性能不利的{111}织构的形成,促进对其有利的{100}和{110}织构形成。本文首先介绍了高牌号无取向硅钢的工艺流程,对比了国内外钢铁企业产品的磁性能(P_(15/50)和B_(50))。其次,阐述了高牌号无取向硅钢在炼钢、热轧、常化、冷轧和成品退火过程中促进有利织构形成的影响因素。最后,归纳出能促进高牌号无取向硅钢有利织构形成的生产工艺,并对织构控制的发展方向提出了建议。

低温HiB钢全流程组织、织构演变及成品磁性能

以低温高磁感取向硅钢(HiB钢)全流程生产过程中各工序段的热轧板、常化板、冷轧板、脱碳渗氮板和成品板为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和电子背散射衍射仪(EBSD)表征其组织与织构,分析低温HiB钢生产全流程组织与织构的演变规律,探究其对低温HiB钢成品板磁性能的影响。结果表明:低温HiB钢热轧板、常化板的组织和织构在厚度方向上存在显著差异,Goss晶粒起源于热轧板1/4次表层,热轧板与常化板的织构种类相同,仅织构强度存在差异,中心层主要织构为{118}<110>;冷轧板为纤维状变形组织,形成了较强的α纤维织构和γ纤维织构,{111}<110>的织构强度最高,为14.4;脱碳渗氮板以α^(*)纤维和γ纤维织构为主,分别集中在{114}<481>和{111}<112>处,Goss晶粒周围主要为{114}<481>和{111}<112>取向晶粒,尺寸小于其他晶粒,不具有数量和生长优势。磁性能为B_(8)≥1.89 T,P_(1.7/50)≤0.97 W/kg的成品板Goss晶粒发展完善,晶粒尺寸达到厘米级,晶界呈锯齿状,Goss织构锋锐;磁性能为B_(8)=1.83 T,P_(1.7/50)=1.27 W/kg的成品板中多为异常长大的非高斯与高斯位向偏离角较大的取向晶粒,且晶界光滑;大部分晶粒未发生二次再结晶的成品板组织为细晶组织,磁性能B_(8)=1.77 T,P_(1.7/50)=1.48 W/kg。

3.3%Si高强无取向电工钢再结晶组织演变及其对性能的影响

探究3.3%Si高强无取向硅钢再结晶组织与织构的演变及其对磁性能与力学性能的影响规律与机理。借助光学显微镜,扫描电镜分析冷轧-退火在不同阶段再结晶组织与织构,利用磁性能设备测试铁损与磁感应强度,万能拉伸试验机测试力学性能。结果表明,3.3%Si高强无取向硅钢冷轧后组织沿轧向呈纤维状分布,主要织构是{001}<110>织构,在900℃退火30s发生部分再结晶,随着退火时间的延长,纤维状组织消失,得到等轴状铁素体,晶粒尺寸由7.8μm增大到25.1μm,{111}<112>与{111}<110>织构逐渐增强,退火时间为240s时,形成了较强的{114}<481>织构,该织构能对织构有一定的抑制作用。实验钢在900℃退火120s时,磁性能与力学性能均最佳,屈服强度为527MPa,高频铁损P_(1.0/400)为18.79W/kg,磁感应强度B_(5000)为1.644T。

轧制法制备低铁损高磁感6.4%(质量分数)硅钢及其织构演变

采用轧制法制备出具有低铁损高磁感0.23mm厚6.4%(质量分数)Si高硅钢。沿轧制方向的最终磁性能为B8=1.474 T,B50=1.714 T;P10/50=0.30W/kg,P15/50=0.88W/kg。利用X射线衍射及背散射电子衍射(EBSD)技术分析了高硅钢在轧制及退火过程中的织构演变过程。结果表明,通过采用大压下率热轧,确保热轧板次表层中产生更多的高斯织构,随后进行遗传;温轧板中粗大的晶粒有利于冷轧剪切带的形成;冷轧板经脱碳退火后生成强{210}〈001〉织构及次表层较强的高斯织构是在轧向上获得高磁感的原因,归因于其在{111}〈112〉冷轧形变晶粒内的剪切带优先形核并长大;最终退火后虽出现了随机取向,但以{310}〈001〉织构为代表的η织构得以保留并且增强,进一步提高了磁感。随着退火温度的升高及保温时间的延长,高硅钢薄板晶粒尺寸不断增大,铁损明显降低。

薄板坯连铸连轧流程生产高磁感取向硅钢的研究现状与技术分析

概述了高磁感取向硅钢生产工艺的研究现状及发展趋势。介绍了国内外薄板坯连铸连轧流程生产高磁感取向硅钢的研究现状。从流程工序特点、热履历、组织与抑制剂控制方面进行对比,分析了薄板坯连铸连轧流程相对传统板坯流程生产高磁感取向硅钢的技术优势,在此基础上提出了利用该流程生产高磁感取向硅钢需要解决的主要技术难点。

电磁连铸铝合金扁锭结晶器内磁场的改善

用特斯拉计测量了电磁连铸铝合金扁锭结晶器内的磁感应强度,发现与只有感应线圈的情况相比,结晶器内的磁场严重衰弱,不能满足软接触电磁连铸的要求,其原因是结晶器铝壁的磁导率较小,造成电磁场的涡流损耗,导致结晶器内的磁场衰弱。硅钢片导磁性优良,将其布置在感应线圈周围,可以降低结晶器内磁路的磁阻,使大部分磁力线形成回路,从而减少磁场衰弱,提高结晶器内的磁感应强度。硅钢片在结晶器内的最佳布置情况为:在线圈底部和侧面都放置硅钢片,其中侧面放置6片,厚度为1.8mm,与线圈距离为8.5mm。

扩散工艺对6.5%WtSi高硅钢性能的影响

本文简要介绍了用电沉积-扩散工艺制造Fe-65mg.g-1高硅钢片的研制工作。电沉积工艺具有低温沉积、无强烈腐蚀、无污染、成本低、工艺操作性好的特点。对于0.5mm厚的硅钢片,用电沉积-扩散工艺处理后的磁性能为:P1.5/50=1.86 w/kg,P0.2/10000=103.2w/kg,B5000=1.64T,磁性能可与日本NKK公司CVD工艺产品相媲美。

高磁感取向硅钢(Hi-B)中AlN抑制剂的固溶析出行为

AlN主要作为Hi-B钢生产的抑制剂来抑制初次晶粒的长大,促进二次再结晶。本文分析总结了国内外对Hi-B钢中AlN抑制剂固溶析出行为的研究工作,并提出了进一步研究的方向。

高速变频电机仿真中硅钢片材料特性预测研究

采用谐波分析法对PWM逆变器供电的高速电机进行仿真,并提出了一个基于神经网络的硅钢片材料特性预测模型,能够快速而准确地给出任意状态下硅钢片的材料特性数据。该方法对于高速变频电机设计具有现实意义。

日本高磁感取向硅钢最新进展(Ⅰ)

收集整理日本2004年度硅钢专利文献152项,其中高磁感Hi-B取向硅钢专利文献34项。Hi-B钢最新技术涉及诸多方面,主要有:开发新型抑制剂和高磁场用钢、研究低温板坯加热工艺、改进脱碳退火工艺、改善薄膜外观质量,采取措施降低铁损等,本文仅对其中的部分进行分析、研究,以供借鉴。

浅谈氮元素在高磁感取向硅钢生产中的作用

介绍在以AlN为主要抑制剂的高磁感取向硅钢生产过程中氮元素的作用,以及其在各工序中的形态对二次再结晶和最终成品磁性能的影响。

热轧冷却工艺对含铜Hi-B钢抑制剂的影响

模拟CSP工艺试制的含铜Hi-B取向硅钢(/%:0.06C,3.38Si,0.14Mn,0.013P,0.003S,0.37Cu,0.019Als,0.008 7N)由实验室15 kg真空感应炉熔炼铸成60 mm×120 mm板坯经5道次热轧成3.95 mm板,终轧温度870℃。研究了(轧后870℃水冷)直接水淬和(870℃水冷至580℃空冷)阶梯冷却工艺对热轧板表层和心部抑制剂析出的影响。结果表明,热轧板中析出的主要抑制剂为Cu_2S球形颗粒,和析出一些MnS等;在热轧板表层析出的抑制剂比中心层少,但平均尺寸比中心层大;阶梯冷却钢中的析出抑制剂尺寸大于直接水淬钢中的析出抑制剂尺寸。

特高压变压器用高磁感取向硅钢片励磁特性

为确定不同类型取向硅钢片应用于特高压变压器时的励磁性能,对普通高磁感和经激光刻痕磁畴细化的2类取向硅钢片试样的单位铁损、磁化特性曲线、激磁功率曲线和磁致伸缩率4项基础磁性能进行了对比测试,对采用2类硅钢片设计成的单相双柱旁轭式特高压变压器铁芯时的空载损耗和空载电流进行了计算,对2类硅钢片制造成的1 000 k V特高压变压器主体变整机的空载损耗、空载电流、励磁特性曲线和空载噪声特性进行了试验研究和分析。结果表明：采用经激光刻痕磁畴细化的国产0.27 mm取向硅钢较同厚度进口高磁感取向硅钢片的样品,单位铁损及特高压变压器整机空载损耗小,空载附加损耗系数相近,而两类硅钢样片的磁化电流和磁致伸缩率与特高压变压器整机空载励磁电流和空载噪声无对等关系。

低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制

采用正交方案研究了不同Si、Mn、P、Sn Sb、B、N等元素组成试料及后工序主要工艺参数对磁性影响规律 ,提出了可供大生产试制P1 5 5 0 =4.0 0 - 8.0 0W kg范围、B5 0 比现行对应各牌号普通硅钢高 0 .1T(B5 0 ≥ 1.75～ 1.80T)以上。

高磁感取向硅钢研究开发的关键工艺及其研究进展

综述了高磁感取向硅钢在稀土微合金化设计、抑制剂形成、渗氮处理、表面绝缘涂层和激光刻痕等关键工艺的研究现状及取得的最新进展,讨论了目前这些关键工艺环节研究还存在的问题,最后指出了高磁感取向硅钢关键工艺环节研究未来的发展思路,尤其指出需要加强激光刻痕技术与表面涂层技术的有机结合。

高磁感低铁损35 W180无取向硅钢板的生产技术要点分析

分析了高磁感低铁损35W180无取向硅钢板的生产技术要点,界定了材料的成分组成。为了得到满足铁损W15/50≤3.20 W/kg,B50≥（1.65＋0.025×W15/50）T的材料,钢中0.1～3.0μm粒径的夹杂物的数量应低于5000个/mm2。介绍了加工性、圆周性及低磁场特性优良的生产工艺。

日本高磁感取向硅钢最新进展(Ⅱ)

收集整理日本2004年度硅钢专利文献152项,其中高磁感Hi-B取向硅钢专利文献34项。Hi-B钢最新技术涉及诸多方面,本文对开发高温退火隔离剂,改善最终高温退火工艺,无铬薄膜的形成方法,改善薄膜质量进行了分析、研究,以供借鉴。

基于变压器模型的特高压变压器饱和励磁特性研究

为弥补目前仿真计算和变压器整机试验对特高压变压器饱和励磁特性研究的不足,选取进口和国产的高磁感取向硅钢片分别进行标准试样的基础磁性能测试,并分别搭建与特高压变压器结构相同、磁通密度等效的变压器铁心模型,基于该模型建立变压器饱和励磁特性检测系统,对测试得到的标准试样的基础磁性能和变压器模型的过励磁特性进行了研究和分析。结果表明:特高压变压器硅钢铁心模型在过励磁条件下,变压器模型的励磁特性与标准试样的基础磁特性变化的关系不完全符合计算公式;电压波形能保持基本的正弦波形态,空载电流畸变严重,各高次谐波的比重相比增大;采用的同规格的进口和国产高磁感取向硅钢片的标准试样的基础磁性能基本一致,对应的变压器铁心模型的饱和励磁特性存在一定差异。

冷轧压下率对Hi-B高磁感取向硅钢初次再结晶织构的影响

模拟CSP Hi-B钢(/%:0.05C,0.20Mn,3.47Si,0.001 5S,0.007P,0.027Al,0.006 0N)窄带制造流程为25 kg真空感应炉熔炼-浇铸成40 mm×85 mm扁锭-热轧2.5 mm板-930℃常化处理-冷轧成0.6 mm(76%),0.4mm(84%),0.3 mm(88%)和0.2 mm(92%)薄板-830℃5 min初次再结晶退火。、采用X-射线衍射测量技术(XRD)对初次再结品退火后的试样进行织构分析。结果表明,初次冉结晶退火后,GOSS织构主要形成于次表层,有少量的GOSS织构存存于76%压下量的1/4层;随压下量的增加,α纤维织构中的{112}〈1 10〉和{001}〈110〉取向强度逐渐减弱,而γ纤维织构中的{111}〈112〉和{11 1}〈110〉取向强度先增强后减弱;在压下量为88%时,γ纤维织构强烈向{111}〈112〉取向集中,强度达到最大,最有利于GOSS织构的形成。