電機使用無取向硅鋼磁性能不良分析。
內容簡介:無取向硅鋼主要應用于電機鐵芯,用途廣泛、市場廣闊。磁性能是無取向硅鋼產品品質的重要衡量指標,但50W470 無取向硅鋼會出現(xiàn)磁性能不良的情況,導致客戶生產出來的電機等產品性能不夠穩(wěn)定,影響了客戶的使用。
無取向硅鋼磁性能不良的主要原因是加熱爐加熱溫度偏高。加熱溫度過高抑制成品再結晶晶粒長大,并惡化再結晶織構,從而導致磁性能不良。采取降低加熱溫度、減少硫的質量分數(shù)等措施,有效地解決了50W470 無取向硅鋼磁性能不良的現(xiàn)象。
50W470 無取向硅鋼主要應用于電機鐵芯,用途廣泛、市場廣闊。磁性能是無取向硅鋼產品品質的重要衡量指標,但50W470 無取向硅鋼會出現(xiàn)磁性能不良的情況,導致客戶生產出來的電機等產品性能不夠穩(wěn)定,影響了客戶的使用。
本文主要研究 50W470 無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象產生的原因,并有針對性地提出了改進措施,效果良好。
一、 磁性能不良現(xiàn)象
50W470無取向硅鋼在生產過程中,正常情況下,沿長度方向鐵損曲線基本為一條直線,見圖 1 ( a) ,鐵損值( P15 /50) 為 3.1 ~ 3.4 W/kg,相對應的磁感( B50) 大于 1.67 T,總體上磁性能良好。有時也會出現(xiàn)鐵損偏高或鐵損整體波動的情況。鐵損偏高通常對應較低的磁感,主要有兩種表現(xiàn),一是鋼帶頭、尾鐵損出現(xiàn)嚴重偏高,見圖 1 ( b) ,帶 頭 鐵損 ( P15 /50) 接近 3.75 W/kg,磁感( B50) 不足 1.66 T; 二是整卷鋼帶鐵損出現(xiàn)明顯的波動,見圖 1( c) ,波 動最高點經常大于 3.4 W/kg。這些磁性能不良的產品應降級或判廢,造成了較大的經濟損失。
在50W470 無取向硅鋼鐵損正常處和鐵損偏高處分別取樣,做金相組織和織構檢測并進行分析。金相組織檢測結果見圖 2( a) ,( b) 。圖 2( a) 為鐵損正常的金相組織,晶粒尺寸約為 70 μm,晶粒尺寸比較均勻。圖 2( b) 為鐵損偏高的金相組織,晶粒尺寸約為 50 μm,晶粒尺寸差別較大。對于再結晶晶粒,晶界處的點陣是畸變的,晶體缺陷多,內應力大。平均晶粒尺寸增大,晶界所占面積減小,磁滯損耗降低; 因此,但晶粒尺寸增大,磁疇尺寸增大,渦流損耗增高。為了降低鐵損,晶粒應有一個合適的臨界尺寸。對于相同牌號的無取向硅鋼來說,晶粒尺寸減小不利于降低鐵損。
對 50W470 牌號無取向硅鋼鐵損正常樣品和鐵損偏高樣品電機做織構分析,結果見圖 3( a),( b) 。二者再結晶織構均由{100}( <001> / /ND) ,{111} <112>以及 Goss( {110}<001> ) 等組成。相對于鐵損偏高的樣品,正常鐵損樣品擁有更強的{100}和較弱的{111}<112>組分,Goss 織構強度基本相等。在無取向硅鋼中,{100} ( <001> / /ND) 面織 構高鐵損 P15 /50 降低,因為在{100} 晶面上有兩個易磁化 <100> 方向;其次是 η ( <100> / /RD) 織構,在此方向上有一個 <100> 方向。{111} ( <111> / /ND) 面織構 P15 /50較高,在此晶面上沒有易磁化的 <100> 方向,{111} <112> 是主要的{111} 織構之一。
鐵損偏高樣品的再結晶晶粒尺寸比鐵損正常樣品的晶粒尺寸小,且均勻性較差,其不利的{111} <112> 織構更強,有利的{100} 織構較弱。
通過對 50W470 無取向硅鋼的化學成分和生產 工藝進行分析,發(fā)現(xiàn)鐵損偏高和波動的樣品對應的加熱爐二加段、均熱段加熱溫度偏高,尤其是加熱爐兩側溫度偏高; 另外鐵損波動曲線的周期也與水梁數(shù)量吻合,因此可以判斷導致鐵損波動的主要原因是加熱溫度過高。
電機板坯加熱溫度降低,磁性能得到明顯改善,不但磁感應強度得到了提高,而且鐵損也有所降低;反之,加熱溫度增高,磁性能惡化。
電機硅鋼冶煉過程中存在的 S,N 等雜質元素,它們與合金元素 Mn,Al 分別化合生成 MnS和 AlN。板坯加熱時,MnS 和 AlN 逐漸固溶,在隨后的熱軋過程中,由于鋼帶溫度降低,其固溶度下降,MnS 和 AlN 彌散析出。板坯加熱溫度越高,其固溶量越多,沉淀析出物數(shù)量也越多,越細??;板坯加熱溫度越低,不但沉淀析出物數(shù)量越少,而且析出物的尺寸較粗大。 在對大角晶界遷移的阻礙方面,細小的沉淀析出物要比粗大的阻礙力大。因此,在成品退火時要 阻礙晶粒長大,使成品晶粒細小,從而使鐵損中的磁滯損耗增加。另外,較高的板坯加熱溫度也使得再 結晶織構中對磁性能不利的{ 111} <112>組分增多,從而使成品鐵損增加,同時磁感強度降低。綜上所述,在軋機軋制能力允許的條件下,加熱溫度越低越好,以防止 MnS 和 AlN 過多析出。
二、 措施及效果
1) 提高板坯進加熱爐溫度,促進板坯溫度均勻,減小鐵損波動;
2) 降低爐氣溫度,加熱溫度嚴格控制在1150 ℃以下,加熱時間控制在 200 min 以內,抑制熱軋過程中 MnS 和 AlN 的析出;
3) 換輥或故障期間,硅鋼板坯在加熱爐內等待時應停在中位,減輕水梁印溫度波動。
通過采取以上措施,基本上杜絕了50W470無取向硅鋼磁性能不良的現(xiàn)象,此措施也適用于其他不經?;に嚨臒o取向硅鋼。
三、 結論
電機使用50W470無取向硅鋼磁性能不良主要是由于板坯加熱溫度過高造成的。板坯加熱溫度過高造成產品再結晶晶粒尺寸偏小,同時增強對磁性能不利的{111} <112> 織構,減弱有利的{100} 織構,從而惡化了磁性能。通過優(yōu)化加熱工藝等措施,有效地解決了50W470無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象。
轉載請說明來自西安泰富西瑪電機(西安西瑪電機集團股份有限公司)官方網(wǎng)站:http://m.dznw.net.cn/zixun/dianjibaike172.html
50W470 無取向硅鋼主要應用于電機鐵芯,用途廣泛、市場廣闊。磁性能是無取向硅鋼產品品質的重要衡量指標,但50W470 無取向硅鋼會出現(xiàn)磁性能不良的情況,導致客戶生產出來的電機等產品性能不夠穩(wěn)定,影響了客戶的使用。
本文主要研究 50W470 無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象產生的原因,并有針對性地提出了改進措施,效果良好。
一、 磁性能不良現(xiàn)象
50W470無取向硅鋼在生產過程中,正常情況下,沿長度方向鐵損曲線基本為一條直線,見圖 1 ( a) ,鐵損值( P15 /50) 為 3.1 ~ 3.4 W/kg,相對應的磁感( B50) 大于 1.67 T,總體上磁性能良好。有時也會出現(xiàn)鐵損偏高或鐵損整體波動的情況。鐵損偏高通常對應較低的磁感,主要有兩種表現(xiàn),一是鋼帶頭、尾鐵損出現(xiàn)嚴重偏高,見圖 1 ( b) ,帶 頭 鐵損 ( P15 /50) 接近 3.75 W/kg,磁感( B50) 不足 1.66 T; 二是整卷鋼帶鐵損出現(xiàn)明顯的波動,見圖 1( c) ,波 動最高點經常大于 3.4 W/kg。這些磁性能不良的產品應降級或判廢,造成了較大的經濟損失。
在50W470 無取向硅鋼鐵損正常處和鐵損偏高處分別取樣,做金相組織和織構檢測并進行分析。金相組織檢測結果見圖 2( a) ,( b) 。圖 2( a) 為鐵損正常的金相組織,晶粒尺寸約為 70 μm,晶粒尺寸比較均勻。圖 2( b) 為鐵損偏高的金相組織,晶粒尺寸約為 50 μm,晶粒尺寸差別較大。對于再結晶晶粒,晶界處的點陣是畸變的,晶體缺陷多,內應力大。平均晶粒尺寸增大,晶界所占面積減小,磁滯損耗降低; 因此,但晶粒尺寸增大,磁疇尺寸增大,渦流損耗增高。為了降低鐵損,晶粒應有一個合適的臨界尺寸。對于相同牌號的無取向硅鋼來說,晶粒尺寸減小不利于降低鐵損。
對 50W470 牌號無取向硅鋼鐵損正常樣品和鐵損偏高樣品電機做織構分析,結果見圖 3( a),( b) 。二者再結晶織構均由{100}( <001> / /ND) ,{111} <112>以及 Goss( {110}<001> ) 等組成。相對于鐵損偏高的樣品,正常鐵損樣品擁有更強的{100}和較弱的{111}<112>組分,Goss 織構強度基本相等。在無取向硅鋼中,{100} ( <001> / /ND) 面織 構高鐵損 P15 /50 降低,因為在{100} 晶面上有兩個易磁化 <100> 方向;其次是 η ( <100> / /RD) 織構,在此方向上有一個 <100> 方向。{111} ( <111> / /ND) 面織構 P15 /50較高,在此晶面上沒有易磁化的 <100> 方向,{111} <112> 是主要的{111} 織構之一。
鐵損偏高樣品的再結晶晶粒尺寸比鐵損正常樣品的晶粒尺寸小,且均勻性較差,其不利的{111} <112> 織構更強,有利的{100} 織構較弱。
通過對 50W470 無取向硅鋼的化學成分和生產 工藝進行分析,發(fā)現(xiàn)鐵損偏高和波動的樣品對應的加熱爐二加段、均熱段加熱溫度偏高,尤其是加熱爐兩側溫度偏高; 另外鐵損波動曲線的周期也與水梁數(shù)量吻合,因此可以判斷導致鐵損波動的主要原因是加熱溫度過高。
電機板坯加熱溫度降低,磁性能得到明顯改善,不但磁感應強度得到了提高,而且鐵損也有所降低;反之,加熱溫度增高,磁性能惡化。
電機硅鋼冶煉過程中存在的 S,N 等雜質元素,它們與合金元素 Mn,Al 分別化合生成 MnS和 AlN。板坯加熱時,MnS 和 AlN 逐漸固溶,在隨后的熱軋過程中,由于鋼帶溫度降低,其固溶度下降,MnS 和 AlN 彌散析出。板坯加熱溫度越高,其固溶量越多,沉淀析出物數(shù)量也越多,越細??;板坯加熱溫度越低,不但沉淀析出物數(shù)量越少,而且析出物的尺寸較粗大。 在對大角晶界遷移的阻礙方面,細小的沉淀析出物要比粗大的阻礙力大。因此,在成品退火時要 阻礙晶粒長大,使成品晶粒細小,從而使鐵損中的磁滯損耗增加。另外,較高的板坯加熱溫度也使得再 結晶織構中對磁性能不利的{ 111} <112>組分增多,從而使成品鐵損增加,同時磁感強度降低。綜上所述,在軋機軋制能力允許的條件下,加熱溫度越低越好,以防止 MnS 和 AlN 過多析出。
二、 措施及效果
1) 提高板坯進加熱爐溫度,促進板坯溫度均勻,減小鐵損波動;
2) 降低爐氣溫度,加熱溫度嚴格控制在1150 ℃以下,加熱時間控制在 200 min 以內,抑制熱軋過程中 MnS 和 AlN 的析出;
3) 換輥或故障期間,硅鋼板坯在加熱爐內等待時應停在中位,減輕水梁印溫度波動。
通過采取以上措施,基本上杜絕了50W470無取向硅鋼磁性能不良的現(xiàn)象,此措施也適用于其他不經?;に嚨臒o取向硅鋼。
三、 結論
電機使用50W470無取向硅鋼磁性能不良主要是由于板坯加熱溫度過高造成的。板坯加熱溫度過高造成產品再結晶晶粒尺寸偏小,同時增強對磁性能不利的{111} <112> 織構,減弱有利的{100} 織構,從而惡化了磁性能。通過優(yōu)化加熱工藝等措施,有效地解決了50W470無取向硅鋼磁性能不良現(xiàn)象。
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