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电机使用无取向硅钢磁性能不良分析。

合乐888登录:无取向硅钢主要应用于电机铁芯,用途广泛、市场广阔。磁性能是无取向硅钢产品品质的重要衡量指标,但50W470 无取向硅钢会出现磁性能不良的情况,导致客户生产出来的电机等产品性能不够稳定,影响了客户的使用。
      无取向硅钢磁性能不良的主要原因是加热炉加热温度偏高。加热温度过高抑制成品再结晶晶粒长大,并恶化再结晶织构,从而导致磁性能不良。采取降低加热温度、减少硫的质量分数等措施,有效地解决了50W470 无取向硅钢磁性能不良的现象。

      50W470 无取向硅钢主要应用于电机铁芯,用途广泛、市场广阔。磁性能是无取向硅钢产品品质的重要衡量指标,但50W470 无取向硅钢会出现磁性能不良的情况,导致客户生产出来的电机等产品性能不够稳定,影响了客户的使用。

      本文主要研究 50W470 无取向硅钢磁性能不良现象产生的原因,并有针对性地提出了改进措施,效果良好。

一、 磁性能不良现象

      50W470无取向硅钢在生产过程中,正常情况下,沿长度方向铁损曲线基本为一条直线,见图 1 ( a) ,铁损值( P15 /50) 为 3.1 ~ 3.4 W/kg,相对应的磁感( B50) 大于 1.67 T,总体上磁性能良好。有时也会出现铁损偏高或铁损整体波动的情况。铁损偏高通常对应较低的磁感,主要有两种表现,一是钢带头、尾铁损出现严重偏高,见图 1 ( b) ,带 头 铁损 ( P15 /50) 接近 3.75 W/kg,磁感( B50) 不足 1.66 T; 二是整卷钢带铁损出现明显的波动,见图 1( c) ,波 动最高点经常大于 3.4 W/kg。这些磁性能不良的产品应降级或判废,造成了较大的经济损失。
电机使用无取向硅钢磁性能不良分析——合乐888登录官方网站
      在50W470 无取向硅钢铁损正常处和铁损偏高处分别取样,做金相组织和织构检测并进行分析。金相组织检测结果见图 2( a) ,( b) 。图 2( a) 为铁损正常的金相组织,晶粒尺寸约为 70 μm,晶粒尺寸比较均匀。图 2( b) 为铁损偏高的金相组织,晶粒尺寸约为 50 μm,晶粒尺寸差别较大。对于再结晶晶粒,晶界处的点阵是畸变的,晶体缺陷多,内应力大。平均晶粒尺寸增大,晶界所占面积减小,磁滞损耗降低; 因此,但晶粒尺寸增大,磁畴尺寸增大,涡流损耗增高。为了降低铁损,晶粒应有一个合适的临界尺寸。对于相同牌号的无取向硅钢来说,晶粒尺寸减小不利于降低铁损。
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      对 50W470 牌号无取向硅钢铁损正常样品和铁损偏高样品电机做织构分析,结果见图 3( a),( b) 。二者再结晶织构均由{100}( <001> / /ND) ,{111} <112>以及 Goss( {110}<001> ) 等组成。相对于铁损偏高的样品,正常铁损样品拥有更强的{100}和较弱的{111}<112>组分,Goss 织构强度基本相等。在无取向硅钢中,{100} ( <001> / /ND) 面织 构高铁损 P15 /50 降低,因为在{100} 晶面上有两个易磁化 <100> 方向;其次是 η ( <100> / /RD) 织构,在此方向上有一个 <100> 方向。{111} ( <111> / /ND) 面织构 P15 /50较高,在此晶面上没有易磁化的 <100> 方向,{111} <112> 是主要的{111} 织构之一。

      铁损偏高样品的再结晶晶粒尺寸比铁损正常样品的晶粒尺寸小,且均匀性较差,其不利的{111} <112> 织构更强,有利的{100} 织构较弱。
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      通过对 50W470 无取向硅钢的化学成分和生产 工艺进行分析,发现铁损偏高和波动的样品对应的加热炉二加段、均热段加热温度偏高,尤其是加热炉两侧温度偏高; 另外铁损波动曲线的周期也与水梁数量吻合,因此可以判断导致铁损波动的主要原因是加热温度过高。

      电机板坯加热温度降低,磁性能得到明显改善,不但磁感应强度得到了提高,而且铁损也有所降低;反之,加热温度增高,磁性能恶化。

      电机硅钢冶炼过程中存在的 S,N 等杂质元素,它们与合金元素 Mn,Al 分别化合生成 MnS和 AlN。板坯加热时,MnS 和 AlN 逐渐固溶,在随后的热轧过程中,由于钢带温度降低,其固溶度下降,MnS 和 AlN 弥散析出。板坯加热温度越高,其固溶量越多,沉淀析出物数量也越多,越细小;板坯加热温度越低,不但沉淀析出物数量越少,而且析出物的尺寸较粗大。 在对大角晶界迁移的阻碍方面,细小的沉淀析出物要比粗大的阻碍力大。因此,在成品退火时要 阻碍晶粒长大,使成品晶粒细小,从而使铁损中的磁滞损耗增加。另外,较高的板坯加热温度也使得再 结晶织构中对磁性能不利的{ 111} <112>组分增多,从而使成品铁损增加,同时磁感强度降低。综上所述,在轧机轧制能力允许的条件下,加热温度越低越好,以防止 MnS 和 AlN 过多析出。

二、 措施及效果

      1) 提高板坯进加热炉温度,促进板坯温度均匀,减小铁损波动;
      2) 降低炉气温度,加热温度严格控制在1150 ℃以下,加热时间控制在 200 min 以内,抑制热轧过程中 MnS 和 AlN 的析出;
      3) 换辊或故障期间,硅钢板坯在加热炉内等待时应停在中位,减轻水梁印温度波动。
      通过采取以上措施,基本上杜绝了50W470无取向硅钢磁性能不良的现象,此措施也适用于其他不经常化工艺的无取向硅钢。

三、 结论

      电机使用50W470无取向硅钢磁性能不良主要是由于板坯加热温度过高造成的。板坯加热温度过高造成产品再结晶晶粒尺寸偏小,同时增强对磁性能不利的{111} <112> 织构,减弱有利的{100} 织构,从而恶化了磁性能。通过优化加热工艺等措施,有效地解决了50W470无取向硅钢磁性能不良现象。

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