什麼是取向矽鋼?
取向矽鋼,又稱取向矽鋼(GO)、冷軋取向矽鋼(CRGO)或變壓器鋼,是一種軟磁多晶金屬合金。其中矽含量為3%,可增加電阻率,減少渦流損耗,降低矯頑力,顯著改善鐵的磁性和電氣性能。透過控制軋製方向和軋製溫度,使其晶粒沿著軋製方向排列,形成取向組織。晶粒尺寸越大,損失越小,因此取向矽鋼的晶粒尺寸比其他普通鋼大。
取向矽鋼類型
另外,依磁性測量不同,取向矽鋼可分為普通取向矽鋼和高磁感取向矽鋼兩大類。
普通取向矽鋼:又稱CGO矽鋼。其磁感應強度小於1.88T。
高磁感取向矽鋼:又稱HiB取向矽鋼。其磁感應強度大於1.88T。
它是如何製造的?
取向矽鋼通常在氧氣轉爐中冶煉,並經過一些必要的製造步驟,包括:
冶煉-鑄造-板坯加熱-熱軋(1100℃-1250℃)-正火-酸洗-冷軋(20℃-50℃)-熱處理-塗MgO-退火(700℃-900℃)-拉伸退火塗層-磁性測量
*筆記:
1. 合金化時,碳、硫、氧和氮的濃度必須保持較低水平,因為這些元素表明存在碳化物、硫化物、氧化物和氮化物。這些化合物,即使顆粒直徑只有一微米,也會增加磁滯損耗,同時降低磁導率。
2.取向矽鋼矽含量為3%左右,碳質量分數為0.03%-0.05%,鐵含量在95%以上。它還要求鋼中的氧化物夾雜物含量較低,且必須含有某種抑制劑(MnS、A1N)。抑制劑的作用是阻止初次再結晶晶粒的長大,促進二次再結晶的發展,從而獲得高的取向。但抑制劑本身對磁性有損害,因此在完成抑製作用後必須經過淨化和高溫退火處理。使用第二相抑制劑時,必須提高板坯加熱溫度,使原來粗大的第二相粒子固溶,然後在熱軋或正火時以細小顆粒的形式析出,以增強抑制效果。
3. 取向矽鋼的質量是透過在鐵芯中流動的電流的較低損耗來衡量的。適當的芯體設計與優良的芯體材料品質相結合可發揮最佳效果。磁芯損耗主要以每公斤瓦特來衡量。
類型 | 年級 | 厚度(毫米) | 理論密度(公斤/立方分米) | 磁芯損耗值 P17/50 (W/kg) | 磁感應強度B8(T) |
普通 | B23G110 | 0.23 | 7.65 | 1.1 | 1.8 |
B23G120 | 1.2 | 1.8 | |||
B27G120 | 0.27 | 7.65 | 1.2 | 1.8 | |
B27G130 | 1.3 | 1.8 | |||
B30G120 | 0.3 | 7.65 | 1.2 | 1.8 | |
B30G130 | 1.3 | 1.8 | |||
B30G140 | 1.4 | 1.8 | |||
B35G135 | 0.35 | 7.65 | 1.35 | 1.8 | |
B35G145 | 1.45 | 1.8 | |||
B35G155 | 1.55 | 1.8 | |||
高磁感應 | B23P090 | 0.23 | 7.65 | 0.9 | 1.87 |
B23P095 | 0.95 | 1.87 | |||
B23P100 | 1 | 1.87 | |||
B27P095 | 0.27 | 7.65 | 0.95 | 1.88 | |
B27P100 | 1 | 1.88 | |||
B27P110 | 1.1 | 1.88 | |||
330P100 | 0.3 | 7.65 | 1 | 1.88 | |
B30P105 | 1.05 | 1.88 | |||
B30P110 | 1.1 | 1.88 | |||
B30P120 | 1.2 | 1.88 | |||
B35P115 | 0.35 | 7.65 | 1.15 | 1.88 | |
B35P125 | 1.25 | 1.88 | |||
B35P135 | 1.35 | 1.88 | |||
高磁感應(磁疇細化) | B23R080 | 0.23 | 7.65 | 0.8 | 1.87 |
B23R085 | 0.85 | 1.87 | |||
B23R090 | 0.9 | 1.87 | |||
B27R090 | 0.27 | 7.65 | 0.9 | 1.87 | |
B27R095 | 0.95 | 1.87 |
1.磁導率高。取向矽鋼晶粒沿著軋製方向排列,形成取向組織,優化了矽鋼的磁導率,提高了電氣設備的效率和性能。
2.磁飽和度高。取向矽鋼的晶粒沿著軋製方向排列,形成取向組織,提高了矽鋼的磁飽和感應強度,提高了電器設備的輸出功率。這對於在不同負載下維持效率至關重要。
3.磁滯損耗和渦流損耗低。取向矽鋼的晶粒沿著軋製方向排列,形成取向組織,降低了矽鋼的磁滯損耗,降低了電氣設備的能耗。
4.加工性能優良。取向矽鋼硬度較低,易於加工成各種形狀和尺寸的電器元件。
5.電阻率高。取向矽鋼的另一個重要特性是其高電阻率。當鋼中添加矽時,它會增加鋼的電阻率,否則電阻率會很低。這種高電阻率可最大限度地減少渦流分量,從而降低鐵芯損耗。因此,整個變壓器的工作得到最佳化。
6.機械彈性高。 GO矽鋼具有極高的機械彈性。當用於變壓器鐵芯或任何其他馬達或零件時,它可以延長其使用壽命。當物體受到壓力時,鋼材能夠保持其形狀。
7.減小磁致伸縮。它還具有非常低的磁致伸縮水平,從而可以降低噪音。磁致伸縮是一項重要特性,因為它有助於將電能轉換為機械能,而這正是變壓器的作用。然而高磁致伸縮會導致高振動水平。所以,取向矽鋼雖然無法完全消除磁致伸縮,但對降低磁致伸縮有很大幫助。
8.高層壓/堆疊。 GO層壓有助於最大限度地減少變壓器中的渦流和磁滯損耗。此外,它可以帶來更好、更緊湊的設計,從而減少所需材料。通常取向矽鋼的堆積係數往往超過理論最大值的95%。
9.磁性強。與無取向矽鋼相比,取向矽鋼在軋製方向上具有較強的磁性。這是因為這些晶體在冷軋方向上排列,然後經過熱處理過程形成取向結構。
10.成本效益。它還具有體積小、品質優、節能等特性,可滿足大型核電廠、水力發電廠、火力發電廠的需要。在相同容量的條件下,以取向矽鋼製成的變壓器鐵心體積減小,重量減輕,可節省矽鋼片、電磁線、絕緣材料等。
取向矽鋼是電力工業中不可或缺的軟磁性材料,可用於生產許多不同的電力設備,包括:
變壓器。可用於製造電力變壓器、配電變壓器、脈衝變壓器等各種類型變壓器的鐵心。
– 電流整流器。
– 並聯電抗器。
– 大型馬達。
– 磁放大器。
穩定器。
– 發電機。
– 大型旋轉機械。
– 機械零件和汽車零件。
– 定向磁場電氣產品。
– 高壓直流(HVDC)傳輸系統。
– 減少噪音和振動。