宝钢高效无取向电工钢的发展与应用

宝　钢　技　术2008年第4期
宝钢高效无取向电工钢的发展与应用
余寒峰,陈　晓,陈凌峰,谢世殊
(宝钢分公司　硅钢部,上海　200941)
摘要:介绍了宝钢高效无取向电工钢的发展历史、生产工艺技术、产能规模、牌号分布及性能特点。

对高效无取向电工钢采用简单替代普通无取向电工钢使用、局部优化设计替代普通无取向电工钢使用和全新设计机型使用等不同的应用方式进行了简单阐述比较,并对其在压缩机电机、家用电器电机、工业电机和E I铁芯等行业的应用进行了效果评价。

基于试用效果,讨论了采用宝钢高效电工钢对提升用户产品综合竞争力和促进国家节能降耗的意义。

关键词:高磁感;低铁损;无取向电工钢;节能
中图分类号:T M275　文献标识码:B　文章编号:1008-0716(2008)04-0012-03
D evelopm en t and Appli ca ti on s of Baosteel’s H i gh Eff i c i ency
Non2or i en ted Electr i ca l Steel
Yu H anfeng,C hen X iao,C hen L ingfeng,X ie S h ishu
(S ili con Steel D epart m en t,Baosteel Branch,Shangha i200941,Ch i n a)
Abstract:The devel opment hist ory,p r oducti on p r ocess,capacity,grades and p r operties of high efficiency non2o2 riented electrical steel manufactured by Baosteel are intr oduced.Its different app licati on ways are described briefly and compared with each other,such as using the high efficiency non2oriented electrical steel t o substitute the common non2oriented electrical steel,using the l ocally2ti m ized design t o substitute the original one and using the ne wly2de2 signed model.The effect assess ment was made on its app licati ons in s ome industries like the comp ress or mot or, household app liance mot or,industrial mot or and electr onic transf or mer coils.On the basis of the app licati on effect, the users’p r oduct competitiveness and the meaning t o the energy2saving nati on wide after using Baosteel’s high effi2 ciency non-oriented electrical steel are discussed.
Key words:high magnetic inductivity;l ow ir on l oss;non2oriented electrical steel;energy2saving
0　概述
便利的电能利用是各国能源利用的主流。

目前中国的电力消耗仅次于美国,而能源效率比国际先进水平低近10%。

其中我国电机消耗的电量约占全国用电量的60%[1],而中小型电机占全国电机功率的75%,若把中小型电机的效率平均提高1%,一年就可节电100多亿度,相当于100座中等水力发电站全年发电量。

为此,“十一五”期间,电机系统节能工程被列为国家十大重点节能工程之一[1],政府也将实施新的高效节能法规,对电机配套设备能效标准、家电产品能效标识制度作出新的规定,以倡导企
余寒峰　博士　1977年生　2006年毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所　现从事电工钢研究　电话　26643764
E2mail　yuhanfeng@ 业开发应用高效、节能的机电产品。

要提高电机的效率,从理论上讲主要是降低电机行运过程中自身发热所造成的电能消耗,即“铜损”和“铁损”。

而要减少电机的“铜损”和“铁损”,首先要提高制造机电的核心材料———电工钢的品质。

一般来说,电工钢磁感的提高,有利于降低因漆包线发热而产生的铜损,同时也有助于用材的减少、电机尺寸的缩小;而电工钢铁损的降低,将直接降低电机因电工钢本身发热而产生的铁损,提高电机效率,同时也有利于温升指标的改良。

而对目前普通无取向电工钢而言,铁损和磁感很难同时趋优[2-5],因此电工钢的发展,必须朝着兼具更高磁感、更低铁损的高效化方向发展[3]。

1　宝钢高效无取向电工钢的发展
电工钢作为宝钢两大战略产品之一,于2000
21
余寒峰等　宝钢高效无取向电工钢的发展与应用
年5月建成投产,当时主要生产市场急需的普通
中低牌号无取向电工钢。

为了适应压缩机、通用电机、电源变压器、精密电机等机电产品高效节能和小型化的发展要求,2005年起,宝钢开始自主研发与集成高效无取向电工钢一贯制制造技术,2006年试制获得成功,当年实现批量生产。

2007
年5月,无取向电工钢常化生产线建成投产后,宝钢高效无取向电工钢产品牌号逐步拓展,品质大幅提高,产量节节攀升,当年实现高效无取向电工钢产量10.60万t,占2007年无取向电工钢总交库量90.03万t 的11.8%,预计2008年高效无取向电工钢产量将达到22万t 。

宝钢高效无取向电工钢,按系列主要分为保证交货状态下高磁感、低铁损的AH 系列和保证用户退火后使用性能的AR 系列。

目前已开发了9个牌号,实现全系列批量供货,并且还可根据用
户的特殊要求,进行专用牌号的开发与生产。

2　生产工艺与技术
高效无取向电工钢的生产工艺流程相对普通无取向电工钢而言,主要增加了热轧板常化工序,
基本工艺流程如图
1所示。

图1　高效无取向电工钢生产流程
Fig .1　Pr oducti on p r ocess of high efficiency
non 2oriented electrical steel
另外,为保证高效无取向电工钢的优异性能,生产工艺必须加以特别的控制与优化:
(1)进一步降低钢中碳、硫、氮、氧等有害元素的含量,对夹杂物类型和尺寸进行控制,降低最终退火时晶粒长大的阻力,以降低铁损;
(2)基于主要合金元素对电阻率和饱和磁感的影响,采取多元合金化的设计,以调和铁损与磁感之间的矛盾,使两个指标同时趋优;
(3)添加某些微量元素,以偏析降低晶界能,获得有利织构(0v w )较强的最终组织,改善性能;
(4)优化热轧和常化工艺参数,以获得粗大的热轧板组织,进而获得有利织构(0v w )强的最终组织,使磁感提高、铁损降低。

3　牌号与性能分布
宝钢高效无取向电工钢相对于普通无取向电工钢,在保证力学性能同样优异的情况下,全面提升磁性能,从图2中可看出,高效无取向电工钢相比普通无取向电工钢,铁损降低,磁感升高,一般来说,同级别牌号铁损降低15%～25%,磁感提高0.02～0
.04T 。

图2　部分高效与对应普通无取向
电工钢典型磁性能分布
Fig .2　Typ ical magnetic p r operties of the corres ponding high efficiency and common
non 2oriented electrical steels
表1为宝钢高效无取向电工钢各牌号的典型磁性能和力学性能。

表中AR 系列产品的磁性能是指进行了750℃×2h 消除应力退火后的值。

4　试用效果与应用技术
一个设计的优化更改和新产品的诞生一样,要获得用户的认可,都必须通过用户或第三方的论证,而这个过程相对较长。

因此宝钢从开发生产高效无取向电工钢以来,对于用户已经稳定投产的机型,根据用户特点,分别开展不改变机型设计直接进行简单的材料替代使用和保证原产线满足生产的条件下局部优化机型设计,采用高效无取向电工钢替代普通无取向电工钢使用;对于将要或正在处于研发试制的高能效新机型,根据高效无取向电工钢的性能特点,进行全新开发设计[6]
,并在压缩机电机、家用电器电机、工业电机和E I 铁芯等行业进行试用。

4.1　简单的材料替代
国内某知名的空调压缩机生产企业,在不改变机型设计和生产工序的情况下,使用宝钢的高效无取向电工钢B50AR350简单替代普通无取向电工钢,生产的电机效率提高0.5%～1.0%,对应压缩机COP 提高0.02～0.05。

3
1
宝　钢　技　术2008年第4期
表1　宝钢高效无取向电工钢牌号典型性能分布表
Table1　The grades and corres ponding typ ical p r operties of Baosteel high efficiency electrical steels
系列牌号公称厚度/
mm
理论密度/
(kg・dm-3)
磁性能
P15/50/
(W・kg-1)
B50/T
力学性能
HV1
屈服强度/
MPa
抗拉强度/
MPa
延伸率/
%
AH系列AR系列B35AH300
B50AH350
B50AH470
B50AH600
B50AH800
B50AH1000
B35AR300
B50AR300
B50AR350
0.35
0.50
0.35
0.50
7.70 2.65 1.71016028042832
7.70 3.10 1.71615728243634
7.75 3.16 1.73514524940636
7.75 3.60 1.73513623940038
7.80 4.60 1.75911922736740
7.85 5.10 1.76311323135941
7.80 2.65 1.74412325138039
7.75 2.70 1.73614725441236
7.80 3.10 1.75912524837840
同为空调压缩机生产企业,在不改变机型设计的情况下,不消除应力退火使用宝钢高效无取向电工钢B50AH600替代消除应力退火使用普通无取向电工钢B50A1000,产品性能完全符合标准。

这样不仅解放了该企业的退火线生产能力、减少了生产工序、节约了制造成本,而且还减少了因加热进行消除应力退火而消耗的能源损失。

4.2　对设计进行优化
通过用户产品认证的实绩发现,简单的产品替代不能完全发挥高效无取向电工钢的优势,必须针对高效无取向电工钢的性能特性,对产品设计进行相应的局部优化。

如在空调压缩机生产中,在不改变冲片形状的条件下,根据B50AH470、B50AH600材料特性,调整相关的设计与工艺,与原设计的普通无取向电工钢B50A800生产的压缩机电机效率相比提高1.2%～1.5%。

例如国内某冰箱压缩机生产企业在使用宝钢高效产品B50AH470进行简单替代普通无取向电工钢B50A600时,其压缩机COP指标仅提高3%～4%;但通过对压缩机进行优化设计后,使用高效无取向电工钢产品后,冰箱压缩机COP能效指标从1.52提高到1.89,提高近18%,对应冰箱整机将节能10%以上。

4.3　按更高节能标准进行新机型开发
顺应国家节能降耗政策,各电机使用单位对电机的运行效率提出了更高的要求,因此各电机生产企业对新型的高效节能电机的开发从未间断过。

此次宝钢高效无取向电工钢的生产供货,为电机设计和制造企业提供了新的选择,某工业电机企业在开发75k W的Y BX系列高效节能电动机时,采用宝钢高效无取向电工钢B50AH470设计,电机效率能够达到94.5%～95.0%,符合高效节能标准。

5　结束语
宝钢高效无取向电工钢现已开始应用于空调压缩机、冰箱压缩机、E I铁芯、家用电器中小电机和工业电机等,产品节能效果和经济效应已初步显现。

随着“十一五”节能工程的推进和宝钢电工钢用户使用技术的深入,更多的行业用户将根据企业特点,选择简单的直接替代、局部优化设计替代和全新的产品设计等方式来应用宝钢高效无取向电工钢,提升产品的综合竞争力。

宝钢高效无取向电工钢的应用领域也将随之进一步拓展,电器产品节能降耗的进程将进一步加快,效果将进一步明显。

参考文献
[1]　国家发改委.节能中长期专项规划[J].中国经贸导刊,
2004,23:24-31.
[2]　陈晓.宝钢电工钢质量现状及展望[J].电工钢,2006,
(4):11-17.
[3]　邹而联.电工钢的的节能技术[J].太钢译文,2002,(3):
81-86.
[4]　张新仁,谢晓心.低铁损高磁感无取向系列电工钢的研制
[J].电工钢,1999,(3):23-28.
[5]　尾田善彦.极低硫系高效电工钢板的开发与应用[J].世
界钢铁,2002,(5):67-69.
[4]　张新仁.武钢高磁感无取向电工钢的应用与应用技术[J].
钢铁研究,2001,(1):39-43.
(收稿日期:2008-04-29)
(改稿日期:2008-06-20)
41。