2004年_富有前途的电工钢新涂层_自粘接涂层

技术简介

富有前途的电工钢新涂层)))自粘接涂层

黄昌国,储双杰,陈 晓,陈卓雷

(1.宝山钢铁股份有限公司技术中心,上海201900; 2.宝山钢铁股份有限公司冷轧厂,上海201900)

[摘 要] 自粘接涂层具有绝缘强度高、耐腐蚀性好、冲片性好的特点。用带有自粘接涂层的电工钢制成的铁芯固定牢靠,电机效率高,振动小,噪音低。本文对电工钢自粘接涂层这一新颖的涂层进行了介绍,研究了国内外开发、生产这种新涂层最具实力的三家公司:德国蒂森公司、美国阿拉甘尼公司和日本川崎制铁公司各自的技术思路、实现方法和产品的性能结果,分析了自粘接涂层电工钢的发展状况和应用领域,指出这是一种富有前途的新产品,可应用于磁悬浮列车长定子铁芯、高能离子加速器铁芯和变压器铁芯等产品。

[关键词]

涂层;电工钢;自粘接;长定子;铁芯

[中图分类号] TG174 [文献标识码] B [文章编号] 10011560(2004)01006002

[收稿日期] 20030821

0 前 言

冷轧无取向电工钢板主要用于中、小型工业电机和变压器。机器在工作频率下运行时,交变磁场导致铁芯中的涡流损耗。涡流损耗与铁芯中每片电工钢板厚度的平方成正比,因此减薄钢板是降低硅钢损耗的主要措施[1]。为了做到叠加铁芯的每片电工钢板间相互绝缘,引入了绝缘涂层,即在电工钢板表面涂覆一层无机、有机或半有机型涂料,烘烤后形成皮膜。随着电工钢产品不断的发展,涂层除了绝缘作用外,还提供防锈性和冲片性。涂层从最初发篮到形成氧化膜的C-0涂层一直发展到C-5涂层,满足了不同电工钢用户的需求。

现在半有机涂层被国内外电工钢生产厂家广泛采用。它以无机涂料为主,有机树脂为辅,具有绝缘性和冲片性,能经受消除应力退火700~800e 的涂层。产品有新日铁的L,L2,L3涂层,川崎制铁的A1,A3涂层,宝钢的A,H 涂层,武钢的T4,T5涂层,韩国浦项的C6A 涂层以及俄罗斯新利佩茨克的TW1涂层。

根据电工钢的不同用途,对电工钢涂层的要求也有所不同。电机和变压器功率愈大,要求涂层绝缘性也愈高。中、大型变压器由于用简单条片叠成铁芯,无机涂层冲片性较低也可满足要求,因此大、中型电机和变压器多用无机涂层。微、小型电机用的电工钢要求涂层冲片性和焊接性好,而绝缘性要求较低,因此微、小型电机多采用有机或半有机绝缘涂层,为提高冲片性,大、中型电机用的无取向硅钢也多采用半有机涂层。

1 自粘接涂层的特点

多数电工钢片通过焊接、螺栓连接、自扣式或铆接方式

组装成铁芯,然而,焊接固定法会造成铁芯边缘短路,绝缘性下降,由于存在热变形造成磁特性变差之类的各种问题。焊接时涂膜燃烧会生成有害气体污染环境,危害操作者健康。无论是焊接、螺栓连接还是自扣式、铆接固定方式,都是芯片局部进行点固定,连接力不高,对紧固强度要求很高的情况难以满足,此外,焊接、铆接方式对许多微型电机也不适用,因此,将电工钢片粘接在一起形成铁芯的方法成为一种固定方式,如果在每一片冲剪好的芯片上涂粘接剂,生产效率非常低,还存在粘接状况难以控制和不均等问题。

电工钢以自粘接涂层固定铁芯叠片,而且是在铁芯整个面上进行固定,固定强度大大提高[2],特别适合于其他固定方式会导致扭曲或刚性不够以及不便于铆接和焊接的情况,磁性能损伤少,在达到相同的效果下电机可以做得更小,并且有效地减小了铁芯中硅钢片的振动和噪音,适用于高品质音响电机。

自粘接涂层属全有机涂层,冲片性好,将自粘接涂层电工钢制造的铁芯与常规涂层无取向电工钢冲制的焊接铁芯作对比试验[3],表1为2种铁芯在磁感应强度为1.5T 、50Hz 状态下试验的磁性结果。从表1可以看出,粘接型铁芯损耗降低了约4.8%,励磁电流降低了约9%。

表1粘接型与焊接型铁芯损耗和励磁强度的比较

铁芯种类损耗/(W #kg -1)

励磁强度/(A #m -1)

粘接型7.9

647

焊接型

8.3

710

表2为2种铁芯在相同试验条件下产生的噪声,可见粘接型铁芯在磁感应强度为1.0、1.5T 时比焊接型铁芯分别低约8dB 和13dB 。

在相同试验条件下测量2种铁芯在励磁状态下的轴向振动速度,粘接型铁芯几乎无振动,而焊接型铁芯有不同程度的振动,定子铁芯的径向振动试验有同样的结果,另外试验结果还表明,粘接型的导热性优于焊接型。

Jan.2004Vol.37No.1 Materials Protection

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表2粘接型与焊接型铁芯噪音的比较/dB

铁芯种类

磁感应强度

0.5T 1.0T 1.5T 1.7T

粘接型19303339

焊接型20384649自粘接涂层的绝缘基础来自有机材料,进行单面或双面涂覆,涂层标准厚度为5L m,空气中长期耐热性为150e,能抵抗有机溶剂、冷媒、润滑剂/油等的侵蚀,提高了冲片性,而且耐腐蚀性也非常好。

带有自粘接涂层的电工钢板可以叠置或呈钢卷状态长期保存后再制造铁芯,保存期间钢板不会生锈,涂膜不会断裂,用户可在需要时,使钢板被涂面经加热压紧后获得层间很高的粘接强度,达到省力、安全、降低成本的目的,在生产中非常有用。

日本川崎制铁开发的自粘接涂层电工钢板,主要用于微电机产品,但产量不大。德国蒂森钢铁公司为了满足其制造常导型高速磁悬浮列车长定子铁芯的需要,开发成功了自粘接涂层电工钢板,目前世界上能够生产自粘接涂层电工钢的只有这两家公司。上海正在建设的从浦东国际机场到龙阳路地铁站的磁悬浮列车示范运营线是世界上首条进入商业运行的高速磁悬浮列车线路,全面引进了德国TR08型高速磁悬浮列车技术,上海磁悬浮铁路总长35km,投资约100@108元人民币,其中长定子部件耗资4亿元。

每公里磁悬浮线路(复线)需要自粘接电工钢500t左右,长定子的费用占整个工程投资的4%,用量非常大。磁悬浮线路长定子采用自粘接涂层电工钢,主要基于以下几个原因:一是固定强度高,芯片的整个面上都有很强的粘接力,远比几道焊缝及几个铆接点的连接力大,能有效地减小铁芯中硅钢片的振动和噪音;二是绝缘性能好,自粘接涂层的厚度一般为4~9L m,远大于常见的半有机涂层,但还不至于使叠片系数降低,避免了焊接方式造成的铁芯边缘短路问题。自粘接涂层同时具有一般电工钢涂层所需的绝缘性、耐腐蚀性、附着性、冲片性、耐吸湿性、耐冷冻性、抗化学药品腐蚀性,涂覆后,经短时间强制加热干燥,形成皮膜。

2市场前景

德国蒂森公司、美国阿拉甘尼公司以及日本川崎制铁公司都对此作了一定的研究,并取得了相应的专利,应用于生产中,效果较好。

自粘接涂层电工钢主要的应用领域是高速磁悬浮列车工程。上海磁悬浮线路全长约35km,自粘接涂层电工钢用量达1.75@104t。沪杭线和京沪线全长分别为180km 和1320km,用量将达9@104t和6.6@105t。如果我国规划中的近8@103km高速客运专线网都采用磁悬浮铁路,那么可以想像这对于自粘接涂层电工钢将是多么广阔的应用前景。

磁悬浮铁路与高速轮轨铁路相比的劣势在于造价太高,沪杭线、京沪线长度大大增加,考虑到维修替换,不可能全部引进国外产品,如果将部分产品和技术国产化,就可大大降低造价。

从世界范围看,500km/h的高速、大客流量、长距离的地面交通最适合于中国、美国、俄罗斯、印度、巴西等大国。如果我国及时把握它的发展,将在21世纪中占有领先地位。近几年随着中国经济的高速发展,舒适、快捷、方便、环保的交通工具已经成为社会广泛而迫切的需求,给磁悬浮交通带来了非常好的发展机遇,这将是自粘接涂层电工钢的一个很好的市场。

高品质音响由于对噪音要求严格,微、小型电机固定芯片不便,如果采用自粘接涂层电工钢,将大大提高产品质量和生产效率,在高附加值产品领域,自粘接涂层电工钢也有用武之地。可以看出,自粘接涂层电工钢具有广阔的市场前景,是一种富有前途的新产品。

[编辑:王宇]

(上接第57页)

量均为12mg/L;Mo(Ö),Hg2+,Ce(Ô),Ge(Ô),Sb3+允许量均为6m g/L;Bi3+,Mn2+,Cr3+,Cr(Ö)允许量均为2mg/L;大量Na+,K+,Cl-,NO-3,SO2-4,PO3-4不干扰测定,但Fe3+,Co2+, Cu2+干扰测定。本体系直接用电镀废水进行分析有困难,均采用KI-M IBK萃取分离除去干扰离子的影响[5],可得到满意的测定结果。

3验证

取适量的电镀废水置于100mL烧杯中,加入10mL (1+1)盐酸,5mL硝酸,在电热板上微热硝解,以除去有机物,定容至50mL。取适量镉(Ò)(镉(Ò)[6L g)置于60mL 分液漏斗中,按文献[3]操作,用KI-M IBK萃取分离,有机相用3mol/L的NH3#H2O反萃取,反萃取液加入0.5mL36%的甲醛溶液以解蔽生成的镉氨配位体,定容。测定结果见下表。按上述分析方法进行6次标准加入回收试验,回收率为96.5%~100.1%。

表电镀废水中镉(Ò)的分析结果/(mg#L-1)

样品双硫腙法[3]测定值RSD

水样10.120.13 3.7

水样20.080.08 5.2

水样30.160.15 2.5

水样40.070.06 4.8

[参考文献]

[1]胡忠于,罗道成,易平贵,等.改性海泡石对电镀废水中

Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附[J].材料保护,2002,35(5):45~46.

[2]陈国树,郭岚,王成云.动力学光度法测定痕量镉的研究

[J].分析化学,1994,22(6):583~585.

[3]潘教麦,陈亚森,严恒太.显色剂及其在光度分析中的应用

[M].上海:上海科学出版社,1988.

[编辑:王宇]

材料保护2004年1月第37卷第1期

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