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1、冷轧硅钢基础知识一、产品知识1、基本概念冷轧硅钢：分为含硅量小于0.5%和 0.5-6.5%硅钢两类；铁损： 铁芯在不小于50HZ 频率下，被交变磁场磁化时消耗的无效电能，也称交变损耗，单位是W/KG 。硅钢铁损包括磁滞损耗（Ph） ，涡流损耗（ Pe）和反常损耗（Pa） 。影响电工钢铁损的因素：化学成分的影响Si+Al 可以提高电阻率，降低涡流损耗。应尽量降低钢中有害元素C、S、N、O 等的含量。织构的影响在无取向电工钢中， （100）面织构高， Ph 和 P15 低； （111）和（112）织构强度越大，铁损越高，磁感越低。杂质、夹杂物和内应力晶粒尺寸随着晶粒的长大，晶界数量减少，畴壁移动
2、的阻力减小，磁滞损耗降低；另一方面，随着晶粒的长大，磁 畴尺寸增大，涡流损耗增加。因此，为了降低总的铁损，应有一个合适的临界晶粒尺寸。钢板厚度钢板表面状态发电设备、压缩机电机、EI 片行业：根据产品要求通常需要二次退火来提高磁性能，主要降低铁损指标；磁感应强度：铁芯单位截面积上通过的磁力线数，也称磁通密度，单位是T。叠装系数 ：一定量的电工钢板叠片的理论体积与在一定压力下测定的实际体积之比，以百分数表示。磁实效： 铁磁材料的磁性随时间而变化的现象。磁导率： 磁感应强度与磁场强度的比，=B/H 磁滞伸缩： 铁磁材料在居里温度下发生自发磁化时或在外磁场中磁化时，它的长度和体积都发生微小变化，这种现
3、象为磁滞伸缩。磁弹性能： 铁磁材料在磁化时由于磁滞伸缩产生了弹性应力。磁畴结构： 铁磁材料在居里温度以下，在单晶体或多晶体中晶体内形成很多小区域，每个小区域内的原子磁矩沿特定方向排列，呈现均匀的自发磁化。这种自发磁化的小区域成为磁畴。磁滞损耗： 单位体积的铁磁体在磁化一周时，由于磁滞的原因而损耗能量，这成为磁滞损耗（Wh） 。涡流损耗： 在交变磁场中反复磁化时，由于磁通量的反复变化，在环绕磁通量的变化方向上出现感应电动势，因此出现涡流效应。屈服强度 :材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度，用符号s (MPa) 表示。抗拉强度 :材料被拉断前所能承受的最大载荷时的应力值称为抗拉强度，用符号
4、b(MPa) 表示。硬度： 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。? 布氏硬度（ HB ） ：以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB ） ，单位为公斤力/mm2 (N/mm2) 。? 洛氏硬度（ HR ） ：当 HB450 或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120 的金刚石圆锥体或直径为1.59、 3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测
5、材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA ：是采用60kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB ：是采用100kg 载荷和直径1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。? 维氏硬度（ HV ） ：以 120kg 以内的载荷和顶角为136 的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV ） 。退火：是指将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间
6、，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火工艺可以分为完全退火、等温退火、球化退火和去应力退火等。正火：正火是将钢材或钢件加热到临界温度Ac3（或 Accm）以上 3050o C 或更高的温度， 保温适当时间后 （达到完全奥氏体化和奥氏体均匀化后），在静止的空气中冷却的热处理工艺。淬火：是将钢加热到Ac3 或 Ac1 以上 3050，保温后快速冷却以获得马氏体的热处理工艺。回火：是将淬火后的零件，加热到Ac1 点以下某一温度，保温一段时间，然后在油中、水中或空气中冷却。根据回火温度的不同，可分为低温回火、中温回火及高温回火三种。调质是钢淬火后再高温回火的操作称为调质处理。伸长率（ s） ：材料在拉断后，
7、其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。全工艺半工艺：由冶金厂经冶炼轧制退火涂层，达到全工艺标准性能要求时，称全工艺。若钢厂生产的硅钢片需要机电厂再进行磁性热处理退火，而达到要求磁性能时称半工艺。常化的目的：使热轧板组织更均匀，使再结晶晶粒增多，防止瓦垅状缺陷；使晶粒和析出物粗化，加强（100）和（ 110）组分，减弱（111）组分，使磁性明显提高，特别是B50 值；钢中C 含量高时，常化还可以降C。电工钢板性能的要求：一般要求电机、变压器和其他电器部件效率高，耗电量少，体积小和重量轻。电工钢板通常是以铁芯损耗和磁感应强度作为产品磁性保证值。对电工钢板性能要求如下：铁芯损耗低：
8、电钢工铁损低， 既可节约大量电能，又能延长电机和变压器工作运转时间，并可简化冷却装置。磁感应强度（ B）高：电工钢板的磁感高，铁芯的激磁电流降低，铜损和铁损都下降，可节省电能；在电机和变压器功率不变时，还可减小铁芯体积和重量，降低制造成本。对磁各向异性的要求：电机在运转状态下工作，要求电工钢板为磁各向同性，用无取向冷轧电工钢或热轧硅钢制造。变压器在静止状态下工作，用取向硅钢制造。冲片性良好：冲片性好可以提高冲模和剪刀寿命，保证冲剪片尺寸精确以及减小冲剪片毛刺。钢板表面光滑、平整和厚度均匀：主要是为了提高铁芯的叠片系数。叠片系数降低1%相当于铁损增高2%，磁感降低1%。绝缘薄膜性能好：1）耐热性
9、好2）绝缘膜薄且均匀3）层间电阻高4）附着性好5）冲片性好6）耐蚀性和防锈性好 7）焊接性好磁时效现象小：磁时效主要是材料中碳和氮等杂质元素引起的。为降低磁时效，应尽量减少钢中碳和氮的含量。2、行业需求情况（一）变压器制造业2010 年变压器类产品要有80的品种达到本世纪初国际水平，20的品种达到世界当代先进水平。“ 十一五 ”期间，高新技术产品品种要占产品总品种的70以上。按“ 十一五 ” 期间我国发电设备年装机容量40000MW 估算，每年需要变压器4.85 亿 kVA， （包括每年电力系统改造所用的变压器15000 万 kVA） ，其中 500kV（含 330kV ）变压器产量48005
10、000 万 kVA，220kV 变压器产量 960010000 万 kVA， 110kV 变压器产量1440015000 万 kVA；110kV 级及以上独立式互感器约5 万台，其中电压互感器1.8 万台，电流互感器4万台。变压器行业需用取向硅钢。2002 年全国变压器总产量为496482 台，18332.58 万千伏安， 消耗硅钢片15 万吨；2003 年全国变压器总产量为173457 台， 22024.38 万千伏安， 消耗硅钢片17.9 万吨； 2004 年全国变压器总产量为146563 台，30124.16 万千伏安，消耗硅钢片22.6 万吨（不含地方企业和乡镇民营企业使用量）；200
11、5 取向硅钢消费量约 35 万吨。预计2006 年变压器用取向硅钢用量约为40 万吨。（二）发电设备制造业07 年下半年， 虽然受利用小时数下降影响会有部分发电机组推迟投产，但是全年发电装机投产规模仍将创历史最高记录，预计2007 年全年全国将投产装机容量在8000 万千瓦左右，电力供应能力将得到加强，全国绝大部分地区基本可以满足迎峰度夏期间的电力需求。国内中小型电机行业用电工钢需求量，近3 年国内中小型电机行业对电工钢的需求成上升趋势。2005 年与2003 年相比增长了26 万吨，增长率44.44，据有关专家介绍，我国电机产量2003-2005 年分别为0.91 亿千瓦、1.1 亿千瓦、
12、1.3 亿千瓦。大电机行业需用高牌号的无取向硅钢。目前国内大电机制造行业的生产形势较好，因此对高牌号无取向硅钢片的市场需求增长速度远远高出整个硅钢片行业的生产能力。国内三大电（东电、哈电、上电）是代表国内使用高牌号无取向硅钢的主要企业。20042006 年国内上述三大集团的实际生产能力基本接近。其中， 仅东方电机股份有限公司一家2004 年就完成产量1460 万千瓦（居当年世界第一），2005 年完成产量1800 万千瓦， 2006 年计EI铁芯 29%空调压缩机 33%冰箱压缩机 5%家用电机 11%中小电机 22%划完成 2000 多万千瓦。到2008 年，火电的需求量将减少，燃机、核电及
13、水电增加。总体而言，大电机对无取向硅钢片的应用是在朝着高牌号的方向发展。但从世界范围内整个发电设备的制造使用情况来看，估计在今后几年内，高牌号无取向硅钢片的使用将仍以50W350、50W300、50W310 为主。 2005 年国内上述三大企业用高牌号无取向硅钢约6 万吨（不含组装进口量），占国内使用量的60，预计2006 年国内高牌号无取向硅钢片需求量为1215 万吨。由于 2006 年电力供需矛盾有望全面缓解，2007 年略有富余。所以在新增装机容量上，2006 年将达到6000万千瓦， 增长率由15.74下降为11.92，预计 2007 年之后将增长速度继续回落并稳定在3500 万 45
14、00 万千瓦之间。（三）家电制造业近 3 年国内家电行业对电工钢的需求成上升趋势。2005 年与 2003 年相比增长了29 万吨，增长率40.85。据中国家电协会初步统计，2005 年中国电冰箱产量2800 万台，冰柜620 万台，空调器5700 万台，洗衣机2200万台，微波炉4400 万台，冰箱压缩机3000 万台，空调压缩机5100 万台。按单机用硅钢片测算和历年增长幅度推算，未来3-5 年国内家电行业电工钢年需求为110-150 万吨。二、主要竞争对手情况宝钢1 前言电工钢是使用在各种电器铁芯中不可缺少的材料。随着电力工业的发展和人们生活水平的不断改善，其需求量不断增加。近年来，随着
15、对电器设备高效化、小型化、高精度化和高可靠性的需求日益提高，对电工钢的性能提出了更高的要求。宝钢股份在2000 年 4 月和 2005 年 6 月相继投产了1#、 2#电工钢退火涂层机组和3电工钢退火涂层机组，主要生产中低牌号无取向电工钢。宝钢凭借其先进的技术、一流的装备和严格的管理等优势，使宝钢电工钢产品质量和产量迅速提高，其产品已广泛地用于空调压缩机、冰箱压缩机、EI 变压器和电机四大行业，见图1，并已稳定地进入了国内外著名厂家。宝钢电工钢产量逐年提高，见图2，2005 年生产电工钢68.8 万吨， 6 年来共计生产电工钢267.1 万吨，并已出口电工钢38 余万吨。为了更好地满足国内外用
16、户的需求，宝钢在消化引进6 种化学成分14 个牌号电工钢的基础上，已开发了11个新牌号，并形成了EI 变压器、空调压缩机、冰箱压缩机和家用电机等四大系列产品。图 1 宝钢电工钢产品用途分布图2、宝钢电工钢的产品质量2.1 宝钢电工钢的种类和材质特性宝钢从川崎制铁引进了0.35mm 、0.50mm和 0.65mm 3 种厚度规格14 种牌号电工钢产品。11.2038.3044.5050.8053.5068.80010203040506070万吨2000年2001年2002年2003年2004年2005年图 2 宝钢电工钢产量年推移图六年来，宝钢在对电工钢引进技术进行消化的同时，对产品磁性、绝缘涂层以及带钢尺寸公差等方面的质量进行了不断改进。宝钢电工钢产品已具有稳定的磁性、出色的加工性能、优良的涂层性能和极佳的尺寸精度等特性。表 1 为 0.50mm厚规格的6 种牌号电工钢典型值。2.1.1 B50A470 B50A600 该 2 个牌号是含有1.2 1.65 Si ，密度为7.70kg/dm37.
