CN108456829A - 一种变压器硅钢片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变压器硅钢片及其制备方法，涉及变压器硅钢片制造技术领域，该硅钢片包括以下成分：C、Si、Mn、Cr、Ni、Al、Mo、V、Co、B、S、P、N和Fe。其制备方法是通过对工业原料的熔炼、铸型、退火、酸洗及表面覆涂料制得的。本发明的变压器硅钢片机械性能优良，铁损低、磁感强度高，绝缘性好，使用寿命长。

Description

一种变压器硅钢片及其制备方法
技术领域
本发明涉及变压器硅钢片制造技术领域，具体涉及一种变压器硅钢片及其制备方法。
背景技术
变压器是根据电磁感应原理制成的，在闭合的铁芯上绕有两个绕组，一个是原绕组，另一个是副绕组。在变压器工作过程中，其功率损耗不仅产生在线圈的电阻上，也产生在交变电流磁化后的铁芯中。人们通常把铁芯中的功率损耗称为“铁损”，造成铁损的原因主要分为磁滞损耗和涡流损耗。磁滞损耗是铁芯材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗，而涡流损耗则产生在垂直磁通方向平面内，损耗的能量均转化为热能，使设备升温，效率降低，不利于交流电机设备的使用。为了降低铁损，现行的铁芯均选用软磁材料，硅钢片被广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。硅钢片虽然具有控制和降低铁损的作用，但在控制磁滞损耗方面还存在不足，制备成本较高，一定程度上限制了变压器的使用性能及使用寿命，因此，变压器铁芯的性能还有待提升。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种变压器硅钢片及其制备方法，该种硅钢片机械性能优良，铁损低、磁感强度高，绝缘性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种变压器硅钢片，包括以下按重量百分比计的成分：C：0.03-0.08％、Si：2.7-3.5％、Mn：0.24-0.32％、Cr：0.08-0.14％、Ni：0.05-0.11％、Al：0.15-0.25％、Mo：0.04-0.10％、V：0.01-0.05％、Co：0.02-0.07％、B：0.006-0.012％、S≤0.004％、P≤0.004％、N≤0.006％，余量为Fe。
进一步地，上述的硅钢片包括以下按重量百分比计的成分：C：0.04-0.06％、Si：3.0-3.2％、Mn：0.26-0.28％、Cr：0.10-0.12％、Ni：0.08-0.10％、Al：0.18-0.22％、Mo：0.06-0.08％、V：0.02-0.04％、Co：0.03-0.05％、B：0.008-0.010％、S≤0.003％、P≤0.003％、N≤0.005％，余量为Fe。
更进一步地，上述的硅钢片包括以下按重量百分比计的成分：C：0.05％、Si：3.1％、Mn：0.27％、Cr：0.11％、Ni：0.09％、Al：0.20％、Mo：0.07％、V：0.03％、Co：0.04％、B：0.009％、S:0.003％、P:0.002％、N:0.003％，余量为Fe。
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：按所述重量百分比，向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片；
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以15-25℃/min的升温速率加热至480-520℃，保温20-30min；再以10-20℃/min的升温速率加热至640-660℃，保温30-40min；最后以4-6℃/min的升温速率加热至780-820℃，保温50-60min；
步骤4：将退火后的硅钢片进行酸洗处理；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡40-50min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片。
进一步地，上述的步骤1中，氩气压力为0.4-0.5MPa，压力管道内径为10-12mm,吹氩时间为30-40min。
进一步地，上述的步骤2中，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为370-390℃下保温1.5-2.5h；再升温至580-600℃下保温2-3h；再升温至980-1020℃下保温2-3h，其升温速率为4-6℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为880-900℃，末道次轧制压下率为24-26％；
(3)精轧：精轧入口温度为840-860℃，精轧累积压下率为64-68％；
(4)冷却：冷却速率为40-50℃/s。
进一步地，上述的步骤4中，酸洗处理是将硅钢片置于酸洗液中浸泡40-50min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水。
进一步地，上述的步骤5中，绝缘涂料包括以下按重量份计的原料：聚丙烯酸树脂30-40份、醋酸乙烯酯10-20份、丁腈橡胶15-25份、苯乙醇油酸酯4-8份、凹土粉8-12份、二氧化硅3-5份、四硼酸钠1-3份、聚酰胺环氧1-2份和流平剂2-4份。
本发明具有如下的有益效果：本发明的变压器硅钢片制备方便，工序安排科学合理，生产效率高，通过对硅钢片成分元素的调控优化及工艺改进，具有以下特点：
1)机械性能优良；通过添加调控Mn、Cr、Mo等元素，使本发明制得的成品硅钢片具有力学强度高，硬度高、韧性好的特性，不易受外力损坏，经久耐用；
2)铁损低、磁感强度高；本发明的硅钢片解决了现有技术中低铁损与高磁感强度不可兼得、相互矛盾的问题，显著提高了硅钢片的磁学性能，降低了电力的大量消耗，具有良好的经济和社会效益；
3)绝缘性好；本发明中所用的绝缘涂料附着性好，粘接硅钢片表面强度高，且具有良好的绝缘性、冲片性、焊接性及耐腐蚀性，能够有效的提升变压器的使用寿命和使用性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下表1为下文中实施例1-5中一种变压器硅钢片成分含量(％)；
表1
实施例1
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量如上表1中所示，其中，氩气压力为0.4MPa，压力管道内径为10mm,吹氩时间为30min；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为370℃下保温1.5h；再升温至580℃下保温2h；再升温至980℃下保温2h，其升温速率为4℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为880℃，末道次轧制压下率为24％；
(3)精轧：精轧入口温度为840℃，精轧累积压下率为64％；
(4)冷却：冷却速率为40℃/s。
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以15℃/min的升温速率加热至480℃，保温20min；再以10℃/min的升温速率加热至640℃，保温30min；最后以4℃/min的升温速率加热至780℃，保温50min；
步骤4：将退火后的硅钢片置于酸洗液中浸泡40min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡40min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片；其中，绝缘涂料包括以下原料：聚丙烯酸树脂30kg、醋酸乙烯酯10kg、丁腈橡胶15kg、苯乙醇油酸酯4kg、凹土粉8kg、二氧化硅3kg、四硼酸钠1kg、聚酰胺环氧1kg和流平剂2kg。
实施例2
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量如上表1中所示，其中，氩气压力为0.4MPa，压力管道内径为10mm,吹氩时间为32min；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为375℃下保温1.5h；再升温至585℃下保温2.5h；再升温至990℃下保温2.5h，其升温速率为4℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为885℃，末道次轧制压下率为24％；
(3)精轧：精轧入口温度为845℃，精轧累积压下率为65％；
(4)冷却：冷却速率为40℃/s。
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以15℃/min的升温速率加热至490℃，保温20min；再以10℃/min的升温速率加热至645℃，保温30min；最后以4℃/min的升温速率加热至790℃，保温50min；
步骤4：将退火后的硅钢片置于酸洗液中浸泡42min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡42min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片；绝缘涂料包括以下原料：聚丙烯酸树脂30kg、醋酸乙烯酯10kg、丁腈橡胶15kg、苯乙醇油酸酯4kg、凹土粉8kg、二氧化硅3kg、四硼酸钠1kg、聚酰胺环氧1kg和流平剂2kg。
实施例3
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量如上表1中所示，氩气压力为0.4MPa，压力管道内径为11mm,吹氩时间为35min；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为380℃下保温2h；再升温至590℃下保温2.5h；再升温至1000℃下保温2.5h，其升温速率为5℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为890℃，末道次轧制压下率为25％；
(3)精轧：精轧入口温度为850℃，精轧累积压下率为66％；
(4)冷却：冷却速率为45℃/s。
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以20℃/min的升温速率加热至500℃，保温25min；再以15℃/min的升温速率加热至650℃，保温35min；最后以5℃/min的升温速率加热至800℃，保温55min；
步骤4：将退火后的硅钢片置于酸洗液中浸泡45min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡45min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片；绝缘涂料包括以下原料：聚丙烯酸树脂35kg、醋酸乙烯酯15kg、丁腈橡胶20kg、苯乙醇油酸酯6kg、凹土粉10kg、二氧化硅4kg、四硼酸钠2kg、聚酰胺环氧1.5kg和流平剂3kg。
实施例4
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量如上表1中所示，氩气压力为0.5MPa，压力管道内径为12mm,吹氩时间为38min；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为385℃下保温2h；再升温至595℃下保温2.5h；再升温至1010℃下保温2.5h，其升温速率为5℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为895℃，末道次轧制压下率为25％；
(3)精轧：精轧入口温度为855℃，精轧累积压下率为67％；
(4)冷却：冷却速率为45℃/s。
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以25℃/min的升温速率加热至510℃，保温25min；再以15℃/min的升温速率加热至660℃，保温38min；最后以6℃/min的升温速率加热至810℃，保温58min；
步骤4：将退火后的硅钢片置于酸洗液中浸泡48min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡48min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片；绝缘涂料包括以下原料：聚丙烯酸树脂40kg、醋酸乙烯酯20kg、丁腈橡胶25kg、苯乙醇油酸酯8kg、凹土粉12kg、二氧化硅5kg、四硼酸钠3kg、聚酰胺环氧2kg和流平剂4kg。
实施例5
上述的一种变压器硅钢片的制备方法，按照以下步骤进行：
步骤1：向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量如上表1中所示，氩气压力为0.5MPa，压力管道内径为12mm,吹氩时间为40min；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为390℃下保温2.5h；再升温至600℃下保温3h；再升温至1020℃下保温3h，其升温速率为6℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为900℃，末道次轧制压下率为26％；
(3)精轧：精轧入口温度为860℃，精轧累积压下率为68％；
(4)冷却：冷却速率为50℃/s。
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以25℃/min的升温速率加热至520℃，保温30min；再以20℃/min的升温速率加热至660℃，保温40min；最后以6℃/min的升温速率加热至820℃，保温60min；
步骤4：将退火后的硅钢片置于酸洗液中浸泡50min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡50min，之后取出烘干即制得本发明的变压器硅钢片；绝缘涂料包括以下原料：聚丙烯酸树脂40kg、醋酸乙烯酯20kg、丁腈橡胶25kg、苯乙醇油酸酯8kg、凹土粉12kg、二氧化硅5kg、四硼酸钠3kg、聚酰胺环氧2kg和流平剂4kg。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变压器硅钢片，其特征在于，包括以下按重量百分比计的成分：C：0.03-0.08％、Si：2.7-3.5％、Mn：0.24-0.32％、Cr：0.08-0.14％、Ni：0.05-0.11％、Al：0.15-0.25％、Mo：0.04-0.10％、V：0.01-0.05％、Co：0.02-0.07％、B：0.006-0.012％、S≤0.004％、P≤0.004％、N≤0.006％，余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种变压器硅钢片，其特征在于，包括以下按重量百分比计的成分：C：0.04-0.06％、Si：3.0-3.2％、Mn：0.26-0.28％、Cr：0.10-0.12％、Ni：0.08-0.10％、Al：0.18-0.22％、Mo：0.06-0.08％、V：0.02-0.04％、Co：0.03-0.05％、B：0.008-0.010％、S≤0.003％、P≤0.003％、N≤0.005％，余量为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种变压器硅钢片，其特征在于，包括以下按重量百分比计的成分：C：0.05％、Si：3.1％、Mn：0.27％、Cr：0.11％、Ni：0.09％、Al：0.20％、Mo：0.07％、V：0.03％、Co：0.04％、B：0.009％、S:0.003％、P:0.002％、N:0.003％，余量为Fe。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的变压器硅钢片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按所述重量百分比，向熔炉中投入工业原料进行熔炼，制得钢水，出炉后进行炉外吹氩气、喂丝精炼，调整及控制钢水中化学成分的含量；
步骤2：将钢水浇铸成硅钢片粗坯，将硅钢片粗坯置于热轧机上轧制成半成品硅钢片；
步骤3：对半成品硅钢片输送至退火炉中进行退火处理，具体是先将硅钢片以15-25℃/min的升温速率加热至480-520℃，保温20-30min；再以10-20℃/min的升温速率加热至640-660℃，保温30-40min；最后以4-6℃/min的升温速率加热至780-820℃，保温50-60min；
步骤4：将退火后的硅钢片进行酸洗处理；
步骤5：将硅钢片置于绝缘涂料中浸泡40-50min，之后取出烘干即可。
5.根据权利要求4所述的一种变压器硅钢片的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，氩气压力为0.4-0.5MPa，压力管道内径为10-12mm,吹氩时间为30-40min。
6.根据权利要求4所述的一种变压器硅钢片的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，半成品硅钢片热轧包括以下四个工序：
(1)加热保温：将半成品硅钢片在温度为370-390℃下保温1.5-2.5h；再升温至580-600℃下保温2-3h；再升温至980-1020℃下保温2-3h，其升温速率为4-6℃/min；
(2)粗轧：共进行6道次粗轧，末道次轧制温度为880-900℃，末道次轧制压下率为24-26％；
(3)精轧：精轧入口温度为840-860℃，精轧累积压下率为64-68％；
(4)冷却：冷却速率为40-50℃/s。
7.根据权利要求4所述的一种变压器硅钢片的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，酸洗处理是将硅钢片置于酸洗液中浸泡40-50min，酸洗液按重量百分比计包括：硝酸20％、氢氟酸5％，余量为水。
8.根据权利要求4所述的一种变压器硅钢片的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，绝缘涂料包括以下按重量份计的原料：聚丙烯酸树脂30-40份、醋酸乙烯酯10-20份、丁腈橡胶15-25份、苯乙醇油酸酯4-8份、凹土粉8-12份、二氧化硅3-5份、四硼酸钠1-3份、聚酰胺环氧1-2份和流平剂2-4份。
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