h.绝缘涂层 武钢取向硅钢产品的绝缘涂层为磷酸盐—硅酸盐系混合无机涂层，呈灰色，通常称为T2涂层，由于它对钢板表面沿纵向有一定的拉应力（可改善磁性），因此也称为应力涂层，它具备以下良好特性： ●绝缘性好，即层间电阻高。由于层间电阻测量方法测出的数据波动较大，重复性差，因此在GB/T2521-1996等产品技术标准中均没有具体规定，一般要求层间电阻>30Ω·cm2/片。日本磁气材料委员会提出的层间电阻参考值：中小型变压器，5~15Ω·cm2/片；大变压器，>300Ω·cm2/片。 ●厚度薄且均匀，即在保证绝缘性好的前提下尽量薄，这样就可提高叠装系数；其厚度，对一般取向钢为3μm以上，对高磁感取向硅钢为4μm以上。 ●耐热性好，在800℃、有保护气氛下消除应力退火时，涂层不会破坏。 ●随着性好，即机械加工或消除应力退火后涂层不脱落，一般为D级以上。 ●防锈性好，即产品经剪切包装后，经过正确的储运和存放具有强防锈能力。 ●耐蚀性好，即对绝缘油、机械油等均具有高的抗蚀能力。 b.磁性检验 ●根据GB/T3655-92《电工钢带（片）磁、电和物理性能测量方法》进行测试和异议促裁。 ●试样应光滑平坦、尺寸为长300±0.5mm，宽30±0.2mm。每片试样直角性良好，剪切边无毛刺，片数为4的倍数，重量约为0.5kg。 ●无取向钢纵向片（平行于钢卷（带）长度方向）和横向片（垂直于钢卷带长度方向）各半，取向钢全部为纵向片。 ●取向钢试样片在测试前必须在氮气保护下进行800℃×2h的消除应力退火。如采用GB/T13789-92《单片电工钢片（带）磁性能测量方法》，试样尺寸为500×500mm，其两边分别平行于钢卷（带）长度和宽度方向。 ●由于影响硅钢片性能的因素较多，因此当对供货牌号有异议时，应先进行认真分析：如试样的真实性，试样的载取部位是否正确（无取向钢纵向和横向各半、取向钢全部为纵向、试样片数及每片的直角性能），试样所受剪切应力及剪切毛刺，取向钢试样测试前是否经过正确的消除应力退火（800℃×2小时和无氧化保护气氛下）等。 ●测试中还要仔细确认诸设定条件的正确性；试样密度，试样重量和励磁条件等。 ●由于硅钢片的使用场所不同，用户对其除有通过磁性能要求外，还有一些特殊的磁性能需求，如交流和直流磁化曲线、磁滞回线、矫顽力、剩磁、磁导率、磁致伸缩和不同频率下的损耗以及钢板不同方向下的磁特性等，用户可在订货前或购货后速向硅钢片厂技术科联系。 c.绝缘涂层性能检验 冷轧电工钢带表面涂敷一层极薄的绝缘层是电工钢的一大进步，这极大地提高了电工钢的使用性能，也极大地方便了电气设备制造厂家。GB/T2522-1988规定，“绝缘层应干燥，均匀，不脱落，并应进行层间电阻和附着性试验；当性能稳定，需方无要求时，该两项试验也可以不做”。武钢硅钢片厂自开开以来，不仅一直认真进行这两项检验，而且还在涂敷绝缘涂层工序中进行涂层厚度的检验，以保证前两项性能的达到。 ●涂层层间电阻检验 图1为层间电阻Rs测试原理图，图中A为电流表，V为电压表。测量的一个电极是由10根带有极头（面积100mm2）的黄铜棒组成，10根黄钢棒并联连接，极头紧贴涂层表面；另一个电极由钻头和钢板基体组成（钻头穿透层与钢板基体连成一体）。对此回路，应用欧姆定律计算：若固定测试电压为0.5伏，则表面涂层与钢基体的电阻值Rs=10·（1/I-1）。只要从电流表中读出电流的大小，就可从上式中求出Rs。根据上述，我们看出层间电阻值Rs是表征了涂层对钢板基体的绝缘程度。或者说，Rs间接地表征了表面涂层导电能力大小。要注意的是，公式中的I为6次（每一面测3次）测试电流的平均值，因此Rs是代表试样两面即不是试样一面的电阻值。同时，极头的面积为100mm2，且每面测量三个不同位置，即电阻值不是涂层表面上一点与钢板基体间的绝缘性，而是一定范围内的涂层（代表整个试样表面）与钢板基体的绝缘性。所以Rs的单位为“欧姆·厘米2/片”。要注意的第二点是试样表面最好用酒精擦洗干净，并对板面缓慢加压力2N/mm2，以保证触头和涂层表面接触良好。第三点，为保证测试的稳定性和可靠性，我们在每批试样测试前均在同样条件下做空白试验，即用一块精抛光的铜板代替试样，Rs=0即可。我厂生产的无取向硅钢的Rs都大于100Ω·cm2/片，取向硅钢的Rs都大于100Ω·cm2/片。 由于用户没有层间电阻试验仪，常喜欢用万用电表来测量涂层和钢板基体的电阻值。根据上面的介绍，这种测量已不为层间电阻之意义了，这纯属点测量，其结果只能作为参考，而无法与Rs相比较。由于万用电表的探针较尖，测量的电压也较大（和Rs测量相比），所以用力要特轻，以防戳穿绝缘涂层，特别是无取向硅钢，其一方面涂层厚度不到2微米，这个电阻值是很小的；而对取向电工钢，涂层要厚一些，仅对Rs>2万Ω·cm2/片的试样，这个电阻才为∞。 ●涂层附着性检验 涂层附着性是用来表征绝缘涂层对钢板表面结合程度的。试样同磁性艾卜斯坦方圈样，300×300mm，全部为纵向。试样装置为直径10、20、30mm的黄铜塔形园柱，试样从φ30、φ20、φ10mm依次在不同部位弯曲180°，然后检查其内表面涂层的开裂剥落情况再根据评定表评定级别；从O至F，性能逐渐变差。此试验的操作虽然简单，但对“稍有剥落”的概念应搞清楚。无取向硅钢表面为有机涂层， 颜色较深，应用透明粘胶带贴在弯曲后扳直的试样内表面，再撕下来贴在白绝上观察，若有涂层粉状物下来即有“稍有脱落”。而取向硅钢表面为无机涂层，颜色浅，观察弯曲后扳直的试样，如有肉眼可见的少量剥落或开裂即为“稍有脱落”。我厂生产的无取向硅钢，其涂层附着性一般为A级或B级，完全可以免检；取向硅钢的涂层附着性大多数在D级以上，仅极少数为E级。 5用户在使用硅钢产品时应注意的几个问题 a.加工应力对硅钢片磁性的影响和消除应力退火 电工钢片通常都是在施加应力的状态下使用，如对硅钢片的纵剪、横剪、冲孔、冲片、叠片和紧固等。作为应力敏感的磁场特性是铁损；而对制作变压器的取向硅钢而言，应力敏感的磁特性首要是磁致伸缩，其次是铁损。拉应力几乎不恶化磁性，但剪切应力和压应力对磁性影响较大。 ●无取向硅钢片50WW600剪切前、后和经消除应力退火后的磁性变化如表19。 还有资料表明，冲切铁心齿宽由30mm减为3mm时，其铁损P1.5/50可增大40%，可见冲剪应力恶化磁性的程度。因此加工后的取向硅钢小片和卷绕铁心、无取向钢带冲压的微型小型电机铁心必须要进行消除应力退火，以消除机械应力和应变，恢复材料的本来磁性。消除应力退火的有关注意事项如下： 退火温度：不宜选得太高，取向钢为800±10℃；无取向钢为700~750℃，当高于750℃时，应严格控制炉内保护气体为氧化气氛。请注意，此温度应是铁心的真实温度。图2为取向钢50WW600和50WW800在不同消除应力退火温度下保温2小时后铁损改善的效果，试样为300×300mm艾卜斯坦方圈试样，这里的结果仅供用户参考。 退火时间：是指炉内各处温度达到设定退火温度后的保温时间，整个保温时间应随叠片尺寸、装炉量、表面精度及退火炉特性等参数变化。 升温和冷却速度：加热速度一般应低于30℃/时，以保证炉内各处温度均匀，不致于因温差大产生的热应力使冲片变形，最适宜的升温和冷却速度最终应通过试验来确定。 加热方式：应选用从冲片的切断面加热，即热量顺着叠片间的间隙流动。 退火气氛：选择以冲剪片不氧化不渗碳和对表面绝缘涂层无损害为原则，最好选用含氢为2~10%的氮氢混合气体，其露点一般在0℃以下。 ●取向硅钢的磁性对应力更敏感，首先当其冲的是剪切应力。为此，我们在两个月内随机测试了118付试样（试样尺寸为300×300mm）消除应力退火前后的铁损P1.7/50，剪切对铁损的恶化为1.5~19%，所以规定取向钢试样必须先消除应力退火后再测试磁性。其退火温度、退火时间、升温和冷却速度、加热方式及退火气氛如上所述。 表20为贵州遵义节能变压器厂用30Q140制造三台S9-100/10变压器的性能，表中新和旧表示铁心分别是用新纵剪切线和旧纵剪切线加工的，可见硅钢片的纵剪质量对铁心磁性的影响很明显。 卷铁心的消除应力退火尤为重要，是生产卷铁心变压器的关键工序。同时，其退火也有其独特之处。表21为某厂生产的31kVA卷铁心退火前后空载损耗的变化： 日本新日铁田口悟博士在其专著《电工钢板》中说明：“纵剪产生应力是不可避免的，宽度变窄铁损恶化的比例就增加”；“只要使用经过充分调整过的剪切机，尤其只要不是小变压器用，横切引起的磁性恶化就几乎不成问题”。并给出了纵剪和横剪与铁损恶化的关系，见图3、图4。 b.变压器的噪声与高磁感取向硅钢片（Hi-B）钢 由于变压器的噪声与污染环境，危害人类健康，因此噪声问题受到社会的普遍关注。噪声和电气性能一样，也是变压器极为重要的技术指标，各国均有规定，变压器制造厂都力求使变压器的噪声降低。近年来，由于铁心叠积多采用除梯连接缝，因而铁心材料的磁致伸缩大小成为铁心噪声的主要原因。从变压器设计角度看，由于磁致伸缩随感应强度的提高而增大，故提高磁感强度的设计值必然会增加噪声。但是，如果选用磁致伸缩值小的高磁感取向硅钢片作铁心材料，就可在噪声指标内提高磁感强度的设计值，从而减小变压器的体积。例如日本的配电变压器已经全部用Hi-B钢制造，而日本Hi-B钢的产量已约占取向硅钢总产量的50%。 武钢生产的Hi-B钢（如30QG105和27QG110等），由于其表面也涂敷了极薄的张力绝缘涂层，故其磁致伸缩值和日本的Hi-B钢一样很小，约为0.5×10-6（在B=1.7T时）。 c.半工艺无取向硅钢片的消除应力退火和发兰处理 半工艺电工钢由用户经高速冲床冲片，因冲片尺寸小，尤其是齿部承受的冲压力特大而必须通过消除应力退火以消除，同时消除应力退火可使晶粒进一步长大和再脱碳，因而铁损可明显降低。用户把冲剪的叠片或组装成一定结构的铁心装入炉内在保护气氛下加热到780~810℃，保温一定时间后冷却到450~500℃时通入水蒸气，再保温一段时间后在冷却过程中进行发兰处理，即使钢板表面形成一薄层致密的Fe3O4膜，具有一定的绝缘作用。但整个保温时间应随叠片尺寸、装炉量、叠片表面精度及退火炉特性等参数而变化；还应特别注意升温和降温的速度。 d.电器产品工作频率应选用的电工钢产品厚度 参考文献 保忠治：《电工钢》，北京，冶金工业出版社.2004.8.1.