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可应用于中频感应加热电源上的薄规格高牌号无取向硅钢

2007-04-02 10:36:44 来源:《国际电子变压器》2007年3月刊 点击:1196

1引言
随着节能与环保等方面要求的不断提高,开发高科技的节能、环保加热设备成为当务之急。感应加热源于法拉第电磁感应原理。在感应加热装置中,输出耦合电路是非常重要的部分,它直接决定了加热装置的效率。一般在中频段(400Hz~8KHz)使用由取向硅钢等软磁材料作变压器的铁心。
最近,武钢在冷轧硅钢片生产技术上的进步,使其已经可以提供像35WW250这样的薄规格高牌号无取向硅钢,由于其优越的磁性、尤其是较低的损耗能够满足中频感应加热变压器对铁心材料的要求,加上日本产的类似牌号的薄规格高牌无取向硅钢,使可应用于中频感应加热变压器作铁心材料的硅钢片品种、牌号日渐增多。
2薄规格高牌号无取向硅钢的性能情况
能够应用于中频感应加热电源变压器的无取向硅钢的牌号主要有武钢产的35WW250、35WW270及日本产的相应牌号。它们的性能见表1:
表1中35ww250及35ww270是武钢产品,35HE250是日本产品。从表中可以看出35HE250的铁损值比35WW250低0.07w/kg,而磁感值要高0.03T。总起来看性能都不错,属于0.35mm厚度规格中无取向硅钢的高牌号。这是不仅在冶炼时而且在随后各道工序中最大限度地降低了成品的夹杂物之外,还综合应用了硅钢冷轧及热处理的相关新技术后才得到的这磁性水平,现在工艺日趋成熟,能够大批量地生产成品。
图1是35ww250的铁损曲线、直流磁化(磁导率)曲线及高频铁损曲线。从图1中的35ww250的磁感与铁损的关系及B-H与μ-H曲线形状表示:当磁感应强度由低向高变化时,对应的铁损仍维持在较低的水平,在低磁场下仍具有高的磁导率。
3 35WW250的磁各向异性及其与取向硅钢35Q145的比较
如果从轧制方向及与轧制方向的偏离角度变化时材料磁性的变化来看,那么无取向硅钢35WW250与取向硅钢35Q145比较的结果示于图2。从图2中可以看出:即35WW250与取向硅钢35Q145比较其磁性在轧制方向上要稍微差一些,即35WW250的磁感值略低而铁损值稍高一点,但是在偏离轧制方向20~30度以上时,磁感和铁损值均要好一些。因此,无取向硅钢35WW250具有在全方位均匀的优良磁性,而取向硅钢35Q145具有在轧制方向的优良磁性。
35WW250的磁感与铁损的关系以及B-H与μ-H曲线特性同35Q145比较情况见图1和图3所示。这两种材料都具有各自的优势,而从中、高频特性来看35WW250与35Q145比较起来甚至不相上下。
4 35WW250无取向硅钢的材料特征
像35WW250这样的高牌号无取向硅钢具有铁损低,磁各向异性小、无磁时效、冲片性好和高的填充系数等主特征。在高牌号无取向硅钢中Si含量比较高,随着Si含量的增加,材料的电阻率提高,涡流损失降低,而且提高Si含量可以减小晶体的磁各向异性常数,从而使磁滞损失降低。但随着Si含量的提高,材料的饱和磁感降低,居里点下降,脆性增加,延伸率有所下降。
退火工艺对高牌号无取向硅钢的磁性影响很大。对像35WW250这样的高牌号无取向硅钢,其退火温度较高,还要严格控制退火时保护气氛的露点、增加气氛中的含H2量,这是避免或减少内氧化发生的关键。因不适当的退火工艺而生成的内氧化对高磁感下的铁损影响尤其显著,当氧化层厚度大于0.5μm时,铁损随内氧化层厚度成正比地增高,这是因为氧化层可使硅钢板产生应力,使表面粗糙,致使表面区域难以磁化。对此,不仅在生产而且在使用中只要是相应的材料都必须予以高度的重视。
5薄规格高牌号无取向硅钢的实际应用情况
主要是35WW250及其相当牌号的无取向硅钢近期在中频感应加热电源变压器上得到了比较广泛的应用。如湖南株洲某厂一年就要使用80多吨,国内类似的工厂还比较多,所以据保守估计,国内年使用量当在千吨以上,而且还有逐年扩大使用量之趋势。这是因为从上面的分析可以看出高牌号无取向硅钢35WW250不仅在一般磁性上而且在中、高频特性方面可以满足中频感应加热电源变压器铁心的要求,而且还有一个成本较低的优势,35WW250及其相当牌号无取向硅钢的价格还不到35Q145等取向硅钢价格的一半。
从35WW250及其相当牌号的薄规格高牌号无取向硅钢的供应资源方面来看也是乐观的,就是说采购是比较方便的,这对其进一步获得推广和应用将是十分有利的。

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