[发明专利]一种低噪音变压器用低铁损取向硅钢产品及其制造方法

说明书

本发明公开了一种低噪音变压器用低铁损取向硅钢产品，其包括硅钢基板，形成于硅钢基板表面的硅酸镁底层和涂覆于硅酸镁底层上的绝缘涂层，所述硅酸镁底层对可见光的垂直反射率R为40‑60％。相应地，本发明还公开了一种所述的低噪音变压器用低铁损取向硅钢产品的制造方法。本发明所述的低噪音变压器用低铁损取向硅钢产品，通过严格控制硅钢基板的硅酸镁底层对可见光的垂直反射率，并且所述的硅酸镁底层的光泽均一，达到降低铁损，减小磁致伸缩，从而使所述硅钢产品噪音小，特别适用于变压器。

技术领域

本发明涉及一种钢产品及其制造方法，尤其涉及一种硅钢产品及其制造方法。

背景技术

近年来，全球能源环境问题日益突出，威胁人类的可持续发展，节能降耗需求在世界范围内不断增长，各国普遍提高了相应能耗设备标准，降低各类设备对能源的无功消耗。在电力传输系统中，变压器损耗约占总损耗的40％，其中由取向硅钢材料制造而成的铁芯是变压器的核心部件，其损耗约占总损耗的20％左右。铁芯损耗通常简称为铁损。可见，降低取向硅钢的铁损具有巨大的经济和社会效益。

此外，城市变电设备的噪声污染正逐步受到人们的关注。研究表明，变压器噪音源于硅钢片磁致伸缩、电磁力和机械装置振动等因素。其中，磁致伸缩是变压器噪音基本来源之一。一方面，磁致伸缩的存在使得硅钢片在交流电磁场下发生周期性振动，从而产生噪音；另一方面，硅钢片振动与水槽、冷却装置、存油器等变压器的附加装置发生共振，从而产生噪音。

因而，如何降低取向硅钢片铁损和磁致伸缩是取向硅钢发展的重要方向，也是当今取向硅钢产品及技术进一步发展所面临的主要难题。

现有技术中生产硅钢片的制造方法中，按照板坯加热的温度主要分为：高温工艺、中温工艺以及低温工艺。通常，高温工艺中板坯需要加热到最高1400℃，以使抑制剂充分固溶，然而，高温度加热已达到传统加热炉的极限水平。并且，由于加热温度高，烧损严重，加热炉需频繁修补，利用率低。同时能耗高，热轧卷的边裂大，致使冷轧工序生产困难，成材率低，成本相对较高。中温工艺板坯的加热温度在1250℃～1320℃，采用AlN和Cu为抑制剂；低温工艺板坯的加热温度在1100℃～1250℃，主要采用脱碳后渗氮形成抑制剂的方法获得抑制能力，然而，低温工艺的不足之处在于抑制剂形态难以控制，导致稳定磁性能和底层质量的难度都很大。

现有技术中获得更低铁损硅钢片的方法主要包括：1)增加Si含量；2)添加Sn和Sb等合金元素增强抑制剂抑制能力；3)在脱碳退火过程升温阶段实施快速加热。然而，对于1)，由于Si属于不导电元素，增加Si含量可使硅钢片电阻率增大，降低硅钢片涡流损耗，但同时，也会导致脱碳退火过程中表面氧化膜中SiO₂形成量大幅增加；此外，关于2)，Sn和Sb均属于易偏聚元素，因而添加Sn和Sb可以降低析出物界面能量，从而抑制析出物发生奥斯特沃特长大，保持抑制剂强的抑制能力，但由于Sn和Sb等合金元素在脱碳退火过程中易在表面富集，因此会造成抑制O和Si元素在近表面的扩散与反应，引起脱碳退火过程中形成的以Fe₂SiO₄、FeO、SiO₂为主的氧化膜组分和结构发生一定改变；另外，3)存在的问题是，在脱碳退火过程采用快速升温技术可提高再结晶所需的储能，使初次晶粒均匀和提高表层二次晶核数量并防止其他位向晶粒长大，二次晶粒尺寸减小，硅钢片铁损降低，但极短的升温时间使得氧化膜形成时间大幅缩短，氧化膜组分比例发生变化。

由此可见，以上降低铁损的技术均会不同程度导致脱碳退火板氧化膜发生变化，使得成品底层容易产生底层偏薄、亮点等缺陷。底层的不均匀和缺陷的存在使得晶体内部能量分布不均匀，在缺陷附近90°畴数量增加，取向硅钢片磁致伸缩量增大，因此增大制成变压器的振动噪音。且，后续在采用激光刻痕进一步降低铁损过程中，底层不均匀和缺陷将显著影响基板对激光能量的吸收，因此造成最终产品的性能不均匀。