Stan rozwoju powierzchniowej powłoki izolacyjnej na orientowanej stali krzemowej

Stal GNEE CRGO Stal elektryczna

Przygotowanie powłoki jest ostatnim procesem w produkcji stali krzemowej. Rodzaj, proces i jakość powłoki powierzchniowej będą miały ogromny wpływ na izolację, przyczepność, przebicie i odporność na korozję stali elektrotechnicznej, co będzie miało wpływ nastal elektryczna. Specyficzne straty całkowite i inne właściwości magnetyczne są nawet kluczem do bezpiecznej pracy całego transformatora. Istnieje pilna potrzeba opracowania izolacyjnych materiałów powłokowych o doskonałych parametrach, które nie tylko mają dobrą izolację elektryczną, przyczepność powłoki i stosunkowo dobrą podatność na przebijanie i ścinanie, spawalność, odporność na korozję i odporność na ciepło, ale mogą dostosować się do stopnia 700-800 wyżarzanie w wysokiej temperaturze, jednocześnie mają wysoki współczynnik układania, jednolity kolor powierzchni i inne cechy użytkowe. Krajowi i zagraniczni stale badają i ulepszają proces powlekania, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność zorientowanych produktów ze stali krzemowej.

1. Przegląd badań zorientowanych powłok ze stali krzemowej za granicą

Do powierzchniowych powłok izolacyjnych ze orientowanej stali krzemowej stosowanych w badaniach krajowych i zagranicznych zalicza się głównie powłoki organiczne, powłoki półnieorganiczne i powłoki nieorganiczne. Powłoki organiczne są stosunkowo tradycyjnymi powłokami izolacyjnymi w Chinach. Są to głównie żywice organiczne, takie jak żywica akrylowa, żywica octanu winylu, modyfikowana żywica alkidowa i żywica epoksydowa, i są zwykle używane do produkcji wysokiej jakości stali krzemowej do dużych silników. Powłoka organiczna ma dobre właściwości błonotwórcze, dobrą izolację i odporność na uderzenia, wysoką odporność na przebicie i odporność międzywarstwową, ale powłoka farby ma niską twardość, duże odkształcenia skurczowe pod wpływem ciepła, słabą odporność cieplną i spawalność, a później łatwo następuje pełzanie cieplne. Jednakże w niektórych szczególnych przypadkach powłoka musi zostać poddana obróbce cieplnej w temperaturze 600 stopni przed zastosowaniem jako powłoka izolacyjna. Większość żywicy w powłoce organicznej uległa degradacji i ulatniała się w temperaturze 600 stopni, tracąc swoje właściwości izolacyjne i wydzielając szkodliwe gazy, powodując zanieczyszczenie środowiska. Dlatego nie można przeprowadzić obróbki wyżarzania odprężającego. Obecnie powłoki organiczne są stopniowo eliminowane.

Aby złagodzić niekorzystny wpływ dużych ziaren wtórnych na utratę żelaza, firma Nippon Steel zaproponowała powłokę naprężeniową z ultradrobnego koloidalnego SiO2 zmieszanego z roztworem fosforanu. Powłoka naprężeniowa wytwarza izotropowe naprężenia rozciągające na powierzchni stalowej płyty, powodując prawie zmniejszenie strat żelaza P i magnetostrykcji, a jednocześnie może zrównoważyć niekorzystny wpływ naprężeń zewnętrznych na stal krzemową. Kawasaki wykorzystuje fosforan magnezu (Mg(H2PO4)2) jako główną powłokę naprężeniową z koloidalnym Si02 i Cr03, co poprawia odporność powłoki na wilgoć, a także poprawia wygląd. Jednakże związek chromu zawiera sześciowartościowy Cr, farba zanieczyszcza środowisko, a oczyszczanie ścieków jest kłopotliwe. Firma Nippon Steel zaproponowała zastosowanie złożonego wodorotlenku metalu w roztworze stałym o średniej wielkości cząstek mniejszej niż 1 μm lub 2-3 μm plus boran i octan. , krzemiany itp., dobra przyczepność, odporność na korozję i odporność na spiekanie, ale odporność na wilgoć i odporność na ciepło nie są idealne. Dodanie drobnych cząstek tlenku koloidalnego może reagować z wolnym kwasem fosforowym, tworząc bardziej stabilny związek kwasu fosforowego, poprawiając w ten sposób odporność na wilgoć i odporność na ciepło, a także lepszą smarowność. Aby zapobiec aglomeracji cząstek tlenku koloidalnego, dodaje się sól kwasu organicznego, ale roztwór powlekający nie jest trwały. Dodaj związki nieorganiczne, takie jak ultradrobne cząstki o wielkości około 10 nm, takie jak Fe(OH)2, aby dostosować strukturę tlenku koloidalnego i uczynić roztwór fosforanowym bardziej stabilnym. .

Powłoka półnieorganiczna to powłoka izolacyjna powstająca w wyniku zmieszania nieorganicznych roztworów fosforanów i chromianów oraz roztworów żywicy lateksowej. Dodaj cząstki żywicy organicznej o wielkości cząstek 2-50 μm do żywicy lateksowej, następnie wymieszaj z roztworem nieorganicznym i pokryj je powierzchnią stali krzemowej w celu wypalenia. Nieorganicznym składnikiem tradycyjnej powłoki półnieorganicznej jest chromian, który ma dobrą odporność na korozję. Proszek żywicy organicznej to zwykle jeden lub kilka rodzajów polietylenu, polipropylenu, poftalamidu, benzodiaminotriacetyny, żywicy polipropylenowej lub kopolimeru lub mieszaniny polistyrenu, wśród których polistyren. Kopolimer usztywniony ma najlepszą siłę klejenia.

Powłoka napinająca zaproponowana po raz pierwszy przez Nippon Steel w 1973 r., jej głównym składnikiem jest ultradrobny koloidalny SiO2 (zol krzemionkowy) zmieszany z roztworem powłoki fosforanowej. Naprężenia rozciągające generowane przez powłokę mogą udoskonalić domeny magnetyczne i skutecznie zmniejszyć utratę żelaza i magnetostrykcję. Odpowiednie badania wykazały, że dostosowując recepturę powłoki oraz stosując odpowiednie procesy suszenia i spiekania, utratę żelaza P1.7 można zmniejszyć nawet o 0,1 W/kg.

Jedną z najskuteczniejszych metod ograniczenia strat żelaza w orientowanej stali krzemowej jest opracowanie nowej technologii powlekania. Wyniki badań wykazały, że powłoka tlenku magnezu ma istotny wpływ na właściwości magnetyczne i właściwości powierzchniowe orientowanej stali krzemowej. Ponadto w Japonii zastosowano chemiczne osadzanie z fazy gazowej w celu pokrycia folii w celu utworzenia ceramicznej folii izolacyjnej zamiast folii forsterytowej, stosując obróbkę laserową i zmieniając rodzaj kwasu nieorganicznego w cieczy powlekającej warstwę izolacyjną, aby zmniejszyć utratę żelaza. Wyniki pokazują, że poprawiając skład roztworu powłoki izolacyjnej, zwiększając stabilność lepkości i napięcie folii, można uzyskać zorientowane blachy ze stali krzemowej o wysokiej indukcji magnetycznej i niskich stratach żelaza.

Obecnie za granicą poczyniono pewne postępy badawcze w zakresie badań nowych technologii powłok chroniących środowisko, jednak nie osiągnięto zadowalających wyników w zakresie zapewnienia ogólnych parametrów użytkowych powłok izolacyjnych.

2. Stan badańzorientowana stal krzemowapowłok powierzchniowych w moim kraju

W latach czterdziestych XX wieku w walcowanej na gorąco stali krzemowej stosowano metodę powlekania powierzchni farbą izolacyjną. W latach 80. w moim kraju nadal stosowano tę metodę, nawet powlekającstal krzemowa walcowana na zimnoz powłoką szklaną z farbą izolacyjną. W początkach naszego kraju badano głównie powłoki czysto organiczne. Ze względu na wady związane z niską twardością i słabą odpornością cieplną krajowe firmy produkujące stal krzemową zużywają obecnie mniej.

Później Stany Zjednoczone, Japonia i inne firmy sukcesywnie opracowywały fosforanowe powłoki powierzchniowe o lepszych właściwościach izolacyjnych. Jednakże chromian jest zazwyczaj dodawany do poprzednich powłok w celu poprawy odporności powłoki na korozję i odporności międzywarstwowej. Od dawna prawie wszystkie izolacyjne materiały powłokowe zawierające sześciowartościowy chrom są stosowane w produkcji stali krzemowej walcowanej na zimno w Chinach. Nie ma jasnego standardu ochrony środowiska w przypadku powłok izolacyjnych. Wodne, niezawierające chromu powłoki ze stali krzemowej zazwyczaj wykorzystują wodę jako główny rozpuszczalnik. Jest to powłoka przyjazna dla środowiska, ale tego rodzaju powłoki nieorganiczne są ograniczone różnymi warunkami w praktycznych zastosowaniach. Obecnie powłoki półnieorganiczne są nadal podstawą w Chinach.

3.Kierunki rozwoju powłok izolacyjnych na powierzchni stali krzemowej

Straty w rdzeniu, magnetostrykcja i jakość powierzchni zorientowanej stali krzemowej są ściśle powiązane z powłoką izolującą powierzchnię. Naprężenia rozciągające generowane przez powłokę na arkuszu stali krzemowej mogą zrównoważyć naprężenia ściskające generowane przez materiał w zespole transformatora, redukując w ten sposób hałas transformatora. Dzięki powłoce blacha stalowa jest mniej wrażliwa na naprężenia podczas magnetostrykcji, a także zmniejsza się hałas transformatora. Jednocześnie powłoka izolacyjna z zorientowanej blachy ze stali krzemowej zmniejsza całkowitą stratę właściwą, a straty żelaza można zmniejszyć o 9%-14%. Badania i zastosowanie wysokowydajnych powłok izolujących powierzchnię stali krzemowej mają istotny wpływ na poprawę ogólnej wydajności orientowanej stali krzemowej.

Podczas produkcji i stosowania powłok oraz usuwania ścieków sześciowartościowy chrom powoduje poważne szkody. Chociaż powłoki półnieorganiczne poprawiły niektóre wady powłok nieorganicznych i powłok organicznych i są obecnie najczęściej stosowane, niektóre zawarte w nich lotne rozpuszczalniki organiczne są również toksyczne. Należy minimalizować lub nawet eliminować lotne rozpuszczalniki organiczne. Rozwój powłok nieorganicznych o doskonałych parametrach jest głównym przedmiotem badań w dziedzinie powłok izolacyjnych. Dlatego bezchromowa, przyjazna dla środowiska, nieorganiczna powłoka izolacyjna ze stali krzemowej jest kluczowym kierunkiem rozwoju powłok izolacyjnych ze orientowanej stali krzemowej.

4. Wniosek

1. Powłoka izolacyjna powierzchni może zmniejszyć utratę żelaza, osłabić wrażliwość magnetostrykcji na naprężenia i zmniejszyć hałas transformatora. Jest to ważny proces w procesie produkcji orientowanej stali krzemowej.

2. Do powierzchniowych powłok izolacyjnych ze orientowanej stali krzemowej stosowanych w badaniach krajowych i zagranicznych zalicza się głównie powłoki organiczne, półnieorganiczne i nieorganiczne. Powłoki organiczne zostały wyeliminowane, a powłoki nieorganiczne będą stopniowo zastępować powłoki półnieorganiczne.

3. Kierunkiem rozwoju powłok izolacyjnych powierzchniowych ze stali krzemowej, w celu spełnienia wymagań ochrony środowiska, są badania i udoskonalanie bezchromowych, przyjaznych dla środowiska powłok nieorganicznych, niezawierających pierwiastków chromu i nie zawierających lotnych składników organicznych.