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《取向电工钢超薄和极薄带》标准解读

2023-12-17 87 上传者：管理员

摘要：介绍了取向电工钢超薄和极薄带的标准化现状及《取向电工钢超薄和极薄带》团体标准的项目背景，重点对团体标准与相关国家标准、行业标准进行对比分析，明确了取向电工钢超薄和极薄带新材料新标准在适用范围、规格牌号、磁性能、几何特性、工艺特性、检验方法等方面的特点，为取向电工钢超薄和极薄带新产品的开发、生产和应用提供指导和支撑。

关键词：
取向电工钢
团体标准
电工钢
硅
薄带
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一、引言

电工钢是含硅量为0.5%～4.5%的硅铁软磁合金。通过硅的加入提高了铁的电阻率和最大磁导率，降低了矫顽力、铁芯损耗（铁损）和磁时效，电工钢广泛用于变压器、大电机、中小电机、家用电器、新能源汽车及微电机的制造，是电力、电子和军事工业不可缺少的重要电磁功能材料。全工艺冷轧电工钢是以热轧产品为原料，通过冷轧、脱碳、渗氮、涂层、退火等全套工艺生产的可直接应用的电工钢产品。其中，取向电工钢在特定方向具有优异的电磁性能，特别适合制造磁路方向一致的变压器等产品。随着电力电子工业的发展，对电工钢性能要求越来越高，特别是由于电流的趋肤效应，电工钢厚度较大会导致更大的涡流铁耗，增大机电产品能耗，因此薄规格是电工钢发展的趋势[1]。由于电工钢中增加了硅等合金元素，导致电工钢力学性能较差，越薄规格电工钢加工难度也越大。因此，超薄和极薄取向电工钢产品已经成为钢铁生产工艺和电力电子行业加工应用急需突破的重点产品。

二、项目背景

为进一步做好重点新材料首批次应用保险补偿试点工作，工业和信息化部印发《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》（工信部原函[2021]384号），并于2022年1月1日正式开始实施[2]。其中第14项重点新材料即为“取向硅钢超/极薄带”，要求薄带厚度≤0.10 mm(0.08～0.05 mm）。但是目前国家标准《全工艺冷轧电工钢第2部分：晶粒取向钢带（片）》（GB/T 2521.2-2016）适用于0.23 mm、0.27 mm、0.30 mm、0.35 mm 4个公称厚度的取向电工钢板带[3]。行业标准《中频用电工钢薄带》（YB/T5224-2014）适用于公称厚度0.05～0.20 mm的取向、无取向电工钢薄带[4]。现有国家标准、行业标准不适用于新开发应用重点新材料取向电工钢超薄和极薄带。

随着国内电工钢生产企业的技术进步，已经开发生产了厚度规格更薄、尺寸精度更好、电磁性能更优的取向电工钢极薄带，并根据各企业制定的企业标准或与客户签订的技术协议，进行生产销售，在电子电器行业得到广泛应用。但是各企业标准、技术协议的技术内容、指标要求千差万别，不利于行业内对该产品质量要求的统一规范。《取向电工钢超薄和极薄带》（T/SSEA 0175-2022,T/CSTA 0009-2022)[5]团体标准针对中高频用极薄取向电工钢带的特点，制定了符合实际应用、技术指标更先进的取向电工钢标准，填补了薄规格重点新材料的标准空白，提升了标准技术指标水平，能有效规范和引领中高频用极薄取向电工钢带的质量提升，促进电工钢和电子电器行业的高质量发展。

三、主要技术指标分析

1. 标准的适用范围

《取向电工钢超薄和极薄带》团体标准在范围界定方面，适用于频率100～10 000Hz磁路结构中使用的，公称厚度0.02～0.03 mm的取向电工钢超薄带和公称厚度0.05～0.10 mm的取向电工钢极薄带；填补了国家标准、行业标准中未予规定的0.02 mm、0.03 mm、0.08 mm等超薄和极薄厚度规格取向电工钢的空白；符合《重点新材料首批次应用示范指导目录（2021年版）》关于取向电工钢超薄和极薄带重点新材料的要求，将厚度0.02～0.03 mm的称为取向电工钢超薄带，厚度0.05～0.10 mm的称为取向电工钢极薄带。

2. 术语定义及分类

GB/T 2521.2《全工艺冷轧电工钢第2部分：晶粒取向钢带（片）》和GB/T 9637《电工术语磁性材料与元件》中界定的术语和定义适用于本团体标准。

钢带的级别按最大比总损耗值和钢带的公称厚度分类（0.02 mm、0.03 mm、0.05 mm、0.08 mm、0.10 mm）。

3. 牌号

钢的牌号由公称厚度、特征字符、最大比总损耗值3个部分组成。与YB/T 5224-2014相比，本标准新增了0.02 mm、0.03 mm、0.08 mm 3个厚度规格。0.02 mm、0.03 mm厚度钢带牌号是本标准新增的牌号，其第三部分“最大比总损耗值”采用的是在磁极化强度0.5 T、频率3 000 Hz条件下，以W/kg为单位的最大比总损耗值的100倍，符合实际应用时的服役条件和性能要求。0.08 mm厚度钢带牌号的第三部分“最大比总损耗值”采用的是在磁极化强度1.5 T、频率400 Hz条件下，以W/kg为单位的最大比总损耗值的100倍，与行业标准中0.10 mm厚度钢带牌号表示方法一致。其他牌号表示方法与行业标准一致。

4. 一般要求

生产工艺、供货形式、表面质量、剪切适应性的要求参考了行业标准，与YB/T 5224-2014保持一致。根据实际情况，参考国家标准GB/T 2521.2-2016，增加了交货条件的要求。

5. 技术要求

(1）磁性能

交货状态钢带的室温磁性能应符合表1的规定。与YB/T 5224-2014相比，本标准新增了2Q3500、3Q2500、3Q3000、5Q1700、8Q1200、8Q1300、8Q1400、8Q1500、8Q1600、8Q1700、10Q1300、10Q1400共12个牌号。与行业标准同牌号钢带相比，最小叠装系数、最小磁极化强度比行业标准有所提升，最大比总损耗、最小弯曲次数与行业标准一致。

表1 磁性能指标对比

(2）几何特性和公差

——厚度。钢带的公称厚度为0.02 mm、0.03 mm、0.05 mm、0.08 mm、0.10 mm。其中0.02 mm、0.03 mm、0.08 mm是本标准比行业标准新增的厚度规格。与行业标准相比，本标准对厚度允许偏差的要求大幅加严，并新增平行于轧制方向厚度偏差的控制要求，与行业标准对比见表2。

表2 厚度指标对比

——宽度。钢带宽度允许偏差要求与行业标准一致。

——镰刀弯。公称厚度0.08 mm、0.10 mm，宽度大于150 mm的钢带，任意1 m长度的钢带镰刀弯应不大于1 mm；公称厚度0.05 mm、0.03 mm、0.02 mm，宽度大于150 mm的钢带，任意1 m长度的钢带镰刀弯应不大于2 mm。而行业标准规定镰刀弯检测只适用于公称厚度0.15 mm、0.20 mm，宽度大于150 mm的钢带。其指标值为1 m长的钢带上镰刀弯应不大于1 mm。

——毛刺。钢带应检测毛刺高度并提供实测值。钢带不应有影响使用的毛刺。行业标准规定毛刺高度检测只适用于公称厚度0.15 mm、0.20 mm的钢带，毛刺高度应不大于0.03 mm。

(3）工艺特性

——密度。除另有协议规定外，用于计算检测磁特性、叠装系数的约定理论密度为7.65 kg/dm3，与行业标准保持一致。

——叠装系数。叠装系数是指电工钢片叠片后，每个电工钢片的真实厚度之和占叠片总厚度的比例。电工钢的叠装系数越高，即叠放层数越多，电工钢的磁导率、电阻率和磁饱和度等性能指标将得到提升。因此，标准中对电工钢的最小叠装系数进行了规定。与行业标准相比，团体标准最小叠装系数性能指标加严提升，叠装系数对比见表3。

表3 叠装系数对比 ——弯曲次数。钢带的最小弯曲次数为3次，与行业标准保持一致。

——表面绝缘涂层电阻。根据需方要求，经供需双方协商，可进行涂层绝缘电阻的检测，在合同中注明涂层表面绝缘电阻或层间电阻的最小值。与行业标准供需双方协商的要求保持一致。

(4）特殊要求

根据需方要求，经供需双方协商，可对钢带提出其他几何特性和公差、交流磁特性、涂层性能等特殊要求。特殊要求的检验和试验由供需双方协商。下游用户提出的特殊要求有：波浪边，涂层的表观质量、厚度、耐温等级、附着强度，钢带的交流磁特性（如功耗曲线、相对磁导率、激磁功率），等等。考虑到这些性能要求和检测个性化较强，目前生产厂数据积累尚不成熟，相关国行业标准也并未规定，因此将以上性能指标列入特殊要求，由供需双方协商确定。

6. 检验和试验

本标准在磁性能检测中，根据重点下游用户实际，采用爱泼斯坦方圈法测试材料的比总损耗和磁极化强度。经与国内主要取向电工钢生产企业协商，一致认为按照现行行业标准YB/T 5224-2014，对于薄规格产品组成一幅试样的片数过多，在实际检验中没有可操作性；同时根据大量实际检测数据，认为0.02 mm、0.03 mm、0.05 mm、0.08 mm、0.10 mm厚度规格的钢带，组成一幅试样的片数统一为40片时，对磁性能的检测无明显不良影响，检测结果的可靠性较好。

因此，本标准给出了在采用25 cm爱泼斯坦方圈测试材料的比总损耗和磁极化强度时，推荐组成1幅试样的片数为40片；但也可经供需双方协商，采用其他片数组成1幅试样。其他检验和试验的规定与行业标准保持一致。

当某一项性能的检验结果不符合标准规定时，应取双倍试样复验，复验按GB/T 17505进行。

7. 包装、标志和质量证明书

钢带的包装、标志质量证明书应符合GB/T 247的规定，团体标准与行业标准保持一致。

四、标准评价

取向电工钢超薄和极薄带是国家首批次应用示范的重点新材料之一，为电力、电子、电器行业的关键装备制造提供了重要基础材料支撑。《取向电工钢超薄和极薄带》团体标准填补了钢铁新材料的标准空白，规范了新产品、新牌号、新规格的技术要求，引领了取向电工钢产品的发展方向，为取向电工钢超薄和极薄带的开发、生产、应用提供了有益的指导，对于促进取向电工钢超薄和极薄带的质量提升和下游装备制造业的高质量发展具有重要意义。

参考文献:

[1]张凤泉,汪水泽,石祥聚.电力电器产品能效升级对电工钢产业的影响及需求预测[J].电工钢,2023,5(1).

[2]中华人民共和国工业和信息化部.关于发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2021年版)》的通告[EB/OL].

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.全工艺冷轧电工钢第2部分:晶粒取向钢带(片)(GB/T 2521.2-2016)[S].2016.

[4]中华人民共和国工业和信息化部.中频用电工钢薄带(YB/T 5224-2014)[S].2014.

[5]中国特钢企业协会,中关村不锈及特种合金新材料产业技术创新联盟.取向电工钢超薄和极薄带(T/SSEA0175-2022,T/CSTA 0009-2022)[S].2022.

文章来源:王泽群,肖邦国,霍咚梅.《取向电工钢超薄和极薄带》标准解读[J].冶金经济与管理,2023,(06):21-23.