行業(yè)數(shù)據(jù)

揭曉寶鋼耐熱刻痕取向硅鋼背后的奧秘

2025年05月07日09:44   來源:寶鋼股份直通車
摘要:作為制造變壓器鐵心的核心材料,取向硅鋼性能直接影響著變壓器能效等級。

電,就像一條無形的紐帶。

在幅員遼闊的中國,水能、煤炭等電力資源多集中于西部地區(qū),為優(yōu)化能源配置,“西電東送”戰(zhàn)略工程宛如大動脈,將電能跨山越水送往全國各地,保障千家萬戶燈火通明與工業(yè)生產(chǎn)高效運(yùn)行。

然而,龐大輸配電體系中的電能損耗問題明顯,配電變壓器損耗巨大,每年近乎損失三峽電站三年的發(fā)電總量。作為制造變壓器鐵心的核心材料,取向硅鋼性能直接影響著變壓器能效等級。

今天,就讓我們一起來了解寶鋼激光耐熱刻痕取向硅鋼的故事。

耐熱刻痕取向硅鋼的應(yīng)用場景

隨著科技發(fā)展與環(huán)保要求提升,節(jié)能更強(qiáng)、噪聲更低、用材更少的立體卷鐵心變壓器憑借優(yōu)勢嶄露頭角。但制造時,卷鐵心形變明顯,會產(chǎn)生高殘余應(yīng)力,劣化磁性能。為此,需800℃以上去應(yīng)力退火確保性能穩(wěn)定。但傳統(tǒng)激光刻痕取向硅鋼的磁性能改善效果在高溫下難以維持,導(dǎo)致鐵損大增,變壓器性能也大打折扣。而耐熱刻痕取向硅鋼表面的物理溝槽,于高溫下仍穩(wěn)定如初,保持優(yōu)異磁性能,是卷鐵心變壓器的理想材料。

難題一:熱熔效應(yīng)

高能激光在硅鋼表面產(chǎn)生熱熔效應(yīng),金屬熔渣使刻槽邊緣凸起,影響疊片質(zhì)量,易引發(fā)鐵心導(dǎo)電、擊穿等問題,威脅變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。寶鋼團(tuán)隊全球首次利用超短脈沖激光誘導(dǎo)晶格庫侖爆炸原理,精準(zhǔn)控制激光參數(shù)實(shí)現(xiàn)“冷加工”技術(shù),如同用精準(zhǔn)的手術(shù)刀實(shí)施手術(shù),實(shí)現(xiàn)了超短脈沖激光耐熱刻痕產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)。

難題二:刻痕工藝

有了技術(shù)上的突破,還需結(jié)合刻痕工藝以實(shí)現(xiàn)材料性能的最佳化。團(tuán)隊基于kerr效應(yīng)開發(fā)精細(xì)化磁疇結(jié)構(gòu)設(shè)計核心技術(shù),揭示刻痕工藝參數(shù)、基板組織及涂層張力與刻痕效果的關(guān)系,解決系列難題。

難題三:批量制造

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定批量制造。團(tuán)隊還攻克了飛秒激光因焦深短、作業(yè)易受環(huán)境影響的難題,實(shí)現(xiàn)數(shù)十臺激光器協(xié)同連續(xù)生產(chǎn),自主設(shè)計并建成全球首條激光耐熱刻痕產(chǎn)線。這條關(guān)鍵精度達(dá)微米級的產(chǎn)線,創(chuàng)造了全球首次動態(tài)連續(xù)微加工技術(shù)的應(yīng)用。

技術(shù)工藝與生產(chǎn)產(chǎn)線具備后,團(tuán)隊深入變壓器廠家,協(xié)同建立完善的使用技術(shù)體系,開發(fā)服役磁性能測量等系統(tǒng),研究復(fù)雜工況下多因素關(guān)聯(lián)規(guī)律,建立卷鐵心退火三維溫度場仿真計算模型,全球率先制造出超一級能效卷鐵心變壓器。

寶鋼激光耐熱刻痕技術(shù)經(jīng)中國金屬學(xué)會專家組評價,是一項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性科技成果,達(dá)到國際領(lǐng)先水平,進(jìn)一步確立了我國取向硅鋼制造技術(shù)的世界領(lǐng)先地位。

寶鋼激光耐熱刻痕產(chǎn)品用于制造高能效、低噪聲立體卷鐵心變壓器,廣泛應(yīng)用于北京國家速滑館、雄安新城、杭州亞運(yùn)會館、江門中微子實(shí)驗(yàn)室等重大標(biāo)志性綠色工程。全面推廣應(yīng)用有望使我國電網(wǎng)年節(jié)電900億千瓦時以上,為我國電力行業(yè)的綠色發(fā)展注入強(qiáng)大動力,照亮了綠色發(fā)展的新道路。

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