经过近几年的快速发展，宝钢已经成为全球领先的取向硅钢制造商，形成六大类别、70余个牌号取向硅钢产品系列，可以满足不同客户的使用需求。近年来宝钢开发出B23R070取向硅钢新产品，磁性能优异，目前已实现批量化生产。本文对B23R070新产品性能和用户使用情况进行介绍，以期对变压器制造厂家选材起到参考作用。
1、引言
随着国家绿色发展、节能减排政策的落实，“碳达峰、碳中和”目标的推进和国家能效新标准（GB20052-2020电力变压器能效限定值及能效等级）的实施，低铁损取向硅钢产品需求激增。特别是近期国家三部门关于印发《变压器能效提升计划（2021-2023年）》的通知，明确要求：到2023年，高效节能变压器在网运行比例提高10%，当年新增高效节能变压器占比达到75%以上。各大电网企业也制定了“碳达峰、碳中和”行动方案，大力推广使用节能环保变压器，提高用能水平和效率。这就要求变压器制造企业提高变压器能效等级，也促使取向硅钢生产企业提高产品等级。
经过近几年快速发展，宝钢已经成为全球领先的取向硅钢制造商，已形成高磁感取向硅钢P系列、激光刻痕取向硅钢R系列、普通取向硅钢G系列、低噪声取向硅钢LM系列、特殊涂层取向硅钢W/ Y/Z系列、耐热刻痕取向硅钢HS系列等六大类别、70余个牌号取向硅钢产品系列，厚度涵盖了0.18-0.35mm，薄规格激光刻痕取向硅钢0.18mm系列顶级牌号为B18R055、0.20mm系列顶级牌号为B20R060、0.23mm系列顶级牌号为B23R070，高磁感取向硅钢产品0.18mm系列顶级牌号为B18P075、0.20mm系列顶级牌号为B20P075、0.23mm系列顶级牌号为B23P080，可以满足不同客户的使用需求。客户使用B18P075产品试制S22-MRL-200/10立体卷铁芯变压器产品性能指标超过现行国家标准GB20052-2020中1级能效等级，具有较高水平；客户使用B20R065产品开发的高效节能叠铁芯变压器达到了优于国家标准1级能效值的高水平；客户使用B20R060产品通过提高设计磁密、减少绕组匝数，控制绕组基本电阻损耗，铜、硅钢片的用量更少，与传统设计（采用B23R080硅钢片）相比，材料成本可降低10%。
随着硅钢牌号等级的提升，变压器性价比显著提高，每提升一个牌号，变压器性价比提升达3%-4%。目前铁损较低的取向硅钢产品主要是0.18mm和0.2mm取向硅钢产品，但这类更薄、更高等级产品，对用户剪切质量要求比较高，如果达不到剪切质量的要求，往往难以发挥出材料的优势，这类产品客户往往觉得剪切加工难度比较高。目前大量变压器用户更倾向于使用0.23mm取向硅钢产品，提高0.23mm产品磁性能水平是需要解决的问题。宝钢B23R070取向硅钢新产品磁性能达到070等级，磁性能与0.2mm 070等级产品相媲美，属于目前0.23mm规格内最高等级产品，该产品不需要特殊的剪切加工设备和工艺要求，不存在剪切加工难度，该产品目前已批量化生产。本文对取向硅钢新产品B23R070的性能和用户使用情况进行介绍，以期对变压器制造厂家选材起到参考作用。
2、产品生产特点
B23R070产品试制初期面临二次再结晶稳定差、大压下率冷轧断带、磁性能与底层工艺窗口狭窄、刻痕效率低等关键工序制造技术瓶颈。通过高精度控制钢中酸溶铝Al s含量，实现抑制剂与初次再结晶组织织构的最佳匹配；通过开发取向硅钢冷轧脆断控制技术系统（轧前预热、森吉米尔二十辊可逆轧机目标板形精细设定及板形智能控制等薄带自动冷轧技术），解决了薄带取向硅钢冷轧易脆断、板形控制难等关键问题。另外，在B23R070等薄规格取向硅钢现场工艺优化与规模化生产技术研究的基础上，自主设计集成出世界首套薄带高效产线，包括具备自动换辊和板形全自动控制功能的新型森吉米尔轧机、具备高精度露点控制与MgO自动配液功能的脱碳退火、具备120座钢卷高效退火与保护气氛精确控制能力的高温环形炉、具备在线高速激光刻痕和缺陷智能检测的热拉伸平整等4条关键机组。2018年底，宝钢自主设计的世界首条薄带高效产线投产。通过上述措施，0.23mm新产品磁性能水平P17/50均值0.706W/ kg，B23R070性能命中率接近50%。
3、产品性能特点
3.1产品性能
表1列出了B23R070性能典型值，B23R070铁损曲线和励磁功率曲线如图所示。从图中可知，B23R070具有优异的磁性能。
3.2不同工况下的磁性能
分析B23R070产品在正弦及复杂工况激励条件下的磁性能发现，比总损耗P17/50平均值为0.685W/kg；3次谐波10%含量条件下，损耗平均值为0.792W/kg，较正弦励磁工况时上升15.6%；150A/m直流偏磁磁场条件下，损耗平均值为0.928W/kg，较正常工况时增加35.5%。此外，在产品性能稳定性方面，B23R070取向硅钢的铁损波动极小，随机抽取10片试样的铁损P17/50方差为0.0053。
3.3不同角度性能
取向硅钢晶粒由于易磁化方向与<001>方向一致，与轧制方向平行，易磁化方向与最低损耗对应的角度均为0°。从材料应用角度出发，基于变压器仿真、模拟、设计的要求，需要测试 0-360°范围内的性能特性，全面了解其余角度的性能特性变化。从B23R070不同角度的铁损P15/50、噪声AWV15/50及磁感B8/50测试可知，P15/50对应0°方向最低，P15/50最差对应70°方向而不是90°方向；噪声AWV15/50对应0°方向最低，90°方向涉及到磁畴的转动，噪声最大，在50°方向存在一个噪声相对低的点；磁感B8/50对应0°方向最高，90°方向对应的磁感B8/50不是最低的，最低点出现在对应60°方向，此规律与前期B20R060产品测试规律基本一致。上述结果可为变压器更好的铁芯片型设计提供参考。
3.4成品力学性能
为了更好地指导客户剪切加工，对B23R070产品不同温度下的力学性能变化进行测试，结果发现，随温度增加，材料屈服、抗拉强度降低，有利于材料加工。
4、产品用户使用特点
4.1使用特点
目前B23R070产品已实现批量化生产， 2021年销量近2万吨，远超2020年销量，表2和表3分别表示了B23R070在欧洲和国内配变的应用案例。由表2可见，630kVA容量的变压器采用宝钢B23R070产品实际测量损耗优于设计值6%-7%。由表3可见，国内已经采用B23R070产品试制配电变压器超过70台，用户认为，B23R070产品电磁性能优异，表面质量和加工性能良好，所制变压器空载损耗和负载损耗均低于设计标准要求，完全满足高能效变压器的制造要求。另外，国内某厂使用B23R070成功生产多台云贵互联国家项目的±500kV直流换流变压器。
4.2新标准下取向硅钢选材推荐
宝钢与变压器厂家一起参与了新国家强制性标准《GB20052-2020电力变压器能效限定值及能效等级》的制定。该标准于2021年6月1日开始实施。新标准涵盖从10kV到500kV的所有主流配电和电力变压器。变压器能效指标较GB20052-2013和GB6451-2015版本有了很大提升。表4为新标准铁芯选材推荐，由表可见，B23R070新产品在新标准下完全满足能效2级变压器，适合干式配变及电力变能效1级变压器，铁芯材料选择类似B23R070高等级取向硅钢，将进一步提高变压器性价比。
5、结语
1）宝钢已形成六大类别、70余个牌号取向硅钢产品系列，可以满足不同客户的使用需求。
2）B23R070取向硅钢新产品，磁性能优异，目前已经实现批量化生产，在欧洲和国内配变具有大量成功应用案例，所制变压器空载损耗和负载损耗均低于设计标准要求，完全满足高能效变压器的制造要求。
3）B23R070新产品在新标准下完全满足能效2级变压器，适合干式配变及电力变能效1级变压器，铁芯材料选择类似B23R070高等级取向硅钢，将进一步提高变压器性价比。
来源：世界金属导报
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