Innovation et application de la technologie des fours de recuit d'acier au silicium pour les véhicules à énergie nouvelle

Contexte : La demande d'-acier au silicium de qualité automobile

L'acier au silicium est un matériau magnétique doux indispensable pour les industries de l'énergie, de l'électronique et de l'automobile. La croissance rapide du marché des véhicules à énergie nouvelle a entraîné une demande explosive d'acier au silicium non orienté -utilisé dans les stators et les rotors des moteurs de traction. Les qualités ultra-non-orientées améliorent l'efficacité du moteur et réduisent les pertes de fer, mais elles imposent des exigences beaucoup plus strictes au processus de recuit que les qualités ordinaires. Lorsque des bandes minces et des produits de haute qualité partagent une ligne de recuit, la vitesse de chauffage est trop faible, l'oxydation de la bande n'est pas contrôlée et l'uniformité de la température est mauvaise, ce qui entraîne des valeurs de perte de fer instables et un faible rendement. Ces goulots d’étranglement de production ont rendu nécessaire une technologie de four de recuit dédiée.

Exigences de processus de l'acier au silicium ultra-non-orienté

Le recuit de l'acier au silicium non orienté-de qualité moteur doit répondre à une fenêtre de processus exigeante : une vitesse de chauffage d'au moins 30 C/s, une vitesse de refroidissement contrôlée ne dépassant pas 10 C/s, une atmosphère de four avec un taux d'hydrogène d'environ 90 % et un flux d'hydrogène à travers la section de refroidissement. L'écart de température de la bande doit rester compris entre environ 5 °C sur la largeur et sur la longueur, sinon les propriétés magnétiques varient d'une bobine à l'autre. La pression du four doit également être suffisamment stable pour maintenir la sécurité de l'atmosphère riche en hydrogène et empêcher l'oxydation de la surface de la bande.

Innovations techniques clés

Chauffage par induction à haute fréquence-avec atmosphère protectrice

Une alimentation électrique de chauffage par induction utilisant la résonance série et un contrôle intelligent en boucle fermée-a été développée pour chauffer la bande rapidement et uniformément dans une atmosphère protectrice. La conception du capteur sans contact-élimine le risque de choc électrique des capteurs à contact conducteur, et l'onduleur résonant en série-simplifie la protection contre les circuits ouverts-et les courts-circuits. Grâce au contrôle de la température en boucle fermée-, l'écart de température de la bande est maintenu à moins de 5 °C, ce qui n'était auparavant possible qu'avec des équipements importés.

Chauffage indirect écologique et efficace

Pour les sections à haute -température, les brûleurs à tubes radiants ont été améliorés de sorte que l'efficacité thermique à 1 050 C atteigne 65-70 %, soit environ 5 points de pourcentage de plus que les conceptions conventionnelles. L'introduction de la combustion par diffusion et d'une stratégie de contrôle de combustion à rapport continu et impulsionnel maintient la température du four à moins de 4 °C, tandis que les émissions d'oxyde d'azote sont réduites d'environ 50 mg/Nm3 et stabilisées en dessous de 150-180 mg/Nm3 à 8 % d'oxygène de base, favorisant une production à faible teneur en carbone.

Contrôle précis du refroidissement

Un système de contrôle d'optimisation intelligent en ligne gère la section de refroidissement afin que la bande soit refroidie au taux requis sans défauts d'onde de bord. L'onde de bord, un défaut de planéité provoqué par un refroidissement irrégulier sur la largeur de la bande, est éliminée et la qualité magnétique du matériau fini est améliorée.

Contrôle de la pression et de l'atmosphère du four

Un équipement innovant de contrôle de la pression du four a amélioré la stabilité de la pression d'environ 50 %, maintenant la fluctuation dans la plage de -3 Pa à +4 Pa, ce qui est requis pour une atmosphère à 90 % d'hydrogène. Cette pression stable empêche l’entrée d’air, protège la bande de l’oxydation et assure la sécurité du processus.

Impact sur les performances des moteurs et sur l'industrie

Grâce à la nouvelle technologie de recuit, toute la gamme d'aciers au silicium non orientés-pour véhicules électriques peut être produite sur une ligne dédiée avec une perte de fer stable et une bonne planéité. Une perte de noyau plus faible dans le stator et le rotor augmente directement l'efficacité du moteur de traction et étend l'autonomie du véhicule. L'innovation intégrée du chauffage par induction, du chauffage indirect, du refroidissement contrôlé et du contrôle de l'atmosphère a également amélioré la technologie des fours de recuit nationaux et renforcé la compétitivité des équipements métallurgiques sur le marché international.

Foire aux questions

Pourquoi un moteur de véhicule à énergie nouvelle a-t-il besoin d'un acier au silicium ultra-non-orienté ?

Les moteurs de traction fonctionnent à grande vitesse et à haute fréquence. Un acier de calibre plus fin réduit la perte par courants de Foucault dans le noyau, ce qui abaisse la température du moteur et améliore l'efficacité et la sortie continue du variateur.

Pourquoi une atmosphère d'hydrogène est-elle utilisée dans le four de recuit ?

L'hydrogène empêche l'oxydation de la surface de la bande et améliore les propriétés magnétiques de l'acier recuit. Un taux d'hydrogène élevé, environ 90 %, nécessite un four étanche au gaz et un contrôle précis de la pression pour des raisons de sécurité.

Quel est l’avantage du chauffage par induction dans le recuit de bandes ?

Le chauffage par induction chauffe la bande directement et rapidement, obtenant ainsi la vitesse de chauffage élevée et le profil de température uniforme dont l'acier fin de qualité moteur-a besoin, avec moins d'énergie consommée pour chauffer la structure du four elle-même.

Comment le contrôle du refroidissement affecte-t-il la qualité de la bande ?

La vitesse de refroidissement détermine la microstructure finale et la contrainte interne de l'acier. Un refroidissement inégal produit des ondes de bord et des contraintes résiduelles qui dégradent la planéité et l'uniformité magnétique de la bande finie.

De quoi dépend la perte de fer de l’acier à moteur ?

La perte de fer dépend de la composition chimique, de la granulométrie après recuit, de l'épaisseur de la bande et du revêtement isolant. Le profil de température de recuit et l'atmosphère déterminent la structure finale des grains et donc le niveau de perte.

Cette technologie s'applique-t-elle également à l'acier au silicium à grains orientés ?

L'acier à grains-orientés utilise une voie de recuit différente qui développe la texture Goss, généralement dans un processus de décarburation discontinue ou continue et de recuit en boîte à haute-température. Les principes du chauffage par induction et du contrôle d'ambiance peuvent être partagés, mais les fenêtres process sont spécifiques à chaque famille de produits.