中文简体
Accueil / Salle de presse / Nouvelles de l'industrie / Que sont les bobines mères en acier au silicium et pourquoi sont-elles essentielles à la fabrication électrique ?
Les bobines mères en acier au silicium – également appelées bobines maîtresses en acier électrique ou bobines d'acier électrique à grains orientés/non orientés – sont des rouleaux grand format d'acier allié au silicium produits dans les aciéries et utilisés comme matière première principale pour le traitement en aval en bandes, laminages et emboutis plus étroits utilisés dans la fabrication d'équipements électriques. Le terme « bobine mère » décrit la bobine pleine largeur et plein poids telle qu'elle provient directement du processus de laminage à chaud ou à froid et de recuit, avant d'être refendée, coupée à longueur ou transformée davantage dans les dimensions spécifiques requises par les fabricants de transformateurs, les producteurs de moteurs et les assembleurs de générateurs.
Le silicium, généralement ajouté à des concentrations comprises entre 1 % et 4,5 % en poids, améliore considérablement les propriétés magnétiques de l'acier en augmentant la résistivité électrique, en réduisant la perte par hystérésis et en améliorant la perméabilité, ce qui rend le matériau beaucoup plus efficace en tant que matériau de base dans les applications électromagnétiques que l'acier au carbone ordinaire. Les bobines mères représentent la forme amont de ce matériau : larges, lourdes et non divisées, elles sont le point de départ à partir duquel sont dérivés tous les produits en acier au silicium destinés à l'industrie électrique. Une seule bobine mère peut peser entre 5 tonnes et plus de 30 tonnes et avoir des largeurs de portée de 600 mm à 1 250 mm ou plus, en fonction des capacités de l'usine et des exigences de l'application en aval.
Bobines mères en acier au silicium sont produits dans deux catégories métallurgiques fondamentalement différentes, chacune optimisée pour une classe différente d'application électromagnétique. Comprendre la distinction entre ces deux types est essentiel pour toute personne impliquée dans l'approvisionnement, la transformation ou la spécification de l'acier au silicium pour la production d'équipements électriques.
L'acier au silicium à grains orientés est fabriqué selon un processus de laminage à froid et de recuit étroitement contrôlé qui aligne la structure des grains cristallins de l'acier principalement dans le sens du laminage. Cet alignement, connu sous le nom de texture Goss, confère au matériau une perte de noyau exceptionnellement faible et une perméabilité magnétique élevée lorsque le flux magnétique s'écoule parallèlement à la direction de laminage. Les bobines mères GOES sont le principal matériau d'entrée pour les noyaux de transformateurs de puissance et de distribution, où le chemin du flux magnétique unidirectionnel dans les conceptions de noyaux enroulés ou empilés permet d'exploiter pleinement les propriétés orientées des grains. La teneur en silicium du GOES est généralement d'environ 3 % à 3,2 %, et le matériau est disponible dans des épaisseurs de 0,23 mm à 0,35 mm pour les qualités standard, avec des qualités ultra fines allant jusqu'à 0,18 mm ou moins pour les applications haute fréquence.
L'acier au silicium à grains non orientés a une structure de grains répartie de manière plus aléatoire, ce qui lui confère des propriétés magnétiques plus uniformes dans toutes les directions dans le plan de la tôle. Cette isotropie fait des ONGES le choix privilégié pour les machines électriques tournantes – moteurs électriques et générateurs – où le flux magnétique tourne dans différentes directions lorsque le rotor tourne. Les bobines mères ONGES sont produites dans une gamme plus large de teneurs en silicium (de moins de 1 % à plus de 3,5 %) et d'épaisseurs (généralement de 0,35 mm à 0,65 mm, avec certaines qualités jusqu'à 1,0 mm), permettant aux fabricants de sélectionner le bon équilibre entre efficacité magnétique et capacité de poinçonnage mécanique pour leur conception de moteur et leur processus de production spécifiques.
La qualité des bobines mères en acier au silicium est définie par un ensemble de propriétés magnétiques et physiques mesurables qui déterminent l'efficacité avec laquelle le matériau fonctionnera une fois incorporé dans des dispositifs électromagnétiques finis. Les acheteurs et les transformateurs évaluent soigneusement ces propriétés lorsqu’ils spécifient ou acceptent le matériau des bobines entrantes.
| Propriété | Descriptif | Pertinence |
| Perte de base (W/kg) | Énergie dissipée sous forme de chaleur par unité de poids par cycle | Valeurs inférieures = transformateur ou moteur plus efficace |
| Perméabilité magnétique (H/m) | Facilité avec laquelle le matériau supporte le flux magnétique | Des valeurs plus élevées = une réponse magnétique plus forte |
| Polarisation/Induction (T) | Densité de flux magnétique obtenue à une intensité de champ donnée | Affecte la taille du noyau et le volume de matériau requis |
| Tolérance d'épaisseur (mm) | Cohérence de la jauge sur la largeur et la longueur de la bobine | Affecte le facteur d'empilement et l'uniformité du laminage |
| Revêtement isolant | Traitement de surface appliqué pour réduire les courants de Foucault interlaminaires | Critique pour l’efficacité du noyau assemblé |
| Facteur de cumul (%) | Rapport entre l'acier réel et la hauteur totale de la pile de stratification | Des valeurs plus élevées indiquent une meilleure planéité de la surface et une meilleure uniformité du revêtement |
La bobine mère n’est pas utilisée directement dans la fabrication d’équipements électriques. Il doit d’abord être converti en largeurs, longueurs et formes spécifiques requises par le fabricant du produit final. Cette conversion est effectuée par des centres de service sidérurgique et des opérations spécialisées de refendage ou d'emboutissage qui prennent la bobine mère pleine largeur et la transforment en intrants de production utilisables.
La première étape de traitement la plus courante des bobines mères en acier au silicium est le refendage longitudinal, dans lequel la bobine pleine largeur passe à travers une ligne de refendage équipée de lames circulaires qui la divisent simultanément en plusieurs bobines de bande plus étroites. Ces bobines refendues sont ensuite rembobinées sur des mandrins individuels et fournies aux clients dans les largeurs exactes requises pour leurs opérations spécifiques d'estampage ou d'enroulement. La précision de la refendage est essentielle : les tolérances de largeur sont généralement spécifiées à ± 0,1 mm ou moins, et la hauteur des bavures au bord de la fente doit être minimisée pour éviter d'endommager les revêtements isolants lors du traitement ultérieur.
Certaines applications en aval nécessitent des feuilles plates plutôt que des bobines. Les lignes coupées à longueur déroulent la bobine mère, la nivelent pour retirer le jeu de bobines et l'arbalète, puis la cisaillent en feuilles plates de longueur précise. Ces feuilles sont utilisées pour les noyaux de transformateur empilés manuellement, le développement de prototypes de stratification et les applications où l'estampage alimenté par bobine n'est pas disponible. La planéité des tôles est particulièrement importante pour l'acier au silicium, car l'empilement de tôles non plates crée des espaces d'air dans les noyaux assemblés qui augmentent la perte de noyau et réduisent l'efficacité.
L'étape de conversion finale pour la plupart des aciers au silicium est l'emboutissage - à l'aide de matrices progressives ou composées pour poinçonner les formes de stratification finies à partir de la bande refendue. Pour les stators et rotors de moteurs électriques, des formes complexes avec des géométries de fentes précises sont embouties à grande vitesse à partir de bandes NGOES. Pour les applications de transformateur, des formes de stratification plus simples E-I, U-I ou step-lap sont estampées à partir de bandes GOES ou NGOES. La découpe laser est de plus en plus utilisée pour la production de prototypes et de petites séries où les coûts de matrice ne sont pas justifiés, ainsi que pour les qualités ultra fines où le poinçonnage conventionnel provoque une déformation inacceptable des bords.
Les bobines mères en acier au silicium sont produites et commercialisées selon des normes internationales bien établies qui définissent la perte maximale admissible dans le noyau, l'induction magnétique minimale et l'épaisseur pour chaque nuance. La connaissance de ces normes est essentielle pour les acheteurs qui spécifient du matériel pour les équipements électriques qui doivent répondre aux réglementations en matière d'efficacité sur les marchés d'exportation.
La demande de bobines mères en acier au silicium est fondamentalement liée à la production mondiale d’équipements électriques. À mesure que l’électrification s’accélère dans les transports, la production d’énergie renouvelable et l’automatisation industrielle, l’importance de l’acier au silicium de haute qualité pour l’économie énergétique mondiale continue de croître.
Les bobines mères en acier au silicium à grains orientés constituent la matière première la plus critique pour l’industrie des transformateurs de puissance. Chaque transformateur du réseau électrique – depuis les gros transformateurs de puissance des sous-stations de production et de transport jusqu'aux transformateurs de distribution desservant les quartiers résidentiels – contient un noyau en acier au silicium laminé ou enroulé. L'efficacité de ces noyaux détermine directement les pertes à vide qui s'accumulent continuellement tout au long de la durée de vie du transformateur, ce qui fait des performances en matière de perte dans le noyau un facteur central dans la conception du transformateur et les décisions d'achat à l'échelle mondiale.
Les bobines mères en acier au silicium sans grains orientés fournissent le matériau de stratification pour les stators et les rotors des moteurs électriques dans une vaste gamme d'applications, depuis les moteurs de puissance fractionnaire dans les appareils électroménagers et les systèmes CVC jusqu'aux moteurs de traction hautes performances dans les véhicules électriques à batterie. La croissance mondiale rapide de la production de véhicules électriques a créé une nouvelle demande importante pour des ONGE de haute qualité et à faibles pertes, d'épaisseurs inférieures ou égales à 0,35 mm, stimulant ainsi les investissements dans de nouvelles capacités de production et accélérant le développement de qualités de moteurs à très faibles pertes par les principaux producteurs d'acier.
Les éoliennes, les générateurs hydroélectriques et les grands générateurs industriels dépendent tous de tôles d'acier au silicium pour leurs noyaux de stator et de rotor. Le très grand diamètre et le nombre élevé de pôles des conceptions d'éoliennes à entraînement direct imposent des exigences particulières en matière d'isotropie magnétique et de poinçonnage mécanique des ONGES, tandis que les grands bancs de transformateurs associés aux connexions au réseau des parcs éoliens et solaires consomment des volumes importants de matériau de bobine mère GOES.
L'approvisionnement en bobines mères en acier au silicium nécessite une évaluation minutieuse à la fois des spécifications des matériaux et des capacités de production et d'assurance qualité du fournisseur. Étant donné la nature critique des performances du matériau composant l'équipement électrique fini, les défauts de qualité de la bobine mère peuvent se transformer en déficits d'efficacité, en échecs de garantie ou en non-conformité réglementaire du produit final.
Le renforcement des réglementations mondiales en matière d'efficacité énergétique pour les transformateurs, les moteurs et les générateurs entraîne une demande constante vers des bobines mères en acier au silicium de qualité supérieure, avec des valeurs de perte dans le noyau plus faibles et des calibres plus fins. Des normes telles que le règlement d'écoconception de l'UE pour les transformateurs, les normes d'efficacité du DOE des États-Unis pour les transformateurs de distribution et les normes d'efficacité GB 20052 de la Chine pour les moteurs poussent les fabricants à passer des qualités standards aux qualités premium et à haute perméabilité qui étaient auparavant réservées à des applications spécialisées.
Cette tendance est renforcée par la croissance de la production de véhicules électriques, du stockage d'énergie à l'échelle du réseau et de la production d'énergie renouvelable, qui nécessitent tous des composants électromagnétiques de haute performance construits à partir du meilleur acier au silicium disponible. Pour les aciéries, les transformateurs et les fabricants d’équipements électriques, les bobines mères en acier au silicium sont au centre de la transition énergétique mondiale, faisant de leur qualité, de leur disponibilité et de leur développement technique continu une question d’importance industrielle stratégique bien au-delà des frontières de l’industrie sidérurgique elle-même.
+86-523 8891 6699 
+86-523 8891 8266 
info@tl-core.com 
No.1, troisième parc industriel, rue Liangxu, ville de Taizhou, Jiangsu, Chine Droit d'auteur © 2024 Taizhou Tianli Iron Core Manufacturing Co., Ltd. Tous droits réservés.
Home