Enovasense

01 — 引言

绝缘涂层：决定电机和变压器效率的几微米

电工钢是每一台变压器、电动机和发电机的磁芯。为限制涡流损耗，铁芯由薄叠片——厚度通常为 0.20 至 0.65 mm——叠压或卷绕而成。每一片叠片都必须与相邻叠片电绝缘。这就是绝缘涂层的作用：在钢铁生产流程末端涂覆在带钢两面的一层薄膜。

电工钢分为两大类，各自具有不同的涂层结构：

取向硅钢（GO） 无取向硅钢（NO / NGO） 自粘结涂层

用于变压器的取向硅钢，在高温退火过程中由 MgO 隔离剂生成一层镁橄榄石底层，其上再覆盖磷酸盐基张力涂层。用于电机和发电机（包括电动汽车驱动电机）的无取向硅钢，则只涂覆单层绝缘漆。根据应用不同，这些涂层可为无机、有机或半有机涂层（例如 ASTM A976 中的 C3、C5 和 C6 类），并且越来越多地采用无铬配方。越来越多的无取向带钢还会涂覆自粘结涂层，以取代叠片铁芯中的焊接或扣片。

在所有情况下，涂层均以液态形式通过辊涂机涂覆，然后在连续炉中烘干和固化，再进行卷取。

涂层类别及典型产品

绝缘涂层按 ASTM A976 分类（C-0 至 C-6 类），IEC 60404-1-1 中有对应的 EC 编号。下表列出涂层产线上最常用的类别，并给出已由 Enovasense 传感器测量或拟测量的商用产品示例。

该领域商用涂层示例（非完整列表）：

• Rembrandtin / Kansai Helios — REMISOL® 电工钢涂层，如 REMISOL EB 5308、EB 5320（无铬，取向硅钢）、EB 5340、EB 5350S 和 EB 5002M。
• Axalta — Voltatex® 电工钢涂层和自粘结涂层，如 Voltatex 1175W、1230 和 1250V。
• ELANTAS (ALTANA) 铁芯片绝缘漆。
• Kluthe 电工钢绝缘涂层。
• 用于取向硅钢的磷酸盐基张力涂层，如 CARLITE® 类涂层，以及钢厂自有配方。

所有商标均归其各自所有者所有。提及这些商标仅用于说明涂层类型，不意味着任何背书或合作关系。

02 — 质量要求

为什么必须在带钢两面、全幅范围内控制涂层厚度

绝缘涂层的工艺窗口很窄。典型干膜厚度为每面零点几微米至约 10 µm，规格常以 g/m² 表示的涂层重量给出。偏离该窗口的任何一侧都会直接影响最终的电机设备。

过薄：绝缘失效

局部过薄的涂层无法再保证层间电阻。叠片之间的电接触会在铁芯中形成短路路径，增加涡流损耗和局部发热。对于自粘结涂层，涂层不足还会削弱铁芯的粘结强度。

过厚：叠装系数降低及加工问题

每多一微米的涂层，都是铁芯内的非磁性材料。涂层过厚会降低叠装系数——即钢在铁芯体积中所占的比例——从而降低电机或变压器的效率。它还可能降低冲片性、焊接性和附着力，并增加涂料消耗。

辊涂机漂移与无铬配方切换

辊磨损、粘度变化、辊缝或速度波动以及边部效应，都会改变钢卷宽度方向和长度方向上的涂覆厚度。与此同时，行业普遍转向无铬配方，迫使生产商重新验证涂层重量。只有在带钢全宽、双面进行密集测量，才能在钢卷发货前发现这些偏差。

03 — 测量难点

为什么传统方法无法掌握涂层产线的实际状况

绝缘涂层薄、密度低、常为透明，并涂覆在高速运行的铁磁性基材上。大多数钢铁生产商仍依赖对卷端取样进行的实验室方法。

重量法（剥离称重）：准确，但具破坏性且耗时

涂层重量通过在化学剥离涂层前后对样品称重来确定。该方法是常用的参考方法，但具有破坏性、耗时，且每个样品只给出一个数值——通常取自钢卷头部或尾部。钢卷中部发生的漂移无法被发现。

绝缘电阻试验：功能性检查，而非厚度测量

表面绝缘电阻试验（如 Franklin 试验）可验证涂层是否绝缘，但无法给出其厚度。这类试验在离线进行，也无法告诉操作人员如何调整辊涂机。

接触式与在线测厚仪：受限于涂层本身

手持式磁感应或涡流探头可以给出厚度，但需要接触，且只能对切取的样品进行抽检。基于 X 射线吸收或荧光的在线测厚仪则有其他局限：前者受涂层密度低和成分多变的影响，后者需要涂层中含有荧光或颜料成分——这就排除了许多无机涂层和透明涂层。

非接触式厚度分布测绘的优势

• 每一卷都经过测量，而不仅是其头部或尾部样品。
• 两面均受控，因此可立即识别某一台辊涂机的偏差。
• 有机、无机和半有机涂层采用同一原理测量，无论是透明还是含颜料涂层。
• 可实现辊涂机的闭环修正，减少涂料消耗和不合格品。

04 — 技术对比

为什么激光光热辐射测量法适用于绝缘涂层

Enovasense 的专利激光光热辐射测量法通过涂层的热物性对其进行测量。调制激光束在表面产生热波；红外探测器接收扩散返回的热量；涂层厚度由热响应的相位得出。由于绝缘涂层与钢的热物性差异很大，即使对亚微米级涂层也能获得较强的对比度。该方法完全非接触、无损，且不受涂层颜色或透明度的影响。

05 — 计量性能

案例研究：某钢铁联合企业的绝缘涂层

一家钢铁联合企业从其电工钢产线提供了涂层带钢样品，涵盖 C3、C5 和 C6 类，并包含多种涂层重量。样品在实验室检测站中使用 Enovasense 传感器以非接触方式测量，配置如下：

以下数据对应本研究所用的测量配置。具体应用的实际性能取决于所选光学系统、涂层配方及其厚度范围。

准确度：与接触式参考测厚仪的相关性

将 Enovasense 的结果与在同一批样品上用接触式磁感应 / 涡流测厚仪获得的厚度值进行比较。在参考测量覆盖的 2–8 µm 范围内，两种方法呈现 R² = 0.96 的线性相关，三类涂层共用一条回归直线。

重复性

在一个 C5 样品的同一点上连续测量十次。平均厚度为 5.41 µm，标准差为 0.09 µm，即相对标准差为 1.7%——远低于涂层重量规格的常见公差。

对工作距离的容差

带钢平直度、抖动和通板线变化都会改变传感器与表面之间的距离。在标称值附近改变该距离对样品进行测量：在 ±5 mm 范围内，测量偏差可忽略不计，这也是该光学配置推荐的工作容差。

06 — 工业集成

从实验室测绘到在线检测

Enovasense 在每个阶段为钢铁生产商和卷材加工商提供支持，从新配方的验证到生产线的连续检测。

线旁实验室检测

将卷端样品放入 Enovasense 检测站，即可自动测绘两面的涂层厚度分布。测量结果可在数分钟而非数小时内替代或补充重量法检测，是验证无铬配方或新涂层重量最快捷的方式。

在线测量

在产线上，Enovasense 测量头安装在固化炉之后，位于带钢的一面或两面，可固定安装或安装在横向扫描架上。出光窗口处吹气以保护光学元件。数厘米的工作距离使测量头远离带钢，±5 mm 的距离容差可吸收通板线变化。测量结果通过以太网（TCP/IP）实时发送至产线自动化系统、L2 或 MES 系统，用于钢卷记录和辊涂机反馈控制。

实施步骤