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国产非晶合金铁芯带材热处理的技术关键

浏览次数: 日期:2017年10月31日 15:14

    非晶合金具有高饱和磁感应强度、矫顽力小、损耗低等优点,故以高效、节能、环保的效果被广泛运用于电力变压器中。但是,2009年前,我国整个行业 市场上非晶合金变压器所用的非晶带材,几乎全部是日本日立金属公司所生产的。2010年,我国安泰科技公司具有自主知识产权的万吨级非晶合金带材生产线建 设投产,打破了非晶原材料依赖进口的被动局面,加快了我国电力行业低碳经济的发展。 

     目前的非晶合金铁心采用近似矩形的搭接式卷绕结构,成型的铁心内在应力非常大,磁特性被严重破坏,必须通过热处理退火才能消除这些应力。热处理 退火工艺是非晶合金铁心整个制作过程中最关键也是最难控制的工序。国产非晶合金带材横向呈弧形,其内在应力比进口带材更大些,再加上成分的不同,对热处理 时温度的敏感性更强一些,因此,制定适宜的热处理退火工艺,对国产非晶合金带材的最终铁心性能和质量至关重要。

  一、 热处理退火温度。适宜的铁心退火温度,不仅要保证消除铁心的内在应力,恢复其磁特性,而且要能够尽量降低非晶合金带材的脆性,减少在铁心后续操作中破碎的风险。试验表明,国产非晶合金带材铁心最终的退火温度控制在375~380℃为最佳。

  二、 热处理保温时间。实验表明,单位激磁功率随着退火时间的延长而降低,而铁心的单位空载损耗随着退火时间的延长而增大,而且,铁心带材的脆性,也是随着退火时间的增加而增大。因此,必须根据用户对铁心性能的要求,选择最佳的保温时间。

  三、 热处理保护气氛。铁心在高温热处理退火时很容易被氧化。铁心表面被氧化后,除了表面有锈迹,更主要的是会导致铁心的空载损耗明显增大。因此,铁心在整个热处理退火过程中必须采用气氛保护。目前常用的工艺保护气体为氮气或氩气。

  四、 升温和降温速度。由于铁心在批量生产时都是多个装载、批次性热处理,所以,合理的升温和降温速度,不仅影响非晶合金铁心的性能结果,而且 也影响到生产效率和生产成本。一般来说,升温速度越快,离散性越大。不过,实验表明,国产非晶合金带材铁心在到达高温区并接近最佳退火温度点时的温度离散 性较小,几乎可以控制在3℃之内。因此,在升温阶段,国产非晶合金带材铁心可以直接进行快速升温。另外,降温速度快,对于降低铁心的空载损耗是有益的,但 同时会增大铁心的激磁功率。所以,最佳降温速度需要积累经验数据来作最佳选择。

  五、 外加磁场。成型后的非晶合金铁心,在退火时需附加直流磁场获得良好的磁畴取向,以此来改善其磁特性。试验表明:国产非晶合金带材铁心退火时的场强需2000A/m左右或磁场电流大小在1400A时可保证退火时铁心材料饱和,这样才能达到最佳的退火效果。

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