一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法技术

本发明专利技术公布了一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，将由铁基非晶合金带材制备的变压器铁芯按三步保温法退火，即由室温升温至320℃保温10min，接着升温至350℃保温20min，再升温至380℃的同时打开加磁电源保温20min，之后开炉门冷却至室温；最后进行冷热循环加振动处理，即将铁芯浸入77K的液氮中保温的同时对铁芯进行50Hz恒定频率垂直方向上下振动或无规则振动10～25min后取出，用吹风机快速加热至室温，按照上述方式冷热循环8～15次。本发明专利技术能提高铁芯材料的软磁性能，达到降低铁芯单位铁损和单位励磁功率的效果，并且能保证铁芯材料的韧性，避免铁芯使用过程中发生断裂。避免铁芯使用过程中发生断裂。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法


[0001]本专利技术属于变压器铁芯处理工艺领域，具体来说是一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法。

技术介绍

[0002]铁基非晶合金是一种由液态金属从高温急速冷却凝固而获得原子排列短程有序而长程无序的导磁材料，没有晶界和磁晶各向异性，这样的结构特点使得铁基非晶合金具有特殊的磁性能。与常规硅钢相比，铁基非晶合金具有较低的单位铁损、较高的电阻率、涡流损耗低等特点。凭借其突出的优势，铁基非晶合金在电力变压器铁芯的制备领域中发挥重要作用，有着广阔的市场。
[0003]与传统硅钢片相比，铁基非晶合金变压器铁芯具有较低的空载损耗，但是其饱和磁感应强度相对较低，所以需要通过退火来提高其饱和磁感应强度。若退火温度过低，无法消除材料的内应力，磁通密度小，会使得铁芯的损耗无法降低；若退火温度过高，不仅会影响材料的韧性，还可能产生结晶相，破坏合金的软磁性能，所以每种成分的铁基非晶合金均有其最佳退火温度，铁芯生产中需要将退火温度控制在韧脆转变温度以下。
[0004]如何降低变压器铁芯的空载损耗一直都是电力行业不断研究的内容，变压器的空载损耗又称铁损，主要为变压器铁芯在工作时的磁滞损耗和涡流损耗所构成。我国电网对于非晶合金铁芯的标准为：在测试条件为1.35T、50HZ下，单位损耗≤0.22W/kg，单位励磁功率≤0.5VA/kg。
[0005]本专利技术要解决的技术问题
[0006]为满足非晶合金变压器铁芯性能不断提高的要求，本专利技术提供了一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，在保证非晶合金铁芯工作状态下良好韧性的前提下，提高其软磁性能、降低空载损耗和励磁功率，从而提高变压器铁芯的工作效率，提高铁芯工作状态下的热稳定性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，使铁芯具有较好的工作韧性、较低的铁损和励磁功率。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一，选择主要成分Fe、Si、B的铁基非晶合金(如1K101或1K102)带材，进行叠芯，制备变压器铁芯。
[0011]步骤二，将制备好的铁基非晶合金铁芯，放入真空退火炉，并将炉内抽真空，打开退火炉电源，按三步保温法进行退火，保温结束后打开炉门冷却至室温，最后取出铁芯。
[0012]步骤三，将退火后的铁芯进行冷热循环加振动处理，即将完成退火后的铁芯浸入77K的液氮中，在保温的同时对铁芯进行恒定频率振动，10～25min后取出，用吹风机加热至
室温，这样循环进行8～15次。
[0013]优选的，步骤一中铁基非晶合金材料为1K101带材。
[0014]优选的，步骤二中抽真空至5
×
10
‑2Pa后通氮气保护，控制炉腔内压强为0.25Pa左右。
[0015]优选的，步骤二中，三步保温退火的温度选择320℃、350℃及380℃，升温至380℃的同时通加磁电流，保温时间分别为10min、20min及20min。
[0016]优选的，步骤二中，对于不同带材制备的铁芯所加磁场的强度也不同，对于国产1K101、1K102等，其所需场强为2000A/m，对于进口2605SA1，其所需场强仅需800A/m。
[0017]优选的，步骤三中，铁芯的振动频率为50Hz，振动方向为垂直方向上下振动，振动方式为持续性振动，振幅为1mm，并通过调节冷热处理的保温时间和循环的次数来改善铁芯的工作性能。
[0018]优选的，步骤三中，铁芯的振动频率为50Hz，振动方向为无规则振动，振动方式为持续性振动，振幅为1.5mm，并通过调节冷热处理的保温时间和循环的次数来改善铁芯的工作性能。
[0019]优选的，步骤三中，使用振动马达和固定夹将铁芯固定以放入带有通孔的液氮箱中，其中固定夹与液氮箱的通孔连接处设置有柔性密封塞。
[0020]优选的，步骤三中，使用振动马达和固定夹将铁芯固定以放入带有通孔的液氮箱中，其中液氮箱设置有连接管以持续通入液氮。
[0021]本专利技术提供的处理方法适用于各种带厚及致密度的铁基非晶合金变压器铁芯。在本专利技术中，所述待处理的单片铁基非晶合金带材的厚度优选为23～32μm，宽度优选为100～300mm。
[0022]与现有非晶合金变压器铁芯处理方法相比，本专利技术采用了三步退火与冷热循环加振动复合工艺处理方法，选择三步退火法可以获得更均匀的加热效果，根据材料的韧脆转变温度、实际生产工艺的可行性以及铁芯退火之后的工作性能，选择320、350及380℃可以获得更好的性能。本专利技术的三步退火与冷热循环加振动处理的复合工艺可以促进原子重排，使得非晶态基质中团簇结构的致密化，从而在保证铁芯良好工作韧性的前提下，降低了铁芯内部的不均匀性从而实现软磁性能的提升。同时本专利技术经过试验，选择的振动方式为垂直或无规则振动，上述振动方式对铁芯的磁性能提升更明显。在1.35T、50Hz的测试条件下，变压器铁芯的单位铁损≤0.16W/kg，单位励磁功率≤0.27VA/kg。同时，本专利技术为了保证对铁芯保温振动时液氮的温度，创造性地在固定夹与液氮箱的通孔连接处设置有柔性密封塞以实现阻止液氮泄露的同时不影响振动的目的，或者液氮箱设置有连接管以持续通入液氮以补充液氮的微量泄露。
附图说明
[0023]图1为实施例与对比例性能数据对比；
[0024]图2为处理方法工艺流程示意图；
[0025]图3为三步退火流程示意图；
[0026]图4为振动系统示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0028]实施例1
[0029]处理方法步骤如下：
[0030]步骤一，选择牌号为1K101的铁基非晶合金带材，进行叠芯，制备变压器铁芯。
[0031]步骤二，将制备好的铁基非晶合金铁芯，放入真空退火炉，将炉内抽真空至5
×
10
‑2Pa后通氮气保护，控制炉腔内压强为0.25Pa左右。打开退火炉电源，按三步保温法进行退火，即由室温升温至320℃保温10min，接着升温至350℃保温20min，再升温至380℃同时打开加磁电源(磁场强度为2000A/m)保温20min后打开炉门冷却至室温，最后取出铁芯。
[0032]步骤三，将退火后的铁芯进行冷热循环加振动处理，即将完成退火后的铁芯浸入77K的液氮中，在保温的同时对铁芯进行50Hz恒定频率垂直方向上下振动，振动方式为持续性振动，振幅为1mm，25min后取出，用吹风机快速加热至室温，这样的循环进行8次。
[0033]对铁芯分别进行韧性、磁性能测试，观察韧性变化，并将处理好的铁芯绕制成占空系数≥75％的变压器铁芯并安装试验，测试单位铁损、励磁功率等。可发现：铁芯韧性良好，在1.35T、50Hz的测试条件下，变压器铁芯的单位铁损为0.15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，选择主要成分为Fe、Si、B的铁基非晶合金带材，进行叠芯，制备变压器铁芯；步骤二，将制备好的铁基非晶合金铁芯，放入真空退火炉，并将炉内抽真空，打开退火炉电源，按三步保温法进行退火，保温结束后打开炉门冷却至室温，最后取出铁芯；步骤三，将退火后的铁芯进行冷热循环加振动处理，即将退火后的铁芯浸入77K的液氮中，在保温的同时对铁芯进行恒定频率振动，10～25min后取出，用吹风机加热至室温，这样循环进行8～15次。2.如权利要求1所述的铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，其特征在于：步骤二中，抽真空至5
×
10
‑2Pa后通氮气保护，控制炉腔内压强为0.25Pa。3.根据权利要求1所述的铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，其特征在于：步骤二中，三步保温退火的温度选择320℃、350℃及380℃，升温至380℃的同时通加磁电流，保温时间分别为10min、20min及20min。4.根据权利要求3所述的铁基非晶合金变压器铁芯的处理方法，其特征在于：步骤二中，对于不同带材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，王玉楹，
申请(专利权)人：江苏扬电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：