本发明专利技术提供一种用于连续在线退火弯曲形状的向前传送的铁磁性非晶态合金带以在不导致所述带变脆的情况下改善其磁性质的方法和系统，并且输送方法和系统以显著高的带进料速率操作。将所述非晶态合金带沿一条路径以预定进料速率向前进料、拉紧并引导；并且将其在沿所述路径的一个点处以大于103℃/秒的速率加热至开始热处理的温度。之后将带以大于103℃/秒的速率初步冷却直至所述热处理结束。在所述热处理的过程中，将一系列机械约束施加在所述带上直至所述非晶态合金带在所述热处理结束之后在静止时采取特定形状。在初步冷却之后，将所述非晶态合金带以足够的速率冷却至将保持所述特定形状的温度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及非晶态材料。更具体地，本专利技术涉及。更具体地，本专利技术还涉及用于由卷在芯轴上的处理过的延性非晶态合金带制备磁芯的系统和方法。
技术介绍
铁基非晶态合金因为它们的软磁性质而应用在如配电变压器磁芯、脉冲功率磁芯以及其他制品的制造中。本文中的铁基合金主要是与多种小百分比的其他金属合金化的鉄。它们通过以达到IOOkm/小时的速度鋳造的熔融合金流的连续快速固化而制造。用106°C/秒的数量级的铸造冷却速率，合金原子结构在非晶体状态(非晶态) 下被固化。用合适的原子组成可以生产具有出色软磁性质的非晶态合金帯。详细地，它们提供高磁感应饱和度，在本文中称为Bsat ;高滲透性；低矫顽カ；低激励功率；以及极低的磁芯损耗。当设计配电变压器时，在将合金板候选物层叠或卷起以形成磁芯之后，通过考虑在施加高至80A/m的AC磁场峰值处获得的峰值磁感应强度水平B和所伴随的磁芯损耗对其进行评价，这在本文中称为88(|。在高于该场的值处获得的性质，即使它们是好的，也将需要过多的激励功率，因而，使得该合金的吸引力降低。当将所述带层叠或卷起以形成磁芯时，也可以通过考虑它们的B8(l/Bsat比评价非晶态合金的磁性质。希望的是接近于I的B8(l/Bsat比，因为它是易于磁化的表现。用具有高B8tl的磁芯制造的变压器更小并且成本更低。根据经验，考虑到用于替换配电变压器制造中的传统晶粒取向的3%硅钢，具有大于约I. 3特斯拉的B8tl的非晶态合金磁芯是有价值的。此外，铁基非晶态合金产生硅钢的磁芯损耗的约三分之一。而且，当与在制造晶粒取向硅钢板中涉及的并且需要更大设备和更大占地面积的浇铸、退火、淬火、轧制、脱碳和涂布步骤比较时，用于制造非晶态合金带的单步连续鋳造方法具有更简单并且更廉价的益处。由于其主要成分铁相对较低的成本，铁基非晶态合金是所有非晶态合金中最便宜的。然而，用快速固化エ艺，非晶态合金的制造局限于不同宽度的极薄的帯。因此，当建造磁芯时，需要更多的操作以层叠增加数量的层。此外，非晶态合金的磁性质对于内部机械应カ是高度敏感的。磁芯损耗和激励功率在合金中存在随机应カ时变差。这些应力的起源或者是残留的或是外加的。残留应カ在带浇铸的过程中出现，而外加应カ由通过将带弯曲或层叠而施加的外力产生。因此，当带采取进入磁芯中的最終构型时必须将这些应力从所述带去除，或者至少在一定程度上缓解。从非晶态合金带的应力去除通常通过将材料在炉中在升高的温度退火预定量的时间而完成。同样，如果在退火处理的过程中，使合金在带纵轴的方向上经受均匀磁场或拉伸应力，获得铁基非晶态合金带的有用的磁性质。场致退火或应カ退火减小矫顽カ并且诱导出单轴磁各向异性。用场致退火，所得到的磁各向异性平行于所施加的磁场取向，而用应力退火，取决于合金组成它或者为平行或者为垂直。场致退火或应カ退火将增大B8tl和B8(l/Bsat比。用沿磁通路线的外加磁场的非晶态合金磁芯的炉内退火广泛用于制造用于配电变压器的增强磁芯。所述带被定位在磁芯内以使其纵轴依照感应磁通量的环流路径取向。当退火非晶态合金时，増大退火温度和退火时间最终将导致其原子结构起始结晶化以及其所寻求的磁性质的丧失。非晶态合金中起始结晶化是温度-吋间转变(TTT)现象。例如，配电变压器中在磁芯工作温度下至起始结晶化的时间必须远高于变压器的使用寿命。在退火处理中，至起始结晶化的时间将受以下因素影响加热升温速率、退火温度水平和均热时间、以及冷却降温速率影响。高加热速率和高冷却速率结合短均热时间将允许使用更高的退火温度。具有标称化学组成Fe8tlB11Si9(数字为原子百分比)的得自Hitachi-Metals的非晶态合金带Metglas 2605SA1广泛地用于许多应用中，包括以50和60Hz的AC电频率的变压器和电感器。该合金具有I. 56特斯拉的Bsat。当在外部施加的磁场或拉伸应カ下炉内退火时，该合金将获得平行于所施加的磁场或应カ的易磁化轴。当所述带被层叠或卷起以形成磁芯并且之后在350°C退火两小时时，该合金具有1. 49特斯拉的B8tl ；0. 95的B8tl/Bsat比；并且在I. 3特斯拉的磁感应强度下在60HZ下的磁芯损耗低于0. 27W/kg。这些值由该合金的制造商报道在标题为“Audible Noise From Amorphous Metal and SiliconSteel-Based Transformer Core (来自非晶态金属和娃钢基变压器磁芯的可闻噪声)”，IEEE Transactions on Magnetics,第 44 卷，第 11 期，第 4104-4106 页的文章中，以及在标 题为 “Advances in amorphous and nanocrystalline magnetic materials (非 1 态和纳米晶体磁性材料进展)”，发表于 Journal of Magnetism and Magnetic Materials,第 304卷，第187-191页，2006的文章中。而且，美国专利5873954教导，为了得益于这种低磁芯损耗，2605SA1合金必须在如图2a中所示的330°C至380°C之间的温度下在外加磁场下退火两小吋。在350°C至360°C的退火温度下获得最小磁芯损耗。备选地，本专利指出其中通过应カ退火获得非晶态合金的磁性质改进的一些參考文献。然而，在所提及的參考文献中用于拉伸应カ退火的样品外形总是平整的条带。因此，本专利的作者认为在生产非晶态合金磁芯变压器中使用应カ退火是不可行的。尝试将Metglas-SAl合金在高于390°C炉内退火将导致合金的起始结晶化并且从而，导致磁性质变差，如由Hsu等在标题为“Effect ofthe annealing i'emperature on Magnetic property for Transformer with AmorphousCore (退火温度对用于具有非晶态磁芯的变压器的磁性质的影响)”，Proceeding of the2009 8th WSEAS International Conference on Instrumentation, Measurement,Circuitand Systems,第171-175页的文章中报道的。最近，在美国专利申请2006/0180248中，识别了具有化学组成FeaBbSieCd的铁基非晶态合金，其中80 < a < 84，8 < b < 18，0 < c彡5并且0 < d彡3，数字为原子百分比。该合金获得大于I. 60特斯拉的饱和磁感应强度，其中将该合金进行热处理以在300°C至350°C的温度退火，这低于用于2605SA1材料所需的温度。在化学组成中所包含的具有标称化学组成Fe81.^15JSii1Ca3的得自Hitachi-Metals的新型Metglas 2605HB1合金带具有I. 65特斯拉的Bsat。当将该带层叠或卷起以形成磁芯并且之后在320°C场致退火I小时时，该合金具有1. 55特斯拉的B8tl ；0. 95的B8(l/Bsat比；并且在I. 3特斯拉的磁感应強度在60HZ的磁芯损耗低于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺·弗朗哥尔，皮埃尔·库蒂尔，
申请(专利权)人：魁北克水电公司，
类型：发明
国别省市：
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