CN106755792A - 一种非晶合金铁心的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非晶合金铁心的热处理方法，其包含：步骤1，非晶合金铁心进炉，启动净化氮气程序，向炉中通入氮气；步骤2，当退火炉炉腔内氧气含量小于10%时，进行升温程序；步骤3，在铁心温度达到200℃时施加旋转磁场，旋转时始终保持铁心平面与磁场方向相平行；步骤4，继续升温，待所有铁心温度达到最佳退火温度时开始进行保温，该最佳退火温度是指铁心温度控制在320～370℃；步骤5，保温结束后停止加热进行降温程序，当铁心温度降至室温后铁心出炉，完成非晶合金铁心的热处理。本发明在退火工艺中施加旋转磁场，综合横向和纵向磁场处理的优势，在增加非晶合金铁心磁导率的同时损耗减小，且能明显改善非晶合金的磁性能。

Description

一种非晶合金铁心的热处理方法
技术领域
本发明属于变压器铁心制造领域，涉及一种铁心热处理工艺，具体涉及一种非晶合金铁心的热处理方法。
背景技术
非晶合金带材是20世纪70年代问世的一种新型合金材料，它采用国际先进的超急冷技术，将液态金属以100万℃/s冷却速度直接冷却形成厚度0.02～0.03mm的固体薄带，由于液态金属来不及结晶而在温室或者低温保留液态原子无序排列的凝聚状态，其原子不再呈长程有序、周期性和规则排列，而是处于一种长程无序排列状态。正是这种“原子排列无序”结构使得非晶合金中不存在阻碍磁畴壁移动的晶界、亚晶界及第二相颗粒，因此非晶合金很容易磁化，且磁致损失极小，这就导致其具有非常优异的软磁性能、耐蚀性、耐磨性、高硬度、高电阻率等。非晶合金铁心就是利用非晶带材加工而成，由于具有高电阻率、低磁滞损耗、低涡流损耗等特点，使其能以较小的能量磁化和退磁，空载损耗比采用冷轧硅钢片的传统变压器降低60~80%，节能效果显著。
铁基非晶合金带材在制备过程中快淬急冷、卷取、运输、切割成型等工序中极易产生应力，因此需要在其居里温度以下进行热处理，磁性能获得较大的提高，退火温度必须低于晶化温度，否则非晶合金带材会结晶化使非晶态的特性消失。但是非晶带材热处理后脆性增强，后续加工过程中极易产生碎片，因此合适的退火温度既要保证尽量消除铁心内在应力，改善其磁特性，又要考虑降低非晶带材的脆性，避免碎片带来的运行风险。
发明内容
本发明的目的是解决现有的退火处理中，非晶合金带材的磁性能不佳及空载损耗等问题，提供一种磁场退火工艺，在退火过程中施加旋转磁场，通过感生的单轴各向异性改变材料的磁滞回线(B-H)形状，以满足对材料的某些特殊的性能要求。
为达到上述目的，本发明提供了一种非晶合金铁心的热处理方法，该热处理方法包含以下步骤：
步骤1，非晶合金铁心进炉，启动净化氮气程序，向炉中通入氮气；通入氮气的目的是因为铁基非晶合金铁心在高温热处理时很容易受温度和湿度的影响而被氧化，会导致铁心的空载性能恶化；
步骤2，当退火炉炉腔内氧气含量小于10%时，进行升温程序；
步骤3，在铁心温度达到200℃时施加旋转磁场，旋转时始终保持铁心平面与磁场方向相平行；
步骤4，继续升温，待所有铁心温度达到最佳退火温度时开始进行保温，该最佳退火温度是指铁心温度控制在320～370℃，铁心的最佳退火温度根据非晶带材的居里温度来确定，略低于居里温度30~50摄氏度;
步骤5，保温结束后停止加热进行降温程序，当铁心温度降至室温后铁心出炉，完成非晶合金铁心的热处理。
优选地，步骤1中，通入氮气的流量大于50m3/h。
优选地，步骤2的升温过程中还包含实时监测步骤：采用一热电偶用于测定炉温，以及多个热电偶分别***多个铁心内部，用于监测非晶合金铁心的实时温度。进一步地，根据实时监测的铁心温度，来实时调整热处理炉的加热功率，以保证铁心受热均匀一致。若多个热电偶测温差异较大，减缓升温速率，避免由于个别铁心温度滞后于炉温，影响铁心退火效果。
优选地，步骤3中，磁场强度在2000A/m以上，磁场旋转速度根据铁心的大小取30～300rpm。
优选地，步骤4中，保温时间根据铁心截面积而定，控制在100～300分钟。
优选地，步骤5中，降温冷却方式采用风冷。进一步地，步骤5中的风冷步骤是指，开启冷却风机将热空气从炉体内抽出，冷却速率大于6℃/分钟，铁心温度降至200℃关闭旋转磁场，当铁心温度降至室温后铁心出炉。
所述的非晶合金铁心选择原子百分比为Fe（78-82）B（9-13）Si（4-13）的铁基非晶合金带材制作的非晶合金铁心。
本发明采用纵向磁场退火的铁心剩磁和磁导率增加，损耗变大；横向磁场退火的铁心具有低剩余磁感应强度和恒磁导率的特点，损耗减小；而旋转磁场有横向和纵向磁场处理的综合特点，即增加磁导率的同时损耗减小，且能明显改善非晶合金的磁性能。
附图说明
图1是本发明的一种非晶合金铁心的热处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
本发明的退火方法适用于原子百分比为Fe（78-82）B（9-13）Si（4-13）的铁基非晶合金带材制作的非晶合金铁心。
如图1所示，本发明的热处理工艺流程包含：
S1，铁心进炉，通入氮气：在铁心进炉后，启动净化氮气程序，氮气流量大于50m3/h，因为铁基非晶合金铁心在高温热处理时很容易受温度和湿度的影响而被氧化，会导致铁心的空载性能恶化。
S2，对退火炉炉腔进行升温：当退火炉炉腔内氧气含量小于10%时，进行升温程序，升温过程中，一只热电偶用于测定炉温，另外多个热电偶分别***多个铁心内部，用于监测非晶合金铁心的实时温度。根据测定的铁心温度，来实时调整热处理炉的加热功率，保证铁心受热均匀一致，若多个热电偶测温差异较大，减缓升温速率，避免由于个别铁心温度滞后于炉温，影响铁心退火效果。
S3，铁心温度达到200℃时开启旋转磁场：按照工艺要求，在铁心温度200℃时施加旋转磁场；旋转磁场热处理是把样品放在一固定磁场强度下，磁场强度需在2000A/m以上，以一定旋转速度进行处理，旋转速度根据铁心的大小取30～300rpm，旋转时始终保持铁心平面与磁场方向相平行。
S4，继续升温，待所有铁心温度达到320～370℃时，进行保温：铁心的最佳退火温度铁心温度控制在320～370℃，具体温度根据铁基非晶合金带材的成分而决定。保温时间根据铁心截面积而定，一般来说保温时间控制在100～300分钟，保温结束后停止加热。
S5，对铁心降温，铁心出炉：降温冷却方式采用风冷，即开启冷却风机将热空气从炉体内抽出，冷却速率大于6℃/分钟，铁心温度降至200℃关闭旋转磁场，当铁心温度降至室温后铁心出炉。
单纯的纵向磁场退火后，矫顽力降低，剩余磁感应强度和磁导率增加，损耗变大；单纯的横向磁场退火后，矫顽力降低，具有低剩余磁感应强度和恒磁导率的特点，损耗减小。而本发明在退火工艺中施加旋转磁场，该旋转磁场处理综合横向和纵向磁场处理的优势，剩余磁感应强度和磁导率增加的同时损耗减小，避免了纵向磁场处理后损耗变大以及横向磁场处理后低剩余磁感应强度和恒磁导率的劣势，且矫顽力降低最多能达到60%。
实验证明，本发明降低了纵向磁场和横向磁场同时施加的复杂性及不确定性，本发明在热处理方法在大幅增加非晶合金铁心磁导率的同时损耗减小，且能明显改善非晶合金的磁性能。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，该热处理方法包含以下步骤：
步骤1，非晶合金铁心进炉，启动净化氮气程序，向炉中通入氮气；
步骤2，当退火炉炉腔内氧气含量小于10%时，进行升温程序；
步骤3，在铁心温度达到200℃时施加旋转磁场，旋转时始终保持铁心平面与磁场方向相平行；
步骤4，继续升温，待所有铁心温度达到最佳退火温度时，进行保温，该最佳退火温度是指铁心温度控制在320～370℃；
步骤5，保温结束后停止加热，启动降温程序，当铁心温度降至室温后铁心出炉，完成非晶合金铁心的热处理。
2.如权利要求1所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤1中，通入氮气的流量大于50m3/h。
3.如权利要求1所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤2的升温过程中还包含实时监测步骤：采用一热电偶用于测定炉温，以及多个热电偶分别***多个铁心内部，用于监测非晶合金铁心的实时温度。
4.如权利要求3所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，所述的实时监测步骤还包含：根据实时监测的铁心温度，来实时调整热处理炉的加热功率，以保证铁心受热均匀一致。
5.如权利要求1所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤3中，磁场强度在2000A/m以上，磁场旋转速度根据铁心的大小取30～300rpm。
6.如权利要求1所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤4中，保温的时间根据铁心截面积而定，控制在100～300分钟。
7.如权利要求1所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤5中，降温的方式采用风冷。
8.如权利要求7所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，步骤5中的风冷步骤是指，开启冷却风机将热空气从炉体内抽出，冷却速率大于6℃/分钟，铁心温度降至200℃关闭旋转磁场，当铁心温度降至室温后铁心出炉。
9.如权利要求1-8中任意一项所述的非晶合金铁心的热处理方法，其特征在于，所述的非晶合金铁心选择原子百分比为Fe（78-82）B（9-13）Si（4-13）的铁基非晶合金带材制作的非晶合金铁心。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107275068A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 上海日港置信非晶体金属有限公司 一种三框三柱非晶合金铁心的制造方法
CN108010704A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 上海日港置信非晶体金属有限公司 一种非晶合金立体卷铁心的热处理方法
CN112593052A (zh) * 2020-12-10 2021-04-02 青岛云路先进材料技术股份有限公司 一种铁基非晶合金、铁基非晶合金的退火方法
CN117305573A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 太原科技大学 一种基于亥姆霍兹线圈的胶囊式张力-磁场耦合退火炉

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102737829A (zh) * 2012-06-21 2012-10-17 四川大学苏州研究院 一种变压器用低损耗非晶合金铁芯热处理工艺
CN102965478A (zh) * 2012-12-07 2013-03-13 青岛云路新能源科技有限公司 一种铁基非晶带材的热处理方法
CN103050210A (zh) * 2013-01-07 2013-04-17 钢铁研究总院 一种非晶软磁铁芯及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102737829A (zh) * 2012-06-21 2012-10-17 四川大学苏州研究院 一种变压器用低损耗非晶合金铁芯热处理工艺
CN102965478A (zh) * 2012-12-07 2013-03-13 青岛云路新能源科技有限公司 一种铁基非晶带材的热处理方法
CN103050210A (zh) * 2013-01-07 2013-04-17 钢铁研究总院 一种非晶软磁铁芯及其制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周健等: ""磁场热处理对非晶/纳米晶软磁材料性能的影响"", 《智能电网》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107275068A (zh) * 2017-06-22 2017-10-20 上海日港置信非晶体金属有限公司 一种三框三柱非晶合金铁心的制造方法
CN108010704A (zh) * 2017-11-28 2018-05-08 上海日港置信非晶体金属有限公司 一种非晶合金立体卷铁心的热处理方法
CN112593052A (zh) * 2020-12-10 2021-04-02 青岛云路先进材料技术股份有限公司 一种铁基非晶合金、铁基非晶合金的退火方法
CN117305573A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 太原科技大学 一种基于亥姆霍兹线圈的胶囊式张力-磁场耦合退火炉
CN117305573B (zh) * 2023-11-30 2024-02-02 太原科技大学 一种基于亥姆霍兹线圈的胶囊式张力-磁场耦合退火炉

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