非晶合金变压器铁心的热处理工艺

非晶合金变压器铁心的热处理工艺

发表时间：2016-04-15T15:58:32.320Z 来源：《电力设备》2016年1期供稿作者：于春雷王书章邹波王学海张祥

[导读] 国网福建省电力有限公司管理培训中心福建福州 350009）非晶合金铁心进行热处理[2]的目的在于降低甚至消除铁心内部的应力，改善铁心的损耗性能和激磁性能。

于春雷王书章邹波王学海张祥

（国网福建省电力有限公司管理培训中心福建福州 350009）

摘要：非晶合金变压器铁心进行热处理的目的在于消除带材在高速冷却过程中和铁心在剪切、成型过程中产生的应力。应力越大，铁心的损耗越大和所需激磁功率也越大。本文研究分析了温湿度、铁心的尺寸、铁心重量等对于热处理的影响；研究分析了不同非晶合金带材在热处理保温期间的温升情况、热处理设备对于热处理的影响和热处理炉的温度分布。根据非晶合金变压器铁心的热处理的特点，对过往热处理数据进行分析，给定参考工艺，并且通过试验验证了给定工艺的可行性。

关键词：非晶合金铁心；热处理工艺；影响因素

1.引言

优良的磁性能使得非晶合金带材广泛应用于变压器的铁心[1]生产。非晶合金带材在生产过程中，尤其是带材在截切和铁心成型过程中，铁心内部会产生应力。该应力直接影响着铁心的损耗性能和激磁性能，应力越大，铁心的激磁性能和损耗性能就越差。非晶合金铁心进行热处理[2]的目的在于降低甚至消除铁心内部的应力，改善铁心的损耗性能和激磁性能。

根据自身情况，各个厂家提出了各自的处理方法，但是这些方法只停留在解决热处理的表面问题，并没有从根本上找到原因、解决问题。本文将系统分析非晶合金铁心热处理时影响因素的具体影响方式，解决当前行业内非晶合金铁心热处理靠经验、影响因素不明确、影响方式不清楚等问题。

2.非晶合金铁心热处理工艺研究

非晶合金铁心的热处理工艺受到多种因素的影响[3]，包括带材特性、铁芯规格以及热处理时环境条件等。本文将就温湿度、带材宽度、铁心规格、设备对于热处理的影响以及铁心保温期间的温升进行研究分析。

2.1 温、湿度对于热处理保温的影响研究

温、湿度对于非晶合金铁心热处理的影响主要在于热处理时带来的铁心氧化。本节将先通过试验研究不同温、湿度对于非晶合金铁心的影响，然后通过试验总结出减小温、湿度对于热处理影响的方案。

温、湿度对于热处理保温时间的影响

试验记录N带（带材宽度为170mm）的铁心和K带（带材宽度为142mm）的铁心分别在不同温、湿度条件下对于热处理保温时间的要求。

图1是美带（由美国进口的带材，下文简称美带；由日立金属公司生产的带材下文简称日带，由安泰科技股份有限公司生产的带材检查安泰带材）的N带铁心和安泰带材K带铁心热处理保温时间随温、湿度增大的曲线。

a 保护气氛的影响

铁芯进行热处理时，采用氮气作为保护气氛，保证热处理时铁芯在高温时不被氧化。通过在相同工况条件下，对通入保护气氛的量进行控制。

b 增加烘炉、烘铁心操作对于热处理的影响

热处理前进行烘炉、烘铁心处理，主要目的在于降低热处理期间炉内的含水量，避免铁心热处理期间被氧化。

2.2 铁心的带材宽度对于热处理的影响研究

热处理时，铁心的加热是沿着铁心的带材宽度方向的，影响铁心升温速度的最主要因素是铁心的带材宽度。

2.3 铁心重量对于热处理的影响研究

2.4 铁心保温期间的温升研究

铁心保温期间，热处理炉通过间断的加热保证炉温恒定。铁心内部达到热平衡后，继续加热就会转入放热阶段；而且非晶合金带材晶化过程也会放热，导致铁心温度继续升高。铁心保温期间温升越大也说明了保温期间的晶化过程越明显。2.5 总结

非晶合金铁心热处理还包括一些不可控影响因素，例如带材、铁心的剪切成型过程等。非晶合金铁心热处理的各个影响因素对于热处理的影响方式不同，影响的程度也不相同。热处理工艺制定时，需要综合考虑各个影响因素。

3 总结

铁心热处理的保温时间的确定需要根据过往热处理的损耗性能、激磁性能以及当前的热处理要求。当损耗性能不能满足当前热处理，热处理需要减少保温时间，当激磁性能不能满足要求时需要增加保温时间，当损耗和激磁性能都不能满足要求时需要根据具体情况分析。具体解决方法如下：高温高湿环境下进行热处理需要进行增加预去湿以及加大氮气冲入量工序；带材越宽则热处理所需保温时间越长；重量越重保温时间越短；对铁芯保温期间的温度点进行控制等。

目前，国内各非晶合金铁心生产厂家在进行热处理时采用的方案是：对炉温进行闭环控制，而对铁心温度进行开环控制或者只是监控，这样并不能对铁心的温度的精确控制。

参考文献

[1] S.Yurekten, A.Kara, K. Mardikyan. Energy Efficient Green Transformer Manufacturing with Amorphous Cores[C]. International Conference on Renewable Energy Research and Applications Madrid, Spain, 20-23 October 2013.

作者简介

王书章（1988-），男，河南人，中级培训师，国网福建省电力有限公司管理培训中心中级培训师，从事电力技能培训工作。邹波（1987-），男，湖南人，中级工程师，江苏宏源电气有限责任变压器设计工程师，从事电力变压器的研究与设计工作。