硅钢铁心去应力退火加工过程常见问题及注意事项

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楼主 2019-10-16 08:56:59
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立体卷铁心退火工艺在“节能变压器交流群”的新话题引起大家热议,硅钢铁心去应力退火过程中常见的温升、退火温度、是否充氮气、什么温度出炉等等问题在群策群力的智慧得到了一一解答。由于此次话题涉及多家铁心生产企业和电炉生产企业的加工工艺,各有所长,故而舍不得删除大家讨论的语句,正是因为众家之长才能给大家以启示,今天这篇文章或许能够给变压器、铁心生产企业一线员工给予工艺上的帮助。

从退火后到浸漆、绕线、装配都应该注意不要再有新的应力产生,这是铁心生产过程中最要注意的,吊装搬运作业应该注意轻拿轻放。

铁心退火工艺

      在变压器铁心退火过程中,叠片铁心如果在装配前退火,单片退火受热面更广,空隙多,利于对流,温度均匀性更容易控制,但是大多都是立起来包扎退火的。
      立体卷铁心材料架 做特别防护 ,有些企业只用夹具沒有料架,直接放炉台上,而有些企业三片夹一起退火。

      如果使用真空退火炉对硅钢铁心真空退火,抽真空后炉内没有空气,此时铁心受热完全靠辐射,不存在空气对流。而有些企业铁心退火先抽真空后充氮,既可缩短保温时间也可延长炉体寿命,当氮气进入炉内对流是存在的。

       充氮气进炉内就会形成自下而上的流动,热流随着氮气的流动搅动整个炉膛渗入每一个角落,真空环境下炉内空气是静止的,那是在升温没有充氮气的时候,当升温达到退火要求的温度经过恒温过程后,降温过程加氮气,氮气一旦进入炉内,炉膛里就翻江倒海了。

       铁心退火升温和保温阶段是真空状态,只有进入降温阶段才开始充氮,充氮也非一次性完成,只有500度以下,压力80000帕及以上才启动风机,加速氮气流动,否则高温时急速降温冷太快,使铁心产生应力,反而影响铁心空损。

     各厂家工艺不一样,能达到理想铁心性能要求,又能缩短时间,就是好工艺,合适的就是好的。
      一直在从事真空退火的设计的专家也加入对铁心退火的交流,退火的工艺在加热阶段有充氮 也有不充氮的,按加热效率来说应该是传导,对流,辐射。

       在加热阶段充氮气是有利于加热的,但也有致命的缺点,就是热浪费严重,内热式退火炉内胆是加热区,炉体为水冷,充氮后,氮气做为热载体弥漫在炉体内,将加热区的热量带到到水冷炉体处,很大部分加热就白白浪费了
      学习才能进步,我曾建议无取向硅钢加工企业改造真空退火炉,外接烟囱取得很好的效果,因为无取向硅钢冲压加工过程中需要加冲压油,吸附于硅钢表面的油品在加热到一定温度后就会碳化,对硅钢性能产生影响,所以无取向硅钢退火需要先排出油烟,在580度前排尽油烟再抽真空升温,工艺、温度与取向硅钢退火加工有一点区别。
      新料三万多的時候用旧料,有专门的去油工序段,500度以下开着炉门加热,也有企业升温充氮,铁芯吨均用電350度。


关于铁心氧化

     高露点的干燥空气(氧氛围)对硅钢纵剪面的氧化结果?
     硅钢片退火中有氧化性气氛,会导致端部切口处氧化严重,部分漆膜损坏的表面地方产生生锈,一方面会影响涂层张力效果,另一方面氧化后绝缘效果也会受影响。对性能产生不良影响。
      500摄氏度以上退火氛围能否选取中间段温度。打个比喻,500~600区间,尽量不采用高温段?
       低温退火的氧化和高温退火的氧化结构差异?
       宝钢硅钢专家给出的答案是:我前面做过一个实验,一幅爱坡斯坦样品,先在正常状态下测铁损性能,再在干燥箱中放置到端部生锈后测铁损性能,劣化了大约3%。
       结构是误词。高低温下无水氛围的氧化性差异是否有所区别。 是无水氛围吗
      虽然在干燥箱中,但保证完全无水也是不可能的。
       我经常碰见汽相干燥后上部铁心有锈迹。
       铁心切面你不涂点什么吗?

      高温下,没有合适的保护涂层。或许有种快速化学氧化不知道高温抗性怎么样?
      800℃的涂层太难了,就算有,价格肯定会比较高
或许以后能研发出大功率高频加热容器,缩短热效应周期,那么无氧氛围的重要性可以降低。
       那么高的温度,只要有氧气,氧化还是很快的
      我觉得设备厂家可以改进设备,先抽真空再加热,是不是好点
        这个不需要设备厂家改设备吧 真空系统,自己可以调。
        氧化主要是在600度以下降温的时候产生,高温退火,基本上不存在氧化的情况。降温的速率很关键,多少温度开炉也是一个重要节点。
      这个退火工艺已经考虑到了。
    夏天来了,退火到降温时间又加长了。
      开始温度低,到高的时候已经真空了。
     夏天做卷铁心退火,炉后的操作工是最辛苦的。 



退火节能工艺

好炉好退火技师=别人做不到的你能做到。
好炉没退火技师=别人做的到的你做不到。
烂炉好退火技师=别人做的到的或许也能跟上。
      做卷铁心退火涉及到的方方面面很多的。特殊可比关键要高级了,管控也要更费心了。不想费心,就无所谓区分特殊和关键了。特殊工序和关键工序的区分可是有定义的呢。技师有多少人是眼睛盯着的,设备控制力好就行
       再怎么自动,我也想不明白 10几个小时怎么搞定一炉铁心?
10多个小时都冷却了。
     如果你1炉铁心10几个小时 ,不但大大大大解决了生产周期,还大大大大节约了电费。
当时用日本的硅钢和国内的硅钢都试验过了。
      江南和华北的空气湿度差异很大,退火后降温出炉时间点也有差异,退火工艺包括太多的工序或不确定因素,装炉数量,升温速度、恒温炖化时间、充氮速度与时间、降温速度、出炉温度与空气湿度等等。
     简单的事情复杂干,难度就很大了,把退火说的神乎其神的
      我以前是做过锻造热处理的,这个真不是简单的事,很多试验能去证明
      但我们走的是捷径,日本的工艺确实做的没问题,很早以前做卷铁芯也是不合格
      十几小时一炉真实存在,我们现在是用谷电,一天一炉。晚上十点烧,第二天下午二点左右开炉。升温到保温10个小时然后是冷却,关键是看设备是怎么控温,热探头的位置等,冷却也有讲究。
       咱们用的硅钢我不明白,以前我做锻件热处理,在东北,都是按照季节有两套工艺指导的,尤其在冬天,会有很大区别的。这里我只说热处理和温度的关系,至于是不是符合我们硅钢我不大清楚。
       同样一个型号,进一个炉,开的料是一个卷料,出来的空载也有区别,而且是跟铁心摆放的位置 ,几乎关系不大,炉内控温才是致命的,氮气也重要。


什么样的电炉好

是内热式的铁芯退火炉
      应该是先抽真空 再充入氮气 那用氮气替换空气 待温度到500度左右时 将氮气抽出 高温辐射加热 其余保温 降温就与不充氮气工艺一样了
对 泄漏率是真空没备最基本的要求
      尤其是真空退火泄漏率要比气相干燥高一个数量级
学习了,为什么到500度左右抽出氮气,是否和真空机组有关系?
600度以下的时候分子排列已经完成
     小容量的环形铁心,在600度以下的时候直接出炉。
维持一个无氧的气氛环境不好吗?
性能更好,但你要考虑整个生产效率和成本。
      这个氮气本身就是充进去做气氛的,热氛围中对导热效率能起到决定性作用吧。充进去的氮气为什么在500度要抽出来。
       500到800升温和保温阶段,留着气体氛围不是效率更快?
      估计目前70%的厂都是冷却阶段才充氮。成本略低,效果也不错。

     这种炉特点就是高真空炉,如果长期有氮气反而会影响退火的性能。
井式退火炉就是长期有氮气保护的,而且抽换几次氮气。
氮气对铁芯没有影响,但影响温度的稳定,从而影响铁心的性能一致性。
不断充氮,抽氧,不易氧化铁,炉中氧多了,铁芯就变红色了。
氮气是怎么影响温度均衡性的?
有流动性的热循环
意思是在晶体重塑阶段,采用稳定的热辐射来均衡炉内各部位的温度,进而保持产品一致性。
      氮气是惰性气体啊,有氮气在就可以稀释空气中氧气成分,从而达到保护铁心不易被氧化!
高温抽气对真空机组有没有特殊要求?

有冷却机构对真空机组没有特殊要求?

      对真空泵油的老化费会影响比较大,有些企业一年都不换一次真空油,所以会造成真空度达不到工艺要求。
很多企业一有问题就是怪电炉厂质量,其实原因是设备保养问题。
      井式炉充氮退火,真空炉是高真空退火。性能差别20%,但井或炉有极个别性能好的比高真空炉性能还好10%充氮保护与真空保护的差别,更专业问题有待电炉厂讲解。

      从硅钢材料学方面来说,高温充氮气会引起硅钢的渗氮,氮原子钉扎而使磁畴转动受限制,进而体现出损耗增强!
铁芯S13井式炉退火退不出
退火加入少量的氢气是有益的,从安全控制考虑,一般5%。
     其实退火这个工序,要铁心厂,硅钢厂,退火炉设备厂三方一起搞,才有意思啊
是真空时晶粒对环境的要影响。
      充氮气是一个传导有杂质的环求,真空时是一个很清洁的高温环境
     我们曾经做过一张硅钢片的退火试验,750度1小时就己经可以消除这张硅钢片弯折90度产生应力对损耗的境
       取向硅钢晶格重组的温度区间大致是多少?
       硅钢成品800度退火对晶粒不发生改变,仅消除应力。
      看效果真空退火和充氮气铁损退火效果相差百分之三十以上,同样工艺我已经试验多次。
       因为硅钢成品生产前面己发生二次再结晶,而这个温度是在1000度左右。再800度退火不会对晶粒产生变化
     常规现有激光刻痕最大耐热温度在500度左右,超过后刻痕效果消除,损耗劣化大
      回答童工开始的问题(高温抽气对真空机组有没有特殊要求?): 真空泵油一般都是耐温100度,长时间使用不要超过70-80度,真空泵自带有冷却系统,分水冷和风冷,一般120度左右热空气,经过泵自身的冷却系统,可以降低到100度以下.再高的温度就要另外加冷却系统.建议天冷100号真空泵油/天热120号或150号真空泵油,浓度高的耐温会好一些,。

井式炉退火和高真空退火,金三角最有发言权。他们两种退火炉长期使用过。钟罩式退火炉退火性能也非常好,但没长期试制和收集数据。
     请问这种工艺接触过吗?书上看到的:在真空中500-600度下加热,可以排除表面潮气,后在干氢中1100度下保温,再在氢气中冷却至600度退火,在氢和真空中交替退火,可进一步提高磁性,
     好像硅钢生产过程中也分高温加工和低温加工两种方式,卷成铁心后的退火要求是不是也有差别?这个问题也应考虑。
钟罩炉的发热丝是在罩体内,直接导热。
      当时是因交货急,将部分卷铁心给佛山专业退火企业用钟罩炉加工退火的。性能比真空退火还下降10%以上。
     涂层的耐温水平是有差别的,日本硅钢片也好,国产硅钢片也好,都不同。炉内温度与铁心实际温度也是有非常大的差别的。
      钢厂的涂层耐热温度有区别,但从生产角度建议统一温度,不要追求太高温度。个人认为,工艺的稳定性更重要
      环温和铁温没条件测量,我以前和武钢的专家交流说,差值达到100度以上,退火工艺再好,叠片系数低,也是不行,最终还是成本高。

(文/节能变压器交流群 吴银川搜集整理)

立体卷铁心变压器铁心加工注意事项

以下内容作者:徐金桂

1:纵剪开料时B应采取负偏差,如果采取正偏差,铁心直径会超标;
2.斜剪分条时,将B的偏差值平均分配与b2在b1上;

3.控制好b1与b2,如果b1小了,则b2必然大,结果拼装时直径超标;
4.开料过程中随时检查b1与b2尺寸,不对时通过计算机微调刀头,使b1与b2符合计算机中尺寸要求;
5. 斜剪分条时,应检查硅钢片的厚度,因为硅钢片实际厚度通常会小于理论厚度,这时需调整开料长度L:
         L实际=L理论*理论厚度/实际厚度
不调整实际长度,如硅钢片厚度偏小,则卷出来的直径偏小,达不到设计要求,磁密偏高,损耗偏高,反之,直径超大,绕线时齿轮有可能擦到铁心,也影响损耗;
6.开料时随时检查开料毛刺;
7.卷绕之前先将芯块上的杂质清理干净,如芯块周边有磕出的凸台,用锉刀将凸台修平。

 8.有条件的话,将硅钢片的实际厚度输入卷绕PLC;
9.设定好卷绕气压,第一段气压最高,往后每段逐渐降低气压,最后一段比倒数第二段的气压略高;
10.段间接头长度尽量短,焊点尽量少;
11.卷绕机收卷的压辊能不用尽量不用,只在需要时使用;
12.有厂家卷绕到最后一段时,由于最后一段的尾巴没有料了,在卷绕平台上的压板压不住料尾,所在最后一段还没有全卷进铁心中,便在铁心片上焊好,折断余下的料尾,这样大容量的还好一点,小容量的的折断的料尾还可以在铁心上再卷几卷,造成铁心的截面达不到设计要求,损耗偏高;
13保证铁心退火后损耗不产生变化或变压器很小;这点有很多厂家没有注意到,或注意到了,考虑成本问题而勿略了。

不同人卷绕留的料尾长短不同,造成铁心总叠厚不同,会使铁心窗口参差不齐,缩小了铁心的窗口高度;
14.刷漆时应选择合适的的漆或树脂,要看选择的涂料是热缩性还是热胀性,如果是热胀性的涂料,在铁心有温度时刷漆,涂料渗透到铁心层间热胀,会使铁心又产生应力,影响损耗;;

15.所以铁心的涂料很重要,要选择合适的涂料,采用合适的工艺;铁心退火后损耗不产生变化或变压器很小;这点有很多厂家没有注意到,或注意到保证了,考虑成本问题而勿略了。

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