一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及硅鋼片制造領(lǐng)域和變壓器、電機(jī)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠降低硅 鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處理工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 疊片鐵芯由磁性硅鋼片疊裝而成，是電力變壓器、交流電機(jī)的電磁部分，也是直接 影響電工設(shè)備電氣性能的關(guān)鍵部分，鐵芯的硅鋼片在交變磁場(chǎng)的作用下，長(zhǎng)度發(fā)生微小變 化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵芯隨勵(lì)磁頻率的變化做周期性振動(dòng)。繞組在漏磁場(chǎng)電磁力作 用下使一些部件產(chǎn)生振動(dòng)，引起噪聲，鐵芯的磁致伸縮是導(dǎo)致變壓器噪聲的主要原因。
[0003] 隨著電力事業(yè)的發(fā)展，高電壓輸電線路逐漸引進(jìn)城市，變壓器的噪聲所帶來的危 害越來越多地受到人們的關(guān)注。因此，采取科學(xué)合理的措施，降低大型變壓器噪聲已成為變 壓器制造業(yè)和使用部門急需解決的問題。其中，采用磁致伸縮系數(shù)較小的硅鋼片是降低變 壓器噪音的一種有效方法。硅鋼片的磁致伸縮特性除由本身結(jié)構(gòu)決定外，還受到外在壓力 等工作環(huán)境的影響，相關(guān)研究表明硅鋼片的磁致伸縮對(duì)應(yīng)力狀態(tài)較為敏感，不同的應(yīng)力狀 態(tài)或者不同方向的應(yīng)力對(duì)硅鋼片的磁致伸縮影響也不同。因此，在不改硅鋼片傳統(tǒng)生產(chǎn)工 藝的基礎(chǔ)上，采用適當(dāng)?shù)奶幚砉に噥斫档凸桎撈蜩F芯產(chǎn)品宏觀殘余應(yīng)力，或許能夠?qū)崿F(xiàn) 硅鋼片產(chǎn)品磁致伸縮系數(shù)的降低。
[0004] 因此，需要提供一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的處理工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題在于提供一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的處理 工藝。該工藝能夠有效降低硅鋼片宏觀殘余應(yīng)力，從而能夠?qū)崿F(xiàn)硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的降 低。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處理工藝，包括如下步驟：
[0008] 將硅鋼片置于帶回火功能的深冷箱中依次進(jìn)行第一次回火處理、深冷處理、第二 次回火處理和冷卻，其中
[0009] 所述第一次回火處理的方法為：以1~5°C/min的速率升溫至150~250°C，并保溫4 ~6h;
[0010] 所述深冷處理的方法為：以1~5°C/min的速率降至-160~-196°C，并保溫12~ 24h；
[0011] 所述第二次回火處理的方法為：以1~5°C/min的速率升溫至150~250°C，保溫4~ 6h；
[0012] 所述冷卻的方法為：以1~5°C/min的速率降至室溫。
[0013] 所述冷熱循環(huán)處理工藝是對(duì)硅鋼片疊片前進(jìn)行冷熱循環(huán)處理，冷熱循環(huán)處理過程 中均需要精確控制升降溫速率。
[0014] 所述第一次回火處理的目的是先為硅鋼片提供一個(gè)熱應(yīng)力，該熱應(yīng)力為深冷處理 過程中硅鋼片的晶格收縮提供一定的驅(qū)動(dòng)力，有利于硅鋼片微觀結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)調(diào)整。優(yōu) 選地，所述第一次回火處理以1-2°C/min的速率升溫，第一次回火升溫至180~250°C，并保 溫4~6h。
[0015] 所述深冷處理以1~2°C/min的速率降溫，所述深冷處理溫度降至-180~-196°c， 并保溫12~24h。
[0016] 所述第二次回火以1~2°C/min的速率升溫，所述第二次回火升溫至180~250°C， 并保溫4~6h。
[0017] 冷熱循環(huán)技術(shù)是將材料或零件置于可控的環(huán)境中，按照一定的工藝進(jìn)行冷熱交替 循環(huán)處理的過程，其能夠有效降低材料內(nèi)部的宏觀殘余應(yīng)力，改善材料微觀組織結(jié)構(gòu)，降低 材料微觀缺陷，從而能夠有效改善材料的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性以及綜合力學(xué)性能。其在常規(guī) 的鋼鐵材料或有色金屬方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，然而，冷熱循環(huán)技術(shù)能夠改善很多性能，但 是在改善磁致伸縮性能方面以前未曾有涉及，傳統(tǒng)的降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)主要通過退 火處理，然而由于退火溫度一般較高（一般700°C左右），所以存在氧化、耗能、周期長(zhǎng)等問 題，而通過深冷處理與低溫回火的處理相結(jié)合能夠有效避免氧化問題，而且深冷處理使用 液氮作為制冷劑，無環(huán)境問題。
[0018] 傳統(tǒng)的冷熱循環(huán)處理一般是直接對(duì)產(chǎn)品先進(jìn)行降溫，然后再加熱回火，而忽略了 前期預(yù)回火的重要性，材料在深冷處理過程中微觀結(jié)構(gòu)的變化與材料的初始狀態(tài)有著密切 的關(guān)系，本發(fā)明通過前期預(yù)回火改變材料初始的應(yīng)力狀態(tài)，從而使得深冷處理過程中的變 化更加明顯。
[0019] 通過發(fā)明人前期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用恰當(dāng)?shù)睦錈嵫h(huán)處理工藝能夠使硅鋼片的 磁致伸縮系數(shù)降低20%~30%，因此，提出了一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處 理工藝，可以采用該工藝對(duì)硅鋼片本身以及變壓器鐵芯進(jìn)行處理，從而減小硅鋼片或鐵芯 的磁致伸縮系數(shù)，實(shí)現(xiàn)降低變壓器噪聲的目的。
[0020] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0021] 本發(fā)明所述的處理工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)硅鋼片產(chǎn)品磁致伸縮系數(shù)的降低，采用帶有回 火和浸泡功能并能實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)精確可控的程序控制深冷箱，實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)循環(huán)處理過程 中不需要對(duì)零件進(jìn)行挪動(dòng)、轉(zhuǎn)移，避免了外界不可控因素對(duì)處理效果的影響。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0023]圖1示出冷熱循環(huán)處理工藝的過程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體 描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 選取牌號(hào)為27QG100(厚度為0.27mm的取向硅鋼片，單位鐵損為1.00W/Kg)取向硅 鋼片2片，編號(hào)依次為1-2#，尺寸為300mm(長(zhǎng)）X30mm(寬），按照下述工藝進(jìn)行冷熱循環(huán)處 理，并測(cè)試?yán)錈嵫h(huán)處理后1.5T磁場(chǎng)下的磁致伸縮系數(shù)。
[0027] 將27QG100硅鋼片以l°C/min的速率升溫至150°C保溫4h，然后以l°C/min的速率降 溫至-160°C，并保溫12小時(shí)，保溫結(jié)束后以同樣的速率升溫至150°C保溫4h，然后以相同的 速率降至室溫結(jié)束。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 選取牌號(hào)為27QG100取向硅鋼片2片，編號(hào)依次為3-4#，尺寸為300mm(長(zhǎng)）X 30mm (寬），按照下述工藝進(jìn)行冷熱循環(huán)處理，并測(cè)試?yán)錈嵫h(huán)處理后1.5T磁場(chǎng)下的磁致伸縮系 數(shù)。
[0030] 將27QG100硅鋼片以5°C/min的速率升溫至250°C保溫6h，然后以5°C/min的速率降 溫至-196Γ，并保溫24小時(shí)，保溫結(jié)束后以同樣的速率升溫至250°C保溫6h，然后以相同的 速率降至室溫結(jié)束。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 選取牌號(hào)為27QG100取向硅鋼片2片，編號(hào)依次為1-2#，尺寸為300mm(長(zhǎng)）X 30mm (寬），按照下述工藝進(jìn)行冷熱循環(huán)處理，并測(cè)試?yán)錈嵫h(huán)處理后1.5T磁場(chǎng)下的磁致伸縮系 數(shù)。
[0033] 將27QG100硅鋼片以l°C/min的速率升溫至250°C保溫6h，然后以l°C/min的速率降 溫至-196Γ，并保溫24小時(shí)，保溫結(jié)束后以同樣的速率升溫至250°C保溫6h，然后以相同的 速率降至室溫結(jié)束。
[0034] 對(duì)比例1
[0035] 選取牌號(hào)為27QG100取向硅鋼片4片，編號(hào)依次為1-4#，尺寸為300mm(長(zhǎng)）X 30mm (寬），不進(jìn)行冷熱循環(huán)處理。
[0036] 對(duì)比例2
[0037] 選取牌號(hào)為27QG100取向硅鋼片2片，編號(hào)依次為1-2#，尺寸為300mm(長(zhǎng)）X 30mm (寬），以l°c/min的速率降溫至-160°c，并保溫12小時(shí)，保溫結(jié)束后以同樣的速率升溫至150 °C保溫4h，然后以相同的速率降至室溫結(jié)束。
[0038]實(shí)施例和對(duì)比例中硅鋼片的磁致伸縮系數(shù)如表1所示。其中B( T)代表磁感應(yīng)強(qiáng)度； λρρ(ppm)代表正磁致伸縮系數(shù)(ppm代表單位：百萬分之一）；λ〇ρ(ppm)代表負(fù)磁致伸縮系 數(shù)。
[0039]表1未深冷處理樣品磁致伸縮系數(shù)：
[0040]
[0041]
[0042] 從表中可以看出，采用回火+深冷+回火的處理工藝明顯降低了 1.5T磁場(chǎng)下的磁致 伸縮系，對(duì)比未處理或深冷+回火處理平均減小約37%。
[0043]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā) 明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，包括如下步驟： 將硅鋼片置于深冷箱中依次進(jìn)行第一次回火處理、深冷處理、第二次回火處理和冷卻， 其中 所述第一次回火處理的方法為：以1~5°C/min的速率升溫至150~250°C，并保溫4~ 6h； 所述深冷處理的方法為：以1~5 °C /min的速率降至-160~-196 °C，并保溫12~24h; 所述第二次回火處理的方法為：以1~5°C/min的速率升溫至150~250°C，保溫4~6h; 所述冷卻的方法為：以1~5°C/min的速率降至室溫。2. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述第一次回火以1_2°C/min 的速率升溫。3. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述第一次回火升溫至180~ 250。。。4. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述深冷處理以1~2°C/min的 速率降溫。5. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述深冷處理溫度降至-180 ~-196°C〇6. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述第二次回火以1~2°C/min 的速率升溫。7. 如權(quán)利要求1所述的冷熱循環(huán)處理工藝，其特征在于，所述第二次回火溫度升至180 ~25(TC〇
【專利摘要】本發(fā)明公開一種降低硅鋼片磁致伸縮系數(shù)的冷熱循環(huán)處理工藝，所述工藝為以1～5℃/min的速率將硅鋼片或鐵芯升溫至150℃～250℃，然后保溫4-6h，保溫結(jié)束后降溫至-160～-196℃，并保溫12～24h。浸泡結(jié)束后，以1～5℃/min的速率進(jìn)行升溫至150～250℃，保溫4～6h，保溫結(jié)束后以1～5℃/min的速率降至室溫并結(jié)束。
【IPC分類】C21D9/00, C21D1/18, C21D6/04
【公開號(hào)】CN105567925
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610023605
【發(fā)明人】顧開選, 王俊杰, 童寧祥, 郭嘉, 崔晨
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月14日