關(guān)于S11型變壓器卷鐵心退火的工藝的探討

章文斌

摘要本文探討了S11型變壓器的卷鐵心退火的工藝及應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞S11型變壓器卷鐵心退火要求

中圖分類(lèi)號(hào):TM4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

1 前言

卷鐵芯變壓器因其重量輕,體積小,空載損耗小,噪音低,機(jī)械和電氣性能優(yōu)越,因此,上世紀(jì)80年代末,一些有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的變壓器廠家開(kāi)始投入大量的人力和物力研究、開(kāi)發(fā)卷鐵芯變壓器。降低變壓器的損耗,提高供配電系統(tǒng)效率,是目前世界各國(guó)關(guān)注的問(wèn)題。在整個(gè)供電系統(tǒng)中,配電變壓器所占比重最大,改進(jìn)其性能,降低損耗指標(biāo),對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能,提高系統(tǒng)可靠性具有重要的意義。由于卷鐵芯變壓器有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì),卷鐵芯變壓器逐步被推廣使用。

2 鐵心退火對(duì)其框架及夾件的要求

卷鐵芯變壓器的鐵芯是由厚度小于或等于0.3mm冷軋的硅鋼片,縱剪成不同寬度的條料,連續(xù)不斷卷制(中間沒(méi)有接頭)成長(zhǎng)方形的框架,又由于硅鋼片的寬度形狀不同,繞制成型后其斷面是不一樣的。這樣卷鐵芯又可分為兩種:階梯型和R型。

階梯型卷鐵芯變壓器和R型卷鐵芯變壓器,它們都具備卷鐵芯變壓器的優(yōu)點(diǎn)。但它們之間又有不同,如硅鋼片的利用上,梯形的要比R型的高,磁阻方面梯形的要比R型的大一些,體積上R型的要比梯形的略小。鐵心滲碳易變脆,所以鐵心框架最好使用不銹鋼。不銹鋼在高溫下不會(huì)表面氧化、銹蝕,使用壽命較長(zhǎng)。有些廠家考慮成本,鐵心框架和夾件采用低碳鋼,實(shí)踐證明,經(jīng)過(guò)幾次退火后,該材料也可使用。

3 對(duì)退火鐵心裝爐及其擺放的要求

鐵芯卷制成型后,為了防止在退火時(shí)高溫變形,用整型機(jī)整形并用專(zhuān)用工裝將鐵芯夾持好,放進(jìn)退火爐(最好采用真空充氮退火爐)。鐵心裝爐量與鐵心退火的質(zhì)量有關(guān),原則上裝爐不要滿(mǎn)爐。因?yàn)檠b爐太滿(mǎn)時(shí),吸熱的鐵心數(shù)量較多,同時(shí)熱量不易對(duì)流,尤其中間的鐵心產(chǎn)生熱不透的現(xiàn)象。退火后,合格率不高。退火爐按照設(shè)定的程序利用計(jì)算機(jī)控制溫度曲線,自動(dòng)達(dá)到降低空載損耗的目的。退火過(guò)程中要在適當(dāng)溫度下充進(jìn)氮?dú)?以防鐵芯氧化。卷鐵芯經(jīng)良好的退火處理后,能徹底消除內(nèi)應(yīng)力,磁路各處均無(wú)高磁阻存在,故空載電流可大幅度下降,工藝系數(shù)僅為1.05左右。

同時(shí),因靠近爐壁處的溫度較高,在擺放鐵心時(shí),鐵心與鐵心框架應(yīng)有一定的距離。其次,鐵心相互之間要保持一定的距離,使鐵心容易受熱,有利于氮?dú)鈿饬鲿惩?充分發(fā)揮其保持作用。

4 鐵心退火過(guò)程中升溫、保溫、降溫的要求

在鐵心退火的過(guò)程中,溫度、時(shí)間是保證鐵心退火質(zhì)量的關(guān)鍵。剛升溫時(shí),升溫的速度較快,儀表反映的溫度是放置在爐壁附近熱電偶的溫度,并未反映爐內(nèi)的真實(shí)溫度。因此,當(dāng)爐內(nèi)溫度到600℃左右時(shí)要保溫一段時(shí)間,讓熱量有一個(gè)充分的擴(kuò)散時(shí)間。加熱開(kāi)始時(shí)要排除爐內(nèi)水蒸氣,以免水蒸氣在高溫下與Fe反應(yīng)而使鐵心氧化。然后繼續(xù)加熱讓溫度上升,在600℃保溫時(shí)間應(yīng)在2-3個(gè)小時(shí)左右,讓鐵心有充分的時(shí)間進(jìn)行再結(jié)晶。因?yàn)殍F心剪切、卷制以及搬℃運(yùn)過(guò)程中,卷鐵心晶粒會(huì)破碎,但時(shí)間不能太長(zhǎng),以避免晶粒長(zhǎng)大。

當(dāng)鐵心溫度達(dá)到鐵心退火溫度時(shí),再進(jìn)行保溫,一般鐵心退火溫度為780℃至830℃,溫度不能太高或太低。這溫度應(yīng)視硅鋼片的型號(hào)而定,武鋼和俄羅斯的硅鋼片片間絕緣不太穩(wěn)定,溫度不能太高,日本的硅鋼片性能穩(wěn)定溫度可以高一點(diǎn)。溫度過(guò)高不僅浪費(fèi)能源,而且還可能導(dǎo)致鐵心過(guò)熱,易嚴(yán)重氧化,降低鐵心的磁化性能和增加鐵心脆性。保溫時(shí)間與裝爐量,鐵心大小,退火爐的性能有關(guān)。升溫加熱的速度不應(yīng)超過(guò)50℃/h。升溫時(shí)間不要過(guò)快,以免鐵心內(nèi)外溫差過(guò)大,產(chǎn)生熱應(yīng)力,同時(shí)鐵心和鐵心框架有變形及開(kāi)裂的可能。降溫速度不應(yīng)超過(guò)30℃/h。為了避免鐵心產(chǎn)生熱變形,同時(shí)有利于晶粒的再結(jié)晶。當(dāng)溫度降到350℃時(shí),方可出爐。

5 鐵心退火時(shí)應(yīng)注意的其它問(wèn)題

當(dāng)溫度較高時(shí),不得補(bǔ)充氮?dú)?因氮?dú)獾臏囟群艿?會(huì)使鐵心表面驟冷,產(chǎn)生其它組織,使鐵心變硬。同時(shí)也會(huì)造成鐵心溫度不均勻,產(chǎn)生熱應(yīng)力。退火爐停留一段時(shí)間后,不能按照前一段時(shí)間制定的溫度對(duì)鐵心進(jìn)行退火,而是應(yīng)重新測(cè)量爐內(nèi)溫度,調(diào)整爐內(nèi)與爐壁熱電偶的差值,然后再對(duì)其進(jìn)行退火。對(duì)于不合格的鐵心,應(yīng)進(jìn)行返退。鐵心退火溫度可比正常退火高出20℃至30℃,保溫時(shí)間比正常保溫時(shí)間略短。廠家在制定工藝時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的情況,應(yīng)隨時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)。

從繞制線圈到總裝配整個(gè)操作過(guò)程,對(duì)退火后的鐵芯要輕拿輕放,并配有必要的工裝吊具等,以保證鐵芯不受較大的振動(dòng),盡量避免裝配過(guò)程中鐵芯損耗增加。