關于S11型變壓器卷鐵心退火的工藝的探討

摘要本文探討了S11型變壓器的卷鐵心退火的工藝及應注意的幾個問題。

關鍵詞S11型變壓器卷鐵心退火要求

中圖分類號:TM4文獻標識碼: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，機械和電氣性能優越，因此，上世紀80年代末，一些有遠見卓識的變壓器廠家開始投入大量的人力和物力研究、開發卷鐵芯變壓器。降低變壓器的損耗，提高供配電系統效率，是目前世界各國關注的問題。在整個供電系統中，配電變壓器所占比重最大，改進其性能，降低損耗指標，對電力系統節能，提高系統可靠性具有重要的意義。由于卷鐵芯變壓器有其獨特的結構優勢，卷鐵芯變壓器逐步被推廣使用。

2 鐵心退火對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，連續不斷卷制(中間沒有接頭)成長方形的框架，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點。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表面氧化、銹蝕，使用壽命較長。有些廠家考慮成本，鐵心框架和夾件采用低碳鋼，實踐證明，經過幾次退火后，該材料也可使用。

3 對退火鐵心裝爐及其擺放的要求

鐵芯卷制成型后，為了防止在退火時高溫變形，用整型機整形并用專用工裝將鐵芯夾持好，放進退火爐(最好采用真空充氮退火爐)。鐵心裝爐量與鐵心退火的質量有關，原則上裝爐不要滿爐。因為裝爐太滿時，吸熱的鐵心數量較多，同時熱量不易對流，尤其中間的鐵心產生熱不透的現象。退火后，合格率不高。退火爐按照設定的程序利用計算機控制溫度曲線，自動達到降低空載損耗的目的。退火過程中要在適當溫度下充進氮氣，以防鐵芯氧化。卷鐵芯經良好的退火處理后，能徹底消除內應力，磁路各處均無高磁阻存在，故空載電流可大幅度下降，工藝系數僅為1.05左右。

同時，因靠近爐壁處的溫度較高，在擺放鐵心時，鐵心與鐵心框架應有一定的距離。其次，鐵心相互之間要保持一定的距離，使鐵心容易受熱，有利于氮氣氣流暢通，充分發揮其保持作用。

4 鐵心退火過程中升溫、保溫、降溫的要求

在鐵心退火的過程中，溫度、時間是保證鐵心退火質量的關鍵。剛升溫時，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，并未反映爐內的真實溫度。因此，當爐內溫度到600℃左右時要保溫一段時間，讓熱量有一個充分的擴散時間。加熱開始時要排除爐內水蒸氣，以免水蒸氣在高溫下與Fe反應而使鐵心氧化。然后繼續加熱讓溫度上升，在600℃保溫時間應在2-3個小時左右，讓鐵心有充分的時間進行再結晶。因為鐵心剪切、卷制以及搬℃運過程中，卷鐵心晶粒會破碎，但時間不能太長，以避免晶粒長大。

當鐵心溫度達到鐵心退火溫度時，再進行保溫，一般鐵心退火溫度為780℃至830℃，溫度不能太高或太低。這溫度應視硅鋼片的型號而定，武鋼和俄羅斯的硅鋼片片間絕緣不太穩定，溫度不能太高，日本的硅鋼片性能穩定溫度可以高一點。溫度過高不僅浪費能源，而且還可能導致鐵心過熱，易嚴重氧化，降低鐵心的磁化性能和增加鐵心脆性。保溫時間與裝爐量，鐵心大小，退火爐的性能有關。升溫加熱的速度不應超過50℃/h。升溫時間不要過快，以免鐵心內外溫差過大，產生熱應力，同時鐵心和鐵心框架有變形及開裂的可能。降溫速度不應超過30℃/h。為了避免鐵心產生熱變形，同時有利于晶粒的再結晶。當溫度降到350℃時，方可出爐。

5 鐵心退火時應注意的其它問題

當溫度較高時，不得補充氮氣，因氮氣的溫度很低，會使鐵心表面驟冷，產生其它組織，使鐵心變硬。同時也會造成鐵心溫度不均勻，產生熱應力。退火爐停留一段時間后，不能按照前一段時間制定的溫度對鐵心進行退火，而是應重新測量爐內溫度，調整爐內與爐壁熱電偶的差值，然后再對其進行退火。對于不合格的鐵心，應進行返退。鐵心退火溫度可比正常退火高出20℃至30℃，保溫時間比正常保溫時間略短。廠家在制定工藝時應根據不同的情況，應隨時調整工藝參數。

從繞制線圈到總裝配整個操作過程，對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，盡量避免裝配過程中鐵芯損耗增加。