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简析变压器铁芯组织产生异常的原因

来源:江苏金佳铁芯有限公司 发表时间:2019-01-26

一般变压器铁芯经热处理后,会有部分铁芯局部表面有一层蓝色的氧化膜。而取铁芯废品拆片时发现部分钢片脆性极大,用手一弯就断。将在料筐中心、边缘等不同位置选取的样品作好标记,制备成金相试样,对铁芯相同部位(即剪口处)进行晶粒大小比较。发现普遍的情况是位于料筐中心的比边缘的再结晶晶粒细小。显然炉内边缘温度偏高而中心温度偏低。塑变再结晶晶粒度与退火的温度和时间有关,尤其对温度敏感。
“真空退火炉”炉内工件温度的均匀性依赖辐射和对流传热。因RJJ-90-9炉子的料筐直径尺寸(φ600)大,在升温过程中,中央和边缘工件温差大,层数越多屏蔽辐射的效果越强烈,中央工件到温的滞后时间越长。按估计在1.3~13Pa真空度条件下,这个滞后时间要超过3h。按实际工艺条件,在1.3×103~1.3×104Pa真空度范围内,对流传热仍然起到一定的作用,因此实际的滞后时间介于真空条件下和空气炉二者之间,即滞后1~3h。在冷却过程中,炉内压力较高甚至是正压,加速了对流传热,但降温阶段中央工件“滞后到温”仍然未能完全补偿升温阶段的滞后到温时间。综合结果是中央工件的实际加热保温时间短,实际的有效退火时间不足,所以再结晶晶粒细小,电磁性能普遍较差。
炉内温度的不均匀必然伴随气氛的不均匀。如果炉内气氛不良,就会引起氧化或渗碳。硅钢片经工艺处理后靠近垫纸位置取样所观察到的异常组织。这就了解到变压器铁芯中的珠光体组织的含碳量为0.61%;基体的碳含量也高出原材料碳含量(C≤0.003%)一个数量级。
述结果显示,在退火过程中,确实出现了局部的渗碳现象。究其原因应与以下工装条件有关。绕卷R型铁芯所用的模芯材料为铸铁,铸铁中的石墨是供C源;而模芯与条料间的垫纸在发生不完全燃烧时也会引致相邻近钢带的渗碳。至于氧化膜,是在退火工艺初期形成的。退火炉内真空度甚低(仅为5×103~1.3×104Pa),虽然充氮保护,但炉内的氧势足以使钢料在升温过程中(主要是在<570℃阶段)发生氧化,生成以Fe3O4为主的氧化膜。但在金相分析和外观检查中发现,并非所有的铁芯都出现第二相和产生氧化膜,这是炉内温度和气氛不均匀的反映。组织不一致是导致产品电磁性能参数分散的原因,特别是那些出现第二相的铁芯,电磁性能剧烈变坏。


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