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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:2017-03-30

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,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3 h。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1~3 h。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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