磁场退火对取向硅钢磁性能变化规律的研究

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取向硅钢是一种软磁材料,主要用于变压器铁芯的制造。随着市场的需求,生产具有更高磁性能的取向硅钢成为企业面临的难题。许多企业为破解这一难题,纷纷利用先进的技术和设备来提高取向硅钢的磁性能。本文将磁场退火这一手段首次运用到现场的拉伸平整退火生产线上,研究结果较好地展现了磁场退火之后取向硅钢的磁性能变化规律。这种退火方式为现场生产具有更高磁性能的取向硅钢提供了一种新思路,结合生产线进一步优化后可实现工业化应用。  首先,结合现场实际生产,采用OM、SEM和XRD对现场的整个生产工艺流程中冷轧及退火工序取向硅钢的组织和织构演变情况进行分析。拉伸平整退火是该企业的最后一道生产工序,经过前面一系列工序的研究,可以为拉伸平整退火阶段的磁性能研究作铺垫。研究发现:经过一次冷轧和二次冷轧取向硅钢的组织呈纤维状,主要织构是α织构和γ织构;经过不同的退火工艺处理后,组织变为等轴晶粒;到拉伸平整退火,平均晶粒尺寸为2.28cm,达到厘米级,出现Goss织构,取向密度最高。  其次,自行设计并制造磁场装置,本文的磁场装置即1号和2号线圈。在制造线圈之前,通过理论计算之后,再考虑相关试验问题,来确定线圈的一些基本参数,如匝数和电流等,之后考虑线圈的保温、绝缘和加热等相关问题,确保后续试验的可操作性和安全性。制造出来的磁场装置安全可操作,可满足的电流范围为100–500A,磁场强度最大可达0.12T,满足现场的试验要求。  最后,通过理论知识和ANSYS模拟计算结果,在拉伸退火炉内选取合适的位置,将自行设计并制造的磁场装置安放其内部,实现磁场退火的效果。通过磁场退火试验—磁场退火优化试验—磁场退火重复试验,研究磁场退火对取向硅钢磁性能的影响。结果表明:经过磁场退火处理后,取向硅钢的磁性能得到明显的改善,尤其是铁损有一定地降低,降低比例在0.32%-8.36%;磁感应强度有一定地提高,提高比例在0.16%-1.1%。其中,磁场处理温度为780℃,输出电流为300A的条件下,磁性能达到最优状态,铁损为1.175W/kg,磁感应强度为1.918T,磁导率为1.924mH/m,视在功率为1.012VA/kg。
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