CN103045814A - 一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油浸式和干式电力变压器和配电变压器，尤其是一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，步骤如下：1）将整理好的铁心放在退火炉小车上，送入退火炉内；2）打开水泵阀门，再打开总电源，开启水泵；3）抽真空：分两级抽到200Pa以下；4）打开加热开关，自动运行程序开始加热；5）程序自动运行到降温阶段580-620℃时向退火炉内充氮气，一直维持到开冷却风机；6）降温到500℃时，开冷却风机；7）温度降到250℃开门随炉冷却，出炉。本发明前期采用真空保护炉内气氛，后期采用氮气保护，优化退火工艺曲线，退火时间比传统工艺缩短20%，铁心成品合格率达到98%，节约能源，提高效率，生产成本更低。

Description

一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺

技术领域

本发明涉及油浸式和干式电力变压器和配电变压器，尤其是立体卷铁心的变压器。

背景技术

在国家节能减排政策的推动下，节能型变压器应用越来越广泛，正以燎原之势得到推广。由于传统变压器的铁心采用平面结构及叠片工艺，存在着三相磁回路不平衡,局部磁通方向和硅钢片导磁方向不一致以及多处空气接缝等缺陷，制约了变压器能效水平的提升，在节能技术提升方面难以突破。因此，要降低变压器的损耗应从结构创新和工艺改良来获得。为了降低变压器运行自身的损耗和噪声，做到产品运行节能、制造过程节省材料、技术性价比最优，以满足经济迅速发展对变压器提出的节能、环保、低噪声等方面的更高要求。目前，在我国部分厂家已在研发生产立体结构的变压器。立体卷铁心产品得益于本身的鲜明技术特点：采用传统硅钢材料生产，由三个铁心单框组成一个立体等边三角形结构，三个磁路长度一致，且都最短；三相平衡，空载损耗低，噪音低；同等条件下制造过程中节省硅钢20%左右，节省铜3%左右；与S11同容量变压器相比，空载损耗下降25％以上，空载电流下降70％以上，噪声下降7～10dB(A)。立体卷铁心变压器是制造和运行双节能型高可靠性的变压器，所带来的低运行成本和社会效益极其显著。该产品在生产过程中铁心的加工是关键的工序之一，其中铁心的退火和浸漆烘干工艺则是最为关键的工序，也对变压器的性能、制作起关键作用。由于硅钢片在剪切、卷绕等过程中,在一定程度上出现晶粒破碎和晶格扭曲等现象,使稳定的磁畴排列遭到破坏,产生内部应力,从而使铁心的磁性能大大降低。因此,在三个单框铁心卷绕完打包后，必须进行退火处理，消除内应力,恢复磁性能。

图1所示的传统立体铁心退火工艺是在升温阶段即充氮保护，大约300℃时就充氮保护，以致压缩冷态氮对高温区的影响，使铁心退火需要近40小时，时间长，效率低，且铁心一次退火合格率只有95%以下，导致成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，具有操作简单、退火工序成本低、铁心成品率高等特点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，该工艺采用内加热台车卧式真空退火炉和冷却塔设备实施，步骤如下：

1）、将整理好的铁心放在退火炉小车上，铁心之间应留有10~30mm的间隙，小车装好铁心后送入退火炉内，关紧炉门；小车为纵向进出退火炉；

2）、打开水泵阀门，再打开总电源，开启水泵；

3）、抽真空：先打开初级真空泵，利用初级真空泵自动抽真空到8000Pa，再打开罗茨泵抽到200Pa以下；

4）、按工艺要求输入程序，打开加热开关，自动运行程序开始加热；

5）、程序自动运行到降温阶段580-620℃时向退火炉内充氮气，氮气的纯度为99.9%；氮气压力冲到-0.01～-0.02MPa之间，一直维持到开冷却风机；

6）、降温到500℃时，关闭加热开关，开冷却风机；

7）、温度降到250℃开门随炉冷却，铁心温度低于80℃时出炉。

本发明采用内加热台车卧式真空退火炉和冷却塔设备，进出料方便，工作效率高；并施予前期采用真空保护炉内气氛，后期采用高纯度氮气保护炉内气氛方法，优化退火工艺曲线，退火时间比传统工艺缩短20%，铁心成品合格率达到98.5%以上，节约了能源，提高了效率，成品率高，生产成本更低。充氮的时机选在600℃左右，排除了压缩冷态氮对高温区的影响；同时，在临界高温点设置了保温区，产品内部温度更能达到均匀，质量更稳定。本退火工艺可根据产品规格、材料采用了更合理的多条退火工艺曲线，符合产业利用，利于企业升级及优化生产工艺。

附图说明

附图1是现有技术的退火工艺曲线图；

附图2为本发明的其一实施例退火工艺曲线图。

具体实施方式

下面结合附图2对本发明作进一步详细说明：

本发明有关一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，该工艺采用内加热台车卧式真空退火炉和冷却塔设备实施，步骤如下：

1）、将整理好的铁心放在退火炉小车上，铁心之间应留有10~30mm的间隙，小车装好铁心后送入退火炉内，关紧炉门；小车为纵向进出退火炉，进出料方便，工作效率高；

2）、打开水泵阀门，再打开总电源，开启水泵；以保护炉体和密封胶圈，防止过热，该结构在现有的退火炉存在；

3）、抽真空：先打开初级真空泵，自动抽真空到8000Pa，再打开罗茨泵抽到200Pa以下；

4）、按图2的工艺要求输入程序，打开加热开关，运行程序表开始加热；

5）、降温到580-620℃时向退火炉内充氮气，氮气压力为-0.01～-0.02MPa之间，氮气的纯度为99%；

6）、降温到500℃时，关闭加热开关，开冷却风机；

7）、温度降到250℃开门随炉冷却，铁心温度低于80℃时出炉。

实施例：

参照图2所示，在设备的控制单元（如单片机、PLC等）上根据产品规格、材料输入相应的退火工艺参数并保存，接着将整理好的铁心小心的吊在退火炉小车上，铁心之间应留有30mm的间隙，小车装好铁心后送入退火炉内，关紧炉门；打开水泵阀门，再打开总电源，开启水泵，以保护炉体和密封胶圈。然后打开加热开关，控制单元按运行程序表中之前输入保存的工艺参数开始加热，直到达退火温度（图中为820℃，C-D段），并维持一定时间，该时间与铁心的规格、材料成正比；在加热过程，本工艺是在升温区A-B段就进行抽真空，以提升温升效果及退火质量，减少热量损失，缩短加热时间；在对退火炉内抽真空时，先打开初级真空泵，初级真空泵为旋片泵，初级真空泵自动抽真空到8000pa,再打开罗茨泵抽到200Pa以下，实现二级精细抽真空，并维持；分多级控制，精确度更高，更易管控，提升设备运行率和可操作性，节约能源。退火处理后，接着对炉内降温，降温方式可采用常规做法，在此不再赘述。本工艺是在降温区D-E段开始加保护气体，如降温到600℃时向炉内充氮气，氮气压力为-0.02MPa，氮气的纯度为99.9%，充氮保护时间一直维持到开冷却风机；该做法可排除了压缩冷态氮对高温区的影响，同时，在临界高温点设置了保温区，产品内部温度更能达到均匀，质量更稳定，还有效防止铁心氧化等变化。当降温到500℃时（E-F段），关闭加热开关，开冷却风机加速冷却，当温度降到250℃时，打开炉门随炉冷却，铁心温度低于80℃时出炉。

举例:S13型立体卷铁心退火后的空载损耗值实测如下（共13台）：

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

a、与现有技术比较，退火时间缩短20%以上，省电，生产成本更低；

b、现有技术是在低温阶段设置保温区，成品合格率只能达到95%，本发明是在临界高温点设置了保温区，产品内部温度更能达到均匀，质量稳定，成品率能达到98.5%以上； 

c、现有技术是在升温开始全程充保护气体，本发明在前期采用真空保护，在降温阶段充入保护气体，节约用气，更省成本。

d、现有技术多为一种工艺曲线，本发明根据材质和产品大小不同而采用了各种不同的工艺曲线，质量更有保证，符合产业利用，利于企业升级及优化生产工艺。

当然，以上结合实施方式对本发明做了详细说明，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限定本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，其特征在于：该工艺采用内加热台车卧式真空退火炉和冷却塔设备实施，步骤如下：

1）、将整理好的铁心放在退火炉小车上，铁心之间应留有10~30mm的间隙，小车装好铁心后送入退火炉内，关紧炉门；

2）、打开水泵阀门，再打开总电源，开启水泵；

3）、抽真空：先打开初级真空泵，利用初级真空泵自动抽真空到8000Pa，再打开罗茨泵抽真空到200Pa以下；

4）、按工艺要求输入程序，打开加热开关，自动运行程序开始加热；

5）、程序自动运行到降温阶段580-620℃时向退火炉内充氮气，氮气压力冲到-0.01～-0.02MPa之间，一直维持到开冷却风机；

6）、降温到500℃时，关闭加热开关，并开冷却风机；

7）、温度降到250℃开门随炉冷却，铁心温度低于80℃时出炉。

2.根据权利要求1所述的一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，其特征在于：小车为纵向进出退火炉。

3.根据权利要求1所述的一种立体卷铁心变压器的铁心退火工艺，其特征在于：氮气的纯度为99.9%。

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