CN110863101A

CN110863101A - 一种带材快速退火装置

Info

Publication number: CN110863101A
Application number: CN201911296378.XA
Authority: CN
Inventors: 李福山; 张航; 张伟伟; 苗家凯; 凡艳舟; 刘士磊; 王坦; 魏然; 陈辰
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-03-06

Abstract

本发明公开了一种带材快速退火装置，包括装置本体，设置在所述装置本体上的用于对带材进行移动收料的收卷装置，还包括设置在所述装置本体上的退火机构，所述退火机构包括感应线圈，所述感应线圈的一端设置有水电缆进口座，所述感应线圈的另一端设置有水电缆出口座，所述感应线圈上方、下方均设置有气管，所述气管靠近所述感应线圈处设置有喷气嘴，所述装置本体上设置有高频发生器。本发明不仅能够使纳米晶带材在快速退火后获得更加均匀细小的纳米晶，而且避免了非晶带材和纳米晶带材长时间退火后带材变脆等弊端，同时使得非晶及纳米晶带材生产流程更短，不仅能够提高生产率、缩短制造工艺流程,而且能够降低成本、节约能源。

Description

一种带材快速退火装置

技术领域

本发明涉及非晶带材及纳米晶带材退火处理技术领域，特别是涉及一种带材快速退火装置。

背景技术

非晶合金具有高的磁导率和低的磁损耗等优越的软磁性能，其在配电变压器、电机和电感器等领域具有广阔的应用前景。纳米晶的制备过程需要首先被制成非晶带材，然后经过适当的纳米晶化退火，从而形成纳米晶和非晶的混合组织。纳米晶合金的磁导率较高，同时矫顽力较低（与坡莫合金及钴基非晶接近）。虽然纳米晶合金的饱和磁感应强度低于铁基非晶和硅钢，但其高频损耗远低于这两种合金，并具有较好的的耐蚀性和磁稳定性。

然而，通过单辊铜轮熔体快淬法来制备非晶合金属于非平衡过程，这会导致铸态的非晶合金带材内部存在较大的内应力。条带加工成器件的过程也会导致外应力的引入。根据磁弹相互作用理论，应力的存在会导致非晶合金的磁畴壁运动变得更加困难，软磁性能下降，比如：磁导率下降、矫顽力上升。一般在非晶合金带材的玻璃转变温度附近进行退火会发生原子弛豫，可以释放应力，从而提高材料的软磁性能。

2007年，Ediger教授发现利用气相沉积法可以制备出具有超低能量状态的非晶态材料，但是这种方法制备的材料都是薄膜样品，其应用受到极大的限制。所以对非晶带材进行去应力退火成为目前工业主流的处理工艺。热处理退火工艺是非晶合金铁芯整个制作过程中最关键也是最难控制的工序，涉及的工艺要素也最多，包括退火温度点、升温速度、降温速度、保温时间、气氛保护以及退火炉的炉况要求等。目前工业常用的热处理退火后非晶带材呈脆性，而且退火温度越高，材料越脆。因此，热处理后的铁芯在搬运、吊装、储存、运输以及变压器装配过程中容易形成碎片，这对变压器运行是非常危险的。因此，适宜的退火工艺不仅要保证消除存在的内在应力，恢复其磁特性，而且要能够尽量降低非晶合金带材的脆性，减少在铁芯后续操作中形成碎片的风险。而对于纳米晶合金来说，退火温度和时间将极大的影响纳米晶化过程，而均匀细小的纳米晶是获得优异软磁性能的关键。

然而发现低温短时间退火时，非晶合金经历β弛豫阶段，当退火温度足够高或者退火时间足够长则会触发弛豫行为。这种等温转变过程是排列疏松区域自由体积的湮灭使得原子协同运动增强引起的。这些结果表明可以实现非晶合金中不同弛豫模式的精准调控，从而实现改善软磁性能而不恶化力学性能的目的。同时利用快速退火实现Fe85B13Ni2纳米晶化，将其饱和磁感应强度从1.64 T提升至1.90 T,致使该材料软磁性能大幅度提升。由此看来，快速退火有望解决非晶带材和纳米晶带材在生产过程中出现的一些问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种带材快速退火装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种带材快速退火装置，包括装置本体，设置在所述装置本体上的用于对带材进行移动收料的收卷装置，还包括设置在所述装置本体上的退火机构，所述退火机构包括感应线圈，所述感应线圈的一端设置有水电缆进口座，所述感应线圈的另一端设置有水电缆出口座，所述感应线圈上方、下方均设置有气管，所述气管靠近所述感应线圈处设置有喷气嘴，所述装置本体上设置有高频发生器。

进一步设置：所述收卷装置包括放料辊、卷料辊，所述卷料辊设置在所述放料辊一侧，所述卷料辊后端安装有副链轮，所述副链轮下方设置有主链轮，所述主链轮安装在伺服电机输出端上。

如此设置，便于所述带材通过所述感应线圈。

进一步设置：所述感应线圈是以经表面绝缘处理的金属制成的，且至少包括一起始段金属片和数个中继段金属片，连接于该起始段金属片，且各中继段金属片亦相连接；各相临中继段金属片间的连接部是层层堆栈成框型多层状的线圈结构，且相邻层中继段金属片的折叠部是不在同一垂直轴线位置上，而是互隔一定角度而相互错开。

如此设置，保证所述感应线圈的便于安装和结构强度。

进一步设置：所述水电缆进口座、所述水电缆出口座均与各组有效线圈焊接。

如此设置，焊接提高了连接的牢固性。

进一步设置：所述气管内通入惰性气体，所述喷气嘴与所述气管焊接。

如此设置，所述气管内通入氩气、氮气等惰性气体，使所述带材上下完全在惰性气体气氛中进行。

进一步设置：所述感应线圈与所述高频发生器电性连接。

如此设置，所述感应线圈被所述高频发生器激励，可以被电磁感应加热的所述带材被放到所述感应线圈产生的磁场内，因而所述带材被感应加热。

进一步设置：所述高频发生器产生的频率为KHz到MHz。

如此设置，提高所述带材加热效率。

进一步设置：所述带材宽度通过所述感应线圈的工作区域。

如此设置，使所述带材顺畅经过所述感应线圈内进行加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明不仅能够对合金铁芯进行均匀加热，而且方便、可靠，适用于各种牌号的带材退火，尤其适用于要求较高的合金带材退火工艺，避免了使用现有技术中退火后合金带材变脆所带来的弊端；

2、本发明中的快速退火装置简单、可靠，适用于大规模工业化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种带材快速退火装置的轴测图；

图2是本发明所述一种带材快速退火装置的主视结构示意图；

图3是本发明所述一种带材快速退火装置的右视图；

图4是本发明所述一种带材快速退火装置的退火机构的俯视局部放大图；

图5是本发明所述一种带材快速退火装置的退火机构的仰视局部放大图。

附图标记说明如下：

1、装置本体；2、收卷装置；21、放料辊；22、卷料辊；23、副链轮；24、伺服电机；25、主链轮；3、退火机构；31、气管；32、感应线圈；33、水电缆进口座；34、水电缆出口座；35、喷气嘴；36、高频发生器；4、带材。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图5所示，一种带材快速退火装置，包括装置本体1，设置在装置本体1上的用于对带材4进行移动收料的收卷装置2，还包括设置在装置本体1上的退火机构3，退火机构3包括感应线圈32，感应线圈32的一端设置有水电缆进口座33，感应线圈32的另一端设置有水电缆出口座34，感应线圈32上方、下方均设置有气管31，气管31靠近感应线圈32处设置有喷气嘴35，装置本体1上设置有高频发生器36。

优选的：收卷装置2包括放料辊21、卷料辊22，卷料辊22设置在放料辊21一侧，卷料辊22后端安装有副链轮23，副链轮23下方设置有主链轮25，主链轮25安装在伺服电机24输出端上，便于带材4通过感应线圈32；感应线圈32是以经表面绝缘处理的金属制成的，且至少包括一起始段金属片和数个中继段金属片，连接于该起始段金属片，且各中继段金属片亦相连接；各相临中继段金属片间的连接部是层层堆栈成框型多层状的线圈结构，且相邻层中继段金属片的折叠部是不在同一垂直轴线位置上，而是互隔一定角度而相互错开，保证感应线圈32的便于安装和结构强度；水电缆进口座33、水电缆出口座34均与各组有效线圈焊接，焊接提高了连接的牢固性；气管31内通入惰性气体，喷气嘴35与气管31焊接，气管31内通入氩气、氮气等惰性气体，使带材4上下完全在惰性气体气氛中进行；感应线圈32与高频发生器36电性连接，感应线圈32被高频发生器36激励，可以被电磁感应加热的带材4被放到感应线圈32产生的磁场内，因而带材4被感应加热；高频发生器36产生的频率为75KHz到1MHz，提高带材4加热效率；带材4宽度通过感应线圈32的工作区域，使带材4顺畅经过感应线圈32内进行加热。

本发明工作原理及使用流程：将合金带材4从放料辊21上取出，通过感应线圈32，缠绕在卷料辊22上，开启高频发生器36使感应线圈32产生磁场，对通过的带材4加热退火，伺服电机24工作通过主链轮25带动副链轮23转动，对带材4进行收卷，之后再进一步分剪、缠绕成变压器铁芯。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims

1.一种带材快速退火装置，包括装置本体（1），设置在所述装置本体（1）上的用于对带材（4）进行移动收料的收卷装置（2），其特征在于：还包括设置在所述装置本体（1）上的退火机构（3），所述退火机构（3）包括感应线圈（32），所述感应线圈（32）的一端设置有水电缆进口座（33），所述感应线圈（32）的另一端设置有水电缆出口座（34），所述感应线圈（32）上方、下方均设置有气管（31），所述气管（31）靠近所述感应线圈（32）处设置有喷气嘴（35），所述装置本体（1）上设置有高频发生器（36）。

2.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述收卷装置（2）包括放料辊（21）、卷料辊（22），所述卷料辊（22）设置在所述放料辊（21）一侧，所述卷料辊（22）后端安装有副链轮（23），所述副链轮（23）下方设置有主链轮（25），所述主链轮（25）安装在伺服电机（24）输出端上。

3.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述感应线圈（32）是以经表面绝缘处理的金属制成的，且至少包括一起始段金属片和数个中继段金属片，连接于该起始段金属片，且各中继段金属片亦相连接；各相临中继段金属片间的连接部是层层堆栈成框型多层状的线圈结构，且相邻层中继段金属片的折叠部是不在同一垂直轴线位置上，而是互隔一定角度而相互错开。

4.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述水电缆进口座（33）、所述水电缆出口座（34）均与各组有效线圈焊接。

5.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述气管（31）内通入惰性气体，所述喷气嘴（35）与所述气管（31）焊接。

6.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述感应线圈（32）与所述高频发生器（36）电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述高频发生器（36）产生的频率为75KHz到1MHz。

8.根据权利要求1所述的一种带材快速退火装置，其特征在于：所述带材（4）宽度通过所述感应线圈（32）的工作区域。