CN116162870A - 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器 - Google Patents

非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器 Download PDF

Info

Publication number
CN116162870A
CN116162870A CN202310183820.8A CN202310183820A CN116162870A CN 116162870 A CN116162870 A CN 116162870A CN 202310183820 A CN202310183820 A CN 202310183820A CN 116162870 A CN116162870 A CN 116162870A
Authority
CN
China
Prior art keywords
amorphous alloy
strip
precursor
alloy strip
amorphous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310183820.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李晓雨
庞靖
王志强
刘红玉
王泽凡
姚文康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Yunlu Advanced Materials Technology Co ltd
Original Assignee
Qingdao Yunlu Advanced Materials Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Yunlu Advanced Materials Technology Co ltd filed Critical Qingdao Yunlu Advanced Materials Technology Co ltd
Priority to CN202310183820.8A priority Critical patent/CN116162870A/zh
Publication of CN116162870A publication Critical patent/CN116162870A/zh
Priority to CN202310843098.6A priority patent/CN117026111A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0611—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by a single casting wheel, e.g. for casting amorphous metal strips or wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15308—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals based on Fe/Ni
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15341—Preparation processes therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/24—Magnetic cores
    • H01F27/25—Magnetic cores made from strips or ribbons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明提供一种非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器，所述非晶合金带材前驱体为无纹带；所述非晶合金带材前驱体的制备方法通过调节浇注液位、喷嘴与冷却辊的表面的初始间距、冷却辊的初始速度、喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度、喷嘴与冷却辊的表面的间距以及冷却辊的速度等工艺参数，制得无纹带。所述非晶合金带材含有规律阵列排布的痕列，本发明所述非晶合金带材相比传统非晶合金带材具有低的损耗及励磁功率，使用其制备的变压器具有更低的整体损耗，应用前景广阔。

Description

非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变 压器
技术领域
本发明涉及软磁材料技术领域，尤其涉及用于制造变压器等磁性部件的非晶合金带材，具体涉及非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器。
背景技术
非晶合金薄带具有良好的材料特性，具有制造节能、使用节能的产品优势。非晶合金的生产工艺流程显著短于普通硅钢产品，采用急速冷却的方式，从钢液到非晶薄带制品一次成型制备，与普通硅钢产品相比在生产环节节能显著；在产品应用端，非晶合金薄带具有高磁导率、高电阻率等材料特性，用其生产的非晶合金变压器与普通硅钢变压器具有空载损耗低、节能效果好的特点。
变压器是输配电的基础设施，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域，其中变压器损耗占输配电电力损耗的40％。非晶带材作为变压器铁芯的核心材料，其损耗决定变压器的整体损耗。非晶带材的损耗主要由三部分组成，分别为磁滞损耗、涡流损耗和反常损耗。其中非晶带材由于其磁滞较小且矫顽力低，因此磁滞损耗较小。传统涡流损耗与带材的厚度、电阻率相关，可以通过公式计算出来，但计算出的涡流损耗与实际的涡流损耗相比相差较大，其中这部分损耗差被认为是反常损耗。非晶带材的反常损耗是由于磁性材料磁化过程中，磁畴结构不同而导致的不均匀磁化引起的能量损耗。根据目前的科学研究认为：非晶合金带材的反常损耗大的原因是非晶合金的磁畴宽度大，所以磁壁的移动速度大，从而不均匀磁化变化速度大。所以如果要降低非晶带材的损耗，就要从改变磁畴结构方面进行改善。
目前，降低磁性材料反常损耗的办法主要为细化磁畴宽度，已知的办法主要包括对磁材表面进行机械刮划、对磁材表面照射激光而使其局部熔化/急冷凝固，从而使磁畴细化的激光刻痕法。其中硅钢已有成型的细化磁畴的成型产品，而非晶带材的细化磁畴技术处在研发过程中。
CN102473500A中公开了一种软磁性非晶质合金薄带，在软磁性非晶质合金薄带的表面上通过激光照射形成的在宽度方向上的点状斑点，从而将磁畴细化，达到使非晶带材的损耗降低的方法。
CN113994441A公开了一种Fe基非晶合金薄带、铁芯和变压器，其采用具有线状激光照射痕的铁基非晶带材，能够降低磁通密度1.45T条件下的铁损。
在已知的文献及专利中，研究了非晶带材刻痕的刻痕特点及刻痕工艺技术，可以看出激光刻痕技术可以有效的降低非晶带材的损耗。但是在激光刻痕技术工业实用化的过程中发现，对于激光刻痕前选取的通过快速凝固制备的非晶合金带材前驱体(将刻痕后的成品非晶带材称为前驱体)的特征未做细致区分。传统的非晶合金带材前驱体在制备过程中，为了获得优异的性能，会制备出具有鱼鳞状纹路的带材，但是在非晶带材激光刻痕技术研究过程中发现，具有鱼鳞状纹路的带材经过刻痕后，其性能和工艺具有不稳定性，具体的表现为：不同批次的带材采用相同的刻痕工艺，具有不同的热处理温度，要想获得最佳的损耗，需要不同的刻痕工艺。这将导致这种非晶带材的前驱体在刻痕技术工业化过程中严重降低后续生产效率及铁芯端的性能稳定性。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器，通过制备无纹的非晶合金前驱体，解决了现有技术中存在的刻痕后非晶带材性能不稳定的问题，本发明非晶合金带材相比传统非晶合金带材具有低的损耗及励磁功率，使用其制备的变压器具有更低的整体损耗。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种非晶合金带材前驱体，所述非晶合金带材前驱体为无纹带。
本发明提供的非晶合金带材前驱体为无纹带，所述无纹带是指非晶合金带材前驱体的表面光滑，在宽度方向上不具有任何鱼鳞状、波状或凹凸状的纹路特征，定义为无纹带。
由于在本领域制备非晶合金带材时，为了提高非晶合金带材的性能，一般通过工艺参数的调整其纹路，从而改变磁畴结构，但具有鱼鳞状等纹路的带材经过刻痕后，其性能和工艺具有不稳定性，具体的表现为：不同批次的带材采用相同的刻痕工艺，具有不同的热处理温度，要想获得最佳的损耗，需要不同的刻痕工艺，导致后续工业化生产难度大。本发明创造性地开发出无纹带，使后续热处理和刻痕能够可控，性能和工艺稳定性高。
优选地，所述非晶合金带材前驱体的厚度为26～35μm。优选地，所述非晶合金带材前驱体为铁基非晶合金，主要为Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、Fe-Si-B-C-P系或Fe-Si-B-P系等。在实际工业生产中，优选为Fe-Si-B系合金或Fe-Si-B-C系合金。
优选地，所述非晶合金带材前驱体中组分按原子百分比计包括Fe：79～82.5％，Si：3.0～9.5％，B：10.0～15.0％，C：≤1.35％，其余为不可避免的杂质元素。
本发明非晶合金带材前驱体中组分按原子百分比计包括Fe：79～82.5％，例如可以是79％、79.4％、79.8％、80.2％、80.6％、81％、81.4％、81.8％、82.2％或82.5％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
Si：3.0～9.5％，例如可以是3.0％、3.8％、4.5％、5.2％、5.9％、6.7％、7.4％、8.1％、8.8％或9.5％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
B：10.0～15.0％，例如可以是10.0％、10.6％、11.2％、11.7％、12.3％、12.8％、13.4％、13.9％、14.5％或15.0％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
C：≤1.35％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％或1.35％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的非晶合金带材前驱体的制备方法，所述非晶合金带材前驱体采用速凝工艺制备而成。
具体地，所述非晶合金带材前驱体的制备方法包括如下步骤：
步骤1，准备工序：设置喷包中浇注液位、喷嘴与冷却辊的表面的初始间距以及冷却辊的初始速度；
步骤2，调整工序：开浇前，移动喷包，调整喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度；
步骤3，喷带启动工序：通过喷嘴向旋转的冷却辊的表面浇注钢水，进行非晶合金带材前驱体的制备；在所述非晶合金带材前驱体的制备过程中，调节喷嘴与冷却辊的表面的间距以及冷却辊的速度，进行稳定喷带；
步骤4，抓取工序：将喷出的所述非晶合金带材前驱体进行收卷，得到无纹带。
优选地，步骤1中所述浇注液位为480mm～400mm，例如可以是480mm、470mm、460mm、450mm、445mm、435mm、425mm、415mm、409mm或400mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤1中所述喷嘴与冷却辊的表面的初始间距为0.05mm～0.3mm，例如可以是0.05mm、0.08mm、0.11mm、0.14mm、0.17mm、0.19mm、0.22mm、0.25mm、0.28mm或0.3mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤1中所述冷却辊的初始速度为15m/s～25m/s，例如可以是15m/s、17m/s、18m/s、19m/s、20m/s、21m/s、22m/s、23m/s、24m/s或25m/s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤2中所述喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度≤0.8度，例如可以是0.79度、0.75度、0.72度、0.70度、0.68度或0.65度等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤3中所述喷嘴与冷却辊的表面的间距在0.02～0.2mm，例如可以是0.02mm、0.04mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.14mm、0.16mm、0.18mm或0.2mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤3中所述冷却辊的速度为20～30m/s，例如可以是20m/s、22m/s、23m/s、24m/s、25m/s、26m/s、27m/s、28m/s、29m/s或30m/s等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明第二方面优选地技术方案，所述非晶合金带材前驱体的制备方法包括如下步骤：
步骤1，准备工序：设置喷包中浇注液位为480～400mm、喷嘴与冷却辊的表面的初始间距为0.05～0.3mm以及冷却辊的初始速度为15m/s～25m/s；
步骤2，调整工序：开浇前，移动喷包，使喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度≤0.8度；
步骤3，喷带启动工序：通过喷嘴向旋转的冷却辊的表面浇注钢水，进行非晶合金带材前驱体的制备；在所述非晶合金带材前驱体的制备过程中，调节喷嘴与冷却辊的表面的间距在0.02～0.2mm以及冷却辊的速度为20～30m/s，进行稳定喷带；
步骤4，抓取工序：将喷出的所述非晶合金带材前驱体进行收卷，得到无纹带。本发明通过优选对工艺参数的组合调控，各参数之间相互配合，实现了无纹带的制备。
第三方面，本发明提供一种非晶合金带材，所述非晶合金带材含有规律阵列排布的痕列，所述痕列由第一方面所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成。
本发明的非晶合金带材具有低损耗和性能稳定的优势。
优选地，所述痕列为线状痕列。
优选地，所述线状痕列由多组单一线状痕沿着带材的铸造方向按间隔距离依次排列。
优选地，所述线状痕的为一条连续的凹沟。
优选地，所述线状痕的深度为H，非晶合金带材的厚度为t，所述深度H和厚度t的关系为H/t≥0.5％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述线状痕的宽度W在24μm以上。
优选地，所述线状痕之间的间隔距离为D，所述D为5mm～50mm。
优选地，所述线状痕在非晶合金带材宽度方向上的长度为L，所述非晶合金带材的宽度为M，所述L与M的关系为L/M≥70％，优选L/M≥85％。
优选地，所述非晶合金带材经热处理后在50Hz，1.45T条件下的单片损耗≤0.08W/g，激磁功率≤0.16VA/kg。
第四方面，本发明提供一种根据第一方面所述的非晶合金带材的制备方法，所述痕列由第一方面所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成。
优选地，所述激光照射的激光源为脉冲光纤激光器。
优选地，所述激光照射为连续波形式产生激光。
优选地，所述脉冲光纤激光器形成的激光光束通过平场聚焦扫描透镜照射在非晶合金带材的自由面，形成光斑。
优选地，所述激光照射的能量密度为10J/m～25J/m，例如可以是10J/m、12J/m、14J/m、15J/m、17J/m、19J/m、20J/m、22J/m、24J/m或25J/m等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述离焦距离的范围为-1mm～2mm，例如可以是-1mm、-0.5mm、-0.2mm、0mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2.0mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
第五方面，本发明提供一种非晶合金铁芯，所述非晶合金铁芯采用第三方面所述的非晶合金带材卷绕形成。
优选地，所述非晶合金铁芯在频率50Hz和磁通密度1.45T条件下的单位空载损耗≤0.18W/kg，优选≤0.16W/kg。
第六方面，本发明提供一种变压器，所述变压器包括第五方面所述的非晶合金铁芯。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的非晶合金带材前驱体能够稳定的保障无纹状态，为后续制备带规律纹路的非晶合金带材提供良好的前驱体；
(2)本发明提供的非晶合金带材前驱体的制备方法通过调整原始快速凝固工艺的工艺参数制得，工艺重复性好；
(3)本发明提供的非晶合金带材相较于现有的非晶合金带材具有低的铁芯损耗及励磁功率，使用其制备的变压器具有更低的整体损耗。
附图说明
图1本发明具体实施方式提供的线状痕列示意图。图中横向箭头表示铸造方向。
图2本发明具体实施方式提供的无纹带制带示意图。
图3本发明具体实施方式提供的线状痕的形貌图。
图4本发明具体实施方式提供的线状痕的深度示意图。
图5本发明具体实施方式提供的离焦距离示意图。
图6本发明实施例4提供的非晶平面铁芯图。
图7本发明实施例4中实施例和对比例提供的铁芯损耗与测试磁密关系图。
图8本发明实施例4中实施例和对比例提供的铁芯激磁功率与测试磁密关系图。
图9本发明实施例5提供的非晶立体卷铁芯及变压器图。
图中：1-喷包；2-冷却辊；3-辊嘴间距；4-非晶合金带材前驱体；5-激光光束；6-透镜。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明主要包括五个方面，第一方面是提供一种非晶合金带材前驱体；第二方面提供第一方面所述非晶合金带材前驱体的制备方法；第三方面是提供一种非晶合金带材；第四方面提供所述非晶合金带材的制备方法；第五方面提供一种非晶合金铁芯；第六方面提供包括所述非晶合金铁芯的变压器。
第一方面，本发明提供一种非晶合金带材前驱体，所述非晶合金带材前驱体为无纹带。
本发明提供的非晶合金带材前驱体为无纹带，所述无纹带是指非晶合金带材前驱体的表面光滑，在宽度方向上不具有任何鱼鳞状、波状或凹凸状的纹路特征，定义为无纹带。
非晶合金带材在快速凝固过程中，由于熔潭冷却不均匀和流体力学效应，带材表面存在微观起伏，形成周期性的带材表面缺陷，鱼鳞纹的宽度及周期性的粗糙度变化使得带材的磁畴结构发生改变，并导致非晶带材的磁性能的改变。在以往的非晶带材性能优化过程中，获得好的纹路是重要的一个环节，但是通过调整纹路特征获得带材的性能相对通过本发明激光刻痕后非晶带材的性能相差很大。经过试验发现，带有鱼鳞纹路的带材在激光刻痕后可以获得更佳的磁性能，但是产品的批次稳定性较差。如果采用不同批次的带材采用相同的刻痕工艺，获得最佳性能需要不同的热处理工艺，或者采用不同的刻痕工艺，不同的热处理工艺获得最佳性能。这对于大批量的工业实现是不现实的，严重低效率会影响本发明产品的工业生产。发明人经过系统的研究发现，如果在快速凝固过程中制备出不具有鱼鳞纹的带材，则其工艺稳定性较好，本发明定义这种非晶合金带材的前驱体为无纹带。本发明非晶合金带材的低异常损耗主要来源于激光刻痕细化磁畴技术，而鱼鳞纹本身也是一种磁化磁畴形式。鱼鳞纹带材上纹路会钉扎磁畴，在激光刻痕后，两种细化磁畴的方式使带材的磁畴交杂在一起，引起磁畴排列的混乱，最终导致带材的处理工艺不稳定。本发明创造性地开发出无纹带，而非晶带材无纹带的磁畴在制备过程形成宽度方向的排列的长条磁畴，激光刻痕在带材宽度方向打点或刻线，使磁畴细化为更窄的长条磁畴。规律排列的磁畴结果，使刻痕工艺和热处理工艺稳定统一，可以有效提高生产效率。
优选地，所述非晶合金带材前驱体的厚度为26～35μm。
对于非晶合金带材，带材的厚度会影响磁性能，带材越厚，磁性能越差。在本发明中厚度控制在26～35μm，厚度大于35μm后，无纹带本身的磁性能较差，即便是刻痕后，也无法达到较好的效果；另外，随着带材厚度的提高，带材的脆性会增大，脆性较大的带材在刻痕过程中容易出现断裂的情况，影响刻痕效率。带材的厚度小于26μm，工艺不易控制，更容易产生有纹带，经过系统的研究，综合后端刻痕的实验结果，带材的厚度优选控制在26～35μm。
优选地，所述非晶合金带材前驱体为铁基非晶合金，主要为Fe-Si-B系、Fe-Si-B-C系、Fe-Si-B-C-P系或Fe-Si-B-P等。在实际工业生产中，优选为Fe-Si-B系合金或Fe-Si-B-C系合金。
优选地，所述非晶合金带材前驱体中组分按原子百分比计包括Fe：79～82.5％，Si：3.0～9.5％，B：10.0～15.0％，C：≤1.35％，其余为不可避免的杂质元素。
上述铁基非晶合金的元素组成中，Fe元素为铁磁性元素，为铁基非晶带材磁性的主要来源，较高Fe含量是带材具有合适饱和磁感应强度值的重要保障，而过高的Fe元素会导致合金的非晶形成能力下降，使工业生产难以实现，本发明选用79.0at％～82.5at％的Fe含量，可以保障带材的饱和磁感应强度在1.58T以上，完全满足非晶配电变压器的设计要求。
Si、B、C元素为非晶形成元素，是合金系统在工业生产条件下能形成非晶的必要条件。Si元素的范围为3at％～9.5at％，Si的添加可以增加合金体系的混乱程度，并降低合金的熔点，提高钢水流动性，降低制备难度。Si含量过高会使合金成分偏离共晶点降低非晶形成能力B元素的范围为10.0～15.0at％，B元素是最主要的非晶形成元素。C元素的范围为≤1.35at％，一方面，使用C元素代替B元素，可以进一步加强合金体系的非晶形成能力；另一方面，C元素本身可以提高熔体与冷却辊的润湿性，改善制备工艺。但C原子与Fe原子的混合焓为正，过量的添加会造成非晶形成能力恶化，故需控制C元素的含量在1.35at％以下。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的非晶合金带材前驱体的制备方法，如图2所示，所述非晶合金带材前驱体采用速凝工艺制备而成。
所述非晶合金带材前驱体的制备方法包括如下步骤：
步骤1，准备工序：设置喷包中浇注液位为480～400mm、喷嘴与冷却辊的表面的初始间距为0.05～0.3mm以及冷却辊的初始速度为15m/s～25m/s；
步骤2，调整工序：开浇前，移动喷包，调整喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度≤0.8度；
步骤3，喷带启动工序：通过喷嘴向旋转的冷却辊的表面浇注钢水，进行非晶合金带材前驱体的制备；在所述非晶合金带材前驱体的制备过程中，调节喷嘴与冷却辊的表面的间距在0.02～0.2mm以及冷却辊的速度为20～30m/s，进行稳定喷带；
步骤4，抓取工序：将喷出的所述非晶合金带材前驱体进行收卷，得到无纹带。
在以上的工艺控制工程中，与常规的有纹路的带材的控制点相比主要的区别在于：喷嘴与冷却辊面平面的角度小，钢水的浇注液位高，辊嘴间距低，辊速低，以上工艺参数的调整主要是提高制带过程中的钢水浇注量。对鱼鳞纹这种周期性横波纹进行了深入研究，发现熔潭上游弯月面的振荡频率与带材表面缺陷出现的频率一致，认为是熔潭振荡使得上游弯月面捕捉到气泡，从而影响溶体传热，导致自由面出现坍塌。由于气泡的存在导致该处溶体的冷却速率变小，而在该处的对立面，由于熔体冷却的不均匀以及流体效应使得此处的熔体向下凹陷，从而在自由面一侧形成了鱼鳞纹。鱼鳞纹的间距(或波长λ)与冷却辊的辊速U及熔潭振荡频率fλ的关系为：λ＝U/fλ，而熔潭振荡频率与带材表面缺陷出现的频率一致，当浇注量提高时，熔潭的体积增大，能卷入更多、更大的气泡，使带材表面的鱼鳞纹间距减小，直至由于气泡的均匀密集分布而观察不到，从而制备出无纹带。
第三方面，本发明提供一种非晶合金带材，所述非晶合金带材仅含有规律阵列排布的痕列，所述痕列由第一方面所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成。如图1所示，所述痕列为线状痕列。所述线状痕列由多组单一线状痕沿着带材的铸造方向按间隔距离依次排列。所述线状痕的为一条连续的凹沟。
优选地，参见图4，图4为线状痕深度是示意图，所述线状痕的深度为H，非晶合金带材的厚度为t，所述深度H和厚度t的关系为H/t≥0.5％，例如可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，参见图3，图3为线状痕的形貌图，同时示意出其宽度，所述线状痕的宽度W在24μm以上。
优选地，所述线状痕之间的间隔距离为D，所述D为5mm～50mm，例如可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述线状痕在非晶合金带材宽度方向上的长度为L，所述非晶合金带材的宽度为M，所述L与M的关系为L/M≥70％，例如可以是70％、73％、75％、77％、79％、82％、84％、86％、88％或90％等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用，优选L/M≥85％。
对于磁性材料，如本发明的铁基非晶带材，硅钢等，根据磁畴结构的铁损理论，通过细化磁畴可以有效降低反常涡流损耗。对于板状样品形状的情况下，已知的涡流损耗与带材的厚度成反比，与带材磁畴的宽度成正比。所以要想获得合适的带材磁性能需要配合合适的厚度及磁畴宽度。在本发明的研究过程中发现，磁畴结构会影响带材的激磁功率，主要是因为带材表面刻痕的附近会导致磁通量的泄露，产生磁畴的紊乱，导致高磁密段激磁功率的异常增大，尤其是1.45T以后，故需要合适的刻痕间隔。经过大量研究，符合本发明刻痕特征的非晶带材可获得优良的高磁密特性。
本发明的非晶合金薄带的线状痕使用过激光照射而成，通过连续波发射形式产生的激光。激光器形成的激光光束通过F-THETA平场扫描透镜照射在非晶带材自由面，形成光斑。在本发明中，激光器与非晶带材相对移动，在非晶带材表面形成连续的线状痕，主要是通过激光照射而使带材产生熔融凝固的部分，与未被照射的部分相比，带材的微观形态产生了变化，如图3和图4，其中区别于常规非晶带材表面的部分的凹沟的宽度，即为线状痕的宽度H。经过检测，激光照射后的组织为非晶态，不会恶化带材的磁性能。
在本发明中，优选线状痕在带材宽度方向是直线状的，如图3(a)中，但是由于激光器的激光采用振荡的形式，可能会在线状痕的外缘处形成波动，如图3(b)，或者是出现部分熔体的溅出，但线状痕总体是直线状的。
优选地，所述非晶合金带材经热处理后在50Hz，1.45T条件下的单片损耗≤0.08W/g优选地，所述非晶合金带材经热处理后在50Hz，1.45T条件下激磁功率≤0.16VA/kg，本发明对所述热处理的工艺没有特殊要求，可采用本领域技术人员熟知的任何可用于非晶合金带材热处理的工艺。
第四方面，本发明提供一种根据第一方面所述的非晶合金带材的制备方法，所述痕列由第一方面所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成。
优选地，所述激光照射的激光源为脉冲光纤激光器。
关于激光源，可以利用YAG激光、CO2气体激光、光纤激光或二极管激光等。其中，从能够长时间稳定地照射高品质的激光方面考虑，优选为光纤激光，本发明优选掺镱光纤激光器，激光器的平均功率在350W左右，光速模式：M2＝1.6，中心波长为1064nm，激光光速直径为7mm。
在本发明中非晶带材在刻痕过程中，采用相对移动的方式，激光器与非晶带材的相对位置为：激光器的扫描方向与带材的移动方向(铸造方向)有一定角度。故刻痕线的方向与带材的宽度方向也存在一定角度，优选与带材宽度方向平行。
优选地，所述激光照射为连续波形式产生激光。
优选地，所述脉冲光纤激光器形成的激光光束通过平场聚焦扫描透镜照射在非晶合金带材的自由面，形成光斑。
优选地，所述激光照射的能量密度为10J/m～25J/m，例如可以是10J/m、12J/m、14J/m、15J/m、17J/m、19J/m、20J/m、22J/m、24J/m或25J/m等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中通过控制激光照射的扫描速度和输出功率可以控制激光的能量密度(J/m)，在非晶带刻痕过程中，激光的能量密度在：10J/m～25J/m；激光的能量密度决定了刻痕线的深度和宽度，进一步影响非晶带材刻痕后的磁性能优劣。如果能量密度小于10J/m，刻痕线的深度和宽度相对较小，无法达到细化磁畴的作用；若能量密度大于25J/m，刻痕线过深或过宽，甚至击穿带材厚度，这样一方面会使带材的激磁功率增大较多，也不利于后续的铁芯及变压器的制作。对于本发明，激光的能量密度设定在10J/m～25J/m。
优选地，所述离焦距离的范围为-1mm～2mm，例如可以是-1mm、-0.5mm、-0.2mm、0mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2.0mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中激光光束5通过透镜6照射到带材表面，通过激光器焦点与带材表面的相对位置设定离焦距离，如图5：A1.正离焦：焦点位于工件上面。A2.零离焦：焦点位于工件表面。A3.负离焦：焦点位于工件里面。在本发明中，离焦距离的范围为：-1～2mm。如果离焦距离较小，则激光焦点深度浅，激光失焦，无法进行稳定的激光照射。如果该距离过大，则激光束直径变宽，无法获得目标激光照射痕。
本发明的非晶带材的激光刻痕过程可以根据实际需求设定在不同的流程里，包括不限于非晶无纹带材的抓取流程、分卷流程，合卷流程等，也可以使用非晶无纹原带材经过剪切后再进行刻痕，也可以在非晶铁芯的制造过程中同步进行激光刻痕的工序。
第五方面，本发明提供一种非晶合金铁芯，所述非晶合金铁芯采用第三方面所述的非晶合金带材卷绕形成。
优选地，所述非晶合金铁芯在频率50Hz和磁通密度1.45T条件下的单位空载损耗在0.18W/kg以下，优选在0.16W/kg以下。
优选地，所述非晶合金铁芯为平面卷铁芯或立体卷铁芯，即非晶铁芯的截面可以是方形的，也可以是圆形的。
优选地，所述非晶合金铁芯为非晶铁芯或用于变压器用的卷绕铁磁芯。
第六方面，本发明提供一种变压器，所述变压器包括第五方面所述的非晶合金铁芯。
优选地，所述变压器可以为单相变压器或多相变压器。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以第一方面所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
实施例1
本实施例提供非晶合金带材前驱体，所述非晶合金带材前驱体的制备方法包括：选用Fe-Si-B-C合金系进行无纹带的制备，本实施例的合金成分为Fe81.3Si3.5B14.1C1.1(原子比)，选用合适的铁源、硅铁或工业硅、硼铁、碳粉等原材料采用中频冶炼炉进行重熔冶炼，获得非晶合金熔液。然后通过单辊快速凝固的制备工艺，获得宽度为170mm的非晶合金带材前驱体(在本实施例中，因为要进行激光刻痕处理，快萃的带材称之为非晶合金带材前驱体)。在本实施例中，通过调整浇注液位、辊嘴间距、辊速、辊嘴角度等工艺参数获得无纹带，然后评估带材的纹路状态及可剪性。
纹路状态可直接反应符合本发明的工艺参数范围，可剪性用来评估非晶带材的前驱体是否适用于进入激光刻痕工序。
表1为本实施例非晶合金无纹带的制备工艺参数对比。其中：S表示实施例，D表示对比例。
表1
Figure BDA0004103062710000171
/>
表1中S1是为了验证浇注液位对带材厚度、纹路状态、可剪性的影响。
S2是为了验证辊嘴间距对带材厚度、纹路状态、可剪性的影响。
S3是为了验证辊速对带材厚度、纹路状态、可剪性的影响。
S4是为了验证辊嘴角度对带材厚度、纹路状态、可剪性的影响。
从表1中的实验过程中，可以得出以下结论：
S1：固定制带过程中的开浇辊速、过程辊速及辊嘴角度，调整浇注液位，配合合适的辊嘴间距，验证非晶带材的厚度、纹路状态及可剪性。在非晶带材制备过程中，开浇液位与辊嘴间距的参数关联性较强，一般较高的浇注液位会匹配较高的辊嘴间距，不进行单独因素设计。在本组实验中，S1、S2、S3的浇注液位在400～480mm，D1、D2的浇注液位分别是380mm、500mm，其中S1-1、S1-2、S1-3的制带厚度在27～35μm，纹路状态为无纹，带材可剪，符合后续制备非晶合金带材的要求；D1-1对比试验带材的厚度为24μm，由于浇注液位偏低，导致带材的厚度偏低，带材出现有纹的状态，带材可剪；D1-2对比试验带材的厚度为36μm，带材纹路为无纹，但带材脆性较大，带材不可剪，无法进行后续的激光刻痕工序。由此表明，本发明提供的非晶合金带材前驱体作为无纹带的制备过程中工艺参数的控制较为关键，通过选择优选的开浇液位与辊嘴间距，能够制得符合要求的无纹带。
S2：固定制带过程中的开浇辊速、过程辊速及辊嘴角度，调整过程间距，配合合适的浇注液位和开浇间距(过程间距难以以单因素调整，需要配合合适的浇注液位和开浇间距)，验证非晶带材的厚度、纹路状态及可剪性。在本实施例中，所有的开浇间距均设定为0.05～0.3mm，在非晶带材的制备过程中，一般的制带操作为设定一定的开浇间距，开浇后通过压间距的方法进行带材厚度和表观质量的控制，相对于有纹带，无纹带在过程间距的操作上要更低。S2-1、S2-2、S2-3的过程间距0.02～0.2mm，带材的厚度为26～32μm，带材无纹路，可剪，符合后续制备非晶合金带材的要求，D2-1的过程间距为0.25，制备出的带材厚度可以达到32μm，带材可剪，但是依然有纹路，不符合后续制备非晶合金带材的要求。当过程间距小于0.02mm时，制带过程，可操作性降低，会影响带材的成材率。
S3：固定制带过程中的浇注液位、开浇间距、过程间距及辊嘴角度，调整过程辊速(相应调整开浇辊速)，验证非晶带材的厚度、纹路状态及可剪性。在本实施例中，所有的开浇辊速均设定为15～25m/s，在非晶带材的制备过程中，一般的制带操作为设定一定的开浇辊速，开浇后通过提高辊速方法进行带材厚度和表观质量的控制，相对于有纹带，无纹带在过程辊速的控制上要偏低。S3-1、S3-2、S3-3的过程辊速20～30m/s，带材的厚度为26～32μm，带材无纹路，可剪，符合后续制备非晶合金带材的要求，D3-1的过程辊速为35m/s，制备出的带材厚度为23μm，带材可剪，有纹路，不符合后续制备非晶合金带材的要求。
S4：固定制带过程中的浇注液位、辊嘴间距及辊速，调整辊嘴角度，验证非晶带材的厚度、纹路状态及可剪性。在传统有纹非晶带材的制备过程中，一般的制带操作为开浇前调整喷嘴位置及喷嘴的角度，开浇后不做调整，在无纹带的制备中，一般辊嘴角度小于有纹带，甚至可以喷嘴与冷却辊最高点平行。S4-1的辊嘴角度为0.8度，带材的厚度为28μm，带材无纹路，可剪，符合后续制备非晶合金带材的要求，D4-1的辊嘴角度为2度，制备出的带材厚度为27μm，可剪，与S4-1相比，厚度基本一致，但有纹路，不符合后续制备非晶合金带材的要求。
从以上四组实验中可以看出，在无纹带的制备过程中，调整工艺参数的思路是：减小喷嘴与冷却辊面平面的角度为小于等于0.8度；提高钢水的浇注液位，范围为480～400mm；控制更低的过程间距，范围为0.02～0.2mm；控制低的过程辊速，范围在20～30m/s。通过以上工艺流程可以制备出厚度范围在26～35μm，可剪性较好的无纹非晶带材。
实施例2
本实施例提供非晶合金带材，所述非晶合金带材的制备方法包括：选用Fe-Si-B-C合金系进行无纹带的制备，选用合适的铁源、硅铁或工业硅、硼铁、碳粉等原材料采用中频冶炼炉进行重熔冶炼，获得非晶合金熔液。然后通过单辊快速凝固的制备工艺，获得宽度为213mm的不同成分、厚度的非晶合金带材前驱体。然后对无纹带进行激光刻痕。在激光刻痕流程中，采用脉冲光纤激光器，通过连续波发射形式产生的激光。在本组实施例中，均在无纹带的自由面进行刻痕，其中选取的刻痕参数为：激光密度：20J/m，离焦间距：1mm。实验过程中根据带材的成分、韧性、厚度等选取合适的线间距及刻痕比例。表2中列举出了符合本发明的合金成分(C1-C15)、对比例(DC1-DC2)、带厚、线刻痕特征参数及非晶带材刻痕前后的50Hz，1.45T调价的损耗及激磁功率。其中：刻痕特征参数主要包括深度H、深度厚度比H/t、宽度W、刻痕比例、线间距d。
表2
Figure BDA0004103062710000201
从本组实施例的结果上看，符合本发明的合金的成分范围为：Fe：79～82.5％，Si：3.0～9.5％，B：10.0～15.0％，C：≤1.35％。其中对比例DC1成分为常规铁基非晶带材的经典成分，其带材的厚度为25μm，韧性较好，但是其前驱体是有纹的状态，在进行刻痕后，带材在50Hz，1.45T条件下的损耗下降。对比例DC2为高铁成分，虽然其可以制备出厚度为30μm的无纹带，但是其带材韧性较差，无法进行刻痕工序。根据本实施例合金成分的非晶形成能力，非晶带材前驱体的厚度控制在26～35μm，其无纹带的性能在50Hz，1.45T条件下，损耗和激磁功率均较大，无法满足使用要求。对其进行激光刻痕，在带材表面形成一组组线状痕列，线状痕列由多组单一线状痕沿着带材的铸造方向按一定间隔距离依次排列。单一线状痕的方向为沿着带材的宽度方向。符合本发明的线状痕具有以下特点：线状痕的为一条连续的凹沟，深度H与带材厚度(t)的关系为H/t≥0.5％；宽度W为24μm以上；线状痕在非晶带材宽度方向上的刻痕比例不少于70％，优选刻痕比例不少于85％；线状痕的线间隔D为：5mm～50mm。刻痕后的非晶带材经过纵磁热处理后，在50Hz、1.45T条件下的单片损耗≤0.08W/kg，激磁功率≤0.16VA/kg，符合铁芯端及变压器端的使用要求。
实施例3
本实施例提供非晶合金带材，所述非晶合金带材的制备方法包括：选用Fe-Si-B-C合金系进行无纹带的制备，本实施例的合金成分为Fe80.45Si9.05B10C0.5，选用合适的铁源、硅铁或工业硅、硼铁、碳粉等原材料采用中频冶炼炉进行重熔冶炼，获得非晶合金熔液。然后通过单辊快速凝固的制备工艺，获得宽度为142mm、厚度为28μm的非晶合金带材前驱体。然后对无纹带进行激光刻痕。在激光刻痕流程中，采用掺镱光纤激光器，激光器的平均功率在350W，光速模式：M2＝1.6，中心波长为1064nm，激光光速直径为7mm，通过连续波发射形式产生的激光。在本组实施例中，均在无纹带的自由面进行刻痕，主要为验证不同的刻痕条件对带材性能的影响。表3为本实施例合金刻痕工艺参数对比。其中：S为本发明实施例，D为对比例，D8为未刻痕的无纹带。
表3
Figure BDA0004103062710000221
表3中“—”表示没有相关数据。
表3中S5是为了验证能量密度的影响：固定离焦距离及线间距。S6是为了验证线间距的影响：固定能量密度及离焦距离。S7是为了验证离焦距离的影响：固定能量密度及线间距。
S5：设定离焦距离为1mm，线间距为25mm，刻痕比例为90％，调整能量密度的大小，对无纹带进行刻痕。从实验结果上看：随着能量密度的提高，刻痕带材的深度和宽度都逐渐变大，带材的性能在20J/m的时候最佳。能量密度的范围控制在10J/m～25J/m，当能量密度小于10J/m(D5-1)，带材的性能虽然变小但是损耗大于0.08W/kg，达不到使用要求，当能量密度大于25J/m(D5-2)，带材的刻痕深度和宽度均过大，使带材的损耗和激磁功率增大较多。
S6：设定能量密度为20J/m，离焦距离为1mm，刻痕比例为90％，调整线间距的大小，对无纹带进行刻痕。从实验结果上看，刻痕的线间距在5～50mm，带材都能获得较好的性能，在本组实验中，线间距在20mm性能最优。D6-1中，线间距设定为3mm，带材的激磁功率异常偏大，主要是较多的线刻痕使刻痕后带材的磁畴结构紊乱，刻痕的附近会导致磁通量的泄露，导致高磁密段激磁功率的异常增大。D6-2中，线间距设定为55mm，较大的线间距无法起到细化磁畴的作用，带材的损耗及激磁均偏大，因此本发明优选线间距控制为5～50mm，具有更佳的带材性能。
S7：设定能量密度为17J/m，线间距为20mm，刻痕比例为90％，调整离焦距离的大小，对无纹带进行刻痕。从实验结果上看，离焦距离设定为-1到2mm，带材均可以获得较好的性能，在1mm时，性能最好。D7-1实验中，离焦距离设定为-2mm，离焦距离较小，激光焦点深度浅，激光失焦，无法进行稳定的激光照射，带材的性能偏大。D7-2实验中，离焦距离设定为3mm，离焦距离较大，激光束直径变宽，无法获得较好的目标激光照射痕，带材的性能也偏大。本发明优选离焦距离为-1～2mm。
通过以上实验可以得出，符合本发明的激光刻痕工艺优选为：能量密度：10J/m～25J/m，线间距：5～50mm，离焦距离：-1～2mm。
实施例4
采用实施例3的合金成分及制带方法获得相同的铁基非晶无纹带，然后采用S5-3的刻痕工艺获得刻痕带。多组刻痕后的非晶带材经过切割，成型制作成如图6的非晶平面铁芯，将非晶铁芯进行磁场热处理，获得合适的磁性能。退火后的铁芯在端面进行刷胶定型，测试不同磁密条件下的损耗及激磁功率。作为对比例，采用相同成分，相同厚度，性能合格的有纹非晶带材制作成相同的非晶平面铁芯。铁芯的规格型号为K10-41.0-47.0，具体尺寸为A尺寸：305mm、B尺寸：113mm、B1尺寸：207mm、C尺寸：47mm、E尺寸：55.5mm；铁芯重量为40.1kg，设计磁密：1.318T，设计叠片：87％。表4为两种带材制作的铁芯在50Hz、1.35T及1.45T条件下的单位损耗及单位激磁功率。图7、图8为50Hz条件下铁芯损耗、激磁功率与磁密的变化趋势图。
表4
Figure BDA0004103062710000241
从表4和图7、图8中可以看出，符合本发明实施例的刻痕后非晶铁芯的损耗及激磁功率比常规非晶铁芯要低30％～40％，尤其是在1.45T条件下的性能比常规铁芯1.35T条件下性能还要好，这可以在铁芯设计过程中提高非晶铁芯的设计磁密，进而降低变压器的体积与重量；如果在相同的设计磁密条件下，刻痕后的铁芯的性能优势较大，可以达到节能降耗的效果。
实施例5
采用实施例3的合金成分及制带方法获得相同的铁基非晶无纹带，然后采用S5-3的刻痕工艺获得刻痕带。使用刻痕后的单层非晶带材制作图9中非晶立体卷铁芯变压器((a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图)。一台立体卷铁芯变压器包含3个相同的立体卷铁芯，具体的步骤包括：开料、卷绕、退火、固化，组装。(这些步骤采用本领域的常规步骤即可，在此不再详细赘述)。然后测试成品变压器的空载损耗、励磁电流及噪音。作为对比例，采用相同成分，相同厚度，性能合格的有纹非晶带材制作成相同的立体卷铁芯变压器。铁芯规格为:SBH15-M.RL-400/10,设计磁密：1.36T，铁芯重量：673kg。表5为实施例5、对比例立体卷铁芯的空载损耗、噪音等数据。
表5
Figure BDA0004103062710000251
从表5可以看出，符合本发明实施例的刻痕后立体卷铁芯非晶变压器的空载电流、空载损耗、激磁功率、噪声等性能较常规立体卷铁芯非晶变压器要低，其在50Hz,1.45T条件下的铁芯损耗小于0.18W/kg；另外，其在1.45T条件下的性能比常规1.36T条件下性能还要好，这可以在铁芯及变压器设计过程中提高非晶铁芯的设计磁密，进而降低变压器的体积与重量；如果在相同的设计磁密条件下，刻痕后的铁芯的性能优势较大，可以达到节能降耗的效果。
除实施例5中的立体卷铁芯非晶变压器外，刻痕后的带材也用与制作非晶平面油式变压器、干式变压器等，也可用于卷绕型的变压器，在本发明中不再全部列出。
实施例6
选用实施例1中S1-1制得的无纹带和D1-1工艺制得的有纹带进行对比，然后均采用实施例3中S5-3的刻痕工艺获得刻痕带，重复10次(相同工艺参数)，探究工艺的稳定性和可重复性。表6示出其相关的性能数据。
表6
Figure BDA0004103062710000261
从表6可以看出，本发明提供的无纹带经过刻痕后得到的非晶合金带材多次重复的性能较为稳定，工艺的稳定性和重复性高，而使用有纹带进行刻痕后得到的非晶合金带材的重复性差，难以规模化生产。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种非晶合金带材前驱体，其特征在于，所述非晶合金带材前驱体为无纹带。
2.根据权利要求1所述的非晶合金带材前驱体，其特征在于，所述非晶合金带材前驱体的厚度为26～35μm；
优选地，所述非晶合金带材前驱体为铁基非晶合金，优选为Fe-Si-B系合金或Fe-Si-B-C系合金；
优选地，所述非晶合金带材前驱体中组分按原子百分比计包括Fe：79～82.5％，Si：3.0～9.5％，B：10.0～15.0％，C：≤1.35％，其余为不可避免的杂质元素。
3.一种权利要求1或2所述的非晶合金带材前驱体的制备方法，其特征在于，所述非晶合金带材前驱体的制备方法包括如下步骤：
步骤1，准备工序：设置喷包中浇注液位、喷嘴与冷却辊的表面的初始间距以及冷却辊的初始速度；
步骤2，调整工序：开浇前，移动喷包，调整喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度；
步骤3，喷带启动工序：通过喷嘴向旋转的冷却辊的表面浇注钢水，进行非晶合金带材前驱体的制备；在所述非晶合金带材前驱体的制备过程中，调节喷嘴与冷却辊的表面的间距以及冷却辊的速度，进行稳定喷带；
步骤4，抓取工序：将喷出的所述非晶合金带材前驱体进行收卷，得到无纹带。
4.根据权利要求3所述的非晶合金带材前驱体的制备方法，其特征在于，步骤1中所述浇注液位为480mm～400mm；
优选地，步骤1中所述喷嘴与冷却辊的表面的初始间距为0.05mm～0.3mm；
优选地，步骤1中所述冷却辊的初始速度为15m/s～25m/s；
优选地，步骤2中所述喷嘴与冷却辊的表面平面之间的角度≤0.8度；
优选地，步骤3中所述喷嘴与冷却辊的表面的间距在0.02～0.2mm；
优选地，步骤3中所述冷却辊的速度为20～30m/s。
5.一种非晶合金带材，其特征在于，所述非晶合金带材含有规律阵列排布的痕列，所述痕列由权利要求1或2所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成。
6.根据权利要求5所述的非晶合金带材，其特征在于，所述痕列为线状痕列；
优选地，所述线状痕列由多组单一线状痕沿着带材的铸造方向按间隔距离依次排列；
优选地，所述线状痕的为一条连续的凹沟；
优选地，所述线状痕的深度为H，非晶合金带材的厚度为t，所述深度H和厚度t的关系为H/t≥0.5％。
7.根据权利要求4～6任一项所述的非晶合金带材，其特征在于，所述线状痕的宽度W在24μm以上；
所述线状痕之间的间隔距离为D，所述D为5mm～50mm；
优选地，所述线状痕在非晶合金带材宽度方向上的长度为L，所述非晶合金带材的宽度为M，所述L与M的关系为L/M≥70％，优选L/M≥85％。
8.一种根据权利要求5～7任一项所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述痕列由权利要求1或2所述非晶合金带材前驱体经激光照射形成；
优选地，所述激光照射的激光源为脉冲光纤激光器；
优选地，所述脉冲光纤激光器形成的激光光束通过平场聚焦扫描透镜照射在非晶合金带材的自由面，形成光斑；
优选地，所述激光照射的能量密度为10J/m～25J/m；
优选地，所述离焦距离的范围为-1mm～2mm。
9.一种非晶合金铁芯，其特征在于，所述非晶合金铁芯采用权利要求5～7任一项所述的非晶合金带材卷绕形成。
10.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括权利要求9所述的非晶合金铁芯。
CN202310183820.8A 2023-03-01 2023-03-01 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器 Pending CN116162870A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310183820.8A CN116162870A (zh) 2023-03-01 2023-03-01 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器
CN202310843098.6A CN117026111A (zh) 2023-03-01 2023-07-11 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310183820.8A CN116162870A (zh) 2023-03-01 2023-03-01 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116162870A true CN116162870A (zh) 2023-05-26

Family

ID=86413074

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310183820.8A Pending CN116162870A (zh) 2023-03-01 2023-03-01 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器
CN202310843098.6A Pending CN117026111A (zh) 2023-03-01 2023-07-11 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310843098.6A Pending CN117026111A (zh) 2023-03-01 2023-07-11 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN116162870A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
CN117026111A (zh) 2023-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6405378B2 (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
US10468182B2 (en) Rapidly quenched Fe-based soft-magnetic alloy ribbon and its production method and core
KR100676936B1 (ko) 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판과 그 제조 방법
US9978497B2 (en) Wound magnetic core and method of producing the same
RU2746618C1 (ru) Способ получения стойкой при отжиге для снятия напряжений, текстурированной кремнистой стали с низкими потерями в железе
US20140283957A1 (en) Iron-based amorphous alloy broad ribbon and its manufacturing method
EP2754513B1 (en) Continuous casting device for steel
RU2004136280A (ru) Способ непрерывноголитья неориентированной электротехнической стали
CN105033255A (zh) 一种利用激光3d打印技术直接获得马氏体模具钢的方法
CN108650883A (zh) 由金属玻璃增材制造三维物体的方法
JPWO2011122589A1 (ja) 初期超微結晶合金、ナノ結晶軟磁性合金及びその製造方法、並びにナノ結晶軟磁性合金からなる磁性部品
CN102610348B (zh) 铁基纳米晶软磁合金材料及其制备方法
CN111801748A (zh) Fe基非晶合金薄带及其制造方法、铁芯和变压器
JP5656114B2 (ja) 超急冷Ｆｅ基軟磁性合金薄帯および磁心
TWI817019B (zh) 鐵基非晶質合金薄帶及其製造方法、鐵芯和變壓器
JPH0241742A (ja) 双ロール式薄板連続鋳造方法
CN103930584B (zh) 极薄电磁钢板
TWI747531B (zh) 變壓器
CN116162870A (zh) 非晶合金带材及其前驱体和制备方法、非晶合金铁芯和变压器
JP4384451B2 (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法
JPH0253935B2 (zh)
JP2012021190A (ja) 非晶質合金薄帯および非晶質合金薄帯を有する磁性部品
JP2022086091A (ja) アモルファス合金薄帯の製造方法
CN104962829A (zh) 一种含针状铁素体的双辊连铸低碳微合金钢及其制造方法
WO2023022002A1 (ja) Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系厚板急冷凝固合金薄帯の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20230526