[发明专利]铁基非晶带材及其制造方法、变压器铁芯和变压器

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种铁基非晶带材及其制造方法、变压器铁芯和变压器。

背景技术

随着国内外智能电网、绿色节能电网的快速发展，非晶合金配电变压器作为一种节能、环保的产品得到日益广泛的应用。但非晶合金配电变压器噪音较传统的硅钢变压器大很多，难以满足国家电网对低噪音配电变压器的要求。因此，非晶合金配电变压器的噪音问题成为变压器领域亟待解决的难题之一。

变压器本体噪声主要有铁芯材料磁致伸缩引起的铁芯振动、铁芯接缝处和叠片之间漏磁引起的铁芯振动、绕组振动等。铁芯励磁时，在交变磁场作用下，非晶带材的尺寸会发生微小的变化，沿磁力线方向非晶带材的尺寸要增加，而垂直于磁力线方向非晶带材尺寸要缩小，这种尺寸变化称为磁致伸缩。非晶合金配电变压器噪音的主要来源是由非晶带材的磁致伸缩引起的。在同样的磁场条件下，磁致伸缩率越大，则噪声就越大。而磁致伸缩率大小与铁芯的材质有关。因此，想要降低非晶合金配电变压器的噪音问题，还需从非晶带材的材料特性着手。

发明内容

本发明实施例提供了一种铁基非晶带材及其制造方法、变压器铁芯和变压器，铁基非晶带材具有较低的磁致伸缩系数，将其应用于制造非晶配电变压器的铁芯，能够有效的降低非晶配电变压器的噪声。

第一方面，本发明实施例提供了一种铁基非晶带材，所述铁基非晶带材的化学式为：(Fe_100-xCr_x)_aSi_bB_c；其中，a、b、c、x按照原子个数百分比计分别为：78≤a≤82，8≤b≤10，10≤c≤12，8≤x≤10。

优选的，所述铁基非晶带材采用工业纯铁、金属硅、硼铁和铬铁制备而成。

第二方面，本发明实施例提供了一种铁基非晶带材的制造方法，包括：

在中频感应冶炼炉中，熔炼温度为1300～1500℃的条件下熔炼母合金，得到熔炼后的钢水；其中，所述母合金的组成包括：工业纯铁、金属硅、硼铁和铬铁；

采用非晶制带设备对所述熔炼后的钢水进行急冷快速凝固，得到所述铁基非晶带材。

优选的，采用非晶制带设备对所述熔炼后的钢水进行急冷快速凝固具体为：

采用单辊快速凝固法对所述熔炼后的钢水进行快速凝固；其中，喷带温度为1300～1400℃，冷却辊线速度为20～25m/s。

优选的，在所述得到所述铁基非晶带材之后，还包括：

将所述铁基非晶带材卷成铁芯，在370～400℃，磁场强度为1200～1600A/m的条件下进行纵向磁场热处理，并对热处理后的所述铁芯进行动态磁性能测试。

第三方面，本发明实施例提供了一种应用上述第一方面所述的铁基非晶带材制成的变压器铁芯。

第四方面，本发明实施例提供了一种包括上述第三方面所述的变压器铁芯的变压器。

本发明实施例的铁基非晶带材，从带材的材料特性着手，通过在带材母合金冶炼过程中加入适量的Cr，利用Cr的原子磁矩与Fe的原子磁矩反平行耦合的特性使非晶带材的饱和磁致伸缩系数降低，从而将其应用于制造的非晶配电变压器，能够有效的降低非晶配电变压器的噪声。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。

本发明实施例提供了一种铁基非晶带材。该铁基非晶带材采用工业纯铁、金属硅、硼铁和铬铁制备而成。上述合金材料经冶炼炉冶炼后，在非晶制带设备中采用急冷快速凝固工艺，将熔炼后的钢水喷成厚度一定的非晶带材。

选择在冶炼过程中加入Cr的原因是，Cr的原子磁矩与Fe的原子磁矩反平行耦合，因此加入Cr能够使带材的饱和磁致伸缩系数降低。

本实施例提供的非晶带材的化学式为(Fe_100-xCr_x)_aSi_bB_c；其中，a、b、c、x按照原子个数百分比计分别为：78≤a≤82，8≤b≤10，10≤c≤12，8≤x≤10。

在一个具体的例子中，非晶带材的厚度为23～28μm，根据不同的原材料，即不同的工业纯铁、金属硅、硼铁和铬铁的配比，分别制得下述两种带材。

带材1、(Fe_91.5Cr_8.5)_78.6Si_9.6B_11.7