[發(fā)明專利]一種卷鐵心退火工藝的控制方法及退火效果的測評方法

有效

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• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111270064B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高仕斌;周利軍;張陳擎宇;高旻東;錢鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);常州太平洋電力設(shè)備（集團）有限公司
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/26;C21D11/00;H01F41/02
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發(fā)明公開了一種卷鐵心退火工藝的控制方法及退火效果的測評方法。在給定卷鐵心的外觀尺寸參數(shù)及材料熱性能的條件下，擬合得到退火工藝曲線；建立退火爐輸入電熱功率、箱體表面熱量耗散與退火爐內(nèi)部有效電熱功率的熱平衡方程，在恒定輸入功率階段，實時監(jiān)測和計算退火爐箱體流失的熱量，動態(tài)調(diào)整輸入電熱功率，通過熱平衡方程，使有效電熱功率與退火工藝曲線保持一致。本發(fā)明解決了持續(xù)保溫階段退火爐內(nèi)部溫度難以直接獲取、退火效率難以完全達到預(yù)期的問題。本發(fā)明還提出了空載損耗理論計算與實驗測試結(jié)合的雙重評估標(biāo)準，提升了退火效果測評的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣設(shè)備生產(chǎn)工藝與熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種卷鐵心退火工藝的控制方法及退火效果的測評方法。

背景技術(shù)

節(jié)能降耗是國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的核心組成部分。目前軌道交通試點運行的節(jié)能型牽引變壓器采用了新型的卷鐵心結(jié)構(gòu)，這種鐵心采用連續(xù)漸變的數(shù)條超長梯形電工硅鋼帶卷繞和拼接而成，由于拐角無接縫、卷繞路徑在任何區(qū)域都嚴格順應(yīng)硅鋼片的軋制方向，相比于傳統(tǒng)的疊鐵心變壓器，其空載損耗能夠進一步降低。然而，制作卷鐵心所采用冷軋晶粒取向硅鋼片，在沖剪、切片、卷繞、搬運等工藝過程中會不可避免地出現(xiàn)晶格的偏斜與異位，晶軸方向會不同程度偏離硅鋼片軋制方向，產(chǎn)生晶格的畸變應(yīng)力，硅鋼片導(dǎo)磁性能會顯著劣化，空載損耗增加。因此，在大型卷鐵心的制造過程中，高溫退火的熱處理是必不可少的工藝環(huán)節(jié)，它可以去除機械加工過程中出現(xiàn)的應(yīng)力，從而使硅鋼片恢復(fù)原本的磁取向特性。要去除大型卷鐵心的機械應(yīng)力需要退火爐內(nèi)部達到較高的溫度(800℃)，同時退火爐空間較大，內(nèi)部溫度分布并不均勻，目前的技術(shù)手段難以準確掌握不同時段卷鐵心的受熱情況。如果退火效果不佳，只能延長退火時間或增加退火次數(shù)，不可避免地耗費更多的電能，生產(chǎn)成本升高。此外，目前對卷鐵心退火效果的評價指標(biāo)比較單一，其準確性和可靠性難以保障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種卷鐵心退火工藝的控制方法及退火效果的測評方法。

一種卷鐵心退火工藝的控制方法，包括：

步驟1：擬合得到卷鐵心退火工藝曲線，

其中，Q_eff為有效電熱功率，t為退火時間，A_max為退火爐有效電熱功率的峰值，A_con為退火爐有效電熱功率的保持值，p為卷鐵心鐵軛長度，q為卷鐵心心柱長度，r為卷鐵心圓角半徑；

步驟2：當(dāng)0≤t＜t₂，退火爐的輸入電熱功率Q_ent設(shè)定為卷鐵心退火工藝曲線的有效電熱功率Q_eff；

步驟3：將t₂≤t＜t₃劃分為兩個以上時間段T；第一時間段T內(nèi)，退火爐的輸入電熱功率Q_ent設(shè)定為卷鐵心退火工藝曲線的有效電熱功率Q_eff；

步驟4：計算當(dāng)前時間段T內(nèi)經(jīng)由退火爐箱體表面流失的電熱功率Q_dis，

其中，A_k為退火爐箱體第k個外表面的面積，T_ik為退火爐箱體第k個外表面的測量溫度，k＝1,2,...,v；n為時間段T內(nèi)測量溫度的次數(shù)，T_s為退火爐外部環(huán)境的溫度，h為傳熱系數(shù)；

步驟5：下一時間段T內(nèi)，退火爐的輸入電熱功率Q_ent設(shè)定為當(dāng)前時間段T內(nèi)的Q_dis與下一時間段T的有效電熱功率Q_eff之和，返回步驟4；直到t₂≤t＜t₃結(jié)束；步驟6：當(dāng)t₃≤t＜t₄，退火爐的輸入電熱功率Q_ent設(shè)定為卷鐵心退火工藝曲線的有效電熱功率Q_eff。