衝片在退火爐中的退火氧化方法
2023-06-19 00:39:26 2
專利名稱：衝片在退火爐中的退火氧化方法
技術領域：
本發明涉及一種衝片的退火方法，特別涉及一種如電機或變壓器的衝片在 退火爐中的退火氧化方法。
背景技術：
電機、變壓器和其他的電子設備一般含有一個由鋼質衝片疊加而成的磁極， 通過這些鋼質衝片疊加在一起的磁極形成的磁路來傳遞磁通量。為了得到良好 的磁性能，通常需要將鋼質衝片在帶有連續輥子的箱式爐中經過退火處理。
常用的退火爐包括加熱和冷卻區，隨後是一個淨化區和氧化區。在現有的 衝片退火工藝中，是將成排的衝片裝載在託盤上通過帶連續輥子的箱式爐來處 理。但是，隨著衝片尺寸和形狀的不同和變化，需要特別的裝載方式作為操作 和防範措施來保證退火操作過程中的熱處理的一致性。
眾所周知，現有的工藝有淨化或轉移通道來把受控的冷卻和高溫區的氣氛 與四周的環境分開。在冷卻區的氣氛包含除碳混合氣，它會與空氣混合後會點 燃或爆炸。淨化或轉移通道的功能就是提供一種惰性的氣氛障礙，使衝片衝有 潛在爆炸混合氣體中轉移而不接觸空氣。淨化或轉移通道的操作條件需要靜態 壓力其值保持略微高與受控冷卻區的靜態壓力，這樣有潛在爆炸性氣體的洩露 減少到最低。
在現有的工藝中，衝片在經過冷卻區和淨化區後，在隨後的氧化區中，衝
片受控於衝片表面產生或形成一層蘭/灰色層的氧化物(氧化物的成分是由FeA 和Fe304形成的混合物)，這層氧化物提供給每個衝片一種電絕緣層。
但是，經過上述工藝處理的衝片含碳量相對來說還很高，致使衝片的磁性 還無法達到理想的效果，以及形成的氧化物的絕緣性也無法達到理想效果。另 外，在爐中控制衝片外表均勻顏色很重要，現有的工藝也很難取得。
發明內容
本發明的目的是提供一種衝片在退火爐中的退火氧化方法，本發明的方法 能夠使鋼質衝片脫碳，可提高衝片的磁性等級；以及生成優質的氧化物層以提 高絕緣性。實現本發明目的的技術方案如下
退火爐包含一個傳輸裝置來傳輸衝片的託盤，該傳輸裝置依次從穿過退火 爐的預熱區、高溫區、冷卻區、淨化區、氧化區，通過以下步驟進行退火氧化
先將衝片輸送到375'C—425t:的溫度環境中進行預熱，將衝片烘乾和除油；
將預熱除油後的衝片輸送到高溫區進行退火，在高溫區的氣氛環境中通入氮氣、 氫氣和少量的空氣在該高溫區中流動，使衝片脫碳、回復再結晶以及去除內應
力；將衝片輸送到冷卻區將衝片冷卻到600 - 1000° F的溫度範圍；輸送衝片 到淨化區，通過淨化區將冷卻區與氧化區的氣氛隔離，再將衝片輸送到氧化區；
在氧化區的氣氛環境中通入氮氣和空氣在該氧化區中流動，氧化區中設置有若 幹個氣氛注射管，每個氣氛注射管有眾多的氣氛噴射裝置，氣氛噴射裝置緊靠 著輸送裝置的託盤，氣氛噴射裝置使氧化氣氛形成紊流，用於打亂衝片的遲鈍 氣氛的分界層，以及為衝片表面提供反應成分，並補充在衝片間氧化所需反應 成分。
採用了上述方案，在高溫區的氣氛環境中通入氮氣和氫氣在該高溫區中流 動，使衝片脫碳、回復再結晶以及去除內應力，通過這樣的處理可提高衝片的 磁性等級。通過精確控制從冷卻區進入淨化區的衝片的溫度，其中，氧化區內 的氣氛噴射裝置是為了能夠仍氧化物在衝片的表面擴散，使得衝片表面形成藍/ 灰氧化物層。在氧化區中的改良受控的藍/灰氧化物層。通過提供進入氧化區衝
片的溫度(600到1000° F)，衝片外觀能夠得到改良。此外，氣氛噴射裝置 提供氧化氣體紊流來打斷遲鈍分界的層和給噴口提供了額外成分，同時也提供 額外冷卻，因此，給更高進入氧化區溫度的補償，增強的過冷表面，從而提高 生產效率。還由於氣氛噴射裝置安裝在傳輸輥子間的，能夠在成疊的衝片和單 個衝片間產生氧化氣氛紊流。這個紊流打亂在成疊衝片的遲鈍的分界層，這個 過程提供氧化的氧化氣氛和額外的一致的冷卻是由於噴口之間靠近底部並和衝 片託盤側面很靠近，最終使衝片間的氧化層的一致性和滲透性得到重大提升。
另外，氧化區內設有帶葉片的循環風扇來徹底混合和循環氧化性氣氛。通 過循環風扇速度變化來調節和氣氛噴射裝置速度變化導致託盤衝片(那裡氣氛) 的紊流來可以達到過程控制過程控制。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進-步說明。
圖1為本發明的退火爐淨化區和氧化區的部分側視圖2為沿圖i中的n—n線的剖視圖。
附圖中，8為氣氛噴射裝置，9為齒輪，ll冷卻區，12為淨化區，12A為容 器，13為氧化區，13A為容腔，14為傳輸裝置，15為輥子，16為託盤，17為 衝片，19為冷卻系統，20為冷卻水管，21為風扇，22為電機，23為開口， 24 為溫度傳感器，25為氧化門，25A為纜索，26為氣氛注射管，26A為排氣部件， 27為壓力總管，28為孔，29為壓力管道部件，30為排氣裝置，31為高溫風扇， 32變速電機，33為入口， 34為管道部件，35為抽氣總管，35A為隔離材料， 36為氣氛抽取管，37為循環風扇，38為電機，39為加熱元件，40為隔離層。 300為電腦。
具體實施例方式
參照圖1和圖2，在圖1中表示的只是退火爐的一部分。在該圖中的退火爐 包含一個帶有輥子的傳輸裝置14來傳輸衝片17的託盤16，輸送裝置14的輥子 15是由齒輪9來驅動的。傳輸裝置14依次從穿過退火爐的預熱區、高溫區(預 熱區和高溫區在圖中未示出)、冷卻區ll、淨化區12、氧化區13。通過以下步 驟進行退火氧化
首先是預熱除油將衝片輸送到40(TC的溫度環境中進行預熱，將衝片烘乾 和除油。
其次是加熱將預熱除油後的衝片輸送到高溫區在80(TC的溫度環境下進行 退火，在高溫區的氣氛環境中通入氮氣和氫氣在該高溫區中流動，使衝片脫碳、 回復再結晶以及去除內應力。高溫區中通入的氮氣流量為45—55mVh，氫氣的 流量為7—10m7h，在本實施例中，氮氣的流量為50m:7h，氫氣的流量為8. 5mVh。 通過通入氮氣可以保護高溫區內的氣氛，通過通入氫氣可以防止衝片被還原。
第三是冷卻將衝片17輸送到冷卻區11將衝片17冷卻到600 - 1000° F 的溫度範圍。在冷卻區的氣氛環境中通入氮氣和氫氣在該高溫區中流動，其中 氮氣的流量為50m7h，氫氣的流量為8. 5m7h。第四是淨化輸送衝片到淨化區12，通過淨化區將冷卻區與氧化區的氣氛 隔離，再將衝片輸送到氧化區。通過淨化區的隔離作用，也可以防止氫氣進入 淨化區與空氣混合後發生爆炸。另外，淨化區12包括一個容器12A，下面有頂 層，該容器內設有一個由一個電機22驅動的強制循環的風扇21。淨化區12的 頂上設有開口 23，通過在該開口 23處，設有感知上述淨化區內的溫度的l個或 多個溫度傳感器24，該溫度傳感器為紅外線高溫計。溫度傳感器24與一電腦 300連接，通過該電腦來控制冷卻區的減壓和增壓風扇，以確保控制冷卻區以保 證輸出到淨化區的衝片的溫度為600 —IOOO。 F。為了確保淨化區的溫度為600 一IOOO。 F，在淨化區12還設置了一個冷卻系統19，該冷卻系統有眾多的冷卻 管，這些冷卻管由適宜的輸水管和帶有散熱片的管組成，它們的位置在容器12A 的下面的地方。在容器12A的上面地方，安裝一個額外的帶有散熱片的冷卻水 管20。所述的帶有散熱片管中的水均來自於冷卻區11中的冷卻水。在淨化區中 通入氮氣在該高溫區中流動，該氮氣的流量為10—12raVh，本實施例中，採用 的氮氣流量為11.5m7h。另外，還通過調節衝片在淨化區的滯留時間，基於在 淨化區的衝片的溫度探測來保證在該淨化區中的溫度均衡，這樣利於更好的保 證淨化區的衝片的溫度為600 —IOOO。 F。
在淨化區中，冷卻水管中的水有額外的冷卻能進-步提供到氧化區，這樣 可利於提高氧化區13以及整個退火爐的生產效率。在淨化區12的輸出邊上， 一個氧化門25通過一個纜索25A來控制。氧化門開啟後，可將經淨化區處理的 衝片輸送到氧化區。
第五是氧化:在氧化區13的氣氛環境中通入氮氣和空氣在該氧化區中流動， 氧化區中通入的氮氣流量為7—10m7h，空氣流量為1.2—2m7h，本實施例中， 採用的氮氣流量為8. 5m7h，採用的空氣的流量為1. 7m7h。氧化區13設有一個 容腔13A，可在圖2中看到，容腔13A的壁面上有隔離層40。加熱元件39安裝 在容腔13A的頂上用於氧化處理。容腔13A內還安裝有一個由電機38驅動的循 環風扇37，通過循環風扇的驅動，可以使容腔13A內的氣氛更均勻。循環風扇 37的速度可以是手工或自動調節。
氧化區13中和在輸送裝置14的輥子15間，安裝了一個眾多的氣氛注射管 26，每個氣氛注射管上表面有眾多的氣氛噴射裝置8 ，該氣氛噴射裝置使氧化氣氛形成紊流，用於打亂衝片的遲鈍氣氛的分界層，以及為衝片表面提供反應 成分，並補充在衝片間氧化所需反應成分。由於一致的壓力存在每個氣氛噴射
裝置8中，因此，氣氛注射管26的內徑是被選擇的。另外，氣氛噴射裝置是在 氣氛注射管頂上的開UI或孔，開UI或孔的尺寸決定噴U的特性，開口或孔也可 以採用其他如噴嘴或長方形或更複雜的風扇設計。氣氛噴射裝置噴射的速度曲 線是壓力差和孔直徑的函數。
值得注意的是，氣氛注射管26安裝在很靠近託盤16的下面和側面，由於 管道是安置在輥子15之間的，因此在氣氛噴射裝置連接一個與託盤16的傳輸 方向成垂直的排氣部件26A,該排氣部件為呈L型的排氣部件。排氣部件26A 另外一端連接一個安置在容腔13A的壓力總管27。壓力總管27經過一個在容腔 13A側牆的孔28到一個壓力管道部件29，該壓力管道部件連接一個由高溫風扇 31加速的排氣裝置30，高溫風扇31由變速電機32來驅動，變速驅動龜機32 能夠手動和自動化的調節，來調整氧化調節以達到已定的生產效率。在入口33 到高溫風扇31，由一個管道部件34連接。在管道部件34的底端連接一個抽氣 總管35，外面有隔離材料35A包圍住。抽氣總管35連接氣氛抽取管36，氣氛 抽取管36為多個，它們在容腔13A上面排列成一排。
在受控的氧化區13裡，成排的衝片表面要得到一直氧化物的困難，通過提 高冷卻優化方法來克服了。特別是，當衝片用鐵絲困扎在一起，氧化媒介能夠 均勻的在衝片間的小縫隙間擴散。在與鋼材反應前，通過任何氧化反應層再擴 散。同樣，由於增強在氧化區的冷卻，可以縮短位於氧化區後的空冷區的冷卻 時間。
上述實施例僅是用於說明本發明，不是對本發明的限制，在發明的構思前 提下對發明的任何改進和修飾，都屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.衝片在退火爐中的退火氧化方法，退火爐包含一個傳輸裝置來傳輸衝片的託盤，該傳輸裝置依次從穿過退火爐的預熱區、高溫區、冷卻區、淨化區、氧化區，其特徵在於，通過以下步驟進行退火氧化先將衝片輸送到375℃-425℃的溫度環境中進行預熱，將衝片烘乾和除油；將預熱除油後的衝片輸送到高溫區進行退火，在高溫區的氣氛環境中通入氮氣、氫氣和少量的空氣在該高溫區中流動，使衝片脫碳、回復再結晶以及去除內應力；將衝片輸送到冷卻區冷卻到600-1000°F的溫度範圍；輸送衝片到淨化區，通過淨化區將冷卻區與氧化區的氣氛隔離，再將衝片輸送到氧化區；在氧化區的氣氛環境中通入氮氣和空氣在該氧化區中流動，氧化區中設置有若干個氣氛注射管，每個氣氛注射管有眾多的氣氛噴射裝置，氣氛噴射裝置緊靠著輸送裝置的託盤，氣氛噴射裝置使氧化氣氛形成紊流，用於打亂衝片的遲鈍氣氛的分界層，以及為衝片表面提供反應成分，並補充在衝片間氧化所需反應成分。
2. 根據權利要求1所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於 所述高溫區中通入的氮氣流量為45—55m7h，氫氣的流量為7—10m7h;所述氧 化區中通入的氮氣流量為7—10m7h，空氣氮氣流量為1. 2—2m7h。
3. 根據權利要求l所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於 在淨化區中通入氮氣在該高溫區中流動，該氮氣的流量為10—12mVh。
4. 根據權利要求l或3任意一項所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法， 其特徵在於還包括調節衝片在淨化區的滯留時間，基於在淨化區的衝片的溫 度探測來保證在該淨化區中的溫度均衡。
5. 根據權利要求1或3任意一項所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法， 其特徵在於所述淨化區設有感知上述淨化區內的溫度的溫度傳感器，溫度傳 感器與一電腦連接，該電腦用於控制冷卻區以保證輸出到淨化區的衝片的溫度 為600 —1000° F。
6. 根據權利要求l或3任意一項所述所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於所述淨化區內設有冷卻系統。
7. 根據權利要求l所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於 在氧化區設有一個用於形成均勻氣氛的循環風扇。
8. 根據權利要求l所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於 氧化區內設有抽取氣氛管的氣氛抽取管。
9. 根據權利要求l所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於 氣氛噴射裝置連接一個與託盤的傳輸方向成垂直的排氣部件。
10. 根據權利要求9所述的衝片在退火爐中的退火氧化方法，其特徵在於: 所述排氣部件為呈L型的排氣部件。
全文摘要
本發明公開了一種電機或變壓器的衝片在退火爐中的退火氧化方法。將衝片輸送到冷卻區冷卻到600-1000℉的溫度範圍；輸送衝片到淨化區，通過淨化區將冷卻區與氧化區的氣氛隔離，再將衝片輸送到氧化區；在氧化區的氣氛環境中通入氮氣和空氣在該氧化區中流動，氧化區中設置有若干個氣氛注射管，每個氣氛注射管有眾多的氣氛噴射裝置，氣氛噴射裝置緊靠著輸送裝置的託盤，氣氛噴射裝置使氧化氣氛形成紊流，用於打亂衝片的遲鈍氣氛的分界層，以及為衝片表面提供反應成分，並補充在衝片間氧化所需反應成分。本發明的方法能夠使鋼質衝片脫碳，可提高衝片的磁性等級；以及生成優質的氧化物層以提高絕緣性。
文檔編號C21D1/26GK101492760SQ200910024688
公開日2009年7月29日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者格溫·約翰斯頓 申請人:騰普(常州)精機有限公司