本發明屬于變壓器鐵心制造領域，涉及一種鐵心熱處理工藝，具體涉及一種非晶合金鐵心的熱處理方法。
背景技術：
非晶合金帶材是20世紀70年代問世的一種新型合金材料，它采用國際先進的超急冷技術，將液態金屬以100萬℃/s冷卻速度直接冷卻形成厚度0.02～0.03mm的固體薄帶，由于液態金屬來不及結晶而在溫室或者低溫保留液態原子無序排列的凝聚狀態，其原子不再呈長程有序、周期性和規則排列，而是處于一種長程無序排列狀態。正是這種“原子排列無序”結構使得非晶合金中不存在阻礙磁疇壁移動的晶界、亞晶界及第二相顆粒，因此非晶合金很容易磁化，且磁致損失極小，這就導致其具有非常優異的軟磁性能、耐蝕性、耐磨性、高硬度、高電阻率等。非晶合金鐵心就是利用非晶帶材加工而成，由于具有高電阻率、低磁滯損耗、低渦流損耗等特點，使其能以較小的能量磁化和退磁，空載損耗比采用冷軋硅鋼片的傳統變壓器降低60~80%，節能效果顯著。
鐵基非晶合金帶材在制備過程中快淬急冷、卷取、運輸、切割成型等工序中極易產生應力，因此需要在其居里溫度以下進行熱處理，磁性能獲得較大的提高，退火溫度必須低于晶化溫度，否則非晶合金帶材會結晶化使非晶態的特性消失。但是非晶帶材熱處理后脆性增強，后續加工過程中極易產生碎片，因此合適的退火溫度既要保證盡量消除鐵心內在應力，改善其磁特性，又要考慮降低非晶帶材的脆性，避免碎片帶來的運行風險。
技術實現要素：
本發明的目的是解決現有的退火處理中，非晶合金帶材的磁性能不佳及空載損耗等問題，提供一種磁場退火工藝，在退火過程中施加旋轉磁場，通過感生的單軸各向異性改變材料的磁滯回線(B-H)形狀，以滿足對材料的某些特殊的性能要求。
為達到上述目的，本發明提供了一種非晶合金鐵心的熱處理方法，該熱處理方法包含以下步驟：
步驟1，非晶合金鐵心進爐，啟動凈化氮氣程序，向爐中通入氮氣；通入氮氣的目的是因為鐵基非晶合金鐵心在高溫熱處理時很容易受溫度和濕度的影響而被氧化，會導致鐵心的空載性能惡化；
步驟2，當退火爐爐腔內氧氣含量小于10%時，進行升溫程序；
步驟3，在鐵心溫度達到200℃時施加旋轉磁場，旋轉時始終保持鐵心平面與磁場方向相平行；
步驟4，繼續升溫，待所有鐵心溫度達到最佳退火溫度時開始進行保溫，該最佳退火溫度是指鐵心溫度控制在320～370℃，鐵心的最佳退火溫度根據非晶帶材的居里溫度來確定，略低于居里溫度30~50攝氏度;
步驟5，保溫結束后停止加熱進行降溫程序，當鐵心溫度降至室溫后鐵心出爐，完成非晶合金鐵心的熱處理。
優選地，步驟1中，通入氮氣的流量大于50m3/h。
優選地，步驟2的升溫過程中還包含實時監測步驟：采用一熱電偶用于測定爐溫，以及多個熱電偶分別插入多個鐵心內部，用于監測非晶合金鐵心的實時溫度。進一步地，根據實時監測的鐵心溫度，來實時調整熱處理爐的加熱功率，以保證鐵心受熱均勻一致。若多個熱電偶測溫差異較大，減緩升溫速率，避免由于個別鐵心溫度滯后于爐溫，影響鐵心退火效果。
優選地，步驟3中，磁場強度在2000A/m以上，磁場旋轉速度根據鐵心的大小取30～300rpm。
優選地，步驟4中，保溫時間根據鐵心截面積而定，控制在100～300分鐘。
優選地，步驟5中，降溫冷卻方式采用風冷。進一步地，步驟5中的風冷步驟是指，開啟冷卻風機將熱空氣從爐體內抽出，冷卻速率大于6℃/分鐘，鐵心溫度降至200℃關閉旋轉磁場，當鐵心溫度降至室溫后鐵心出爐。
所述的非晶合金鐵心選擇原子百分比為Fe（78-82）B（9-13）Si（4-13）的鐵基非晶合金帶材制作的非晶合金鐵心。
本發明采用縱向磁場退火的鐵心剩磁和磁導率增加，損耗變大；橫向磁場退火的鐵心具有低剩余磁感應強度和恒磁導率的特點，損耗減小；而旋轉磁場有橫向和縱向磁場處理的綜合特點，即增加磁導率的同時損耗減小，且能明顯改善非晶合金的磁性能。
附圖說明
圖1是本發明的一種非晶合金鐵心的熱處理方法的工藝流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖通過具體實施例對本發明作進一步的描述，這些實施例僅用于說明本發明，并不是對本發明保護范圍的限制。
本發明的退火方法適用于原子百分比為Fe（78-82）B（9-13）Si（4-13）的鐵基非晶合金帶材制作的非晶合金鐵心。
如圖1所示，本發明的熱處理工藝流程包含：
S1，鐵心進爐，通入氮氣：在鐵心進爐后，啟動凈化氮氣程序，氮氣流量大于50m3/h，因為鐵基非晶合金鐵心在高溫熱處理時很容易受溫度和濕度的影響而被氧化，會導致鐵心的空載性能惡化。
S2，對退火爐爐腔進行升溫：當退火爐爐腔內氧氣含量小于10%時，進行升溫程序，升溫過程中，一只熱電偶用于測定爐溫，另外多個熱電偶分別插入多個鐵心內部，用于監測非晶合金鐵心的實時溫度。根據測定的鐵心溫度，來實時調整熱處理爐的加熱功率，保證鐵心受熱均勻一致，若多個熱電偶測溫差異較大，減緩升溫速率，避免由于個別鐵心溫度滯后于爐溫，影響鐵心退火效果。
S3，鐵心溫度達到200℃時開啟旋轉磁場：按照工藝要求，在鐵心溫度200℃時施加旋轉磁場；旋轉磁場熱處理是把樣品放在一固定磁場強度下，磁場強度需在2000A/m以上，以一定旋轉速度進行處理，旋轉速度根據鐵心的大小取30～300rpm，旋轉時始終保持鐵心平面與磁場方向相平行。
S4，繼續升溫，待所有鐵心溫度達到320～370℃時，進行保溫：鐵心的最佳退火溫度鐵心溫度控制在320～370℃，具體溫度根據鐵基非晶合金帶材的成分而決定。保溫時間根據鐵心截面積而定，一般來說保溫時間控制在100～300分鐘，保溫結束后停止加熱。
S5，對鐵心降溫，鐵心出爐：降溫冷卻方式采用風冷，即開啟冷卻風機將熱空氣從爐體內抽出，冷卻速率大于6℃/分鐘，鐵心溫度降至200℃關閉旋轉磁場，當鐵心溫度降至室溫后鐵心出爐。
單純的縱向磁場退火后，矯頑力降低，剩余磁感應強度和磁導率增加，損耗變大；單純的橫向磁場退火后，矯頑力降低，具有低剩余磁感應強度和恒磁導率的特點，損耗減小。而本發明在退火工藝中施加旋轉磁場，該旋轉磁場處理綜合橫向和縱向磁場處理的優勢，剩余磁感應強度和磁導率增加的同時損耗減小，避免了縱向磁場處理后損耗變大以及橫向磁場處理后低剩余磁感應強度和恒磁導率的劣勢，且矯頑力降低最多能達到60%。
實驗證明，本發明降低了縱向磁場和橫向磁場同時施加的復雜性及不確定性，本發明在熱處理方法在大幅增加非晶合金鐵心磁導率的同時損耗減小，且能明顯改善非晶合金的磁性能。
盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。