專利名稱：用于處理非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及非晶態(tài)材料。更具體地，本發(fā)明涉及用于處理非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明還涉及用于由卷在芯軸上的處理過的延性非晶態(tài)合金帶制備磁芯的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
鐵基非晶態(tài)合金因為它們的軟磁性質(zhì)而應(yīng)用在如配電變壓器磁芯、脈沖功率磁芯以及其他制品的制造中。本文中的鐵基合金主要是與多種小百分比的其他金屬合金化的鉄。它們通過以達(dá)到IOOkm/小時的速度鋳造的熔融合金流的連續(xù)快速固化而制造。用106°C/秒的數(shù)量級的鑄造冷卻速率，合金原子結(jié)構(gòu)在非晶體狀態(tài)(非晶態(tài)) 下被固化。用合適的原子組成可以生產(chǎn)具有出色軟磁性質(zhì)的非晶態(tài)合金帯。詳細(xì)地，它們提供高磁感應(yīng)飽和度，在本文中稱為Bsat ;高滲透性；低矯頑カ；低激勵功率；以及極低的磁芯損耗。當(dāng)設(shè)計配電變壓器時，在將合金板候選物層疊或卷起以形成磁芯之后，通過考慮在施加高至80A/m的AC磁場峰值處獲得的峰值磁感應(yīng)強(qiáng)度水平B和所伴隨的磁芯損耗對其進(jìn)行評價，這在本文中稱為88(|。在高于該場的值處獲得的性質(zhì)，即使它們是好的，也將需要過多的激勵功率，因而，使得該合金的吸引力降低。當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，也可以通過考慮它們的B8(l/Bsat比評價非晶態(tài)合金的磁性質(zhì)。希望的是接近于I的B8(l/Bsat比，因為它是易于磁化的表現(xiàn)。用具有高B8tl的磁芯制造的變壓器更小并且成本更低。根據(jù)經(jīng)驗，考慮到用于替換配電變壓器制造中的傳統(tǒng)晶粒取向的3%硅鋼，具有大于約I. 3特斯拉的B8tl的非晶態(tài)合金磁芯是有價值的。此外，鐵基非晶態(tài)合金產(chǎn)生硅鋼的磁芯損耗的約三分之一。而且，當(dāng)與在制造晶粒取向硅鋼板中涉及的并且需要更大設(shè)備和更大占地面積的澆鑄、退火、淬火、軋制、脫碳和涂布步驟比較時，用于制造非晶態(tài)合金帶的單步連續(xù)鋳造方法具有更簡單并且更廉價的益處。由于其主要成分鐵相對較低的成本，鐵基非晶態(tài)合金是所有非晶態(tài)合金中最便宜的。然而，用快速固化エ藝，非晶態(tài)合金的制造局限于不同寬度的極薄的帯。因此，當(dāng)建造磁芯時，需要更多的操作以層疊增加數(shù)量的層。此外，非晶態(tài)合金的磁性質(zhì)對于內(nèi)部機(jī)械應(yīng)カ是高度敏感的。磁芯損耗和激勵功率在合金中存在隨機(jī)應(yīng)カ時變差。這些應(yīng)力的起源或者是殘留的或是外加的。殘留應(yīng)カ在帶澆鑄的過程中出現(xiàn)，而外加應(yīng)カ由通過將帶彎曲或?qū)盈B而施加的外力產(chǎn)生。因此，當(dāng)帶采取進(jìn)入磁芯中的最終構(gòu)型時必須將這些應(yīng)力從所述帶去除，或者至少在一定程度上緩解。從非晶態(tài)合金帶的應(yīng)力去除通常通過將材料在爐中在升高的溫度退火預(yù)定量的時間而完成。同樣，如果在退火處理的過程中，使合金在帶縱軸的方向上經(jīng)受均勻磁場或拉伸應(yīng)力，獲得鐵基非晶態(tài)合金帶的有用的磁性質(zhì)。場致退火或應(yīng)カ退火減小矯頑カ并且誘導(dǎo)出單軸磁各向異性。用場致退火，所得到的磁各向異性平行于所施加的磁場取向，而用應(yīng)力退火，取決于合金組成它或者為平行或者為垂直。場致退火或應(yīng)カ退火將增大B8tl和B8(l/Bsat比。用沿磁通路線的外加磁場的非晶態(tài)合金磁芯的爐內(nèi)退火廣泛用于制造用于配電變壓器的增強(qiáng)磁芯。所述帶被定位在磁芯內(nèi)以使其縱軸依照感應(yīng)磁通量的環(huán)流路徑取向。
當(dāng)退火非晶態(tài)合金時，増大退火溫度和退火時間最終將導(dǎo)致其原子結(jié)構(gòu)起始結(jié)晶化以及其所尋求的磁性質(zhì)的喪失。非晶態(tài)合金中起始結(jié)晶化是溫度-吋間轉(zhuǎn)變(TTT)現(xiàn)象。例如，配電變壓器中在磁芯工作溫度下至起始結(jié)晶化的時間必須遠(yuǎn)高于變壓器的使用壽命。在退火處理中，至起始結(jié)晶化的時間將受以下因素影響加熱升溫速率、退火溫度水平和均熱時間、以及冷卻降溫速率影響。高加熱速率和高冷卻速率結(jié)合短均熱時間將允許使用更高的退火溫度。具有標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8tlB11Si9(數(shù)字為原子百分比)的得自Hitachi-Metals的非晶態(tài)合金帶Metglas 2605SA1廣泛地用于許多應(yīng)用中，包括以50和60Hz的AC電頻率的變壓器和電感器。該合金具有I. 56特斯拉的Bsat。當(dāng)在外部施加的磁場或拉伸應(yīng)カ下爐內(nèi)退火時，該合金將獲得平行于所施加的磁場或應(yīng)カ的易磁化軸。當(dāng)所述帶被層疊或卷起以形成磁芯并且之后在350°C退火兩小時時，該合金具有1. 49特斯拉的B8tl ；0. 95的B8tl/Bsat比；并且在I. 3特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度下在60HZ下的磁芯損耗低于0. 27W/kg。這些值由該合金的制造商報道在標(biāo)題為“Audible Noise From Amorphous Metal and SiliconSteel-Based Transformer Core (來自非晶態(tài)金屬和娃鋼基變壓器磁芯的可聞噪聲)”，IEEE Transactions on Magnetics,第 44 卷，第 11 期，第 4104-4106 頁的文章中，以及在標(biāo) 題為 “Advances in amorphous and nanocrystalline magnetic materials (非 1 態(tài)和納米晶體磁性材料進(jìn)展)”，發(fā)表于 Journal of Magnetism and Magnetic Materials,第 304卷，第187-191頁，2006的文章中。而且，美國專利5873954教導(dǎo)，為了得益于這種低磁芯損耗，2605SA1合金必須在如圖2a中所示的330°C至380°C之間的溫度下在外加磁場下退火兩小吋。在350°C至360°C的退火溫度下獲得最小磁芯損耗。備選地，本專利指出其中通過應(yīng)カ退火獲得非晶態(tài)合金的磁性質(zhì)改進(jìn)的一些參考文獻(xiàn)。然而，在所提及的參考文獻(xiàn)中用于拉伸應(yīng)カ退火的樣品外形總是平整的條帶。因此，本專利的作者認(rèn)為在生產(chǎn)非晶態(tài)合金磁芯變壓器中使用應(yīng)カ退火是不可行的。嘗試將Metglas-SAl合金在高于390°C爐內(nèi)退火將導(dǎo)致合金的起始結(jié)晶化并且從而，導(dǎo)致磁性質(zhì)變差，如由Hsu等在標(biāo)題為“Effect ofthe annealing i'emperature on Magnetic property for Transformer with AmorphousCore (退火溫度對用于具有非晶態(tài)磁芯的變壓器的磁性質(zhì)的影響)”，Proceeding of the2009 8th WSEAS International Conference on Instrumentation, Measurement,Circuitand Systems,第171-175頁的文章中報道的。最近，在美國專利申請2006/0180248中，識別了具有化學(xué)組成FeaBbSieCd的鐵基非晶態(tài)合金，其中80 < a < 84，8 < b < 18，0 < c彡5并且0 < d彡3，數(shù)字為原子百分比。該合金獲得大于I. 60特斯拉的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，其中將該合金進(jìn)行熱處理以在300°C至350°C的溫度退火，這低于用于2605SA1材料所需的溫度。在化學(xué)組成中所包含的具有標(biāo)稱化學(xué)組成Fe81.^15JSii1Ca3的得自Hitachi-Metals的新型Metglas 2605HB1合金帶具有I. 65特斯拉的Bsat。當(dāng)將該帶層疊或卷起以形成磁芯并且之后在320°C場致退火I小時時，該合金具有1. 55特斯拉的B8tl ；0. 95的B8(l/Bsat比；并且在I. 3特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度在60HZ的磁芯損耗低于0. 24W/kg，這是對于可商購的SAl材料的改進(jìn)。這些值由該合金制造商在以上引述的文章中報道。然而，大多數(shù)鐵基非晶態(tài)磁合金帶的爐內(nèi)退火不合乎需要地影響帶的機(jī)械結(jié)構(gòu)。爐內(nèi)退火處理降低合金的強(qiáng)度，其變脆并因此使帶的操作復(fù)雜化。此外，非晶態(tài)合金磁芯在退火后對于外部應(yīng)カ保持高度敏感。因此必須小心地限制這些應(yīng)力以將性能保持在可接受限度內(nèi)。已知Metglas2605SAl和2605HB1在傳統(tǒng)的場致爐內(nèi)退火エ藝后變脆并且它們的磁性質(zhì)對于外加應(yīng)カ非常敏感。用于用非晶態(tài)合金帶制備配電變壓器磁芯的一種已知方法由通用電氣(GeneralElectric)在許多專利中公開。美國專利4789849、5050294、5093981和5310975公開了在制備非晶態(tài)合金矩形-卷繞-切割磁芯配電變壓器中涉及的步驟，其給出了與上述非晶態(tài)合金相關(guān)的所有細(xì)節(jié)。主要地，將多個非晶態(tài)帶同時從供給線圈展開、堆疊并且之后再次卷起在一起以制造主線圈。之后，將多個主線圈展開并堆疊以形成復(fù)合帶，將其向前傳送、停止并保持靜止，同時通過剪切刀片將其切割為逐漸縮短長度的段，它們連續(xù)層疊在合適的交錯位置以產(chǎn)生復(fù)合帶的小捆。之后將多個小捆以彼此背負(fù)的方式連續(xù)纏繞在支撐框架上。在纏繞足夠數(shù)量的小捆之后，將傳統(tǒng)的硅鋼板纏繞在所形成的兩端固定在一起的磁芯周圍。之后將框架移除，并且將第二硅鋼板固定于磁芯的窗口內(nèi)的內(nèi)小捆壁上以防止磁芯從內(nèi)部塌縮。在下面的步驟中，用夾鉗將該磁芯重制為矩形，并用支撐件和束帯固定在原位，之后將其在爐內(nèi)在施加外部磁場的同時分批退火幾小吋。當(dāng)完成退火時，將涂料涂布至磁芯的側(cè)向邊緣上除了接合點(diǎn)位于其中以將層疊體固定在一起的區(qū)域，并將束帯和支撐件 移除。最后，通過以下方式進(jìn)行磁芯在電線圈周圍的束繞通過手動打開磁芯以形成U形并且通過使磁芯滑過預(yù)先形成的矩形電線圈的窗ロ，然后通過單個地封閉并接合這些展開的重疊組將該磁芯重制為其矩形形狀。因為磁芯層疊體由退火エ藝變脆，所以電線圈周圍的磁芯束繞必須十分小心地實現(xiàn)以確保沒有破裂的水平進(jìn)入電線圈中，這可能導(dǎo)致短路故障?？傮w地，用于由非晶態(tài)合金帶制備矩形-卷繞-切割磁芯配電變壓器的這種已知エ藝涉及大量的不連續(xù)步驟，這需要大量的時間和占地面積。這種矩形-卷繞-切割磁芯配電變壓器的制造在配電變壓器制造エ廠實現(xiàn)。這顯著地貢獻(xiàn)于増加變壓器成本。用非晶態(tài)合金帶制造配電變壓器磁芯的備選方案由Allan等在美國專利5566443中公開。在該專利中，預(yù)形成各自具有圓的扇形形狀部分的大量電線圏。之后將預(yù)形成的線圈組裝在一起以使它們的上述部分結(jié)合在一起形成環(huán)狀管柱并且，為了構(gòu)建磁芯，將連續(xù)的薄非晶態(tài)合金帶卷在位于該環(huán)狀管柱周圍的環(huán)狀中空芯軸上以生產(chǎn)環(huán)形磁芯。在卷起之前，將非晶態(tài)合金帶在具有與環(huán)狀中空芯軸的外直徑相同的外直徑的第二環(huán)狀芯軸上在磁飽和下預(yù)先退火，因此需要退火的帶在芯軸之間的轉(zhuǎn)移。據(jù)信這避免了以上已知的切割磁芯變壓器中與切割相關(guān)的功率損失。非晶態(tài)合金帶的退火后卷起必然在卷中引入ー些應(yīng)力，這將引入ー些附加磁芯損耗。然而，據(jù)信引入的總應(yīng)カ將足夠小以至于在具有非晶態(tài)合金環(huán)狀-卷繞-未切割磁芯構(gòu)造中獲得值得的益處。還相信用環(huán)形-卷繞-未切割磁芯變壓器，避免了與制備矩形-卷繞-切割的磁芯變壓器相關(guān)的所有上述缺點(diǎn)。此外，環(huán)形磁芯提供了較短的磁通量平均路徑長度，這減小磁芯和線圈尺寸和重量。盡管這種變壓器比切割磁芯變壓器容易制造，但是在磁芯的制備中仍然涉及大量的不連續(xù)步驟，它們是卷起以形成磁芯；將磁芯在磁飽和下在爐內(nèi)退火；將帶展開并再次卷起以在電線圈的管柱周圍形成磁芯。而且，退火非晶態(tài)合金帶的直接轉(zhuǎn)移將引入不必要的彎曲應(yīng)力，這將導(dǎo)致増大的磁芯損耗，因為所述帶不是在環(huán)形磁芯中相同的層位置處被再次卷起(最外層變?yōu)樽顑?nèi)層，反之亦然)。如由Alexandrov在美國專利4906960中教導(dǎo)的,這可以通過將帶首先轉(zhuǎn)移至中間芯軸克服，但該技術(shù)在磁芯的制備中增加了另ー個步驟。
如上所述的非晶態(tài)合金環(huán)形磁芯的退火后卷起盡管看起來簡單，但仍然是困難任務(wù)。當(dāng)在顯著量的時間內(nèi)退火時合金變脆的事實使得當(dāng)需要在將其再次卷起至電線圈的管柱周圍時比較不方便。Silgailis等在美國專利4668309在該專利的表2中表明，在每次嘗試以達(dá)到0. 3m/s的速度將重量約50kg的爐內(nèi)退火環(huán)形磁芯的非晶態(tài)合金帶展開和再次卷起中，帶破裂超過60次。他們在已公開的發(fā)明中還聲稱，將磁芯在較高溫度下在熔融的錫浴中退火較短時間不會如同傳統(tǒng)爐內(nèi)退火那么大地降低延性。Silgailis等在表2中給出，可以將重量約18kg并通過他們的方法退火的環(huán)形磁芯在不使帶破裂超過18次的情況下以0. 76米/秒的速度展開并再次卷起。雖然Silgailis等能夠用他們的退火方法顯著地減少破裂的數(shù)量，但它仍然是不可接受的。在卷起過程中僅遇到一次帶破裂就可能噴射出微小的碎片，所述水平將會散布在裝配線四周并可能最終進(jìn)入電線圈內(nèi)，于是就需要在生產(chǎn)中停止以進(jìn)行清理并且決定是否應(yīng)將該線圈廢棄。當(dāng)帶的卷起必須首先在中間芯軸上進(jìn)行時，該作業(yè)變得更加困難。磁芯在線圈周圍的卷繞后退火克服了該問題，但是這將需要在線圈中使用高溫絕緣材料，這使得變壓器成本過于高昂而不能使用。非晶態(tài)合金帶磁芯的退火后卷起以及卷起后退火都被考慮用以產(chǎn)生用于重離子聚變(HIF)驅(qū)動器的大型環(huán)形磁芯。HIF磁芯必須承受在極短時間量內(nèi)振蕩的巨大磁通量，這要求在磁芯內(nèi)使用層間絕緣體。即使退火后卷起將避免使用高溫絕緣材料，但是由于帶的脆化而被認(rèn)為是不可 行的，并且寧可采用結(jié)合有耐高溫絕緣體的磁芯的卷起后退火，如在以下文章中所報道的，如！“Induction Accelerator Development for Heavy Ion Fusion(用于重離子聚變的感應(yīng)加速器開發(fā))”，L. L. Reginato, IEEE Proceedings of the 1993Particle AcceleratorConference，第 I 卷，第 656-660 頁，以及‘‘Exciting New Coating For Amorphous GlassPulse Cores(用于非晶態(tài)玻璃脈沖磁芯的激勵新涂層)”，R.R. Wood，IEEE 199912thInternational Pulsed Power Conference，第 I卷，第 393-396頁，以及“Induction CoreAlloys for Heavy-ion Inertial Fusion-energy Accelerators (用于重離子慣性聚變能量加速器的感應(yīng)磁芯合金)”，A. W. Molvik，The American Physical Society，PhysicalReview Special Topics-Accelerators and Beams，第 5 卷，080401，2002 中報道的。用場致爐內(nèi)退火非晶態(tài)合金帶磁芯的退火后卷起制備的環(huán)形磁芯配電變壓器的制造歸因于合金的脆化而是不實用的，并且因此制造商正在建造如上所述的場致爐內(nèi)退火的矩形-卷繞-切割磁芯設(shè)計。通過熱退火誘發(fā)的鐵基非晶態(tài)合金的熱脆化是長時間來反復(fù)提到的問題，如最近由 Kumar 等在標(biāo)題為“Thermal embrittlement of Fe-based amorphous ribbons (Fe 務(wù)非晶態(tài)帶的熱脆化)”，于2008年發(fā)表在Journal of Non-Crystalline Solids，第354卷，第882-888 頁的文章中陳述的。如在標(biāo)題！“Absence of Thermal Embrittlement in someFe-B and Fe-Si-B Alloys (在ー些 Fe_B 和 Fe-Si-B 合金中熱脆化的缺失)”，A. R. Yavari，Materials Science and Engineering,第 98 卷，第 491-493 頁，1988 的文章中報道的，非晶態(tài)合金帶在給定溫度(Tdb° )下展現(xiàn)韌脆性轉(zhuǎn)變，低于所述溫度它們是脆性的而高于所述溫度它們是延性的。淬火過的鐵基非晶態(tài)合金帶具有低于常溫(20°C至25°C)的Tdb°的事實解釋了在常溫下觀察到的它們的延性。給定溫度下的延性程度可以通過以下方式評價觀察帶破裂或裂紋時的彎曲半徑，或者通過觀察帶如何響應(yīng)于剪切或撕裂。具有高度延性的退火帶將消除破裂問題并且可以在退火后被卷起。在熱退火后大多數(shù)的鐵基非晶態(tài)合金帶的脆化被認(rèn)為與依賴合金組成的溫度-時間-轉(zhuǎn)變(TTT)所伴隨的Tdb°増大相關(guān)。將Tdb°保持在低于操作溫度以便保持延性是所要實現(xiàn)的目標(biāo)。因為鐵基非晶態(tài)合金的催化是退火過程中的TTT現(xiàn)象，因此當(dāng)在退火處理之后獲得的磁芯磁性質(zhì)是令人滿意的或者在預(yù)期結(jié)果的范圍內(nèi)時，必須評價退火帶的延性的程度，否則退火處理不完整并且延性程度可能不足。更高退火溫度更短的退火時間被認(rèn)為產(chǎn)生具有更大延性的非晶態(tài)合金帯。Silgailis等用他們在較高溫度的熔融錫中在較短時間內(nèi)退火的鐵基非晶態(tài)合金帶磁芯顯示了可以減少脆化。然而，歸因于磁芯內(nèi)的傳熱能力上的限制在試圖縮短退火時間中存在限制。通過將單個向前傳送的帶沿著其行進(jìn)路徑的一部分在線熱處理，更高的傳熱能力變得可能。 已經(jīng)研究了在沒有熱脆化的情況下的非晶態(tài)合金帶的在線退火。非晶態(tài)合金、其退火動力學(xué)及其相關(guān)的脆化的ー種理解已由Taub在標(biāo)題“A New Method for StressRelieving Amorphous Alloys to Improve Magnetic Properties (用于應(yīng)カ釋放非晶態(tài)合金以改善磁性質(zhì)的新方法)”，公開在IEEE Transactions on Magnetics,第Mag-20卷，第4期，1984七月，第564-569頁的文章中以及在美國專利4482402中提出。該文獻(xiàn)給出了關(guān)于非晶態(tài)合金的性能、制造它們的方法、用于配電變壓器中的應(yīng)用的這些合金的某些種類的良好磁性質(zhì)的一般性描述，并且最重要地，公開了對材料進(jìn)行應(yīng)力消除以獲益于其磁性質(zhì)的必要性。根據(jù)Taub所說，非晶態(tài)合金中的機(jī)械應(yīng)カ消除取決于流變和結(jié)構(gòu)弛豫。流變是指響應(yīng)應(yīng)カ的均勻形變，而結(jié)構(gòu)弛豫是原子結(jié)構(gòu)朝向平衡構(gòu)型的改變。Taub在第4欄第9-15陳迷，“我發(fā)現(xiàn)必須考慮流變和結(jié)構(gòu)弛豫的重要競爭性過程以便優(yōu)化非晶態(tài)金屬中軟磁性質(zhì)的形成。具體地，流變必須被最大化而結(jié)構(gòu)弛豫必須被最小化。一旦以最終形狀下的非晶態(tài)金屬獲得該狀態(tài)，則必須保持該狀態(tài)?！狈蔷B(tài)合金中升高的溫度下的較低粘度提供低流變阻力，這使得能夠?qū)?yīng)力消除，但是，另一方面，這被認(rèn)為允許結(jié)構(gòu)弛豫，其在所述溫度下隨時間増大粘度并因此也増大流變阻力，因為原子結(jié)構(gòu)趨于采取平衡構(gòu)型。粘度和粘度隨時間的増大速率兩者在Tg0 (玻璃化溫度)以下的溫度依賴性被認(rèn)為十分接近地遵循阿侖尼烏斯定律(Arrheniuslaw)。結(jié)構(gòu)弛豫被認(rèn)為是應(yīng)力消除退火的不可避免結(jié)果，其被認(rèn)為是形成帶的脆化的原因。因此，現(xiàn)有技術(shù)提出適宜的是在不允許過度結(jié)構(gòu)弛豫的情況下將非晶態(tài)合金應(yīng)カ消除，以便具有退火延性帯。這對應(yīng)于將所發(fā)生的Tdb°増加保持為低于帶的處理溫度。Taub教導(dǎo)了得益于在對合金進(jìn)行應(yīng)力消除的同時獲得最小化的結(jié)構(gòu)弛豫的唯一方式是盡可能迅速地加熱至較高退火溫度更短的時間并且將合金從該退火溫度足夠快速地冷卻以防止任何顯著附加的和有害的結(jié)構(gòu)弛豫。Taub還在第10欄第8-13行加入了 “必需的是直到帶達(dá)到其最終構(gòu)型不對其加熱；否則，結(jié)構(gòu)弛豫將在施加所有卷繞應(yīng)力之前開始[...]”。結(jié)構(gòu)弛豫因此被認(rèn)為是非晶態(tài)合金退火過程的負(fù)面效應(yīng)，在快速退火條件下可以將其最小化。Taub公開了ー種對預(yù)定形狀的向前傳送的帶進(jìn)行在線退火的方法和設(shè)備。在他的設(shè)備中，如熱照射、與熱介質(zhì)直接接觸或電阻自加熱的熱源將帶在其獲得其最終構(gòu)型之后以高升溫速率(超過300°C /分鐘)加熱。之后通過在帶離開加熱區(qū)的區(qū)域之后但仍為其最終構(gòu)型的同時立即將冷卻介質(zhì)如空氣或惰性氣體如氮?dú)饣蛞后w驟冷劑流噴射提供至該帶，從而將帶迅速冷卻(至少100°C /分鐘)，以便將與退火后相同的無應(yīng)カ結(jié)構(gòu)凍結(jié)在帶中。將該設(shè)備在鐵基非晶態(tài)合金帶Fe8,5B14.5Si4上進(jìn)行測試，之后將所述合金帶卷起以形成磁芯。對于高達(dá)26cm/分鐘(0. 5cm/秒)的最大值的帶進(jìn)料速率，所報道的結(jié)果顯示在I. 4特斯拉(14kG)的AC磁感應(yīng)強(qiáng)度下低于0. 28ff/kg(0. 13ff/lb)的磁芯損耗以及低于I. 45VA/kg(0. 66VA/lb)的激勵功率，以及大于0. 80的B8(l/Bsat比(相當(dāng)于文獻(xiàn)中使用奧斯特代替特斯拉的ByB1J?？紤]到卷中ー些應(yīng)カ的存在，所報道的B8(l/Bsat比是好的。高于26cm/分鐘(0. 5cm/秒)，磁性質(zhì)變得更差。Taub還報道了實現(xiàn)了 500°C/分鐘的加熱速率。沒有將所得到的用這種設(shè)備退火的鐵基非晶態(tài)合金樣品的脆化或延性程度量化。Senno等在美國專利4288260中要求保護(hù)ー種用于熱處理非晶態(tài)合金帶的設(shè)備，所述合金帶以在I至50cm/秒的范圍內(nèi)的預(yù)定速度在拉伸應(yīng)力下連續(xù)進(jìn)料,其中它的表面與靜止的加熱體接觸滑移，或者通過驅(qū)動輥壓至加熱輥的表面，所述驅(qū)動輥可以被另ー個加熱輥代替，以增強(qiáng)磁性質(zhì)并除去非晶態(tài)合金帶的卷曲，而不引起任何帶的脆變。在實施例I至6中，Senno等公開了結(jié)果，其表明以3. 5cm/秒(1/v 0. 28秒/cm)至9. Icm/秒(I/V 0. 11秒/cm)的進(jìn)料速率在靜止的加熱體上方通過的給定原子組成的帶的磁性質(zhì)提高。還在實施例7中還公開了以Icm/秒(1/v I秒/cm)的較慢進(jìn)料速率通過由另一個棍壓 至加熱輥表面的向前傳送的帶的磁性質(zhì)提高。因為兩個輥之間的受壓接觸區(qū)域非常小，這種較慢的進(jìn)料速率是可理解的。沒有提及使用鐵基非晶態(tài)合金組合物，因為實施例僅顯示了鈷基合金。沒有通過實驗結(jié)果量化對退火鐵基非晶態(tài)合金帶的磁芯損耗、激勵功率、B80,B8(l/Bsat比以及脆化程度的影響。沒有與爐內(nèi)退火方法進(jìn)行比較。基于圖6，在靜止加熱體上方通過的帶的熱處理顯示隨著將帶速度増大高于IOcm/秒(1/v 0. I秒/cm)矯頑カ變差。而且，沒有公開關(guān)于加熱速率的細(xì)節(jié)并且沒有提及冷卻階段，因為僅將帶簡單地收集在卷取芯軸上。Gibbs在英國專利申請GB 2148751中公開了ー種方法,通過所述方法將卷起在芯軸上的一定長度的非晶態(tài)帶通過穿過接近芯軸的帶的部分的直流電同時加熱。在這種情況下，使用兩個間隔開的可調(diào)滑動接觸電極(或一個電極和芯軸)提供電流。將帶通過來自流動的電流的焦耳損耗加熱并將其在達(dá)到卷繞點(diǎn)之前或之后冷卻。然而，除了任選地允許帶在芯軸上冷卻之外，沒有公開在熱處理和冷卻區(qū)中帶的構(gòu)型的詳細(xì)信息。Gibbs僅公開了當(dāng)與爐內(nèi)退火比較時，在分別以9cm/秒和14cm/秒向前傳送并且以他的方法進(jìn)行退火的兩個非鐵基合金樣品上測得的降低的矯頑力。沒有提及該退火帶的加熱和冷卻速率、磁芯損耗、激勵功率、B8(I、B8(I/Bsat比或脆化。Li等在美國專利5069428中公開了ー種退火方法,通過所述方法,通過施加AC或脈沖高電流使其通過在ー對電極之間穿過的帯，將緩慢向前傳送的非晶態(tài)帶自加熱。通過帶的傳導(dǎo)電阻的循環(huán)電流產(chǎn)生焦耳加熱。使電流通過帶同時將帶保持為預(yù)定構(gòu)型。對于彎曲的帶，使所述帶在優(yōu)選由陶瓷制成的絕緣輥上方通過，其中ー對裝有彈簧的電極輥將帶分別在帶的進(jìn)ロ點(diǎn)和出口點(diǎn)處壓至絕緣輥上。在實施例I中，用這種エ藝以0.3cm/秒的進(jìn)料速率退火的已知具有I. 56特斯拉的Bsat的合金型號2605S2的鐵基非晶態(tài)合金帶Fe78B13Si9與鋳造后保持原樣的樣品比較在160A/m(20e)的外加磁場下顯示出磁感應(yīng)強(qiáng)度從0. 85至I. 27特斯拉(8. 5至12. 7kG)的提高。通過彎曲試驗，與爐內(nèi)退火樣品的7x10至5x10比較，所測試的樣品的退火脆化具有0. 9至I的破裂應(yīng)變。該文獻(xiàn)沒有詳細(xì)說明磁性質(zhì)測量是在磁芯上還是在單個帶上進(jìn)行的。然而，沒有明確公開所得到的磁芯損耗并且沒有提及激勵功率。如圖4中報告的，用此方法退火的鐵基樣品的B8tl僅為約I. OKlOe =80A/m)，其給出0. 64的低B8(l/Bsat比。而且，沒有公開加熱速率以及在處理后如何進(jìn)行冷卻的信息，因為帶被簡單地收集在卷取芯軸上。作者要求保護(hù)能夠利用此方法以高達(dá)IOcm/秒的進(jìn)料速率進(jìn)行退火的帯。在法國專利申請F(tuán)R 2673954中，以及在標(biāo)題為“On the Optimization ofSoft-Magnetic Properties of Metallic Glasses by Dynamic Current Annealing(^于通過動態(tài)電流退火對金屬玻璃的軟磁性質(zhì)的優(yōu)化)”，IEEE Transaction on Magnetics,第28卷,第4期，1992,第1911-1916頁的文章中，Perron等公開了類似于Li等的焦耳加熱設(shè)備，以退火環(huán)形形狀的非晶態(tài)合金帯。使帶在優(yōu)選由石英或氧化鋁制成的絕緣的固定鼓或轉(zhuǎn)動輥上方通過，其中ー對冷卻銅電極分別在帶在該鼓或輥上的接觸點(diǎn)和分離點(diǎn)處接觸所述帶。在Li等的方法的基礎(chǔ)上，冷卻電極被用作冷卻裝置以在與鼓或輥分離之前將應(yīng)力消除的帶冷凍。在實施例I中，與該專利圖5中所示的爐內(nèi)場退火樣品比較，用該エ藝以Icm/秒的進(jìn)料速率退火的鐵基非晶態(tài)合金帶(合金型號2605S2)顯示出磁化曲線的改善。在I. 0特斯拉的測得測量磁感應(yīng)強(qiáng)度下，與14A/m比較，所施加的磁場被減小至10A/m。該文獻(xiàn)沒有具體說明這些測量是在磁芯還是在單個帶上進(jìn)行的。Perron等報道了用這種設(shè) 備實現(xiàn)的70°C /秒的平均加熱和冷卻速率。他們聲稱，用他們的發(fā)明可以將帶以接近Icm/秒的速度退火。沒有提及退火帶的磁芯損耗、激勵功率、B8(I、B8(I/Bsat比或脆化。Waeckerle等在美國專利申請US2008/0196795中公開了一種帶退火設(shè)備，所述退火設(shè)備使用烘箱用于熱處理非晶態(tài)材料的帯，以生產(chǎn)具有充分減小的脆性的低滲透性的納米結(jié)晶磁性合金，以進(jìn)行帶的卷起以在沒有破裂風(fēng)險的情況下形成磁芯。退火過程通過以大于或等于IOcm/秒的進(jìn)料速率在平的位置向前傳送通過隧道爐并且在縱向拉伸應(yīng)カ下進(jìn)行。這種熱處理用于將非晶態(tài)合金納米結(jié)晶化，其不是在退火后必須將退火非晶態(tài)帶保持為它的非晶態(tài)的情況下而尋求的。而且，沒有公開關(guān)于加熱速率的細(xì)節(jié)并且沒有提及冷卻階段，因為僅將帶簡單地收集在卷取芯軸上。如果在線退火設(shè)備能夠退火彎曲形狀的鐵基非晶態(tài)合金帶，并且保持其延性那么，可以將所輸出的帶有效地卷起以在變壓器內(nèi)核的線圈周圍形成環(huán)形磁芯，如由Allan等公開的環(huán)形磁芯。使用這種在線退火處理也將避免當(dāng)使用爐內(nèi)退火方法時在制備磁芯中涉及的大量不連續(xù)步驟。然而，這種在線退火處理必須以成本有效的帶進(jìn)料速率操作，并且在將帶卷起以形成磁芯之后帶必須獲得可接受的磁性質(zhì)。即使不考慮磁性質(zhì)和延性程度，對于以上現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的所有在線彎曲退火的非晶態(tài)帯，以如主要報道的在I至IOcm/秒的范圍內(nèi)的退火進(jìn)料速率下，22cm寬并且25 y m厚帶(其是用于制備傳統(tǒng)變壓器磁芯通?？捎玫淖顚挸叽?將以I. 4至14kg/小時的質(zhì)量速率(使用Metglas 2605SA1合金的7. 2g/cm3的材料密度)被處理。額定為25至167kVA的配電變壓器中的平均尺寸磁芯重量為約135kg。在I. 4至14kg/小時的質(zhì)量速率下，這將花費(fèi)超過10至100小時在線退火單個變壓器磁芯的帯。如果想使這個エ藝可帶來利潤，這個進(jìn)料速率范圍實在太慢。需要太多的退火裝置、勞動カ和占地面積，這增加成本。為了可帶來利潤，新開發(fā)的在線退火エ藝的帶進(jìn)料速率必須顯著地増加。在一小時內(nèi)(這是更合理的)以較低成本完成處理需要高于Im/秒的進(jìn)料速率，比以上報道的進(jìn)料速率快10至100倍。為了超過這個速率，與以上方法中報道的那些比較，加熱和冷卻溫度速率必須顯著増加，并且退火時間必須通過進(jìn)ー步增高處理溫度而縮短。在極短時間內(nèi)對非晶態(tài)帶進(jìn)行退火處理已被廣泛報道于多篇科學(xué)論文中。在帶段上進(jìn)行的許多實驗已表明，可以使退火時間短的多。在這些實驗中，通常將帶樣品置于兩個電極之間，在兩端處形成接觸，以使得可以使用例如放電電容器使高電流脈沖通過該樣品。任選地，該實驗可以在液體冷卻劑中進(jìn)行用于快速冷卻。使用合適的電流密度，可以獲得非常高的加熱速率并且，如果隨后進(jìn)行快速冷卻，則可以將退火時間減少至幾分之一秒，其中該帶與傳統(tǒng)爐內(nèi)退火之后比較變得脆性更小。這樣的實驗和結(jié)果由Kulik等報道在‘.influence 01 Flash Annealing on the Magnetic Properties of a しo—based AlloyGlass (閃速退火對Co基合金玻璃的磁性質(zhì)的影響)”，International Journal of RapidSolidification, 1989,第 4 卷，287-296 中，以及由 Matyja 等報道在 “Rapid heating ofalloy glasses (合金玻璃的快速加熱)'Philosophical Magazine B, 1990,第 61 卷,第 4期，701-713中。這些實驗使用比以上現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中報道的更高的加熱和冷卻速率。然而，該實驗是在固定的帶段上進(jìn)行的。將這種方法應(yīng)用于在線退火向前傳送的帶是不可行 的。申請人:已知的現(xiàn)有技術(shù)方法都沒有教導(dǎo)有效地在線退火以大于Im/秒的進(jìn)料速率向前傳送的彎曲形狀的鐵基非晶態(tài)合金帶的方法，并且它們都沒有公開用所述退火帶制成的環(huán)形磁芯表現(xiàn)出與用傳統(tǒng)爐內(nèi)場退火制造的磁芯可比擬的可接受的磁芯損耗和激勵功率，并且其B8tl大于約I. 3T，并且B8(l/Bsat比大于0. 80，同時保持延性用于允許有效的退火后卷起。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的ー個目標(biāo)是提供克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少ー個缺陷的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明，提供了ー種用于處理非晶態(tài)合金帶的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述非晶態(tài)合金帶沿一條路徑以預(yù)定進(jìn)料速率向前進(jìn)料、拉緊并引導(dǎo)；b)將所述非晶態(tài)合金帶在沿所述路徑的一個點(diǎn)處以大于103°C /秒的速率加熱至開始熱處理的溫度；c)將所述非晶態(tài)合金帶以大于103°C /秒的速率冷卻直至所述熱處理結(jié)束；d)在所述熱處理的過程中將一系列機(jī)械約束施加在所述帶上直至所述非晶態(tài)合金帶在所述熱處理之后在靜止時采取特定形狀；以及e)在所述熱處理之后，將所述非晶態(tài)合金帶以保持所述特定形狀的速率冷卻。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，進(jìn)行所述熱處理以保持所述帶的非晶態(tài)狀態(tài)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案，進(jìn)行所述熱處理以起始所述非晶態(tài)合金帶的結(jié)晶化。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案，進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的部分結(jié)晶化。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案，進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全結(jié)晶化。
優(yōu)選地，所述預(yù)定進(jìn)料速率大于Im/秒。優(yōu)選地，在步驟b)中，所述加熱以大于104°C /秒的速率完成。優(yōu)選地，在步驟c)中，所述冷卻以大于104°C /秒的速率完成。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，所述熱處理在少于I秒的時間段的過程中進(jìn)行。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案，所述熱處理在少于十分之一秒的時間段的過程中進(jìn)行。優(yōu)選地，步驟e)將所述非晶態(tài)合金帶冷卻至高于溫度閾值Tdb的處理溫度，冷卻至所述處理溫度獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全延性。優(yōu)選地，所述處理溫度高于環(huán)境溫度并且低于所述開始熱處理的溫度。 優(yōu)選地,在步驟b)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第一圓柱體接觸,所述至少ー個第一圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第一圓柱表面；步驟b)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第一圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第一圓柱表面之間獲得第一靜態(tài)接觸的步驟，所述第一靜態(tài)接觸以第一接觸角繞所述第一圓柱表面延伸；步驟b)還包括將所述第一圓柱表面保持在高于或等于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟；在步驟
c)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第二圓柱體接觸，所述至少ー個第二圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第二圓柱表面；步驟c)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第二圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第二圓柱表面之間獲得第二靜態(tài)接觸的步驟，所述第二靜態(tài)接觸以第二接觸角繞所述第二圓柱表面延伸；并且步驟c)還包括將所述第二圓柱表面保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟。優(yōu)選地，在步驟d)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第三圓柱體接觸，所述至少ー個第三圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第三圓柱表面；步驟d)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第三圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第三圓柱表面之間獲得第三靜態(tài)接觸的步驟，所述第三靜態(tài)接觸以第三接觸角繞所述第三圓柱表面延伸；并且步驟d)還包括將所述第三圓柱表面保持在所述開始熱處理的溫度的步驟。優(yōu)選地，將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊的步驟以在25至200MPa的'M圍內(nèi)的張カ完成。更優(yōu)選地，將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊的步驟以在50至IOOMPa的范圍內(nèi)的張カ完成。優(yōu)選地，完成將所述非晶態(tài)合金帶拉緊的步驟以有利于在所述帶中形成磁各向異性。優(yōu)選地，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個引導(dǎo)輥接觸，所述引導(dǎo)輥最接近第一、第二或第三圓柱體中選中的ー個，所述引導(dǎo)輥具有小于選中的圓柱體的半徑并且設(shè)置于最接近所述帶與所述選中的圓柱體之間的初始接觸點(diǎn)和最終接觸點(diǎn)兩者處以最大化所述選中的圓柱體的所述接觸角。優(yōu)選地，在步驟d)中所述特定形狀是彎曲的并且所述方法還包括以下附加步驟f)將特定量的所述非晶態(tài)合金帶卷繞至芯軸上以形成具有內(nèi)半徑和外半徑的磁芯，其中所述特定形狀具有在所述內(nèi)半徑至所述外半徑之間選擇的曲率半徑。優(yōu)選地，在步驟d)中所述特定形狀是平的并且所述方法還包括以下附加步驟
f)切割并層疊所述非晶態(tài)合金帶的段。優(yōu)選地，在步驟d)中所述機(jī)械約束變化以沿所述非晶態(tài)合金帶的長度改變所述非晶態(tài)合金帶的所述特定形狀的曲率半徑，并且所述方法還包括以下附加步驟f)將所述長度的所述非晶態(tài)合金帶卷至芯軸上以形成磁芯。優(yōu)選地，所述方法包括在步驟f)之前的以下附加步驟i)用介電材料涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。優(yōu)選地，所述介電材料是有機(jī)介電材料。優(yōu)選地，在步驟i)中涂布通過電沉積的方式進(jìn)行。 優(yōu)選地，所述步驟i)還包括在所述非晶態(tài)合金帶上施加電壓并且將所述帶在有機(jī)聚合物和去離子水的乳狀液中向前進(jìn)料一段時間的步驟。優(yōu)選地，所屬方法還包括所述步驟f)之前的以下附加步驟i)用粘合劑涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。優(yōu)選地，通過張拉設(shè)備沿所述非晶態(tài)合金帶的所述路徑増大或減小張力，所述張拉設(shè)備包括-至少ー個電動機(jī)，所述至少一個電動機(jī)具有軸；-環(huán)形裝置，所述環(huán)形裝置連接至所述電動機(jī)的所述軸，所述環(huán)形裝置具有以ー個角度與所述帶形成靜態(tài)接觸的表面，所述表面具有相對于所述帶的靜摩擦系數(shù)；以及-控制器，所述控制器用于控制所述電動機(jī)軸的扭矩以增大或減小所述非晶態(tài)帶中的拉伸應(yīng)力。優(yōu)選地，所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，以在開始熱處理之前增大所述帶中的所述拉伸應(yīng)力。優(yōu)選地，所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，以在所述熱處理之后減小所述拉伸應(yīng)カ。優(yōu)選地，所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，用于在所述熱處理的過程中控制所述帶中的所述拉伸應(yīng)力。優(yōu)選地，將沿所述路徑進(jìn)料的所述帶通過引導(dǎo)設(shè)備遞送至結(jié)構(gòu)體上的目標(biāo)位置，所述引導(dǎo)設(shè)備包括_主體；-引導(dǎo)輥，所述引導(dǎo)輥安裝在所述主體上，具有與側(cè)部引導(dǎo)體成直線的平外周表面用于支撐和引導(dǎo)所述帶，所述引導(dǎo)輥具有用于接收所述帶的接收部和用于將所述帶遞送在所述目標(biāo)位置的遞送部；以及-樞軸，所述樞軸用于將所述主體可轉(zhuǎn)動地安裝至所述結(jié)構(gòu)體，所述樞軸具有與所述輥的所述遞送部相切排列的樞軸線；在操作中，所述主體通過所述樞軸相對于所述結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動，以使所述輥的所述接收部接收所述帶并適應(yīng)所述帶的平移，以將所述帶經(jīng)由所述遞送部遞送在所述目標(biāo)位置。優(yōu)選地，在步驟e)中所述非晶態(tài)合金帶與多個間隔開的冷卻圓柱體接觸，所述間隔開的冷卻圓柱體各自具有沿所述路徑設(shè)置的冷卻圓柱表面；步驟e)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述冷卻圓柱表面拉緊以在移動的所述非晶態(tài)合金帶與所述冷卻圓柱表面之間獲得冷卻靜態(tài)接觸的步驟，所述冷卻靜態(tài)接觸以各自的接觸角繞所述冷卻圓柱表面延伸；并且步驟e)還包括將所述冷卻圓柱表面保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟。根據(jù)本發(fā)明，還提供了ー種鑄造為帶的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金通過以下方式熱處理用大于103°C /秒，優(yōu)選大于104°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻在未達(dá)到起始結(jié)晶的溫度在線退火。優(yōu)選地，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁 芯時，在退火后所述帶的大于 0.80。優(yōu)選地，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，在退火后所述帶的B8tl大于約I. 3特斯拉。優(yōu)選地，在這種處理下，所述帶在常溫下是延性的并且在高于ー個高于常溫的溫度是完全延性的。根據(jù)本發(fā)明，還提供了ー種鑄造為帶的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8tlB11Si9，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)，所述鐵基非晶態(tài)合金通過以下方式熱處理用大于103°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻在未達(dá)到起始結(jié)晶的高于450°C的溫度在線退火。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成FeaBbSieCd,其中80<a<84，8<b<18，0<c€5并且0 < d彡3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)，所述鐵基非晶態(tài)合金以下方式熱處理用大于103°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻在未達(dá)到起始結(jié)晶的高于425°C的溫度在線退火。優(yōu)選地，在這種處理下，所述帶在常溫是延性的并且在大于80°C的溫度是完全延性的。優(yōu)選地，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8UBm8Sii1Ca3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種用于與制品交換熱的熱交換系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)包括-支撐結(jié)構(gòu)體；-熱交換器環(huán)形元件，所述熱交換器環(huán)形元件能夠被加熱；-熱擴(kuò)散器環(huán)形元件，所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件具有與所述制品接觸的外表面，所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件具有與所述熱交換器環(huán)形元件接觸的內(nèi)表面；以及-框架結(jié)構(gòu)體，所述框架結(jié)構(gòu)體支撐所述熱交換器環(huán)形元件和所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件，所述框架結(jié)構(gòu)體可轉(zhuǎn)動地安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)體上。優(yōu)選地，所述熱交換器環(huán)形元件是能夠與電功率源滑動可旋轉(zhuǎn)接觸的電阻元件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施方案，所述熱交換器環(huán)形元件是電阻元件，所述熱交換器環(huán)形元件還包括用于通過磁感應(yīng)加熱所述熱交換器環(huán)形元件的天線。優(yōu)選地,所述熱交換系統(tǒng)還包括有縫結(jié)構(gòu)體,所述有縫結(jié)構(gòu)體與所述熱交換器環(huán)形元件整體地形成并且側(cè)向圍繞所述熱交換器環(huán)形元件，所述有縫結(jié)構(gòu)體具有與所述熱交換器環(huán)形元件呈橫向延伸的縫。優(yōu)選地，所述熱交換器環(huán)形元件由不銹鋼制成，而所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件由銅制成并且通過電沉積安裝在所述熱交換器環(huán)形元件上。
根據(jù)本發(fā)明，提供了ー種用于處理非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-移動裝置，所述移動裝置用于將所述非晶態(tài)合金帶沿一條路徑以預(yù)定進(jìn)料速率向前進(jìn)料、拉緊并引導(dǎo)；-加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)用于將所述非晶態(tài)合金帶在沿所述路徑的ー個點(diǎn)處以大于103°C /秒的速率加熱至開始熱處理的溫度；-第一冷卻系統(tǒng)，所述第一冷卻系統(tǒng)將所述非晶態(tài)合金帶以大于103°C/秒的速率冷卻直至所述熱處理結(jié)束；-機(jī)械約束施加裝置，所述機(jī)械約束施加裝置用于在所述熱處理的過程中將一系列機(jī)械約束施加在所述帶上直至所述非晶態(tài)合金帶在所述熱處理之后在靜止時采取特定形狀；以及-第二冷卻系統(tǒng)，所述第二冷卻系統(tǒng)用于在所述熱處理之后，將所述非晶態(tài)合金帶 以保持所述特定形狀的速率冷卻。優(yōu)選地，所述預(yù)定進(jìn)料速率大于Im/秒。優(yōu)選地，所述加熱系統(tǒng)以大于104°C /秒的速率加熱。優(yōu)選地，所述第一冷卻系統(tǒng)以大于104°C /秒的速率冷卻。優(yōu)選地，所述第二冷卻系統(tǒng)將所述非晶態(tài)合金帶冷卻至高于溫度閾值Tdb的處理溫度，所述處理溫度足以獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全延性。優(yōu)選地，所述加熱系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個第一圓柱體，所述至少ー個第一圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第一圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第一張拉設(shè)備，所述第一張拉設(shè)備用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第一圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第一圓柱表面之間獲得第一靜態(tài)接觸，所述第一靜態(tài)接觸以第一接觸角繞所述第一圓柱表面延伸，所述第一圓柱表面的溫度被保持在高于或等于所述開始熱處理的溫度的溫度，所述第一冷卻系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個第二圓柱體，所述至少ー個第二圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第二圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第二張拉設(shè)備，所述第二張拉設(shè)備用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第二圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第二圓柱表面之間獲得第二靜態(tài)接觸，所述第二靜態(tài)接觸以第二接觸角繞所述第二圓柱表面延伸，所述第二圓柱表面的溫度被保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度。優(yōu)選地，所述機(jī)械約束施加裝置包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的，所述至少ー個第三圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第三圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第三拉緊裝置，所述第三拉緊裝置將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第三圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第三圓柱表面之間獲得第三靜態(tài)接觸，所述第三靜態(tài)接觸以第三接觸角繞所述第三圓柱表面延伸，所述第三圓柱表面的溫度被保持在所述開始熱處理的溫度。優(yōu)選地，所述張拉設(shè)備以在25至200MPa的范圍內(nèi)的張カ將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊。更優(yōu)選地，所述張拉設(shè)備以在50至IOOMPa的范圍內(nèi)的張カ將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊。優(yōu)選地，其中所述張拉設(shè)備將所述非晶態(tài)合金帶拉緊以有利于在所述帶中形成磁各向異性。
優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個引導(dǎo)輥，所述引導(dǎo)輥最接近第一、第二或第三圓柱體中選中的ー個，所述引導(dǎo)輥具有小于選中的圓柱體的一個的半徑并且設(shè)置于最接近所述帶與所述選中的圓柱體之間的初始接觸點(diǎn)和最終接觸點(diǎn)兩者處以最大化所述選中的圓柱體的所述接觸角。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述系統(tǒng)還包括芯軸，在所述芯軸上卷起特定量的所述非晶態(tài)合金帶，所述芯軸具有內(nèi)半徑和外半徑，所述特定形狀具有在所述內(nèi)半徑至所述外半徑之間選擇的曲率半徑。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施方案，所述系統(tǒng)還包括用于將所述非晶態(tài)合金帶的段切割和層疊的切割器和層疊裝置。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，所述機(jī)械約束施加裝置施加約束以沿所述非晶態(tài)合金帶的長度改變所述非晶態(tài)合金帶的所述特定形狀的曲率半徑，并且所述系統(tǒng)還包括芯軸，在所述芯軸上卷起特定量的所述非晶態(tài)合金帯。 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括涂布系統(tǒng)，所述涂布系統(tǒng)用于用介電材料涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。優(yōu)選地，所述介電材料是有機(jī)介電材料。優(yōu)選地，所述涂布系統(tǒng)是電沉積系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括電壓施加裝置和浸浴系統(tǒng)，所述電壓施加裝置用于在所述非晶態(tài)合金帶上施加電壓，所述浸浴系統(tǒng)包含有機(jī)聚合物和去離子水的乳狀液，將所述帶向前進(jìn)料通過所述乳狀液一段時間。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括粘合劑涂布系統(tǒng)，所述粘合劑涂布系統(tǒng)用于用粘合劑涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括張拉設(shè)備，所述張拉設(shè)備用于沿所述路徑増大或減小所述非晶態(tài)合金帶中的張力，所述張拉設(shè)備包括-至少ー個電動機(jī)，所述至少一個電動機(jī)具有軸；-環(huán)形，所述環(huán)形連接至所述電動機(jī)的所述軸，所述環(huán)形裝置具有以ー個角度與所述帶形成靜態(tài)接觸的表面，所述表面具有相對于所述帶的靜摩擦系數(shù)；以及-控制器，所述控制器用于控制所述電動機(jī)軸的扭矩以增大或減小所述非晶態(tài)帶中的拉伸應(yīng)力。優(yōu)選地，所述第二冷卻系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的多個間隔開的冷卻圓柱體，所述間隔開的冷卻圓柱體各自具有沿所述路徑設(shè)置的冷卻圓柱表面；所述系統(tǒng)還包括張拉系統(tǒng)，所述張拉系統(tǒng)用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述冷卻圓柱表面拉緊以在移動的所述非晶態(tài)合金帶與所述冷卻圓柱表面之間獲得冷卻靜態(tài)接觸，所述冷卻靜態(tài)接觸以各自的接觸角繞所述冷卻圓柱表面延伸；所述冷卻圓柱表面的溫度被保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度?，F(xiàn)在將參考附圖給出本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的非限制性描述。


圖I是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的ー種用于將彎曲形狀的非晶態(tài)合金帶通過將所述帶在熱輥上并且之后在冷輥上向前傳送而在線退火的系統(tǒng)的示意圖；圖2是加入了帶進(jìn)料卷筒和卷取芯軸的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖3a和3b是加入了用于增大輥上接觸角的小引導(dǎo)輥的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖4a是加入了用于預(yù)加熱所述帶的熱輥的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖4b是加入了兩個用于預(yù)加熱所述帶的熱輥的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖5是加入了三個用于進(jìn)ー步冷卻所述帶的冷輥的圖4b中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖6a是加入了用于以可變曲率退火所述合金帶的熱輥的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖； 圖6b是加入了用于退火平緩彎曲形式的合金帶的熱輥的圖I中所示的系統(tǒng)的示意圖；圖7a是顯示當(dāng)不使用預(yù)加熱時沿圖24中所示的系統(tǒng)內(nèi)的移動路徑所述帶的溫度分布的曲線圖；圖7b是顯示當(dāng)使用預(yù)加熱時沿圖24中所示的系統(tǒng)內(nèi)的移動路徑所述帶的溫度分布的曲線圖；圖7c是顯示當(dāng)通過圖5中所示的冷輥時所述帶的溫度分布的曲線圖；圖8是顯示當(dāng)將所述帶冷卻至高于延性的溫度至脆性極限溫度時當(dāng)沿圖24中所示的系統(tǒng)內(nèi)的移動路徑移動時所述帶的溫度分布的曲線圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的熱輥的內(nèi)和外包層環(huán)的透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的包含感應(yīng)天線的熱輥的內(nèi)和外包層環(huán)的透視圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的熱輥構(gòu)型的透視圖；圖12是具有凸緣和中空軸的圖11中所示熱輥的透視圖；圖13是安裝在支撐部件上的根據(jù)圖12中所示的熱輥的側(cè)截面視圖和局部視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的冷輥的側(cè)截面視圖；圖15a是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案的冷輥的側(cè)截面視圖；圖15b是圖15a中所示的冷輥的中空部分中包含的一些元件的透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的用于將帶遞送至引導(dǎo)輥上的精確位置處的系統(tǒng)的不意圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案的用于將帶遞送至引導(dǎo)輥上的精確位置處的系統(tǒng)的透視圖；圖18a是通過絞盤輪的帶的示意圖；圖18b是通過絞盤輪對帶施加的張カ關(guān)于角位的曲線圖；圖19a和19b是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的絞盤驅(qū)動器的前視圖和透視圖；圖20a和20b是根據(jù)本發(fā)明另一個優(yōu)選實施方案的四個絞盤驅(qū)動器的前視圖和透視圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的具有兩個絞盤驅(qū)動器的帶張拉設(shè)備的示意圖22是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案的具有多個絞盤驅(qū)動器的帶張拉設(shè)備的不意圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方案的在線退火設(shè)備的示意圖，該退火設(shè)備包括用于在線退火彎曲形狀的非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)；帶張拉設(shè)備，即將所述帶遞送至引導(dǎo)輥上的精確位置處的系統(tǒng)；進(jìn)料卷筒；以及卷取芯軸；圖24是根據(jù)本發(fā)明的另ー個優(yōu)選實施方案的用于在線退火彎曲形狀的非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)的示意圖。本發(fā)明的優(yōu)選實施方案現(xiàn)在將給出本發(fā)明的不同優(yōu)選目的。本發(fā)明的ー個目標(biāo)是提供一種用于以高帶加熱和冷卻速率熱處理非晶態(tài)合金帶 的在線退火方法和設(shè)備。本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供ー種用于將非晶態(tài)合金帶熱處理為在所述熱處理之后在靜止時采取特定形狀的在線退火方法和設(shè)備。優(yōu)選地，本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供可用來以低成本制造環(huán)形磁芯的彎曲退火的并且延性的鐵基非晶態(tài)合金帯。優(yōu)選地，本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供用于在線退火非晶態(tài)合金帶的低成本方法。優(yōu)選地，本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供一種用于在線退火壓緊的非晶態(tài)合金帶的方法。優(yōu)選地，本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供一種用于在線退火非晶態(tài)合金帶的方法，所述方法以高帶進(jìn)料速率操作。優(yōu)選地，本發(fā)明另ー個目標(biāo)是提供一種平退火的且延性的鐵基非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶可以用來以低成本制造層疊磁芯。優(yōu)選地，本發(fā)明的另ー個目標(biāo)是提供一種在線退火鐵基非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶展現(xiàn)出對于制造用于配電變壓器的芯、HIF、脈沖功率芯以及其他制品的可接受的磁性質(zhì)。本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思為了得到具有用于制備配電變壓器、HIF、脈沖功率磁芯以及其他制品的可接受磁性質(zhì)的帶，將鐵磁性非晶態(tài)合金帶以與處理后其將具有的形狀相同的形狀加熱、處理和冷卻不是必要的。拒信可以將非晶態(tài)合金帶在使所述帶具有一系列不同預(yù)定構(gòu)型的情況下在線退火，同時將所述帶沿所述處理向前傳送。這通過以下方式完成控制在處理溫度下出現(xiàn)在合金中的流序，以確保其朝向某ー結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行，在所述結(jié)構(gòu)狀態(tài)下，當(dāng)在處理之后將所述帶彎曲為接近最終形狀時，大部分的殘留應(yīng)カ和所施加的彎曲應(yīng)カ將被消除。用本發(fā)明的設(shè)備，將非晶態(tài)合金帶在線退火以在處理之后采取所期望的最終形狀。在本發(fā)明中，處理溫度必須足夠高并且必須持續(xù)足夠長，以使得所獲得的降低的粘度允許沿上述一系列所施加的構(gòu)型發(fā)生充分的流變，以便影響在處理之后所得到的最終形狀。本發(fā)明可以提供比用以上現(xiàn)有技術(shù)的方法獲得的傳熱速率高得多的傳熱速率。優(yōu)選地，高傳熱速率通過利用向前傳送的帶的兩個側(cè)面之一與熱傳導(dǎo)環(huán)形轉(zhuǎn)動體沿相當(dāng)大的外周部分之間的延長直接靜態(tài)接觸而提供(在本文中靜態(tài)接觸是指兩個表面之間的無滑動直接機(jī)械接觸)。使用更高的傳熱速率用于加熱和冷卻將提高帶溫上升或下降速率。本發(fā)明可以以大于103°c /秒，并且優(yōu)選地，在某些情形下，甚至大干104°c /秒的溫度升高或降低速率加熱或冷卻20至30 y m厚的金屬帶。在本發(fā)明中，冷卻被細(xì)分為兩個連續(xù)的階段以高溫度下降速率操作的第一階段冷卻，其將用于將帶溫迅速降低至充分低于處理溫度，以便足以減慢流變和結(jié)構(gòu)弛豫，并因此停止熱處理。第一階段之后是以足夠的溫度降低速率冷卻的第二階段，所述第二階段將用來使帶溫降低至這樣的點(diǎn)在該點(diǎn)處，當(dāng)熱處理結(jié)束時帶的結(jié)構(gòu)狀態(tài)將被保持。優(yōu)選地，在第一階段冷卻后，將流變和結(jié)構(gòu)弛豫減慢至這樣的點(diǎn)其中合金不再歸因于第二階段冷卻中發(fā)生的帶處理而出現(xiàn)顯著的結(jié)構(gòu)變化。在本發(fā)明中，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以限制在線退火處理中的結(jié)構(gòu)弛豫以得到延性的帶。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在高于傳統(tǒng)爐內(nèi)退火溫度的處理溫度在不開始結(jié)晶的情況下將鐵基非晶態(tài)合金帶在線退火。用本發(fā)明可以在非晶態(tài)合金芯的生產(chǎn)中使用應(yīng)カ退火，所述非晶態(tài)合金芯可用于制造用于配電變壓器、HIF、脈沖功率芯以及其他制品的磁芯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在少于I秒，優(yōu)選少于十分之一秒的期間內(nèi)將向前傳送的帶連續(xù)在線退火，以限制結(jié)構(gòu)弛豫并因此得到延性的帯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，還可以將非晶態(tài)鐵磁合金帶以大于Im/秒的進(jìn)料速率，甚至以大于約5m/秒，甚至以在IO1m/秒速率的范圍內(nèi)的進(jìn)料速率在線退火，因此允許退火帶材料的大批量生產(chǎn)速率，以用于制備退火后卷起的芯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，在線退火設(shè)備的尺寸小并且需要最小的占地面積， 這顯著有助于降低成本。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，與傳統(tǒng)的退火后卷起的芯比較，可以制備展現(xiàn)較低磁芯損耗的退火后卷起的芯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以制備表現(xiàn)出大于約I. 3特斯拉的B8tl的退火后卷起的芯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以制備展現(xiàn)大于0. 80的B8(l/Bsat的退火后卷起的芯。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶在處理之后可切割，以允許容易的退火后卷起。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金帶，所述鐵基非晶態(tài)合金帶在處理之后在至少ー側(cè)上可折疊。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金在處理之后保持延性。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金在處理之后可以在完全延性的狀態(tài)處理。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以將鐵基非晶態(tài)合金在整個處理工藝期間以完全延性的狀態(tài)在線退火，以最小化破損的風(fēng)險。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金帶，所述鐵基非晶態(tài)合金帶在處理之后Tdb°保持低于常溫。用本發(fā)明，根據(jù)優(yōu)選實施方案，可以在線退火鐵基非晶態(tài)合金帶，所述鐵基非晶態(tài)合金帶在處理之后可以被沖壓、切割或撕開。在本發(fā)明中，根據(jù)優(yōu)選實施方案，提供了一種鐵基非晶態(tài)合金，通過用大于103°C /秒，優(yōu)選大于104°c /秒的溫度速率加熱和冷卻在不達(dá)到起始結(jié)晶的溫度的在線退火熱處理過的非晶態(tài)合金當(dāng)鑄造成帶時，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，具有大于0. 80的B8(l/Bsat。此外，這種非晶態(tài)合金在常溫下是延性的。此外，這樣的非晶態(tài)合金在高于略高于常溫的溫度下是完全延性的。在本發(fā)明中，根據(jù)優(yōu)選實施方案，提供了一種鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金具有標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8tlB11Si9，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。通過用大于103°C/秒，優(yōu)選大于104°C /秒的溫度速率加熱和冷卻，在高于450°C不達(dá)到起始結(jié)晶溫度的情況下在線退火熱處理的這種非晶態(tài)合金，當(dāng)鑄造成帶時，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，具有大于0. 80的B8(l/Bsat。此外，這種非晶態(tài)合金在常溫下是延性的。此外，這種非晶態(tài)合金在高于略高于常溫的溫度，優(yōu)選高于100°C的溫度下是完全延性的。此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金具有大于約I. 3特斯拉的B8tlt5此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金在I. 3特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度在60Hz具有低于0. 25ff/kg的磁芯損耗。在本發(fā)明中，根據(jù)優(yōu)選實施方案，提供了一種鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金具有化學(xué)組成FeaBbSieCd,其中80 < a < 84，8 < b < 18，0 < c < 5并且0 < d彡3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。通過用大于103°C /秒，優(yōu)選大于104°C /秒的溫度速率加熱和冷卻，在高于425°C在不達(dá)到起始結(jié)晶溫度的情況下在線退火熱處理的這種非晶態(tài)合金，當(dāng)鑄造成帶時當(dāng)將該帶層疊或卷起以形成磁芯時，具有大于0. 80的B8(l/Bsat。此夕卜，這種非晶態(tài)合金在常溫下是延性的。此外，這種非晶態(tài)合金在高于略高于常溫的溫度，優(yōu)選高于80°C的溫度是完全延性的。此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金具有大于約I. 3特斯拉，甚至大于I. 4特斯拉，甚至大于約I. 5特斯拉的B8tlt5此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金在
I.5特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度在60Hz具有低于0. 25ff/kg的磁芯損耗。

在本發(fā)明中，根據(jù)優(yōu)選實施方案，提供了一種鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金具有標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8, AuSiuCa3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。這種通過用大于103°C /s，優(yōu)選大于104°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻，在高于425°C在不達(dá)到起始結(jié)晶溫度的情況下在線退火熱處理的非晶態(tài)合金，當(dāng)鑄造成帶時，當(dāng)將所述帶被層疊或卷起以形成磁芯時，具有大于0. 80，優(yōu)選大于0. 90的B8Q/Bsat。此外，這種非晶態(tài)合金在常溫下是延性的。此外，這種非晶態(tài)合金在高于略高于常溫的溫度，優(yōu)選高于80°C的溫度下是完全延性的。此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金具有大于約I. 3特斯拉，甚至大于約I. 4特斯拉，甚至大于約I. 5特斯拉的B8tlt5此外，磁芯中的這種非晶態(tài)合金在I. 5特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度在60Hz具有低于0. 25ff/kg的磁芯損耗。參考圖1，示出了一種用于在線退火非晶態(tài)合金帶的設(shè)備，其包括具有外半徑rl的熱輥I ;具有較小外半徑r2并且平行且在與輥I的選定距離d處轉(zhuǎn)動的冷輥2。熱輥和冷輥外表面由具有導(dǎo)熱性和熱慣性的材料構(gòu)成。熱輥和冷輥包括用于控制進(jìn)入或離開各個輥的熱通量的熱源和/或散熱器?？梢允褂门c密封的中空輥的導(dǎo)熱內(nèi)表面接觸循環(huán)并經(jīng)由位于軸中心的進(jìn)入和離開孔通過所述輥的傳熱流體或氣體而進(jìn)行熱源和/或散熱器與輥之間熱的流動。對于進(jìn)入輥中的熱通量，可以將傳熱流體或氣體替換為來自燃燒器的火焰或與中空輥的導(dǎo)熱內(nèi)表面接觸的電加熱元件。電加熱元件可以經(jīng)由設(shè)置在輥軸上的滑動觸點(diǎn)連接至電功率源，或優(yōu)選地，通過使用位于輥的中空部分中并且貼近具有導(dǎo)電性的內(nèi)輥表面的固定高頻(HF)磁感應(yīng)加熱天線連接至電功率源,所述HF磁感應(yīng)天線通過棍軸中的開ロ連接至HF電源。將薄非晶態(tài)合金帶以給定帶進(jìn)料速率、溫度T A°并且在沿帶縱軸施加的第一機(jī)械拉伸應(yīng)カSI下在進(jìn)入點(diǎn)3處進(jìn)料。之后將該帶引導(dǎo)通過選定路徑，其沿該路徑以相同進(jìn)料速率、在溫度Tf并且在第二外加機(jī)械拉伸應(yīng)カS2下在出口點(diǎn)7處離開之前將經(jīng)受一系列物理變形和熱處理。優(yōu)選地，在點(diǎn)3處進(jìn)入的帶與其鋳造后狀態(tài)比較顯示很小的結(jié)構(gòu)變化。處理順序可以通過選擇位于進(jìn)入點(diǎn)3處的帶的段并且在沿著行進(jìn)路徑移動的同時經(jīng)過一系列熱和結(jié)構(gòu)變化，從而進(jìn)行最佳描述。從點(diǎn)3開始并向前移動，帶首先在熱輥I的外表面上的點(diǎn)4處形成靜態(tài)接觸，在這里它彎曲至半徑rl。從這點(diǎn)開始，帶開始以高升溫速率變熱并在給定轉(zhuǎn)動角Q1之內(nèi)與熱輥I保持接觸，直至點(diǎn)5。當(dāng)隨熱輥I外表面轉(zhuǎn)動的同時，帶溫升高至低于或等于熱輥I外表面溫度的處理溫度。在點(diǎn)5處，熱帶與熱輥I脫離接觸并以平構(gòu)型且在處理溫度下通過到達(dá)位于距點(diǎn)5行進(jìn)距離d處的點(diǎn)6，從而與平行于輥I的冷輥2的外表面形成第二靜態(tài)接觸并且，在那里它在相同側(cè)上再次彎曲至半徑r2。從這點(diǎn)開始，帶開始以高降溫速率冷卻。帶在給定轉(zhuǎn)動角Q2內(nèi)與冷輥2保持接觸直至點(diǎn)8。在隨冷輥2轉(zhuǎn)動的同時，帶溫下降至高于或等于冷輥2外表面溫度的溫度Tf。在離開冷輥2之后，帶或者卷取在芯軸上并緩慢地冷卻至常溫或者，被移開以在卷起在卷取芯軸上之前進(jìn)ー步冷卻(例如，另外的冷輥)或加工。圖I的裝置設(shè)備最適于將向前傳送的薄非晶態(tài)合金帶連續(xù)應(yīng)カ釋放從而采取彎曲形狀。通常，非晶態(tài)合金帶將具有高達(dá)50 y m的厚度，更典型地為約20至30 y m。在本發(fā)明中，在處理之后帶將顯示最大消除應(yīng)カ的靜止位置中的加工后自然彎曲半徑ra大于半徑r2。為此是這樣，必須將帶溫升高至處理溫度達(dá)到足夠時間段以便消除歸因于増大的流變的殘余和外加彎曲應(yīng)カ以及帶中存在的拉伸應(yīng)力。在處理溫度下合金中發(fā)生的流變順序的控制通過用與沿?zé)崽幚砺窂较蚯皞魉偷膸Ы佑|轉(zhuǎn)動的輥對帶施加的彎曲應(yīng)カ的順序控制。在處理的過程中，帶連續(xù)地改變構(gòu)型，從彎曲至半徑rl開始，接著是平的，并在相同側(cè)再次彎曲至半徑r2。當(dāng)達(dá)到處理溫度時，在輥I上發(fā)生一部分的應(yīng)カ釋放。從點(diǎn)5至冷輥2上的點(diǎn)6的行進(jìn)路徑在處理溫度下以平構(gòu)型完成并且增加的未彎曲外加應(yīng)カ得到釋放。一 旦到達(dá)點(diǎn)6，在與輥I上相同的彎曲側(cè)上以小半徑r2施加的再施加彎曲應(yīng)カ的應(yīng)カ釋放作用在第一冷卻階段的初始部分的過程中帶的溫度仍然接近處理溫度的同時發(fā)生。以這種方式，當(dāng)彎曲至接近大于r2的半徑ra時帶將回到基本上消除應(yīng)カ的狀況。當(dāng)在點(diǎn)8處離開輥時，第一冷卻階段完成并且?guī)豑f已充分降到低于處理溫度以允許進(jìn)ー步的帶處理，同時在第二冷卻階段繼續(xù)冷卻而不引起進(jìn)ー步的顯著有害的應(yīng)カ消除。因為十分接近地地遵循阿倫尼烏斯定律合金的粘度隨溫度的倒數(shù)而増大，從處理溫度下降幾十度是足夠的。當(dāng)將帶卷起在卷取芯軸上吋，或者優(yōu)選地在將其卷取在芯軸上之前，使用任何附加冷卻工具如附加冷輥或氣體的冷卻噴射，可以完成第二階段冷卻。處理之后在靜止位置所得到的自然彎曲半徑ra是帶厚度和進(jìn)料速率、輥I和2的溫度、半徑rl和r2、接觸角0ェ和0 2以及距離d的函數(shù)。而且，在處理過程中伴隨帶的位移一直保持拉伸應(yīng)カ以取決于合金組成誘導(dǎo)沿或垂直于帶縱軸取向的磁各向異性。在圖I的設(shè)備中，在保持可接受的退火處理的同時，可以獲得的最高帶進(jìn)料速率受以下各項的限制輥與帶之間的傳熱速率、帶厚度、接觸區(qū)域的角距離(Qxr)以及輥溫。輥與帶之間的傳熱速率依賴于兩個接觸面之間的接觸面積。由于兩個接觸面的ー些粗糙特性，接觸面積減小至受所施加的接觸壓カ影響的ー個分?jǐn)?shù)。如果施加ー些壓力，接觸面積將提聞。而且，升聞的溫度下減小的粘度在所述壓カ下將提聞接觸面積。此外，對于具有減小的表面粗糙度的非晶態(tài)合金帶，接觸面積將提高。在所示設(shè)備中，接觸壓カ通過在向前傳送的帶中施加的機(jī)械拉伸應(yīng)カ而施加以擠壓輥。這種擠壓カ產(chǎn)生接觸壓力，其正比于拉伸應(yīng)カ并且反比于輥半徑。輥2的半徑!'2小于輥I的半徑rl，帶在冷卻時在輥2上將具有更高的接觸面積。而且，如圖7a中所示，隨著帶與輥表面之間的溫度差消失，在接觸輥的同時帶中溫度變化速率十分接近地遵循負(fù)指數(shù)式衰減:_e_x (加熱帶)，或正指數(shù)式衰減e_x (冷卻帯)而演變。優(yōu)選地，輥2的表面溫度大大低于處理溫度以得益于在十分接近地遵循正指數(shù)式衰減(e_x)的初始部分處發(fā)生的較高降溫速率。當(dāng)溫度Tf在點(diǎn)8處還沒有充分下降至低于處理溫度以允許進(jìn)ー步的帶處理時，同時當(dāng)?shù)诙鋮s階段繼續(xù)冷卻而不引起進(jìn)ー步顯著有害的應(yīng)カ消除時，獲得用于保持相同退火曲率的最大帶進(jìn)料速率。在這種情況下，熱處理未結(jié)束并且必須通過在極接近第一冷輥2的第二冷輥2上接觸而繼續(xù)第一冷卻階段。所得到的最終的彎曲形狀將通過考慮到這種增加的輥對熱處理的作用而確定。優(yōu)選地，進(jìn)行本發(fā)明的退火エ藝以最小化結(jié)構(gòu)弛豫從而獲得延性帯。據(jù)信非晶態(tài)合金瞬間粘度和隨時間的粘度増大速率的溫度倒數(shù)的依賴性對于低于Tg°的溫度非常接近地遵循阿倫尼烏斯定律。在升高的溫度但仍低于Tg°，減小的粘度將導(dǎo)致流變將隨應(yīng)カ増大。對于初始外加應(yīng)カ或殘留應(yīng)力，流變的作用將以相關(guān)的時間常數(shù)隨時間逐漸消除應(yīng)力。在恒定結(jié)構(gòu)(即沒有結(jié)構(gòu)弛豫)中，該時間常數(shù)指數(shù)正比于合金的溫度倒數(shù)。溫度越高，所需的應(yīng)力消除時間越短。此外，如果存在恒定的外加應(yīng)力，則將存在恒定的流變。然而，在結(jié)構(gòu)弛豫也發(fā)生的情況下，由于隨著合金原子結(jié)構(gòu)朝向平衡狀態(tài)的重排的粘度持續(xù)增大，將存在增大的流變阻カ。這將延長消除應(yīng)カ的時間常數(shù)，其由于合金中存在結(jié)構(gòu)變化而是不可逆的。由于結(jié)構(gòu)弛豫的作用，在低于Tg°的預(yù)定溫度下，在非晶態(tài)合金樣品上突然施加的應(yīng)カ的應(yīng)カ消除的所需時間將依賴于該樣品經(jīng)歷的熱歷史而增加。在本發(fā)明的ー個優(yōu)選實施方案中，加熱時間、退火時間、處理構(gòu)型的順序以及冷卻方法基于該結(jié)構(gòu)變化將如何影響帶的退火時間常數(shù)和延性而實現(xiàn)。熱處理進(jìn)行至充分消除殘余應(yīng)カ和一系列外加應(yīng) 力所需的最少時間，這依賴于與所選擇的處理溫度以及處理過程中結(jié)構(gòu)狀態(tài)的演變相關(guān)的時間常數(shù)。超過這個最小時間是不必要的并且將允許對帶的延性有害的太多結(jié)構(gòu)弛豫的發(fā)生。一旦達(dá)到處理溫度，可用于消除外加應(yīng)カ的較短的時間常數(shù)在開始處理時出現(xiàn)。因此，殘余和外加彎曲應(yīng)カ主要在到達(dá)圖I中的點(diǎn)5時消除。優(yōu)選地，通過將輥2置于非常靠近輥I將行進(jìn)距離d保持為較短以限制進(jìn)ー步的結(jié)構(gòu)弛豫。優(yōu)選地，確定輥2半徑r2的選擇以獲得在處理之后以接近rl的彎曲半徑進(jìn)行彎曲時顯示出最大應(yīng)カ消除的冷卻合金帯。優(yōu)選地，一旦熱處理結(jié)束，該在線退火的非晶態(tài)合金帶仍然處于其非晶態(tài)狀態(tài)。然而，在另ー個實施方案中，可以增大熱處理溫度和時間以達(dá)到合金的起始結(jié)晶?？梢栽O(shè)置處理溫度和時間的選擇以在該合金發(fā)生部分或完全結(jié)晶化的情況下結(jié)束熱處理。本發(fā)明的在線退火設(shè)備的這種用語對于需要結(jié)晶化退火的非晶態(tài)合金可以是有益的。現(xiàn)在參考圖2，所述設(shè)備還優(yōu)選包括進(jìn)料帶卷筒9和卷取芯軸10。帶卷筒芯軸和另ー個芯軸經(jīng)由軸分別連接至電動機(jī)。操作中，電動機(jī)之一轉(zhuǎn)動以調(diào)整帶速度同時另ー個處于扭矩控制模式以調(diào)節(jié)向前傳送的帶中的機(jī)械拉伸應(yīng)力。輥I和2自由轉(zhuǎn)動并通過充當(dāng)驅(qū)動帶的帶驅(qū)動，并且拉伸應(yīng)力SI和S2相同。在圖I的設(shè)備中，在給定的帶進(jìn)料速率下在輥I上的處理時間正比于接觸角e 17并且在輥2上的冷卻時間正比于接觸角02?，F(xiàn)在參考圖3a和3b，示出了圖I所示設(shè)備的修改形式，其通過增加平行且貼近熱輥I或2轉(zhuǎn)動的小引導(dǎo)輥10提供更寬的接觸角9ェ或6 2。引導(dǎo)輥10可以在帶的行進(jìn)路徑上剛好位于其進(jìn)入點(diǎn)3之后或剛好在離開點(diǎn)7之前。在這兩個設(shè)備中，帶進(jìn)料和卷取芯軸可以位于較遠(yuǎn)位置。引導(dǎo)輥半徑優(yōu)選較小以最大化Q1或0 2。用圖3a和3b的修改設(shè)備，可以增大帶進(jìn)料速率同時在熱輥I上保持與圖I中所示的設(shè)備相同的處理時間和溫度。在圖3b中，02也増大。因為應(yīng)カ消除作用主要當(dāng)帶接近處理溫度時發(fā)生，所以在所述帶從T A°開始加熱達(dá)到處理溫度時不發(fā)生顯著的應(yīng)カ消除，如圖7a中所示。如果當(dāng)在點(diǎn)4處形成接觸時帶溫T A°接近處理溫度，并且優(yōu)選地處于其中結(jié)構(gòu)弛豫與表征其鑄造后狀態(tài)的初始結(jié)構(gòu)狀況比較沒有發(fā)生顯著進(jìn)行的狀態(tài)，可以使用全部角距離(elXri)用于消除應(yīng)力。這樣，可以進(jìn)ー步增加在給定帶進(jìn)料速率和輥溫度下在輥I上的處理時間。在另ー個優(yōu)選實施方案中，在使帶經(jīng)受一系列處理構(gòu)型之前進(jìn)行帶的加熱。結(jié)構(gòu)弛豫確實將出現(xiàn)，但本發(fā)明中的加熱時間與處理時間可比擬并且，考慮到結(jié)構(gòu)弛豫進(jìn)行速度隨溫度的倒數(shù)指數(shù)式増加并且當(dāng)加熱時溫度處于升高模式，如果剛好在帶與熱輥I形成接觸之前很短的時刻該升溫達(dá)到接近處理溫度，則將不會發(fā)生顯著的結(jié)構(gòu)弛豫?，F(xiàn)在參考圖4a，示出了圖I的設(shè)備的修改形式，其中増加了具有半徑r3并且平行且貼近輥I轉(zhuǎn)動的第二熱輥11。帶的行進(jìn)路徑改變以在其路徑上増加熱輥11。在點(diǎn)4處與輥I形成接觸之前，帶在點(diǎn)12處與輥11的熱表面形成靜態(tài)接觸，其中它還彎曲至熱輥半徑r3并開始以高升溫速率變熱。帶在給定的轉(zhuǎn)動角e3內(nèi)與熱輥表面保持接觸。當(dāng)在轉(zhuǎn)動中隨熱輥11表面移動時，帶溫升高至低于或等于熱輥11溫度的溫度。在點(diǎn)13處，熱帶與熱輥11脫離接觸并以平構(gòu)型通過到達(dá)熱輥I的點(diǎn)4并遵循如與圖I所述的相同路徑。所得到的溫度分布在圖7b中示出。優(yōu)選地，當(dāng)與輥11接觸隨其轉(zhuǎn)動時，帶溫恒定地處于升高模式。更優(yōu)選地，當(dāng)在點(diǎn)13處脫離與輥11的接觸時，帶溫基本上達(dá)到處理溫度。之后調(diào)整熱輥I熱源或散 熱器以將引入的帶保持在處理溫度同時在整個轉(zhuǎn)動角Q1內(nèi)接觸。而且，將熱輥11放置于貼近輥I以最小化輥11與輥I之間的平構(gòu)型中的點(diǎn)13與點(diǎn)4之間的行進(jìn)路徑長度。優(yōu)化輥11表面溫度、外半徑r3和接觸角0 3的選擇以減少溫度升高時間，以便限制在到達(dá)點(diǎn)4之前的結(jié)構(gòu)弛豫的進(jìn)行。通過將輥11的溫度設(shè)置為高于處理溫度而有可能減少溫度升高時間，其中帶在其溫度達(dá)到接近處理溫度時離開輥11，以便獲益于帶溫十分接近地遵照的負(fù)指數(shù)式衰減(_e_x)的初始部分的較高升溫速率。此外，將影響輥11上的升溫速率并因此影響在離開點(diǎn)處的帶溫的帶厚度的任何緩慢漸次變化可以通過校正輥11的溫度進(jìn)行補(bǔ)償。這種厚度變化可以通過監(jiān)控供給輥I以在進(jìn)入的預(yù)熱帶上保持處理溫度的功率而容易地檢測。進(jìn)ー步減少溫度升高時間的另ー種途徑是使用ー個以上的熱輥11，它們具有較小外半徑并且并排且平行設(shè)置用于預(yù)熱所述帶，其從ー個輥至另一個輥遵循蛇形路徑。在多個較小熱輥周圍蛇行的帶將從帶的每ー側(cè)交替地加熱，并且因為在輥上的加壓接觸相對于其外半徑以反比方式增大而在給定拉伸應(yīng)カ下更快速地加熱。與僅從ー側(cè)加熱比較，從帶的每ー側(cè)的交替加熱還減小穿過厚度的梯度溫度，由此提供穿過帶厚度的更均勻的升溫速率。在相等的帶升溫速率下，較小的輥因此可以用來減小帶拉伸應(yīng)力，由此降低處理的過程中破裂的風(fēng)險。在圖4b中，圖4a的熱棍11已由半徑r3a和r3b的兩個較小棍Ila和Ilb代替。用這種修改設(shè)備，可以使兩個輥Ila和Ilb的角距離之和(0 Saxr3a+ 0 sbxr3b)小于用于相同帶拉伸應(yīng)カ的圖4a的角距離(0 sxr3)，因為帶溫更快速地升高，如圖7b所示，由此進(jìn)一歩限制在到達(dá)點(diǎn)4之前的結(jié)構(gòu)弛豫的進(jìn)行。在本發(fā)明中，通過帶的兩個側(cè)面之一、或交替地在每ー側(cè)上與沿傳熱輥的主要周邊部分之間的直接靜態(tài)接觸加熱和冷非晶態(tài)合金帶的操作必須顧及合金的熱膨脹或收縮。當(dāng)經(jīng)受溫度變化時，合金當(dāng)其溫度升高時會發(fā)生膨脹，或者當(dāng)其溫度下降時發(fā)生收縮。這種現(xiàn)象將在帶與輥表面防止帶滑動的錨固接觸點(diǎn)處產(chǎn)生集中的表面剪切應(yīng)力。在在線退火エ藝加熱階段的過程中，因為帶隨著溫度變高發(fā)生膨脹，所以合金粘度下降并且出現(xiàn)的表面剪切應(yīng)カ隨著増大的流變而被消除。因此，當(dāng)將帶加熱時沒有顯著的表面剪切應(yīng)カ積累。然而，這在使用冷輥的冷卻階段是不同的情況。隨著溫度降低，帶發(fā)生收縮同時其粘度快速増大。這將引入増大的集中表面剪切應(yīng)力，其可引起錨固接觸點(diǎn)坍塌并因此發(fā)生冷輥表面的磨損。在本發(fā)明中，這種磨損問題可以通過在如圖5中所示的帶溫降低過程中使帶在ー系列小角距離(Qxr)上蛇行通過多個冷輥而顯著減小。在多個冷輥上的跳轉(zhuǎn)將在累積的集中剪切應(yīng)カ到達(dá)其中磨損變?yōu)閲?yán)重問題的輥上的點(diǎn)之前在每次跳轉(zhuǎn)處將累積的集中剪切應(yīng)カ清零。如果在第二冷卻階段中使用多個冷輥，則它們的數(shù)量和各自的角距離(0xr)可以根據(jù)如圖7c中所示的每個輥上的最大容許溫降A(chǔ)T。以及將帶卷取在芯軸上的最終溫度T/而選擇。對于圖I至5中的冷輥2，優(yōu)選的是最小化角距離(0 2xr2)直至當(dāng)在點(diǎn)8處離開輥時帶溫Tf已充分降低到低于處理溫度，以允許進(jìn)ー步的帶處理同時繼續(xù)冷卻而不引起進(jìn)ー步的顯著有害的應(yīng)カ消除，否則如進(jìn)一歩下降至低于該點(diǎn)，則將發(fā)生本可避免的磨損。而且，反復(fù)地使累積的集中表面剪切應(yīng)カ歸零將減弱殘留應(yīng)カ的引入，所述殘留應(yīng)カ貢獻(xiàn)于處理后帶的磁性質(zhì)的劣化。
現(xiàn)在參考圖6a，示出了圖I所示的設(shè)備的修改形式，其用于將非晶態(tài)合金帶在線退火，在以可程序化半徑ra處理之后所述非晶態(tài)合金帶顯示最大的應(yīng)カ消除。合金中在處理溫度發(fā)生的流變順序的控制通過在沿?zé)崽幚砺窂脚c向前傳送的帶接觸轉(zhuǎn)動的另外的輥上使帶進(jìn)一歩彎曲而改變。該設(shè)備還包括輥14，所述輥14具有預(yù)定半徑r4并且在點(diǎn)5與點(diǎn)6之間的某個地方接觸帶，并且平行于輥I和2。當(dāng)從輥I行進(jìn)到輥2時，帶以接觸角04在輥14上向后彎曲以消除與輥I上的處理彎曲側(cè)相反的彎曲應(yīng)力。取決于帶厚度和進(jìn)料速率，確定輥半徑rl、r2和r4，輥1、2和14的溫度以及覆蓋角0 p 0 2、04的選擇以便獲得在處理后彎曲至大于r2的半徑ra時顯示最大的應(yīng)カ消除的冷卻合金帯。半徑ra可以通過使輥14垂直地向帶移動或者通過將輥2在輥14周圍移動以增大或減小接觸角0 4而程序化。這樣，可以將非晶態(tài)帶在線退火至隨著材料向前行進(jìn)并且接觸角e4増大而漸進(jìn)地増大的半徑ra，以便當(dāng)將它卷起形成環(huán)形磁芯時匹配増大的彎曲半徑?，F(xiàn)在參考圖6b，示出了本發(fā)明的一種設(shè)備，其用于在線退火平整構(gòu)型的非晶態(tài)合金帯。該設(shè)備類似于圖6a中所示的設(shè)備，但被配置為以無窮大半徑ra在線退火所述帶。輥I主要用來以如對于圖4a中的輥11所說明的類似方式加熱帶。當(dāng)該帶在點(diǎn)5處并且在處理溫度脫離與熱輥I的接觸時，使其在點(diǎn)15處與輥14形成接觸之前以平構(gòu)型高速向前行進(jìn)預(yù)定距離。在這種情況下，當(dāng)以平構(gòu)型在處理溫度朝向輥14行進(jìn)時發(fā)生所期望的應(yīng)カ消除。在給定帶進(jìn)料速率下，平構(gòu)型處理時間是從點(diǎn)5至點(diǎn)15的帶行進(jìn)距離的函數(shù)。所需的平構(gòu)型處理時間相對于當(dāng)從點(diǎn)5至15行進(jìn)時的溫度衰減時間常數(shù)非常短，以使得當(dāng)?shù)竭_(dá)點(diǎn)15時沒有發(fā)生顯著的溫度降低。盡管帶的平處理區(qū)可以位于爐內(nèi)以保持溫度，但是這在本發(fā)明中不是必需的。當(dāng)熱帶接觸輥14時，所増加的彎曲應(yīng)カ被消除。之后當(dāng)它在冷輥2上在初始冷卻處反向彎曲時增加的被消除的彎曲應(yīng)カ恢復(fù)。優(yōu)選地，輥14和輥2貼近。依賴于帶厚度和進(jìn)料速率，確定半徑r2和r4、輥2和14的溫度、覆蓋角0 2和0 4以及點(diǎn)13和15之間的行進(jìn)距離的選擇以便獲得在平構(gòu)型顯示最大消除應(yīng)カ的冷卻合金帯。圖I至6中所示的本發(fā)明的設(shè)備最適合于在外加拉伸應(yīng)力下在常壓下在線退火非晶態(tài)合金帶如鐵基Metglas 2605SA1和2605HB1，退火后具有有限的脆化或沒有獲得脆化。非晶態(tài)合金帶2605SA1和2605HB1的磁性質(zhì)在將它們用本發(fā)明的設(shè)備以高速度在線退火之后被極大改善。與用傳統(tǒng)場致爐內(nèi)退火方法加工的環(huán)形磁芯比較，退火后卷起的環(huán)形磁芯的磁性更好。
現(xiàn)在參考圖9至13，示出了熱輥的詳細(xì)構(gòu)造。熱輥包括圍繞中心軸13 —起轉(zhuǎn)動的內(nèi)熱源環(huán)16和外包層熱擴(kuò)散器環(huán)17。外包層環(huán)17由良好導(dǎo)熱性材料如銅制成，并且具有預(yù)定厚度e2。如果所選材料在高溫下趨于嚴(yán)重氧化，其最終導(dǎo)致機(jī)械損傷，如對于銅的情形，則其暴露的表面可以鍍有具有充分抗銹性的薄金屬膜17a，如鎳，以保護(hù)其表面免于嚴(yán)重氧化。內(nèi)環(huán)16由電阻性導(dǎo)體材料制成。內(nèi)環(huán)16的電阻性導(dǎo)電性質(zhì)用作通過循環(huán)電流的焦耳效應(yīng)產(chǎn)生熱的方式。如果使用燃燒火焰從下方加熱熱擴(kuò)散器，則可以略去環(huán)16。用環(huán)16，這樣產(chǎn)生的熱可以通過提供有兩個電導(dǎo)體的電自加熱元件環(huán)16產(chǎn)生，所述電導(dǎo)體在環(huán)外部經(jīng)由位于沿環(huán)轉(zhuǎn)動軸13某個地方的一對滑動觸點(diǎn)連接至電流源。優(yōu)選地，內(nèi)環(huán)16由電阻性導(dǎo)體材料如不銹鋼制成，并且具有預(yù)定厚度ei。為了從內(nèi)環(huán)16提供足夠的傳熱至外包層環(huán)17，優(yōu)選地，將外包層環(huán)17焊接或者通過使用電鍍エ藝構(gòu)建在環(huán)16上，之后對環(huán)17的外表面進(jìn)行機(jī)械加工。還可以通過在該環(huán)中循環(huán)的由內(nèi)部AC電流感生的電產(chǎn)生熱。電流環(huán)路由用感應(yīng)加熱天線18產(chǎn)生的高頻振蕩磁場感生并且沿由環(huán)16界定的 環(huán)形路徑循環(huán)。感應(yīng)加熱天線18基本上由絕緣筒管制成，該絕緣銅管圓柱形地盤繞、排列、集中并固定在環(huán)16的中空部分內(nèi)，并且其還由空氣隙18a與環(huán)16間隔開。使冷卻劑在天線銅管內(nèi)流動以消除線圈傳導(dǎo)焦耳損失。優(yōu)選地，環(huán)16的厚度ei大于天線電源頻率下的感生AC電流的透入深度。將銅包層厚度e2選擇為足夠厚以充當(dāng)熱擴(kuò)散器從而確保從受熱內(nèi)環(huán)16至與外包層環(huán)17接觸的帶的均勻熱分布和傳熱。當(dāng)與帶厚度比較時雙環(huán)組件19具有顯著更大厚度，并利用其熱慣性作為熱緩沖庫，以當(dāng)加熱與轉(zhuǎn)動的輥表面接觸隨其移動的帶時，均勻化外周各處的溫度。雙環(huán)組件19至少與帶寬度ー樣寬。為在轉(zhuǎn)動中支撐雙環(huán)組件，具有厚度e3的相對伸長的薄管壁20從內(nèi)環(huán)16的兩側(cè)突出。管壁20優(yōu)選由差導(dǎo)熱性材料如不銹鋼制成并且使壁厚度e3充分薄以限制朝向管壁相反末端的熱漏失，但使其足夠厚以支撐由輥表面上承受張カ的帶施加的拉カ以當(dāng)輥轉(zhuǎn)動時保持同心性。管壁相反末端各自具有用于容納固定凸緣22的較厚壁21。如果管壁20材料由不銹鋼制成，如優(yōu)選的情形，感生電流環(huán)路將延伸超出內(nèi)環(huán)16的兩側(cè)。這種副效應(yīng)將在管壁內(nèi)產(chǎn)生寄生熱。因此，管壁20設(shè)置有軸向周期性間隔縫23，從不銹鋼環(huán)16的兩側(cè)的邊緣形成縫，長度足夠長以中斷用于感生電流在雙環(huán)組件19附近區(qū)域內(nèi)流過的環(huán)形路徑環(huán)路。此外，這些縫形成用于固定雙環(huán)組件的兩側(cè)的指狀制成裝置并且其可以徑向地彎曲以適應(yīng)雙環(huán)組件19的熱徑向膨脹同時將其保持為與轉(zhuǎn)動軸同心。如圖12和13中所示,姆個側(cè)面凸緣22包括在插入在壁27的開ロ中支撐在軸承25上的中空軸24。在反轉(zhuǎn)形式中，開ロ 26可以位于凸緣22中，而具有軸24被包裹在壁27中。為允許雙環(huán)組件19和管壁20的軸向熱膨脹，在凸緣22與軸承25之間的軸24上插入彈簧28，并使得該軸和軸承可以在彼此上滑動。感應(yīng)加熱天線18通過支撐裝置29支撐在其中部中空部分中，所述支撐裝置29附著至自由穿過軸24的中空部分的軸30以從輥外部通過板31支持，所述板31固定在支撐結(jié)構(gòu)壁27上。感應(yīng)加熱天線18的兩個絕緣銅管端18a和18b自由延伸通過相反的中空軸24到達(dá)HF電AC電源。因此，允許熱輥在兩個支撐軸承上轉(zhuǎn)動，同時感應(yīng)加熱天線18保持固定而沒有與熱輥的物理干擾?，F(xiàn)在參考圖14，示出了冷輥的詳細(xì)構(gòu)型的剖視圖。該冷輥包括具有厚度e4并且由側(cè)面凸緣33支撐的導(dǎo)熱環(huán)32。導(dǎo)熱環(huán)32與凸緣33之間的連接設(shè)置有密封物34。冷輥還包括集中在導(dǎo)熱環(huán)32的中空部分內(nèi)并且通過小間隙與導(dǎo)熱環(huán)32分開的具有外圓柱表面36的內(nèi)部部件35。內(nèi)部部件35用連接裝置通過兩個側(cè)面凸緣33固定。側(cè)面凸緣33各自設(shè)置有中部凹槽以插入并固定軸承37的外轉(zhuǎn)動部件。側(cè)面凸緣33還包括從凸緣中心突出以允許冷卻劑通過的管尖端38。至少ー個開放路徑連接39設(shè)置在內(nèi)部件35的兩個末端內(nèi)以允許管尖端中流變的冷卻劑到達(dá)所述間隙。因此，進(jìn)入兩個管尖端38之一中的冷卻劑將在與導(dǎo)熱環(huán)32的內(nèi)表面接觸下被引導(dǎo)通過該間隙以交換熱。之后，冷卻劑經(jīng)由在相反凸緣位置處的另ー個管尖端依照其路徑流出。冷輥組件通過固定至壁結(jié)構(gòu)的兩個中空軸40上的軸承37的內(nèi)轉(zhuǎn)動部件支撐。管尖端38在由滑動密封物41與軸內(nèi)壁分開的軸40的中空部分中轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，冷卻劑流體是水。更高的帶冷卻速率可以使用零下溫度的流體如こニ醇獲得。在圖14的冷卻輥中，帶降溫在其邊緣的一側(cè)上更快，因為當(dāng)在導(dǎo)熱環(huán)32下方從ー側(cè)流至另ー側(cè)時冷卻劑變得更熱。現(xiàn)在參考圖15a和15b，示出了將進(jìn)入的冷卻劑均勻地分布在導(dǎo)熱環(huán)32下方的冷輥的修改形式。中心部分36由通過間隔物43和43a分隔開的薄盤狀隔離物42的層疊體代替。該盤狀隔離物42直徑稍微小于導(dǎo)熱環(huán)32內(nèi)直徑以形成小間隙44。間隔物43和43a具有比盤42更小的直徑以形成用于向間隙44分配冷卻劑并從間隙44收集冷卻劑的間隙45。兩個系列的平行排列的開ロ 46和47打孔穿過所述層疊排 列的中心部分，其中每個間隔物在相應(yīng)間隙45與交替層疊順序的兩個平行開ロ之一之間具有橫向開ロ 48。該平行和橫向開ロ 46、47和48之后形成兩個總管，ー個引入并且ー個排出。兩個間隔物43a分別位于層疊排列的兩端處以將各個管尖端38連接至相應(yīng)總管，其將允許在管尖端38中流動的冷卻劑經(jīng)由排出岐管分配到兩個間隙45中的一個中并到達(dá)導(dǎo)熱環(huán)32的內(nèi)壁。之后冷卻劑經(jīng)由小間隙44和相應(yīng)的間隙45返回到引入總管并將在該輥的另ー個末端處經(jīng)由管尖端從該輥排出。當(dāng)加工從卷筒展開的帶時，該帶可以在由于ー些因素如源卷筒翹曲導(dǎo)致的ー些側(cè)向不穩(wěn)定性下行迸。如果帶必要地必須經(jīng)過輥上的精確位置，如在本發(fā)明的熱輥上所需要的，必須使用一種機(jī)構(gòu)來固定帶軌跡。優(yōu)選地，本發(fā)明還包括用來在引導(dǎo)輥上的精確位置處遞送帶的裝置。參考圖16，示出了在軸118上轉(zhuǎn)動并設(shè)置有兩個引導(dǎo)側(cè)面凸緣116的樞軸輥115，所述兩個引導(dǎo)側(cè)面凸緣116各自是傾斜的并且其分開剛好略大于帶寬度的距離。輥115還具有與其外周表面相切并位于凸緣116之間的中點(diǎn)處的回轉(zhuǎn)軸117。將帶以給定角a在輥表面上引導(dǎo)直至其離開處與回轉(zhuǎn)軸的切點(diǎn)。如果輥上的帶進(jìn)入點(diǎn)相對于離開點(diǎn)為180度，行進(jìn)軌道被最好地校正。以從圖16中所示的左邊看輥的觀察者的角度，以ー些側(cè)向不穩(wěn)定性(例如帶軸在位置入I、入2、入3間來回變動)進(jìn)入輥的帶將通過用其邊緣在輥凸緣上推動而轉(zhuǎn)動該輥，以使得進(jìn)入點(diǎn)將連續(xù)地與進(jìn)入的帶軸對齊，并且離開帶將總是在相同的軸上離開該輥(出I、出2和出3對準(zhǔn)在一起)。關(guān)于帶寬度和側(cè)向不穩(wěn)定性幅度選擇回轉(zhuǎn)引導(dǎo)輥的半徑。較大的輥直徑將較少轉(zhuǎn)動以校正相同的側(cè)向不穩(wěn)定性。當(dāng)輥轉(zhuǎn)動時，帶的進(jìn)入和離開部分在將它們的軸上稍微扭曲。因此，回轉(zhuǎn)輥必須位于與其他引導(dǎo)輥的一定距離處以便當(dāng)其到達(dá)該輥或離開該輥時允許用于該帶稍微扭曲的ー些自由空間，如圖17中所示。當(dāng)用外加拉伸應(yīng)力以高進(jìn)料速率加工帶時，如圖2中所示試圖通過控制展開源卷筒上的扭矩和卷起卷取芯軸上的扭矩控制所述拉伸應(yīng)カ因為以下原因而是不方便的大量的卷起材料具有高慣性；在芯軸上松散地卷起的帶當(dāng)用拉伸應(yīng)力展開時會突然滑動；并且可能期望以比處理所需的更低的拉伸應(yīng)力將帶卷起以限制在卷起帶中積累的扣緊徑向力。優(yōu)選地，本發(fā)明包括牽引帶并且在其行進(jìn)路徑上的一個通過點(diǎn)處改變向前傳送的帶中的機(jī)械拉伸應(yīng)カ的設(shè)備。該牽引和張拉系統(tǒng)利用彼此接觸的兩個表面之間的靜摩擦力。可以施加于靠在表面上的對象而不滑動的最大可施加力Fs與由表面上的對象施加的法向力Fn之比是靜摩擦系數(shù)iis。只要所施加的力小于Fs，對象將不會移動。Fs = UsX Fn
靜摩擦カ還作用于以角度0圍繞輪的外周邊的具有張カ的帯。圖18a示例了這種情形。在這種情況下，我們假定該輪不能轉(zhuǎn)動。不同值的兩個張カFa和!^在輪的任ー側(cè)上施加在帶上。通過這些力，帶壓緊該輪并且還向輪表面施加法向力，所述法向力使靜摩擦機(jī)制起作用。對于表面上的物體，兩個カ的差與阻止帶滑動的輪和帶表面之間的相同大小的靜摩擦カ抵消。當(dāng)所施加的力的差達(dá)到靜摩擦極限カ時，帶開始在輪上滑動。輸入與輸出之間的最大外加力接近地遵守此方程
權(quán)利要求
1.ー種用于處理非晶態(tài)合金帶的方法，所述方法包括以下步驟 a)將所述非晶態(tài)合金帶沿一條路徑以預(yù)定進(jìn)料速率向前進(jìn)料、拉緊并引導(dǎo)； b)將所述非晶態(tài)合金帶在沿所述路徑的一個點(diǎn)處以大于103°C/秒的速率加熱至開始熱處理的溫度； c)將所述非晶態(tài)合金帶以大于103°C/秒的速率冷卻直至所述熱處理結(jié)束； d)在所述熱處理的過程中將一系列機(jī)械約束施加在所述帶上直至所述非晶態(tài)合金帶在所述熱處理之后在靜止時采取特定形狀；以及 e)在所述熱處理之后，將所述非晶態(tài)合金帶以保持所述特定形狀的速率冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中進(jìn)行所述熱處理以保持所述帶的非晶態(tài)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中進(jìn)行所述熱處理以起始所述非晶態(tài)合金帶的結(jié)晶化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的部分結(jié)晶化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全結(jié)晶化。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟a)中，所述預(yù)定進(jìn)料速率大于Im/秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟b)中，所述加熱以大于104°C/秒的速率完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟c)中，所述冷卻以大于104°C/秒的速率完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中的任一項所述的方法，其中所述熱處理在少于I秒的時間段的過程中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至8中的任一項所述的方法，其中所述熱處理在少于十分之一秒的時間段的過程中進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中的任一項所述的方法，其中步驟e)將所述非晶態(tài)合金帶冷卻至高于溫度閾值Tdb的處理溫度，冷卻至所述處理溫度獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全延性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述處理溫度高于環(huán)境溫度并且低于所述開始熱處理的溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至12中的任一項所述的方法，其中 在步驟b)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第一圓柱體接觸，所述至少ー個第一圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第一圓柱表面； 步驟b)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第一圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第一圓柱表面之間獲得第一靜態(tài)接觸的步驟，所述第一靜態(tài)接觸以第一接觸角繞所述第一圓柱表面延伸； 步驟b)還包括將所述第一圓柱表面保持在高于或等于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟； 在步驟c)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第二圓柱體接觸，所述至少ー個第二圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第二圓柱表面；步驟C)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第二圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第二圓柱表面之間獲得第二靜態(tài)接觸的步驟，所述第二靜態(tài)接觸以第二接觸角繞所述第二圓柱表面延伸；并且 步驟C)還包括將所述第二圓柱表面保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中 在步驟d)中，所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個第三圓柱體接觸，所述至少ー個第三圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第三圓柱表面； 步驟d)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第三圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第三圓柱表面之間獲得第三靜態(tài)接觸的步驟，所述第三靜態(tài)接觸以第三接觸角繞所述第三圓柱表面延伸；并且 步驟d)還包括將所述第三圓柱表面保持在所述開始熱處理的溫度的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊的步驟以在25至200MPa的范圍內(nèi)的張カ完成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其中將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊的步驟以在50至IOOMPa的范圍內(nèi)的張カ完成。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中完成將所述非晶態(tài)合金帶拉緊的步驟以有利于在所述帶中形成磁各向異性。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述非晶態(tài)合金帶與至少ー個引導(dǎo)輥接觸，所述引導(dǎo)輥最接近第一、第二或第三圓柱體中選中的ー個，所述引導(dǎo)輥具有小于選中的圓柱體的半徑并且設(shè)置于最接近所述帶與所述選中的圓柱體之間的初始接觸點(diǎn)和最終接觸點(diǎn)兩者處，以最大化所述選中的圓柱體的所述接觸角。
19.根據(jù)權(quán)利要求I至18中的任一項所述的方法，其中在步驟d)中所述特定形狀是彎曲的并且所述方法還包括以下附加步驟 f)將特定量的所述非晶態(tài)合金帶卷繞至芯軸上以形成具有內(nèi)半徑和外半徑的磁芯，其中所述特定形狀具有在所述內(nèi)半徑至所述外半徑之間選擇的曲率半徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求I至18中的任一項所述的方法，其中在步驟d)中所述特定形狀是平的并且所述方法還包括以下附加步驟 f)切割并層疊所述非晶態(tài)合金帶的段。
21.根據(jù)權(quán)利要求I至18中的任一項所述的方法，其中在步驟d)中所述機(jī)械約束變化以沿所述非晶態(tài)合金帶的長度改變所述非晶態(tài)合金帶的所述特定形狀的曲率半徑，并且所述方法還包括以下附加步驟 f)將所述長度的所述非晶態(tài)合金帶卷至芯軸上以形成磁芯。
22.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項所述的方法，所述方法包括在步驟f)之前的以下附加步驟 i)用介電材料涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述介電材料是有機(jī)介電材料。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在所述步驟i)中，涂布通過電沉積的方式進(jìn)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述步驟i)還包括在所述非晶態(tài)合金帶上施加電壓并且將所述帶在有機(jī)聚合物和去離子水的乳狀液中向前進(jìn)料一段時間的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求19至21中的任一項所述的方法，所述方法包括所述步驟f)之前的以下附加步驟 i)用粘合劑涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。
27.根據(jù)權(quán)利要求I至12中的任一項所述的方法，其中通過張拉設(shè)備沿所述非晶態(tài)合金帶的所述路徑増大或減小張力，所述張拉設(shè)備包括 -至少ー個電動機(jī)，所述至少一個電動機(jī)具有軸； -環(huán)形裝置，所述環(huán)形裝置連接至所述電動機(jī)的所述軸，所述環(huán)形裝置具有以ー個角度 與所述帶形成靜態(tài)接觸的表面，所述表面具有相對于所述帶的靜摩擦系數(shù)；以及 -控制器，所述控制器用于控制所述電動機(jī)軸的扭矩以增大或減小所述非晶態(tài)帶中的拉伸應(yīng)力。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，以在開始熱處理之前增大所述帶中的所述拉伸應(yīng)カ。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，以在所述熱處理之后減小所述拉伸應(yīng)カ。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置，用于在所述熱處理的過程中控制所述帶中的所述拉伸應(yīng)力。
31.根據(jù)權(quán)利要求I至30中的任一項所述的方法，其中將沿所述路徑進(jìn)料的所述帶通過引導(dǎo)設(shè)備遞送至結(jié)構(gòu)體上的目標(biāo)位置，所述引導(dǎo)設(shè)備包括 -主體； -引導(dǎo)輥，所述引導(dǎo)輥安裝在所述主體上，具有與側(cè)部引導(dǎo)體成直線的平外周表面用于支撐和引導(dǎo)所述帶，所述引導(dǎo)輥具有用于接收所述帶的接收部和用于將所述帶遞送在所述目標(biāo)位置的遞送部；以及 -樞軸，所述樞軸用于將所述主體可轉(zhuǎn)動地安裝至所述結(jié)構(gòu)體，所述樞軸具有與所述輥的所述遞送部相切排列的樞軸線；在操作中，所述主體通過所述樞軸相對于所述結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動，以使所述輥的所述接收部接收所述帶并適應(yīng)所述帶的平移，以將所述帶經(jīng)由所述遞送部遞送在所述目標(biāo)位置。
32.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中 在步驟e)中所述非晶態(tài)合金帶與多個間隔開的冷卻圓柱體接觸，所述間隔開的冷卻圓柱體各自具有沿所述路徑設(shè)置的冷卻圓柱表面； 步驟e)還包括將所述非晶態(tài)合金帶相對所述冷卻圓柱表面拉緊以在移動的所述非晶態(tài)合金帶與所述冷卻圓柱表面之間獲得冷卻靜態(tài)接觸的步驟，所述冷卻靜態(tài)接觸以各自的接觸角繞所述冷卻圓柱表面延伸；并且 步驟e)還包括將所述冷卻圓柱表面保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度的步驟。
33.ー種鑄造為帶的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金通過以下方式熱處理用大于103°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻在未達(dá)到起始結(jié)晶的溫度在線退火。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶具有大于0. 80的B8Q/Bsat。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中所述帶在常溫是延性的并且在高于常溫的溫度是完全延性的。
36.ー種鑄造為帶的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8tlB11Si9，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)，所述鐵基非晶態(tài)合金通過以下方式熱處理用大于103°C /秒的溫度速率進(jìn)行加熱和冷卻在未達(dá)到起始結(jié)晶的高于450°C的溫度在線退火。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在60Hz在I. 3特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度具有低于0. 25ff/kg的磁芯損耗。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在退火后具有大于約I. 3特斯拉的B8(i。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁 芯時，所述帶具有大于0. 80的B8Q/Bsat。
40.根據(jù)權(quán)利要求36所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中所述帶在常溫是延性的并且在大于100 0C的溫度是完全延性的。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成FeaBbSieCd,其中80 < a < 84，8 < b < 18，0 < c彡5并且0 < d彡3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在I. 5特斯拉的磁感應(yīng)強(qiáng)度在60Hz具有低于0. 25ff/kg的磁芯損耗。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在退火后具有大于約I. 3特斯拉的B8(i。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在退火后具有大于約I. 4特斯拉的B8(i。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶在退火后具有大于約I. 5特斯拉的B8(i。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶具有大于0. 80的B8Q/Bsat。
47.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中，當(dāng)將所述帶層疊或卷起以形成磁芯時，所述帶具有大于0. 90的B8Q/Bsat。
48.根據(jù)權(quán)利要求41所述的鐵基非晶態(tài)合金，其中所述帶在常溫是延性的并且在大于約80 0C的溫度是完全延性的。
49.根據(jù)權(quán)利要求41至48中的任一項所述的鐵基非晶態(tài)合金，所述鐵基非晶態(tài)合金包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8, AuSiuCa3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。
50.ー種非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶根據(jù)權(quán)利要求I至32中的任一項所述的方法處理過。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe8tlB11Si9，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶包含標(biāo)稱化學(xué)組成FeaBbSieCd,其中80 < a < 84，8 < b < 18，0 < c彡5并且0 < d彡3，數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的非晶態(tài)合金帶，所述非晶態(tài)合金帶包含標(biāo)稱化學(xué)組成Fe81.8B15.8Si2. ^0.3,數(shù)字為原子百分比，并帶有附帯的雜質(zhì)。
54.一種用于與制品交換熱的熱交換系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)包括 -支撐結(jié)構(gòu)體； -熱交換器環(huán)形元件，所述熱交換器環(huán)形元件能夠被加熱； -熱擴(kuò)散器環(huán)形元件，所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件具有與所述制品接觸的外表面，所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件具有與所述熱交換器環(huán)形元件接觸的內(nèi)表面；以及 -框架結(jié)構(gòu)體，所述框架結(jié)構(gòu)體支撐所述熱交換器環(huán)形元件和所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件，所述框架結(jié)構(gòu)體可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述支撐結(jié)構(gòu)體上。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述熱交換器環(huán)形元件是能夠與電功率源滑動可旋轉(zhuǎn)接觸的電阻元件。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述熱交換器環(huán)形元件是電阻元件，所述熱交換器環(huán)形元件還包括用于通過磁感應(yīng)加熱所述熱交換器環(huán)形元件的天線。
57.根據(jù)權(quán)利要求54至56中的任一項所述的熱交換系統(tǒng)，所述熱交換系統(tǒng)還包括有縫結(jié)構(gòu)體，所述有縫結(jié)構(gòu)體與所述熱交換器環(huán)形元件整體地形成并且側(cè)向圍繞所述熱交換器環(huán)形元件，所述有縫結(jié)構(gòu)體具有與所述熱交換器環(huán)形元件呈橫向延伸的縫。
58.根據(jù)權(quán)利要求54至57中的任一項所述的熱交換系統(tǒng)，其中所述熱交換器環(huán)形元件由不銹鋼制成，而所述熱擴(kuò)散器環(huán)形元件由銅制成并且通過電沉積安裝在所述熱交換器環(huán)形元件上。
59.ー種用于處理非晶態(tài)合金帶的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 -移動裝置，所述移動裝置用于將所述非晶態(tài)合金帶沿一條路徑以預(yù)定進(jìn)料速率向前進(jìn)料、拉緊并引導(dǎo)； -加熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)用于將所述非晶態(tài)合金帶在沿所述路徑的一個點(diǎn)處以大于IO3oC /秒的速率加熱至開始熱處理的溫度； -第一冷卻系統(tǒng)，所述第一冷卻系統(tǒng)將所述非晶態(tài)合金帶以大于103°c /秒的速率冷卻直至所述熱處理結(jié)束； -機(jī)械約束施加裝置，所述機(jī)械約束施加裝置用于在所述熱處理的過程中將一系列機(jī)械約束施加在所述帶上直至所述非晶態(tài)合金帶在所述熱處理之后在靜止時采取特定形狀；以及 -第二冷卻系統(tǒng)，所述第二冷卻系統(tǒng)用于在所述熱處理之后，將所述非晶態(tài)合金帶以保持所述特定形狀的速率冷卻。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得進(jìn)行所述熱處理以保持所述帶的非晶態(tài)狀態(tài)。
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得進(jìn)行所述熱處理以起始所述非晶態(tài)合金帶的結(jié)晶化。
62.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的部分結(jié)晶化。
63.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得進(jìn)行所述熱處理以獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全結(jié)晶化。
64.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中所述移動裝置的所述預(yù)定進(jìn)料速率大于Im/秒。
65.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng)，其中所述加熱系統(tǒng)以大于104°C/秒的速率加熱。
66.根據(jù)權(quán)利要求59所述的系統(tǒng),其中所述第一冷卻系統(tǒng)以大于104°C/秒的速率冷卻。
67.根據(jù)權(quán)利要求59至66中的任一項所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得所述熱處理在少于I秒的時間段的過程中進(jìn)行。
68.根據(jù)權(quán)利要求59至66中的任一項所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置所述加熱系統(tǒng)和所述第一冷卻系統(tǒng)以使得所述熱處理在少于十分之一秒的時間段的過程中進(jìn)行。
69.根據(jù)權(quán)利要求59至68中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第二冷卻系統(tǒng)將所述非晶態(tài)合金帶冷卻至高于溫度閾值Tdb的處理溫度，所述處理溫度足以獲得所述非晶態(tài)合金帶的完全延性。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的系統(tǒng)，其中所述處理溫度高于環(huán)境溫度并且低于所述開始熱處理的溫度。
71.根據(jù)權(quán)利要求59至70中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述加熱系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個第一圓柱體，所述至少ー個第一圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第一圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第一張拉設(shè)備，所述第一張拉設(shè)備用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第一圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第一圓柱表面之間獲得第一靜態(tài)接觸，所述第一靜態(tài)接觸以第一接觸角繞所述第一圓柱表面延伸，所述第一圓柱表面的溫度被保持在高于或等于所述開始熱處理的溫度的溫度，所述第一冷卻系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個第二圓柱體，所述至少ー個第二圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第二圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第二張拉設(shè)備，所述第二張拉設(shè)備用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第二圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第二圓柱表面之間獲得第二靜態(tài)接觸，所述第二靜態(tài)接觸以第二接觸角繞所述第二圓柱表面延伸，所述第二圓柱表面的溫度被保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械約束施加裝置包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的，所述至少ー個第三圓柱體具有沿所述路徑設(shè)置的第三圓柱表面，所述系統(tǒng)還包括第三拉緊裝置，所述第三拉緊裝置用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述第三圓柱表面拉緊以在所述非晶態(tài)合金帶與所述第三圓柱表面之間獲得第三靜態(tài)接觸，所述第三靜態(tài)接觸以第三接觸角繞所述第三圓柱表面延伸，所述第三圓柱表面的溫度被保持在所述開始熱處理的溫度。
73.根據(jù)權(quán)利要求71或72所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備以在25至200MPa的范圍內(nèi)的張カ將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊。
74.根據(jù)權(quán)利要求71或72所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備以在50至IOOMPa的范圍內(nèi)的張カ將所述非晶態(tài)合金帶相對所述圓柱表面拉緊。
75.根據(jù)權(quán)利要求73或74所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備將所述非晶態(tài)合金帶拉緊以有利于在所述帶中形成磁各向異性。
76.根據(jù)權(quán)利要求72所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的至少ー個引導(dǎo)輥，所述引導(dǎo)輥最接近第一、第二或第三圓柱體中選中的ー個，所述引導(dǎo)輥具有小于選中的圓柱體的ー個的半徑并且設(shè)置于最接近所述帶與所述選中的圓柱體之間的初始接觸點(diǎn)和最終接觸點(diǎn)兩者處，以最大化所述選中的圓柱體的所述接觸角。
77.根據(jù)權(quán)利要求59至76中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括芯軸，在所述芯軸上卷起特定量的所述非晶態(tài)合金帶，所述芯軸具有內(nèi)半徑和外半徑，所述特定形狀具有在所述內(nèi)半徑至所述外半徑之間選擇的曲率半徑。
78.根據(jù)權(quán)利要求59至76中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括用于將所述非晶態(tài)合金帶的段切割和層疊的切割器和層疊裝置。
79.根據(jù)權(quán)利要求59至76中的任一項所述的系統(tǒng)，其中所述機(jī)械約束施加裝置施加約束以沿所述非晶態(tài)合金帶的長度改變所述非晶態(tài)合金帶的所述特定形狀的曲率半徑，并且所述系統(tǒng)還包括芯軸，在所述芯軸上卷起特定量的所述非晶態(tài)合金帯。
80.根據(jù)權(quán)利要求77至79中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括涂布系統(tǒng)，所述涂布系統(tǒng)用于用介電材料涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的系統(tǒng)，其中所述介電材料是有機(jī)介電材料。
82.根據(jù)權(quán)利要求80所述的系統(tǒng)，其中所述涂布系統(tǒng)是電沉積系統(tǒng)。
83.根據(jù)權(quán)利要求80所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括電壓施加裝置和浸浴系統(tǒng)，所述電壓施加裝置用于在所述非晶態(tài)合金帶上施加電壓，所述浸浴系統(tǒng)包含有機(jī)聚合物和去離子水的乳狀液，將所述帶向前進(jìn)料通過所述乳狀液一段時間。
84.根據(jù)權(quán)利要求80至83中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括粘合劑涂布系統(tǒng)，所述粘合劑涂布系統(tǒng)用于用粘合劑涂布所述非晶態(tài)合金帶的至少ー側(cè)。
85.根據(jù)權(quán)利要求59至70中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括張拉設(shè)備，所述張拉設(shè)備用于沿所述路徑増大或減小所述非晶態(tài)合金帶中的張力，所述張拉設(shè)備包括 -至少ー個電動機(jī)，所述至少一個電動機(jī)具有軸； -環(huán)形，所述環(huán)形連接至所述電動機(jī)的所述軸，所述環(huán)形裝置具有以ー個角度與所述帶形成靜態(tài)接觸的表面，所述表面具有相對于所述帶的靜摩擦系數(shù)；以及 -控制器，所述控制器用于控制所述電動機(jī)軸的扭矩以增大或減小所述非晶態(tài)帶中的拉伸應(yīng)力。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置以在開始熱處理之前增大所述帶中的所述拉伸應(yīng)カ。
87.根據(jù)權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置以在所述熱處理之后減小所述拉伸應(yīng)カ。
88.根據(jù)權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中所述張拉設(shè)備沿所述路徑設(shè)置用于在所述熱處理的過程中控制所述帶中的所述拉伸應(yīng)力。
89.根據(jù)權(quán)利要求59至88中的任一項所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括引導(dǎo)設(shè)備，所述引導(dǎo)設(shè)備用于將所述帶遞送至在結(jié)構(gòu)體上的目標(biāo)位置，所述引導(dǎo)設(shè)備包括 -主體； -引導(dǎo)輥，所述引導(dǎo)輥安裝在所述主體上，具有與側(cè)部引導(dǎo)體成直線的平外周表面用于支撐和弓I導(dǎo)所述帯，所述引導(dǎo)輥具有用于接收所述帶的接收部和用于將所述帶遞送在所述目標(biāo)位置的遞送部；以及 -樞軸，所述樞軸用于將所述主體可轉(zhuǎn)動地安裝至所述結(jié)構(gòu)體，所述樞軸具有與所述輥的所述遞送部相切排列的樞軸線，在操作中，所述主體通過所述樞軸相對于所述結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)動，以使所述輥的所述接收部接收所述帶并適應(yīng)所述帶的平移，以將所述帶經(jīng)由所述遞送部遞送在所述目標(biāo)位置。
90.根據(jù)權(quán)利要求72所述的系統(tǒng)，其中所述第二冷卻系統(tǒng)包括與所述非晶態(tài)合金帶接觸的多個間隔開的冷卻圓柱體，所述間隔開的冷卻圓柱體各自具有沿所述路徑設(shè)置的冷卻圓柱表面；所述系統(tǒng)還包括張拉系統(tǒng)，所述張拉系統(tǒng)用于將所述非晶態(tài)合金帶相對所述冷卻圓柱表面拉緊以在移動的所述非晶態(tài)合金帶與所述冷卻圓柱表面之間獲得冷卻靜態(tài)接觸，所述冷卻靜態(tài)接觸以各自的接觸角繞所述冷卻圓柱表面延伸；所述冷卻圓柱表面的溫度被保持在低于所述開始熱處理的溫度的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于連續(xù)在線退火彎曲形狀的向前傳送的鐵磁性非晶態(tài)合金帶以在不導(dǎo)致所述帶變脆的情況下改善其磁性質(zhì)的方法和系統(tǒng)，并且輸送方法和系統(tǒng)以顯著高的帶進(jìn)料速率操作。將所述非晶態(tài)合金帶沿一條路徑以預(yù)定進(jìn)料速率向前進(jìn)料、拉緊并引導(dǎo)；并且將其在沿所述路徑的一個點(diǎn)處以大于103℃/秒的速率加熱至開始熱處理的溫度。之后將帶以大于103℃/秒的速率初步冷卻直至所述熱處理結(jié)束。在所述熱處理的過程中，將一系列機(jī)械約束施加在所述帶上直至所述非晶態(tài)合金帶在所述熱處理結(jié)束之后在靜止時采取特定形狀。在初步冷卻之后，將所述非晶態(tài)合金帶以足夠的速率冷卻至將保持所述特定形狀的溫度。
文檔編號C22C45/02GK102812134SQ201080061863
公開日2012年12月5日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者布魯諾·弗朗哥爾, 皮埃爾·庫蒂爾 申請人:魁北克水電公司