專利名稱：低鐵損、高磁通密度取向電工鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在變壓器等中用作通過(guò)施加于線圈的電壓利用為磁場(chǎng)的移動(dòng)路徑的鐵芯等的取向電工鋼板，更詳細(xì)地講，涉及一種在表面形成具有適當(dāng)槽形成因子的磁疇細(xì)化槽以使去應(yīng)力退火之后的鐵損和磁通密度都優(yōu)秀的取向電工鋼板。
背景技術(shù)：
取向電工鋼板用具平行于軋制方向的{110}〈001〉方位的二次重結(jié)晶織構(gòu)的硅鋼(Si-Steel)制造，其制造方法自最初在美國(guó)專利第1，965，559號(hào)中被戈斯(N. P. Goss)公開以來(lái)，為了提高鐵損性能，眾多研究者發(fā)明和介紹了新的制造方法。作為取向電工鋼板的鐵損降低方案，大致分為增大{110}〈001〉方位的織構(gòu)取向 性的方法、減少鋼板厚度的方法、通過(guò)涂覆等施加張力的方法、以及利用激光或軋齒(gearroll)等進(jìn)行磁疇細(xì)化處理的方法。作為增大織構(gòu)取向性的方法，美國(guó)專利第3159511號(hào)公開了如下方法強(qiáng)化初次重結(jié)晶晶粒的晶粒生長(zhǎng)抑制力，從{110}〈001>高斯(Goss)方位生長(zhǎng)偏差小的二次重結(jié)晶晶粒的方法。作為減少鋼板厚度的方法，美國(guó)專利第3287183號(hào)公開了通過(guò)減少渦流導(dǎo)致的損失來(lái)改善鐵損的方法。關(guān)于磁疇細(xì)化方法，在日本專利公報(bào)第58-26405號(hào)和美國(guó)專利第4203784號(hào)中有公開磁疇細(xì)化是一種在鋼板表面使用激光或機(jī)械方法在與軋制方向垂直的方向上進(jìn)行從而減少鐵損的方法。磁疇細(xì)化方法根據(jù)去應(yīng)力退火之后是否維持磁疇細(xì)化處理所帶來(lái)的磁性能改善效果大致分為臨時(shí)磁疇細(xì)化方法(temporary magnetic domain refining method)和永久磁疇細(xì)化方法(permanent magnetic domain refining method)。臨時(shí)磁疇細(xì)化方法是一種形成90°域(Domain)用以使通過(guò)用熱能或機(jī)械能在鋼板表面施加局部壓應(yīng)力而產(chǎn)生的磁彈能最小化的磁疇細(xì)化技術(shù)。臨時(shí)磁疇細(xì)化技術(shù)根據(jù)實(shí)施磁疇細(xì)化所需的能源可包括，I)激光磁疇細(xì)化法、2)球擦法(ball scratching)、3)使用等離子體的磁疇細(xì)化法和4)使用超聲波的磁疇細(xì)化法，如日本專利特開昭57-2252B和58-5968B、以及日本專利特開平7-072300中所公開。使用激光、球、等離子體或超聲波，在電工鋼板表面形成局部壓應(yīng)力部，從而實(shí)現(xiàn)磁疇的微細(xì)化。但是，由于這種臨時(shí)磁疇細(xì)化方法會(huì)導(dǎo)致鋼板表面的絕緣涂覆層的破損，因此需要重新涂覆；或由于在中間操作中而非在最終操作中進(jìn)行磁疇細(xì)化處理，因此制造費(fèi)用增加，且在去應(yīng)力退火之后喪失磁疇細(xì)化效果。另外，由于使用激光、鋼球壓痕(ballindentation)、等離子體以及超聲波作為能源，因此，為了調(diào)節(jié)與鋼板的壓縮應(yīng)變層相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，需增加能量輸入，然而這導(dǎo)致磁疇細(xì)化時(shí)的表面破損。即使在熱處理之后還可維持鐵損改善效果的永久磁疇細(xì)化方法，可舉例的有蝕刻法和棍法。作為蝕刻法，日本專利特開平6-57857公開了如下的方法在電工鋼板表面用感光性樹脂包覆之后，使用光蝕刻、激光或等離子體而使表面樹脂解吸附，之后在溶液內(nèi)通過(guò)電化學(xué)方法在鋼板表面形成具有5-300 μ m寬度和100 μ m深度的槽。這種蝕刻法存在缺點(diǎn)，由于通過(guò)在酸性溶液中的電化學(xué)蝕刻反應(yīng)而在鋼板表面形成槽，因此難以控制槽的形狀(槽寬、槽深度)，且還由于在生產(chǎn)鋼板的中間過(guò)程(熱退火之前的脫碳退火)形成槽，因此難以保證最終產(chǎn)品的鐵損性能。此外，該方法因使用酸性溶液，因此對(duì)環(huán)境不友好。通過(guò)輥的永久磁疇細(xì)化法，是使用具有突起的輥通過(guò)加壓在鋼板表面形成槽的方法。日本專利特開平5-202450公開了在鋼板表面形成具有300 μ m以下的寬度和5 μ深度的槽的方法。這種通過(guò)輥的永久磁疇細(xì)化法，是對(duì)鋼板進(jìn)行永久磁疇細(xì)化處理后進(jìn)行退火以使槽底部產(chǎn)生重結(jié)晶，從而磁疇細(xì)化的技術(shù)。但是其具有機(jī)械加工穩(wěn)定性和可靠性低、過(guò)程復(fù)雜的缺點(diǎn)。 不僅如此，蝕刻法和輥法等永久磁疇細(xì)化技術(shù)，雖然通過(guò)磁疇細(xì)化而達(dá)到了降低鐵損的效果，但具有去應(yīng)力退火之后磁通密度降低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明是為解決以上所述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種例如具有低鐵損、高磁通密度等優(yōu)良磁性能的取向電工鋼板，其表面形成有具有適當(dāng)槽形成因子的磁疇細(xì)化槽，從而鐵損低、且即使去應(yīng)力退火之后磁通密度也不會(huì)變差。技術(shù)方案為解決所述問(wèn)題而提出的本發(fā)明的低鐵損高磁通密度取向電工鋼板，是在表面形成多個(gè)線狀槽并通過(guò)磁疇細(xì)化處理的取向電工鋼板，其特征在于，將從鋼板表面到其底部的槽深度為H，從鋼板表面的深度為槽深度的4/5以上的底面的水平長(zhǎng)度為W時(shí)，所述槽深度和底面的水平長(zhǎng)度滿足以下式I的關(guān)系。[式1]0.1 ≤ 2H/W ≤ 2。其特征在于,所述槽以寬度4-300um、深度3_30um形成,沿軋制方向以2_15mm的間隔排列。其特征在于，所述底面的水平長(zhǎng)度和開口部的槽寬度滿足以下式2的關(guān)系。[式2]W≥0.4L(L為開口部的槽寬度)其特征在于，在所述電磁鋼板的表面形成的多個(gè)線狀槽中的至少一個(gè)具有U形、W形、梯形、矩形和半圓形中的任意一種剖面形狀。其特征在于，所述槽通過(guò)由高輸出激光發(fā)射的激光束照射到鋼板表面而形成。其特征在于，所述鋼板由小于O. 30mm的薄度或O. 30mm以上的厚度構(gòu)成。其特征在于，所述鋼板與磁疇細(xì)化前對(duì)比，去應(yīng)力退火后的鐵損降低率為10%以上、去應(yīng)力退火后的磁通密度減少率為小于1%。有益效果通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)⒋女牸?xì)化處理的鐵損改善效果極大化至約10-20 %的同時(shí)，防止去應(yīng)力退火后的磁通密度變差，從而可制造磁性極優(yōu)秀的取向電工鋼板。


圖I是通過(guò)激光形成的表面槽形狀的立體圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的鋼板表面的槽形狀的示意圖。圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的磁疇細(xì)化槽剖面的剖面圖。

具體實(shí)施例方式為解決現(xiàn)有技術(shù)中未認(rèn)識(shí)到的因磁疇細(xì)化槽的熱影響區(qū)而磁通密度變差的問(wèn)題，本發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行了數(shù)次研究和實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果，首次發(fā)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中未提示過(guò)的磁疇細(xì)化處理的鋼板表面的槽形成因子進(jìn)行控制，從而盡量使去應(yīng)力退火之后的鐵損降低效果最大化的同時(shí)，還可抑制起因于熱影響區(qū)的磁通密度變差的現(xiàn)象。首先，用現(xiàn)有的方法控制激光輸出和照射速度，從而在二次結(jié)晶之后的鋼板表面形成各種寬度和深度的磁疇細(xì)化槽。觀察以這種方式形成的磁疇細(xì)化槽，其結(jié)果是均以楔子狀(V字型)形成，以任何寬度和深度形成槽也無(wú)法將去應(yīng)力退火后的鐵損和磁通密度改善至現(xiàn)有水準(zhǔn)以上。這被認(rèn)為是磁疇細(xì)化槽的形成過(guò)程中生成的熱影響區(qū)成為去應(yīng)力退火后磁性變差的很大因素，由此得出結(jié)論，只控制磁疇細(xì)化槽的寬度和深度或者它們之間的關(guān)系，不會(huì)解決去應(yīng)力退火后的磁性變差的問(wèn)題。進(jìn)而，為了確認(rèn)磁疇細(xì)化槽下部的底面對(duì)于防止由于熱影響區(qū)而導(dǎo)致的磁性變差是否有影響，進(jìn)行了數(shù)次實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用不是現(xiàn)有技術(shù)中已知的新的槽形成因子，由此可制造去應(yīng)力退火后具有現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法達(dá)到的高水準(zhǔn)的磁通密度的取向電工鋼板。本發(fā)明的主旨如下。本發(fā)明涉及一種在二次重結(jié)晶后的鋼板表面形成多個(gè)線狀槽從而提供經(jīng)磁疇細(xì)化處理的取向電工鋼板，其特征在于，從鋼板表面到底部的槽深度(H)和由底面的水平長(zhǎng)度(W)來(lái)定義的槽形成因子(2H/W)滿足以下式I的關(guān)系。[式1]0· I 彡 2H/W 彡 2在此，底面是指從鋼板表面的深度為槽深度的4/5以上的部分。以下，以本發(fā)明人實(shí)施的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為基礎(chǔ)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。向二次重結(jié)晶后的鋼板上照射激光束，從而在鋼板表面形成磁疇細(xì)化槽。通過(guò)激光的槽形成使用毫微微秒(Femto-Second)激光器和釔鋁石榴石(Nd-YAG)激光器，在10KHz-200MHz頻率和6_100Watts強(qiáng)度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸入并發(fā)射激光束而實(shí)行，由此在鋼板表面能形成多種寬度和深度的槽。這樣，由激光器照射的光束通過(guò)光束形成鏡和聚焦鏡被設(shè)置為照射至鋼板表面，使用多種形狀和焦距的多種光束形成鏡和聚焦鏡，并對(duì)其配置位置和距離調(diào)節(jié)以及角度進(jìn)行控制，從而將槽的形狀變化成楔子形(V形)、U形、W形、半圓形、矩形、梯形等各種形狀。其結(jié)果，沿與鋼板的移動(dòng)方向垂直的方向，在鋼板表面可形成深度6-15 μ m、寬度6-50 μ m的尖銳的槽。圖I是以這種方式形成的槽形狀的立體圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的鋼板表面的槽形狀的示意圖，圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的磁疇細(xì)化槽剖面的剖面圖。參照?qǐng)D3，底部⑶等于磁疇細(xì)化槽的最低點(diǎn)，槽深度⑶是從鋼板表面到底部的距離。將從鋼板表面的深度為槽深度(H)的4/5以上的區(qū)域稱為槽下部底面，此時(shí)，底面的水平長(zhǎng)度(W)為測(cè)定所述底面沿軋制方向的長(zhǎng)度(A-A'之間距離)的值。分別測(cè)定激光照射之前的鐵損和磁通密度、和通過(guò)激光器照射在鋼板表面形成磁疇細(xì)化槽并去應(yīng)力退火后的鋼板的鐵損和磁通密度。以下表I展示了將鋼板的槽形成因子和與激光照射前相比的去應(yīng)力退火后的鐵損改善率和磁通密度變化率。表I
權(quán)利要求
1.ー種低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，是在表面形成多個(gè)線狀槽并經(jīng)過(guò)磁疇細(xì)化處理的取向電エ鋼板，其特征在干， 將從鋼板表面到底部的槽深度為H，且從鋼板表面的深度為槽深度的4/5以上的底面的水平長(zhǎng)度為W時(shí)，所述槽深度和底面的水平長(zhǎng)度滿足以下式I的關(guān)系，[式 I] O. I ≤ 2H/W≤ 2。
2.權(quán)利要求I所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，所述槽以寬度4-300um、深度3-30um形成,且沿軋制方向以2_15mm的間隔排列。
3.權(quán)利要求2所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，所述底面的水平長(zhǎng)度和開ロ部的槽寬度滿足以下式2的關(guān)系， [式2]≤O. 4L，其中L是指開ロ部的槽寬度。
4.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，在所述電エ鋼板的表面形成的多個(gè)線狀槽中的至少ー個(gè)具有U形、W形、梯形、矩形和半圓形中的任意一種剖面形狀。
5.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，所述槽通過(guò)由高輸出激光器發(fā)射的激光束照射到鋼板表面而形成。
6.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，所述鋼板由小于O. 30mm的薄度或O. 30mm以上的厚度構(gòu)成。
7.權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的低鐵損、高磁通密度取向電エ鋼板，其特征在于，所述鋼板與磁疇細(xì)化處理前對(duì)比，去應(yīng)カ退火后的鐵損降低率為10%以上、磁通密度減少率為小于1%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種取向電工鋼板，是一種在表面形成有多個(gè)線狀槽并經(jīng)過(guò)磁疇細(xì)化處理的取向電工鋼板，其中，將從鋼板表面到底部的槽深度為H，且從鋼板表面的深度為槽深度的4/5以上的底面的水平長(zhǎng)度為W時(shí)，所述槽深度和底面的水平長(zhǎng)度滿足關(guān)系0.1≤2H/W≤2的低鐵損高磁通密度取向電工鋼板。并且，將磁疇細(xì)化處理的鐵損改善效果極大化至約10-20％的同時(shí)，防止去應(yīng)力退火后的磁通密度變差，從而可制造磁性極優(yōu)秀的取向電工鋼板。
文檔編號(hào)C21D8/12GK102639726SQ201080054268
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者權(quán)五烈, 車相潤(rùn), 金在寬, 韓贊熙 申請(qǐng)人:Posco公司