專利名稱：方向性電磁鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于變壓器等的鐵芯材料的方向性電磁鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
方向性電磁鋼板主要作為變壓器的鐵芯使用，要求其磁化特性優(yōu)良，特別是要求鐵損低。因此，重要的是使鋼板中的二次再結(jié)晶晶粒與(110)
取向(所謂的高斯取向)高度一致、以及降低成品鋼板中的雜質(zhì)。而且，結(jié)晶取向的控制以及降低雜質(zhì)在與制造成本的平衡等方面存在極限。因此，正在開(kāi)發(fā)通過(guò)物理方法向鋼板表面引入不均勻性而使磁疇的寬度細(xì)化以降低鐵損的技術(shù)、即磁疇細(xì)化技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)I中提出了如下技術(shù)對(duì)最終成品板照射激光，向鋼板表層引入高位錯(cuò)密度區(qū)域，使磁疇寬度變窄，由此降低鋼板的鐵損。另外，專利文獻(xiàn)2中提出了利用電子束照射來(lái)控制磁疇寬度的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特公昭57-2252號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特公平6-72266號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題但是，在將上述利用激光或電子束的照射實(shí)施磁疇細(xì)化而降低了鐵損的方向性電磁鋼板應(yīng)用于實(shí)際變壓器時(shí)，存在即使這樣操作而使原材料(鋼板)的鐵損降低、實(shí)際變壓器的鐵損也未得到改善的問(wèn)題，即存在結(jié)構(gòu)系數(shù)(BF, building factor)不良的問(wèn)題。因此，本發(fā)明的目的在于，通過(guò)磁疇細(xì)化處理提供即使在層疊成變壓器鐵芯等使用時(shí)也能夠降低鐵損的方向性電磁鋼板。用于解決問(wèn)題的方法將方向性電磁鋼板作為變壓器的鐵芯使用時(shí)，為了降低該方向性電磁鋼板的鐵損、即變壓器鐵損，需要降低軋制方向的鐵損自不必說(shuō)，還需要降低軋制方向以外的鐵損。關(guān)于勵(lì)磁中的變壓器內(nèi)的磁化狀態(tài)，已知與軋制方向平行地進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，發(fā)生磁化朝向軋制方向以外的方向的、所謂的旋轉(zhuǎn)磁化。例如，在以磁通密度1. 7T、與軋制方向平行地對(duì)三相三腳層疊鐵芯型變壓器進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)，O.1 1. OT的磁束局部地朝向軋制正交方向，這一點(diǎn)由發(fā)明人的研究也已被確認(rèn)。就方向性電磁鋼板而言，磁化朝向軋制方向以外的方向時(shí)，鐵損由于磁化朝向磁導(dǎo)率低的方向而增大。這種旋轉(zhuǎn)磁化所導(dǎo)致的鐵損增加，成為變壓器鐵損大于原材料本身的鐵損(軋制方向的鐵損)的原因。作為表示該變壓 器的磁特性劣化的指標(biāo)，使用被稱為BF(結(jié)構(gòu)系數(shù))的用變壓器的鐵損除以相同磁化條件下原材料的鐵損而得到的值，為了減小該BF，重要的是減小軋制方向以外的鐵損、特別是軋制正交方向的鐵損。
因此發(fā)現(xiàn)，在使相鄰應(yīng)變區(qū)域之間具有適當(dāng)?shù)拈g隔、且點(diǎn)列狀地?zé)嵋脒m當(dāng)大小的應(yīng)變區(qū)域時(shí)，軋制方向和軋制正交方向兩個(gè)方向的鐵損均減小，結(jié)果能得到變壓器鐵損小的方向性電磁鋼板。在此，引入應(yīng)變時(shí)，鐵損降低的原理如下所述。即，引入應(yīng)變時(shí)，在點(diǎn)列方向產(chǎn)生張力，從而以應(yīng)變?yōu)槠瘘c(diǎn)產(chǎn)生閉合磁疇。由于閉合磁疇的產(chǎn)生，鋼板的靜磁能增大，另一方面，為了降低該靜磁能，180度磁疇被細(xì)化，結(jié)果軋制方向的鐵損減少。即，應(yīng)變量增加而產(chǎn)生大量閉合磁疇時(shí)，180度磁疇進(jìn)一步被細(xì)化，軋制方向的鐵損減少。而且，由于點(diǎn)列方向上張力的增加，在反磁致伸縮效應(yīng)下軋制正交方向的磁導(dǎo)率增大，結(jié)果軋制正交方向的鐵損也減少。就軋制方向的鐵損而言，在使應(yīng)變量增大至適當(dāng)量以上時(shí)，渦流損耗因磁疇寬度的減少而減少，但磁滯損耗增大，因此鐵損增加。另外，鋼板內(nèi)的應(yīng)變區(qū)域的密度高時(shí)，由于阻礙磁化的進(jìn)行，因而軋制方向和軋制正交方向的磁滯損耗增加。基于上述見(jiàn)解，只要對(duì)鋼板以適當(dāng)?shù)膽?yīng)變區(qū)域密度賦予適當(dāng)?shù)膽?yīng)變量，則能夠同時(shí)降低軋制方向的鐵損和軋制正交方向的鐵損，從而能夠制造變壓器鐵損小的方向性電磁鋼板。接著，為了研究明白適當(dāng)?shù)膽?yīng)變引入條件，對(duì)以各種照射條件照射電子束而引入的應(yīng)變區(qū)域的大小、以及各鋼板的相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔進(jìn)行了研究。應(yīng)變區(qū)域的大小以及相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔的測(cè)定方法見(jiàn)后述。另外，研究了照射前后軋制方向的胃17/5(|、軋制正交方向的w2/5(l的變化。需要說(shuō)明的是，軋制正交方向的勵(lì)磁以發(fā)明人研究的變壓器內(nèi)磁通密度的軋制正交部分的平均值即O. 2T時(shí)的鐵損為指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)如下進(jìn)行按照表I的條件，在與軋制方向正交的方向上連續(xù)或者使照射點(diǎn)在軋制方向以7mm間隔連成點(diǎn)列狀地照射加速電壓為40kV且射束電流值為2. 5mA的電子束。連續(xù)照射以電子束掃描速度4m/s進(jìn)行掃描而引入應(yīng)變，點(diǎn)列照射使照射點(diǎn)之間具有間隔地以電子束掃描速度50m/s進(jìn)行掃描，并每隔一定間隔停止100 μ S，從而以點(diǎn)排成列的方式引入應(yīng)變。供試材料使用厚O. 23mm的方向性電磁鋼板，且該板的照射前的B8均勻地為1. 93T。上述應(yīng)變區(qū)域的大小和相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔的定義、以及它們的測(cè)定方法如下。[應(yīng)變區(qū)域的大小]將經(jīng)過(guò)最終退火的鋼板的表面被膜用酸或堿除去后，對(duì)應(yīng)變引入部進(jìn)行利用納米壓痕儀的硬度測(cè)定。將距離應(yīng)變列為Imm以上的位置的硬度作為基準(zhǔn)，將硬度比該基準(zhǔn)硬度大10%以上的部位定義為應(yīng)變引入?yún)^(qū)域(以點(diǎn)列的方式引入的應(yīng)變區(qū)域)。將該應(yīng)變引入?yún)^(qū)域中的軋制正交方向的最大長(zhǎng)度定義為應(yīng)變區(qū)域的大小。在連續(xù)照射條件下、或點(diǎn)列的彼此相鄰的應(yīng)變區(qū)域重疊的條件下，將軋制方向的最大長(zhǎng)度定義為應(yīng)變區(qū)域的大小。基于以上的定義，測(cè)定應(yīng)變區(qū)域的大小。具體而言，對(duì)I個(gè)試樣分別測(cè)定3列不同點(diǎn)列的板中央部的10個(gè)部位的應(yīng)變點(diǎn)，取其平均值。[相鄰應(yīng)變區(qū)域的間隔]將上述定義的應(yīng)變區(qū)域彼此間、相鄰應(yīng)變區(qū)域之間沒(méi)有應(yīng)變影響的部分的最短長(zhǎng)度作為相鄰應(yīng)變區(qū)域的間隔。另外，在連續(xù)照射條件下、或應(yīng)變區(qū)域重疊的條件下，將相鄰應(yīng)變區(qū)域的間隔定義為0 mm。基于以上的定義，測(cè)定相鄰應(yīng)變區(qū)域的間隔。具體而言，對(duì)I個(gè)試樣分別測(cè)定3列不同點(diǎn)列的板中央部的10個(gè)部位的應(yīng)變點(diǎn)，取其平均值。首先，研究了對(duì)照射條件和軋制正交方向的照射點(diǎn)間隔進(jìn)行各種變更時(shí)引入的應(yīng)變區(qū)域的大小以及各鋼板的相鄰應(yīng)變區(qū)域的間隔，將結(jié)果示于表I。另外，

圖1和2示出了軋制方向的W17/5(l和軋制正交方向的W2/5(l相對(duì)于相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔的變化。表I
條件照射I產(chǎn)爲(wèi)霧W射束直徑.應(yīng)變K域大小相鄰應(yīng)變區(qū):域之_點(diǎn)_
權(quán)利要求
1.一種方向性電磁鋼板，其為在與鋼板的軋制方向交叉的方向上以應(yīng)變點(diǎn)排列成點(diǎn)列的方式引入了熱應(yīng)變的方向性電磁鋼板，其中，以所述點(diǎn)列的方式引入的應(yīng)變區(qū)域的大小為O.1Omm以上且O. 50mm以下，并且相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔為O.1Omm以上且O. 60mm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的方向性電磁鋼板，其中，所述點(diǎn)列在軋制方向的列間隔為2 IOmm0
3.一種方向性電磁鋼板的制造方法，在利用電子束照射在與鋼板的軋制方向交叉的方向上以應(yīng)變點(diǎn)排列成點(diǎn)列的方式引入熱應(yīng)變時(shí)，使該電子束照射的軋制方向的列間隔為2 10mm、點(diǎn)列內(nèi)的照射點(diǎn)間隔為O. 2mm以上且1. Omm以下，并且使由下式⑴定義的每單位射束直徑的照射能量E為30mJ/mm以上且180mJ/mm以下， E =[電子束加速電壓(kV) X射束電流值(mA) X I點(diǎn)的照射時(shí)間(μ s) X 1000]/射束直徑(mm)…(I)。
4.一種方向性電磁鋼板的制造方法，在利用連續(xù)激光照射在與鋼板的軋制方向交叉的方向上以應(yīng)變點(diǎn)排列成點(diǎn)列的方式引入熱應(yīng)變時(shí)，使該連續(xù)激光照射的軋制方向的列間隔為2 10mm、點(diǎn)列內(nèi)的照射點(diǎn)間隔為O. 2mm以上且1. Omm以下，并且使由下式⑵定義的每單位射束直徑的照射能量E為40mJ/mm以上且200mJ/mm以下， E =[平均激光功率(W) X I點(diǎn)的照射時(shí)間(μ s) X 1000]/射束直徑(mm)…⑵。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)磁疇細(xì)化處理提供即使在層疊成變壓器鐵芯等使用時(shí)也能夠降低鐵損的方向性電磁鋼板。一種在與鋼板的軋制方向交叉的方向上以應(yīng)變點(diǎn)排列成點(diǎn)列的方式引入了熱應(yīng)變的方向性電磁鋼板，其中，以所述點(diǎn)列的方式引入的應(yīng)變區(qū)域的大小為0.10mm以上且0.50mm以下，并且相鄰應(yīng)變區(qū)域之間的間隔為0.10mm以上且0.60mm以下。
文檔編號(hào)H01F1/16GK103069037SQ20118003891
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者井上博貴, 山口廣, 岡部誠(chéng)司, 大村健 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社