【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种取向硅钢的制造工艺，尤其涉及一种取向硅钢板的激光刻痕方法。
技术介绍
1、近年来，随着全球能源环境问题日益突出，世界各国均普遍提高了相应能耗设备的能耗标准，以降低各类设备对能源的无功消耗。其中，在电力传输系统中，变压器损耗约占总损耗的40％，由取向硅钢材料制造而成的铁芯是变压器的核心部件，其损耗约占总损耗的20％左右。
2、这种由变压器铁芯所造成的损耗通常简称为铁损，由此，降低用于制备变压器铁芯的取向硅钢的铁损具有巨大的经济和社会效益。
3、众所周知，取向硅钢因其内部晶粒排列方向与钢板轧制方向大致相同而得名。在取向硅钢板中，由于晶粒排布方向为易导磁方向，因而晶粒取向度越高，硅钢片的磁性能越好，其具体表现为磁感越高，铁损越低。在取向硅钢的晶粒内部，存在由于铁磁体自发磁化而产生的磁畴结构，每个磁畴内部各原子磁矩自发平行排列，以形成180°磁畴，其平行于晶粒易磁化方向{110}<001>。相邻磁畴为反向180°磁畴，二者之间存在着由几十到数百个原子层的磁畴壁。在磁化过程中，相邻磁畴内的磁矩通过磁畴壁移动而排列方向相同，进而能够实现导磁功能。因此，磁畴结构是最小能量作用原理的结果，是影响取向硅钢铁损、磁感和磁致伸缩性能的基本要素。
4、需要说明的是，硅钢片的导磁功能具体表现为磁感，其一般用b8表征，即在800a/m的激励磁场下的硅钢片的磁通密度，其单位为t；铁损一般用p17/50表征，即在50hz的交流励磁场下，带钢中磁通密度达到1.7t时硅钢片磁化所消耗的无效电能，其单
5、在当前现有技术中，取向硅钢片的铁损具体包括：磁滞损耗、涡流损耗和反常涡流损耗三部分。其中，磁滞损耗是在磁性材料在磁化和反磁化过程中，由于材料中夹杂物、晶体缺陷、内应力和晶体位向等因素阻碍畴壁运动，导致磁通变化受阻，造成磁感应强度落后磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗；涡流损耗是取向硅钢片在交变磁化过程中，磁通改变感生出局部电动势而引起涡电流所造成的能量损耗，其与取向硅钢片的电导率和厚度有关；相应地，反常涡流损耗是取向硅钢片在磁化时由于磁畴结构不同而引起的能量损耗，其主要受磁畴宽度影响。
6、目前，公认的提高取向硅钢性能的方法主要有三种：(1)通过冶金学手段控制成品二次再结晶组织，从而提高取向度，并降低取向硅钢的铁损；(2)在取向硅钢表面形成张力涂层，以细化磁畴，降低铁损；(3)通过激光、电子束、机械、电化学等手段在取向硅钢表面刻痕，以形成线状应力或应变，从而细化磁畴，降低铁损。
7、在这三种方法中，上述方法(3)受关注程度最高，是目前该领域的研究热点之一。以下是对上述方法(3)的刻痕细化磁畴降低铁损的原理进行简述：取向硅钢晶粒内部存在磁畴结构，在无外场条件作用下，取向硅钢内部磁畴主要为反向平行排列的180°磁畴，单一磁畴宽度通常可以达到几十微米甚至数毫米。相邻磁畴间存在着几十到数百个原子层的过渡层，称为磁畴壁。在磁化过程中，外场驱动下磁矩转动，磁畴壁迁移使相邻磁畴相互吞并，从而实现导磁功能。同时，磁畴壁迁移过程中不同区域磁畴结构的不同使得微区域产生微涡流，因而产生涡流损耗，这部分损耗在取向硅钢中被称为反常涡流损耗pa。
8、由此可见，反常涡流损耗pa与取向硅钢的固有磁畴结构直接相关，其进一步地与磁畴宽度直接相关，因此减小磁畴宽度可以有效降低反常涡流损耗pa。反常涡流损耗pa在取向硅钢的整体损耗中所占比重较大，特别是厚度为0.23mm及以下的薄规格取向硅钢，其反常涡流损耗pa占比可达到40％以上。因此，利用刻痕手段细化取向硅钢的磁畴，即减小磁畴宽度，可有效降低反常涡流损耗，从而降低取向硅钢整体铁损。
9、当前，在取向硅钢表面实施刻痕使磁畴细化而降低取向硅钢铁损的技术，根据刻痕的效果可分为两大类：
10、一类是不耐消除应力退火刻痕，其通过激光、等离子束、电子束等方式在表面以一定间距形成线状热应力区，从而减小主磁畴宽度，降低铁损。由于线状热应力会因消除应力退火而消失，因此该类产品一般用于制造无需消除应力退火的叠片铁芯变压器。另一类是耐消除应力退火刻痕，其基本技术方案是采用机械齿辊、电化学腐蚀等手段在取向硅钢表面形成线状应变区或沟槽，以减小180°磁畴宽度，从而降低铁损。由于消除应力退火后应变区不发生变化，因此该类产品可用于制造需要消除应力退火的卷绕铁芯变压器。
11、例如：公开号为cn1216072a，公开日为1999年5月5日，名称为“具有优良磁性能的晶粒取向性电工钢薄板及其生产工艺和设备”的中国专利文献，公开了一种不损伤表面薄膜的激光耐热刻痕取向硅钢方法，其通过控制入射激光的光斑尺寸、能量密度等参数，实现具有较大深度闭合畴区域的应力区，以降低取向硅钢的铁损和磁致伸缩。
12、又例如：公开号为cn101528951a，公开日为2009年9月9日，名称为“铁损特性优异的单向性电磁钢板”的中国专利文献，公开了一种铁损特性优异的单向性电磁钢板，其进一步地考虑了激光刻痕所形成的应力分布状态，并通过控制钢板经激光照射所产生压缩残余应力积分值进行精细控制，从而提高激光刻痕的铁损改善率。然而，在该技术方案中，由于残余应力的测定依赖于x射线衍射等离线检测方法，其检测周期较长，因此在实际大生产中应用仍然面临着一定的困难。
13、再例如：公开号为cn102477484a，公开日为2012年5月30日，名称为“一种快速激光刻痕方法”的中国专利文献，公开了一种快速激光刻痕方法，其通过在带钢上下表面以等间距交错方式同时刻痕，以保证刻痕铁损改善效果的均匀性。但需要注意的是，上下表面刻痕需要对带钢震动以高精度方式控制，且空间布局较为复杂，该技术方案的实现难度较大。
14、然而，专利技术人通过大量的研究发现，在进行激光刻痕，利用激光照射形成局部应力的时候，钢板表面的局部区域因吸热会导致温度升高。由于硅钢热传导系数具有各向同性，因此，获得钢板厚度方向上较深、同时轧向宽度上较窄的热应力区域极为困难。
15、在以往的现有技术中，在激光刻痕时，通常采用具有椭圆形特征的激光光斑，并控制这种椭圆形光斑的长轴与扫描方向一致，且近似与钢板轧向垂直方向一致，以此方式来获得较长的停留时间，使钢板局部区域温升到足以产生磁畴细化效果的范围。然而，无论是采用连续式激光或是脉冲式激光，激光照射所产生的热量总是会快速累积，如果停留时间过长，虽然可以获得更好的铁损降低效果，但不可避免的会存在温度过高而损伤涂层的问题，其会增加变压器在服役过程中短路击穿风险；如果停留时间过短，虽不至于损伤涂层，但激光刻痕所实现的降低铁损的效果也将受到限制。
16、为此，针对解决现有技术所存在的这种问题，本专利技术提出一种新的温升可控的激光刻痕方法，以保证在不损失钢板的表面涂层的同时，有效改善并降低取向硅钢的铁损。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种用于取向硅钢板的激光刻痕方法，该激光刻痕方法对自身工艺进行了本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，在对取向硅钢板进行表面激光刻痕时，对应于沿取向硅钢板的轧制方向上的每一个长度位置，均采用激光分束的方式在取向硅钢板表面形成若干个聚焦光斑，该若干个聚焦光斑沿取向硅钢板的宽度方向排布，并且彼此之间具有能量间隙区；其中每一个聚焦光斑沿取向硅钢板宽度方向的尺寸b均大于沿取向硅钢板长度方向的尺寸a。
2.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，所述聚焦光斑为椭圆形或矩形。
3.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，对应于沿取向硅钢板的轧制方向上的每一个长度位置，沿取向硅钢板的宽度方向排布的若干个聚焦光斑的延伸的总长度≤80mm。
4.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，沿取向硅钢板长度方向的尺寸a为10-100μm。
5.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，沿取向硅钢板宽度方向的尺寸b≤8mm。
6.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，对应于沿取向硅钢板的轧制方向上的
7.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，每一个聚焦光斑的功率密度p为1000-3000W/mm2。
8.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，沿着激光扫描的方向，后行聚焦光斑与前行聚焦光斑的功率密度比值为0.75-0.95。
9.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，所述若干个聚焦光斑经由衍射分束器、偏振分束器中的至少其中之一形成。
10.一种取向硅钢板，其特征在于，其采用如权利要求1-9中任意一项所述的激光刻痕方式制得。
11.如权利要求10所述的取向硅钢板，其特征在于，其相对刻痕前的铁损改善率提高至15％以上。
...【技术特征摘要】
1.一种用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，在对取向硅钢板进行表面激光刻痕时，对应于沿取向硅钢板的轧制方向上的每一个长度位置，均采用激光分束的方式在取向硅钢板表面形成若干个聚焦光斑，该若干个聚焦光斑沿取向硅钢板的宽度方向排布，并且彼此之间具有能量间隙区；其中每一个聚焦光斑沿取向硅钢板宽度方向的尺寸b均大于沿取向硅钢板长度方向的尺寸a。
2.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，所述聚焦光斑为椭圆形或矩形。
3.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，对应于沿取向硅钢板的轧制方向上的每一个长度位置，沿取向硅钢板的宽度方向排布的若干个聚焦光斑的延伸的总长度≤80mm。
4.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，沿取向硅钢板长度方向的尺寸a为10-100μm。
5.如权利要求1所述的用于取向硅钢板的激光刻痕方法，其特征在于，沿取向硅钢板宽度方...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵自鹏，李国保，向邦林，马长松，孙焕德，吴美洪，吉亚明，凌晨，刘海，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。