[發明專利]一種快速激光刻痕方法

有效

• 申請號: 201010562021.4
• 申請日: 2010-11-26
• 公開（公告）號: CN102477484A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 黃望芽;李國保;張鑫強;毛興;郭萬青;朱簡如;向邦林
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D8/12
• 分類號: C21D8/12;B23K26/00
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術領域

本發明涉及一種激光刻痕方法，特別涉及一種快速激光刻痕方法，通過采用在帶鋼上、下表面同時刻痕的方法，來提高激光刻痕機組加工速度和刻痕鐵損改善率。

背景技術

取向硅鋼是用于制造變壓器設備的基本材料，變壓器因鐵損而大量消耗電能，因此降低鐵損是生產取向硅鋼不懈追求的目標。硅鋼片的鐵損可分為磁滯損耗和渦流損耗，渦流損耗還可進一步分為經典渦流損耗(因渦流引起的)和異常渦流損耗(因磁壁運動引起的，正比于磁疇寬)，在工頻條件下，異常渦流損耗約占鐵損的一半左右。隨著冶金工藝的發展，(110)[001]織構不斷完善，在二次再結晶中勢必引起晶粒生長過快，形成大晶粒，導致磁疇寬度增大，反常渦流損耗比例增加。在這種條件下，繼續采用傳統的冶金方法來進一步降低鐵損，將是愈來愈困難。

為了進一步細化磁疇來降低取向硅鋼鐵損，國內外很多鋼鐵企業或科研院所對細化磁疇技術展開了研究，先后開發了機械加工法、激光照射法、放電處理法、等離子流照射法、局部加熱法、超聲波振動和噴射流體法等表面處理技術，通過細化180°磁疇壁間距來細化磁疇，從而達到降低鐵損的目的，其中以激光刻痕法最為突出。

激光照射法通過減小取向硅鋼主疇寬度來降低其渦流損耗，該方法利用激光束的熱量在鋼板的表面之下產生一彈性-塑性形變區域，通過在彈塑性形變區產生的壓應力和刻痕間的張應力來減小取向硅鋼主疇寬度，從而達到降低其渦流損耗的目的，這種方法由于大大降低了鐵損，而且是非接觸加工，具有非常高的可靠性和可控制性。

針對采用激光刻痕來降低取向硅鋼鐵損的技術，許多專利進行了不同的嘗試。

中國專利CN1216072A公開了一種具有優良磁性能的晶粒取向性電工鋼薄板及其生產工藝和設備，該方法通過用脈沖激光照射減小180°磁疇壁間距提高磁性能。該方法采用Q-開關CO₂激光器在晶粒取向性電工鋼薄板表面照射，激光脈沖的照射功率密度調節到不高于鋼板表面的薄膜損閾值，采用長軸為鋼板橫向的橢圓形光斑照射以在鋼板表面重疊形成連續脈沖光束，為磁性能的提高提供所必需的足夠的累積照射能。從而較好地解決了傳統脈沖激光法易對鋼板表面薄膜造成照射損傷的問題。但是該方法為保證足夠的能量積累，掃描速度不能太快，從而限制了機組的激光刻痕速度，不能滿足高速激光刻痕的要求。

中國專利公開號CN1761764A公開了一種磁特性良好的方向性電磁鋼板及其制造方法，該方法通過振蕩波長λ為1.07≤λ≤2.10μm的連續振蕩光纖維激光束的掃描照射，極力降低取向硅鋼的鐵損。由于采用振蕩波長λ為1.07≤λ≤2.10μm的連續振蕩光纖維激光，中心附近的光束強度較高，根據情況不同有可能在激光照射后的表面產生凹凸，如果通過降低平均輸出功率P來解決這一問題，相應的掃描速度V必須同步降低，勢必會犧牲機組的加工速度。

中國專利公開號CN101209514公開了一種基于振鏡陣列的激光在線高速刻痕裝置，它包括機架、傳送帶、振鏡陣列、激光器陣列、用于控制振鏡陣列和激光器陣列的控制裝置。該方法由于引入了振鏡陣列，能有效地提高激光刻痕速度，具有適應性強、刻痕速度快、掃描幅面寬、生產效率高的優點，但僅限于在帶鋼單面進行激光刻痕，與其它激光刻痕方法相比，在刻痕鐵損改善率上并無優勢。

中國專利公開號為CN1076492A中國專利了一種降低硅鋼片鐵損的激光處理方法及裝置，利用激光快速加熱和冷卻的特點，對取向硅鋼片表面做劃線狀處理，促使加熱區產生微小塑性變形和高密度位錯，形成亞晶界，減小主疇壁長，同時引起殘余張應力，達到細化磁疇，降低鐵損的效果。涉及的方法可行，裝置簡單，但鐵損改善率僅在5％左右，改善效率低，且沒有考慮機組的加工速度。

此外，中國專利公開號為CN101348853提供了一種降低普通取向電工鋼鐵損的方法，該方法嚴重破壞鋼板表面涂層，刻痕后需重新涂層，操作很不方便，且生產成本高，目前基本不被采用；中國專利公開號CN1244597A中國專利了一種耐熱型激光處理取向硅鋼表面的方法，該方法通過激光局域合金化處理優化磁疇分布降低鐵損，使產品具有良好的高溫穩定性和優越的時效性能，然而該工藝需要先剝離絕緣涂層，刻痕處理后又需重新涂層，工藝復雜且不易實現，不適合于大生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速激光刻痕方法，通過在取向硅鋼帶鋼上、下表面同時進行激光刻痕，加工速度達到傳統單面激光刻痕方法的1.5～2倍；激光刻痕產品的鐵損改善率穩定達到10％～16％。

為達到上述目的，本發明的技術方案是：