[發(fā)明專利]方向性電磁鋼板及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380019339.X
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN104203486A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設計）人: 平野弘二;新井聰;濱村秀行;今井浩文
• 申請（專利權）人: 新日鐵住金株式會社
• 主分類號: B23K26/364
• 分類號: B23K26/364;H01F1/18;H01F41/02;C21D8/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 房永峰

技術領域

本發(fā)明涉及卷鐵芯變壓器的鐵芯材料等所使用的方向性電磁鋼板及其制造方法。尤其涉及通過激光加工在其表面形成槽而使鐵損(core?loss)降低的方向性電磁鋼板及其制造方法。

本申請基于2012年04月27日在日本提出申請的特愿2012－103212號并主張優(yōu)先權，在先申請的內(nèi)容援引于本申請。

背景技術

方向性電磁鋼板是包含Si且其結晶粒的易磁化軸({110}＜001＞方位)與其制造工序中的軋制方向大致一致的電磁鋼板。該方向性電磁鋼板具有磁化朝向軋制方向的磁疇夾著磁疇壁(magnetic?domain)而排列多個的構造，這些磁疇壁中多數(shù)是180°磁疇壁。該方向性電磁鋼板的磁疇被稱為180°磁疇，方向性電磁鋼板易于在軋制方向上磁化。為此，在比較小的一定的磁化力中，磁通量密度較高，鐵損(能量損失)較低。因此，方向性電磁鋼板是非常優(yōu)秀的變壓器的鐵芯材料。鐵損的指標一般使用W17/50[W/kg]。W17/50是在進行了交流勵磁以使在頻率50Hz中最大磁通量密度達到1.7T時，方向性電磁鋼板所產(chǎn)生的鐵損的值。在使該W17/50變小時，能夠制造出效率更高的變壓器。

以下概略地說明通常的方向性電磁鋼板的制造方法。通過退火以及冷軋工序?qū)?guī)定量的Si的經(jīng)熱軋的硅鋼板(熱軋板)調(diào)整為所期望的板厚。接下來，通過連續(xù)式的退火爐對該硅鋼板進行退火，并進行脫碳以及應力消除而進行初次再結晶(結晶粒徑：20～30μm)。接下來，將包含MgO作為主成分的退火分離材料涂敷在該硅鋼板薄板(以下有時也簡記為鋼板)的表面，將鋼板卷繞成螺旋狀(外形為圓筒狀)，在約1200℃的高溫下進行20小時左右的分批退火，在鋼板中形成二次再結晶組織，并在鋼板表面上形成玻璃保護膜。

此時，鋼板中包含例如MnS、AlN等的阻化劑，因此軋制方向與易磁化磁疇一致的所謂的高斯(Goss)晶粒優(yōu)先結晶生長。其結果是，在精退火后獲得結晶方位性(結晶配向性)較高的方向性電磁鋼板。精退火后，螺旋被解卷，在其他的退火爐內(nèi)使鋼板連續(xù)通過而進行平坦化退火，去除鋼板內(nèi)的不需要的應力。進而，實施對鋼板表面賦予張力和電絕緣性的涂層，制造方向性電磁鋼板。

在經(jīng)這種工序而制造出的方向性電磁鋼板中，即使不進行追加的處理鐵損也較低，但賦予與軋制方向(以下，也稱為輸送方向)大致垂直并且一定周期(一定間隔)的應力時，鐵損進一步下降。此情況下，通過局部的應力而形成軋制方向與磁化正交的90°磁疇，以此處的靜磁能為源而大致長方形的180°磁疇的磁疇壁間隔變窄(180°磁疇的寬度變小)。鐵損(W17/50)與180°磁疇壁的間隔具有正相關，因此由于該原理，鐵損下降。

例如，如專利文獻1所公開那樣，通過激光照射而對于鋼板賦予應力的方法已得到實用。同樣地，在與方向性電磁鋼板的軋制方向大致垂直地并且以一定周期形成10～30μm左右的深度的槽后，鐵損降低。這是由于，由于槽的空隙中的磁導的變化而在槽周邊產(chǎn)生磁極，以該磁極為源而180°磁疇壁的間隔變窄，鐵損得以改善。形成槽的方法有：如專利文獻2所公開那樣使用電解蝕刻在冷軋板上形成槽的方法、如專利文獻3所公開那樣將機械的齒形沖壓在冷軋板上的方法、或者如專利文獻4所公開那樣通過激光照射使鋼板(激光照射部)熔融以及蒸發(fā)的方法。

但是，電力變壓器大體有疊積式鐵芯變壓器和卷鐵芯變壓器。疊積式鐵芯變壓器是層疊并固定多個電磁鋼板而制造的。另一方面，在卷鐵芯變壓器的制造工序中，一邊卷起方向性電磁鋼板一邊層疊而卷緊，因此包括用于去掉其變形應力(例如，彎曲引起的應力)的退火工序。因此，使用為了改善鐵損而賦予應力的專利文獻1所記載的發(fā)明的方法而制造出的方向性電磁鋼板能夠以維持鐵損改善效果的狀態(tài)原封不動使用于疊積式鐵芯變壓器中，但無法以維持鐵損改善效果的狀態(tài)原封不動地使用于卷鐵芯變壓器中。即，在卷鐵芯變壓器中，由于應力通過應力消除退火而消失因此鐵損改善效果也消失。另一方面，使用為了改善鐵損而形成槽的方法制造出的方向性電磁鋼板，即使進行應力消除退火，改善鐵損的效果也不受損，因此具有能夠使用于疊積式鐵芯變壓器以及卷鐵芯變壓器這兩方的優(yōu)點。

在此，對形成槽的方法的現(xiàn)有技術進行說明。在專利文獻2所記載的基于電解蝕刻的方法中，使用例如在二次再結晶后的表面上形成有玻璃保護膜的鋼板，通過激光或機械的方法線狀地去除表面的玻璃保護膜，并通過蝕刻在鐵素體露出的部分形成槽。該方法中，工序變得復雜而制造成本變高，處理速度有限度。