[發(fā)明專利]一種低鐵損取向硅鋼及其制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710188472.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN108660295A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳美洪;趙自鵬;李國保;沈侃毅;胡卓超;凌晨;孫煥德;章華兵
• 申請（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D9/46;H01F1/147
• 代理公司: 上海東信專利商標事務(wù)所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發(fā)明公開了一種低鐵損取向硅鋼，其表面具有若干溝槽，各所述溝槽的寬度為10～60μm，深度為5～40μm之間，相鄰溝槽之間的間距為1～10mm。此外，本發(fā)明還公開了一種上述低鐵損取向硅鋼的制造方法，包括步驟：采用激光在低鐵損取向硅鋼的表面進行刻痕，以形成所述溝槽。該低鐵損取向硅鋼能夠在消除應(yīng)力退火過程中磁疇細化效果不消失，并且也不會引入較多的殘余應(yīng)力，并且該鐵損取向硅鋼特別適合直接用于不經(jīng)消除應(yīng)力退火的疊片鐵芯變壓器的制造，也可以適用于卷繞鐵芯變壓器制造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼種及其制造方法，尤其涉及一種硅鋼及其制造方法。

背景技術(shù)

近年來，全球能源環(huán)境問題日益突出，節(jié)能降耗需求在世界范圍內(nèi)不斷增長，各國普遍提高了相應(yīng)能耗設(shè)備標準，降低各類設(shè)備對能源的無功消耗。目前，變壓器作為電力傳輸系統(tǒng)中的基本組成部件，其損耗約占在電力傳送系統(tǒng)中損耗的40％左右；而由取向硅鋼材料制造而成的變壓器鐵芯的損耗約占總損耗的20％左右。鐵芯損耗通常簡稱為鐵損?？梢?，降低取向硅鋼鐵損具有巨大的經(jīng)濟和社會效益。

取向硅鋼是一種鐵磁材料，以其內(nèi)部晶粒{110}<001>位向與鋼板軋向排列基本一致而得名。由于在該方向上晶體的導磁性最好，因此取向硅鋼板具有優(yōu)良的磁性能，表現(xiàn)為高導磁性能和低鐵損性能，廣泛應(yīng)用于電力傳輸中輸配電變壓器的制造。取向硅鋼的導磁性一般用B8表征，即在800A/m的激勵磁場下硅鋼板的磁通密度，單位T；鐵損一般用P_17/50表征，即在50Hz的交流勵磁場下硅鋼板中磁通密度達到1.7T時磁化所消耗的無效電能，單位W/kg.

取向硅鋼板的鐵損由磁滯損耗、渦流損耗和反常渦流損耗三部分組成：磁滯損耗是在鐵磁材料在磁化和反磁化過程中，由于材料中夾雜物、晶體缺陷、內(nèi)應(yīng)力和晶體位向等因素阻礙疇壁運動，磁通變化受阻，造成磁感應(yīng)強度落后磁場強度變化的磁滯現(xiàn)象而引起的能量損耗；渦流損耗是取向硅鋼板在交變磁化過程中，磁通改變感生出局部電動勢而引起渦電流所造成的能量損耗，與硅鋼板的電導率和厚度有關(guān)；反常渦流損耗是硅鋼板磁化時由于磁疇結(jié)構(gòu)不同而引起的能量損耗，主要受磁疇寬度影響。

眾所周知，取向硅鋼晶粒內(nèi)部存在著由于自發(fā)磁化和退磁場共同作用形成的磁疇結(jié)構(gòu)，磁疇內(nèi)部原子磁矩排列方向相同，從而使宏觀晶體顯示出鐵磁性質(zhì)。無外界磁場條件下主要為反向平行排列的180°磁疇，單一磁疇寬度通?？梢赃_到幾十微米甚至數(shù)毫米。相鄰磁疇間存在著幾十到數(shù)百個原子層的過渡層，稱為磁疇壁。磁化過程中，外場驅(qū)動下磁矩轉(zhuǎn)動，磁疇壁遷移使相鄰磁疇相互吞并，從而實現(xiàn)導磁功能。磁疇寬度直接影響著硅鋼板的磁滯損耗和反常渦流損耗，進而影響其整體鐵損性能。細化磁疇，即減小磁疇寬度，可有效降低反常渦流損耗，是降低硅鋼板鐵損的重要方法，也是硅鋼工藝技術(shù)進步的主要方向之一。

統(tǒng)而言之，改善取向硅鋼板鐵損的主要方法，如下：

(1)冶金學方法：通過成分體系及工藝參數(shù)的優(yōu)化，獲得完善的二次再結(jié)晶組織，并提高取向度。

(2)張力控制：改善基板表面涂層的張力，細化磁疇，降低鐵損和磁致伸縮。

(3)表面刻痕：通過激光、電子束、等離子等手段在硅鋼表面沿軋向施加一定間距的連續(xù)或間斷的刻痕線，施加應(yīng)力或應(yīng)變以細化磁疇，降低鐵損。

近年來，由于利用冶金學方法將取向度提高到很高水平，Hi-B鋼中晶粒的取向偏離角平均水平低于5°，提高空間有限。因此，提升硅鋼板電磁性能的重點集中在張力涂層和刻痕工藝的改進上。