[发明专利]一种取向硅钢的耐热型激光刻痕方法

说明书

本发明公开了一种取向硅钢的耐热型激光刻痕方法，使硅钢带在聚焦辊上形成30˚～120˚的包角；以及对聚焦辊上的硅钢带施加至少15N/mm²的张应力，使其在激光刻痕区域的上表面获得足够的拉应力。本发明的产品刻痕影响区更深，闭合磁畴的体积更大，达到提高激光刻痕改善效率和耐高温的效果。本发明方法具有刻痕方法简单、刻痕效率高、高温时效性能好的明显优势，对于连续或脉冲激光刻痕方法均适用。

技术领域

本发明属于取向硅钢制造技术领域，本发明涉及一种取向硅钢的耐热型激光刻痕方法。

背景技术

取向硅钢是用于制造变压器设备的基本材料，变压器因铁损而大量消耗电能，因此降低铁损是生产取向硅钢不懈追求的目标。硅钢片的铁损可分为磁滞损耗和涡流损耗，涡流损耗还可进一步分为经典涡流损耗(因涡流引起的)和异常涡流损耗(因磁壁运动引起的，正比于磁畴宽)。在工频条件下，异常涡流损耗约占铁损的一半左右。随着取向硅钢制造工艺的快速发展，(110)[001]织构不断完善，在二次再结晶中势必引起晶粒生长过快，形成大晶粒，导致磁畴宽度增大，反常涡流损耗比例增加，在这种条件下，继续采用传统的冶金方法来进一步降低铁损，将是愈来愈困难。

为了进一步细化磁畴来降低取向硅钢铁损，国内外很多钢铁企业或科研院所对细化磁畴技术展开了研究，先后开发了机械加工法、激光照射法、放电处理法、等离子流照射法、局部加热法、超声波振动和喷射流体法等表面处理技术，通过细化180°磁畴壁间距来细化磁畴，从而达到降低铁损的目的，其中以激光刻痕法最为突出。

激光照射法是利用高能密度的激光能量瞬时作用于硅钢片表面，使硅钢片局部瞬时加热和急剧冷却及高压冲击在钢板的表面之下产生一个弹性-塑性形变区域，通过在弹塑性形变区产生的压应力和刻痕间的张应力来减小取向硅钢主畴宽度，从而达到降低其涡流损耗的目的。这种方法由于大大降低了铁损，而且是非接触加工，具有非常高的可靠性和可控制性。公开号为CN1216072A、CN1761764A、CN101209514、CN1076492A、CN101348853的专利分别提供了各种不同的激光刻痕方法，均能达到降低取向硅钢铁损的目的，但是由于这些传统激光刻痕方法的刻痕效果主要是残余应力引起的，其刻痕区的热稳定性不佳，时效性能不理想，如经高温消除应力退火后，其主磁畴细化的效果趋于消失，这样180°主畴壁间距几乎恢复到刻痕前的状态，即发生高温时效。因此传统激光刻痕方法的工作温度仅局限于400℃以下，限制了该项技术的应用范围。

为改善硅钢片激光刻痕的热稳定性问题，研究人员进行了不同的尝试。例如：美国专利文献US4863531公开了一种硅钢片激光刻痕方法，试图通过在刻痕区引入可高温渗透的膜层介质，以克服传统激光刻痕方法刻痕区的热稳定性不佳的问题，但却未能从根本上有效解决。专利文献CN1244597A公开了一种激光处理取向硅钢表面的方法，可使处理过的硅钢的晶粒分布得到调正，优化磁畴分布降低铁损，具有良好的高温稳定性和优越的时效性能；但该方法由于采用了固态合金元素，使处理后的硅钢片表面平整度降低，对应用有一定影响，且该方法需要在激光处理后进行再涂层，工艺复杂，成本高，不适宜于大生产应用。

此外，孙凤久等也曾提出了局域激光表面合金化方法(LLSA方法以及LN方法)，引入固态金属以及气态氮等合金元素，通过对取向硅钢有规的线状激光氮化，以在硅钢表面生成高温稳定的铁氮化合物，达到既优化磁畴结构，又可改善激光刻痕存在的时效问题。但是这种通过引入合金元素来解决时效问题的方法，为达到合金化效果，均需要先剥离绝缘涂层，刻痕处理后又需重新涂层，从而很不方便。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种取向硅钢的耐热型激光刻痕方法，已解决现有技术存在的刻痕区热稳定性差、时效性短等问题。

本发明通过以下技术方案来实现：