[发明专利]磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及对方向性电磁钢板的表面照射激光束而改善磁特性的方向性电磁钢板的制造技术，特别涉及适合于以高速的制造线速度制造方向性电磁钢板的情况的技术。

背景技术

结晶的磁化容易轴在整个钢板上统一为大致相同的方向的电磁钢板称作方向性电磁钢板，磁化容易轴的方向与钢板的轧制方向一致。这样的钢板作为磁化方向一定的变压器铁心的材料是非常好的。

将方向性电磁钢板通过交流磁化时的铁损分为涡电流损失和磁滞损失，涡电流损失还分为古典涡电流损失和异常涡电流损失。古典涡电流损失与钢板的板厚成比例，所以通过减薄材料的板厚来降低古典涡电流损失。异常涡电流损失是因磁壁的移动而局部产生的较大的涡电流带来的损失，与在轧制方向上细长的磁区即180°磁区的磁壁间隔成比例地变小。所以，为了实现低铁损化而考虑了将磁区细分化的各种技术。

通过大致垂直于轧制方向的直线状、并且沿轧制方向对钢板表面附近施加周期性的应变，180°磁壁间隔变窄。

所以，例如如日本特公平6-19112号公报中公开那样，考虑将聚光的激光束沿板宽方向扫描、照射、对钢板施加应变的方法，当前已供作使用。

该激光磁区控制法是通过应力应变减少铁损的方法，不会带来熔融部或槽的形成等的电磁钢板的形状变化，所以如果进行应变消除退火，则应变施加效果消失。但是，在不进行应变消除退火时，容易得到10％以上的铁损改善效果，所以通过该方法所制造的电磁钢板作为在制造工序中不包括退火的累积变压器用的材料需求很高。

另一方面，磁滞损失是磁化曲线即磁滞曲线的损失，是对钢板的应变敏感的铁损成分。因此，有通过激光照射进行的应变施加会带来磁滞损失 的增加的问题。

所以，为了尽量抑制不需要的应变，优选地在尽可能窄小的区域中导入有效的应变。例如，在WO2004/083465号公报中所示的技术中，通过使电磁钢板上的激光束的聚光斑的轧制方向直径为0.2mm以下，对窄小的区域施加应变而得到良好的特性。

但是，如果使聚光直径在圆形的状态下变小，则聚光斑的光强密度增大，但聚光斑通过钢板上的任意的点上的时间、即将束径除以扫描速度的时间的束滞留时间变短，在几乎不发生向钢板板厚方向的热传导的期间内束通过。

在这样的情况下，热仅过量地进入到钢板的极表层，根据情况而发生表层的熔融。但是，由于在板厚深度方向上几乎没有传热，所以升温区域被限制在表面附近，所以有不能将为了使磁区细分化而需要的应变充分导入到钢板中的问题。

所以，如在WO2004/083465号公报中公开的那样，考虑使聚光斑的形状成为在束的扫描方向上较长的椭圆的方法。在该方法中，能够在轧制方向的应变幅度较窄的状态下抑制光强密度，并且也能够增加照射点上的束滞留时间，所以在钢板厚度方向上也能够施加充分的应变，能够得到良好的铁损特性。

但是，在通过钢板沿轧制方向以高速移动的制造设备实施使这样的聚光斑的形状成为在束的扫描方向上较长的椭圆的方法的情况下，产生如下的问题。

图3是表示在通过将轧制方向直径d1较窄、板宽方向直径dc较长的聚光斑LS(以下称作椭圆形斑)聚光在钢板上、将该光斑沿大致垂直于轧制方向L的方向C以速度Vc扫描、将激光束照射在钢板上的方法中、使椭圆形斑的长轴方向S与扫描方向C一致、钢板沿轧制方向L以速度V1移动的情况下的、椭圆形斑LS的位置和残留在钢板上的激光束照射痕TC的示意图。

在此情况下，假设在时间t＝0时束的开头通过了钢板上的某点A，则在时间t＝ts时束的最末尾通过A点附近时A点因钢板的移动而沿轧制方向移动了H，束的最末尾通过A′点。

因此，钢板上的激光束照射痕TC、即钢板实际感受到激光束的轨迹如图3所示，成为以对Vl与Vc的比成比例的角度θ倾斜、具有与H成比例的宽度的轨迹。

即，即使以低铁损为目的而使椭圆束的短轴d1尽可能变细，在钢板高速移动的情况下，钢板实际感受的实效的激光照射宽度也成为与H成比例的宽度，不能使实效的激光照射宽度变窄。并且，由于H用Vl×dc/Vc表示，所以钢板的移动速度的影响在钢板的轧制方向线速度Vl较大的情况下、即在生产速度较快的情况下变大。

此外，如果为了更高的磁特性的改善而设为更细的短轴的椭圆束，则需要为了抑制光强密度而使长轴变长。结果，束滞留时间变长，所以钢板移动对实效的激光照射宽度的影响变大。即存在磁特性越好并且生产能力越高的制造设备、影响越大的问题。

发明内容