[发明专利]一种耐消除应力退火的激光刻痕取向硅钢及其制造方法

说明书

一种耐消除应力退火的激光刻痕取向硅钢板及其制造方法，采用激光刻痕方式在取向硅钢的单面或双面刻痕形成平行线状刻槽，该线状刻槽与钢板轧制方向垂直或成一角度；线状刻槽边缘凸起最大高度不超过5μm，相邻线状刻槽之间的无刻痕区域飞溅物最大高度不超过5μm，且线状刻槽附近区域飞溅物所占面积比例不超过5％。本发明制造成本低，成品刻痕效果在消除应力退火过程中不消失，特别适用于卷绕铁芯变压器的制造。

技术领域

本发明涉及取向硅钢及其制造方法，特别涉及一种耐消除应力退火的激光刻痕取向硅钢及其制造方法。

背景技术

近年来，全球能源环境问题日益突出，节能降耗需求在世界范围内不断增长，各国普遍提高了相应设备的能耗标准，降低各类设备对能源的无功消耗。目前，变压器作为电力传输系统中的基本组成部件，其损耗约占电力传送系统中损耗的40％左右。其中，由取向硅钢层叠或卷绕而制成的铁芯，在工作状态下的无功损耗约占总损耗的20％左右。铁芯损耗通常简称为铁损。可见，降低取向硅钢的铁损对国民经济和环境保护具有重大意义。

取向硅钢是一种铁磁材料，以其内部晶粒{110}<001>位向与钢板轧向排列基本一致而得名。由于取向硅钢{110}<001>方向的导磁性最好，因此其被广泛应用于电力传输中变压器的制造。取向硅钢的导磁性一般用B8 表征，即在800A/m的激励磁场下硅钢板的磁通密度，单位为T；铁损一般用P17/50表征，即在50Hz的交流励磁场下硅钢板中磁通密度达到1.7T 时磁化所消耗的无效电能，单位为W/kg通常情况下，B8和P17/50表征了取向硅钢在变压器工作状态下的基本性能。

取向硅钢的基本制造流程如下。

具有一定硅含量的钢材经过炼铁、炼钢、连铸，而后经过热轧工序，再经过一次或含中间退火的两次冷轧，将钢材轧至目标厚度，之后再经过脱碳退火，形成表面具有氧化膜的初次再结晶钢板；而后在钢板表面涂覆以MgO为主的隔离剂，进行20Hr以上的高温退火，形成具有二次再结晶组织的取向硅钢板，然后再经过热拉伸平整退火，并施以涂层涂覆及烘烤工艺，制成成品取向硅钢。该取向硅钢板具有高磁感、低铁损特点，特别适用于变压器铁芯的制造。

取向硅钢铁损由磁滞损耗、涡流损耗和反常涡流损耗三部分组成。磁滞损耗是磁化和反磁化过程中，由于材料中夹杂物、晶体缺陷、内应力等因素阻碍磁畴壁运动，造成磁感应强度落后于磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗；涡流损耗是磁化过程中磁通改变感生出局部电动势而引起涡电流所造成的能量损耗，与硅钢板的电导率和厚度有关；反常涡流损耗是硅钢板磁化时磁畴结构不同而引起的能量损耗，主要受磁畴宽度影响。

取向硅钢晶粒内部的磁畴结构是自发磁化和退磁场共同作用形成，单一磁畴内部原子磁矩排列方向相同，从而使宏观晶体显示出铁磁性质。取向硅钢的磁畴在无外界磁场条件下主要为反向平行排列的180°磁畴，单一磁畴宽度通常可以达到几十微米甚至数毫米。相邻磁畴间存在着几十到数百个原子层的过渡层，称为磁畴壁。磁化过程中，外场驱动下磁矩转动，磁畴壁迁移使相邻磁畴相互吞并，从而实现导磁功能。细化磁畴，即减小磁畴宽度，可有效降低反常涡流损耗，是降低硅钢板铁损的重要方法，也是取向硅钢技术进步的主要方向之一。