本發(fā)明屬于取向硅鋼激光刻痕加工，具體涉及一種用于提升取向硅鋼刻痕質量一致性的裝置和方法。

背景技術：

1、取向硅鋼激光刻痕技術是利用激光光束的高能量密度，垂直于硅鋼鋼帶軋制方向（rd），以一定的激光功率與掃描速度形成特定間距的激光劃線，使材料表面局部區(qū)域受到瞬時的熱應力而發(fā)生塑性變形，依靠微區(qū)產生的殘余應力來控制磁疇形貌，達到降低硅鋼片反常渦流損耗的目的，該技術的應用可進一步降低鐵心損耗，對于實現電力行業(yè)低碳節(jié)能發(fā)展目標具有重要意義。

2、目前行業(yè)主要采用機械式的掃描轉鏡控制激光掃描路徑，因多面棱鏡高轉速轉動下，光束經過反射后掃描速度極快。相比于振鏡式掃描，具有掃描角度大，掃描路徑范圍廣，速度穩(wěn)定性高等優(yōu)點，極大提升硅鋼激光刻痕生產效率，廣泛適用于寬幅面取向硅鋼激光刻痕。但利用轉鏡掃描時，一方面，激光束經過勻速旋轉的轉鏡反射后，其在鋼帶寬度方向掃描軌跡的各點掃描速度并不相同，尤其在低工作距離的寬幅平面加工時，刻痕線兩端較中部速度差異最為明顯；另一方面，鋼帶表面的光斑形狀隨入射激光束與平面夾角 α的改變而發(fā)生形狀變化，圓形光斑投射在鋼帶邊緣時呈橢圓形（如圖1所示）。因此，每條刻痕線上各個位置能量密度并不一致，刻痕磁疇細化效果差異較大，導致鋼帶沿寬度方向由中部向邊緣刻痕降損效果逐漸降低，嚴重影響硅鋼刻痕質量一致性和產品穩(wěn)定性。

3、針對激光刻痕時激光能量不均勻問題，現有專利技術主要從激光光束系統(tǒng)及裝置方面提出改進措施。專利jp2000336430a公開了一種取向電工鋼板的磁疇控制方法，具體是在板材寬度方向布置多個脈沖激光，采用多級陣列半導體激光器和集成透鏡的激光照射方式，獲得軋制方向上等間隔配置的線狀光束；專利jp2004122218a將一個激光源經過分束器分成多個照射段，再作用在鋼板寬度方向，通過鋼板移動速度、光束掃描速度、激光功率比例增減裝置，控制刻痕線在軋制方向的間隔一致，提供良好磁性能的效果。

4、專利cn103596720a提供了一種取向硅鋼的制造裝置及其制造方法，具體通過在鋼板的輸送方向上配設有多臺的激光束照射裝置，并使該激光束照射裝置在鋼板的寬度方向上移動的寬度方向移動機構，通過調整在寬度方向上相鄰的上述激光照射線的重疊寬度，進行磁區(qū)控制，從而穩(wěn)定鐵損及磁致伸縮特性。該方法需要通過調節(jié)刻痕線重疊區(qū)域大小進一步消除負面影響。

5、專利cn116475581a提供一種硅鋼分區(qū)不等功率的激光刻痕方法，將取向硅鋼帶在橫向上劃分為三個橫向分區(qū)，每個橫向分區(qū)對應設置一個激光頭，在同一高度布置，采用具有不同功率的工藝方案對不同分區(qū)進行激光刻痕。在保證整卷取向硅鋼帶均能得到顯著的刻痕降損效果的同時，還能避免或減小對絕緣涂層的損傷。解決因二次再結晶形成的晶粒及織構以及涂層涂敷工藝導致在橫向方向呈現區(qū)域分布特征，導致不同區(qū)域磁性能不同。

6、上述方法均可較好的控制軋向刻痕間的均勻性，其中采用陣列激光將單條激光刻痕分解為若干段，可以消除每條刻痕線不同區(qū)域的能量差異，但該方法對裝置和光路系統(tǒng)集成度以及穩(wěn)定性要求極高，在寬度方向上相鄰的上述激光照射線的重疊寬度控制難度較大；采用多激光頭的分區(qū)不等功率刻痕方式，改善因鋼帶退火二次結晶產生的邊部與中部狀態(tài)的差異，但無法從根本上解決因光斑掃描速度和光斑形狀波動，造成激光能量密度不均勻的現象。

技術實現思路

1、本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種用于提升取向硅鋼刻痕質量一致性的裝置和方法，能夠從根本上解決因光斑掃描速度和光斑形狀波動，造成激光能量密度不均勻的現象，從而提升取向硅鋼刻痕質量一致性。

2、按照本發(fā)明的技術方案，所述用于提升取向硅鋼刻痕質量一致性的裝置，包括，

3、傳送機構，用于傳送取向硅鋼鋼帶；

4、矯形機構，至少為兩組，設置于所述傳送機構之間；所述矯形機構包括相互配合的凸形輥和凹形輥，所述凸形輥和凹形輥為回轉體結構，凸形輥和凹形輥之間留有供所述取向硅鋼鋼帶通過的縫隙；

5、激光掃描系統(tǒng)，設置于相鄰矯形機構之間的正上方，用于對所述取向硅鋼鋼帶進行激光刻痕。

6、進一步的，所述矯形機構和所述激光掃描系統(tǒng)在所述取向硅鋼鋼帶傳送方向上的位置能夠調節(jié)。

7、進一步的，還包括檢測機構和控制機構；

8、所述檢測機構設置于相鄰矯形機構之間，用于檢測相鄰矯形機構之間的取向硅鋼鋼帶的曲率，并將信號傳送至所述控制機構；

9、所述控制機構用于接收所述檢測機構的信號，并控制所述矯形機構和所述激光掃描系統(tǒng)的位置調節(jié)以及所述矯形機構中凸形輥與凹形輥之間的縫隙調節(jié)。

10、進一步的，還包括張緊力補償輔助機構，設置于所述傳送機構與所述矯形機構之間，用于補償所述取向硅鋼鋼帶傳送過程中的張緊力。

11、進一步的，所述張緊力補償輔助機構為張力輥。

12、進一步的，所述凸形輥和凹形輥的母線長度 l'滿足 l'＞ l，其中 l為所述取向硅鋼鋼帶的寬度；

13、所述凸形輥和凹形輥的母線曲率的絕對值 k滿足0.9/ h≤ k≤1.1/ h，其中 h為所述激光掃描系統(tǒng)的工作高度，即激光掃描系統(tǒng)到取向硅鋼鋼帶的垂直距離。

14、進一步的，所述取向硅鋼鋼帶的寬度 l為0.50?m-1.80?m；所述激光掃描系統(tǒng)的工作高度 h為0.75?m-2.70?m；所述凸形輥和凹形輥的母線曲率的絕對值 k為0.33?m-1-1.46?m-1。

15、進一步的，所述矯形機構中，凸形輥與凹形輥之間的縫隙d＝ d0+2? h0；

16、其中， d0為所述取向硅鋼鋼帶的厚度；? h0為縱向高度波動誤差，取值范圍為（10%-15%）× d0。

17、進一步的，所述激光掃描系統(tǒng)為兩組。

18、本發(fā)明的另一方面提供了一種用于提升取向硅鋼刻痕質量一致性的方法，采用上述裝置，包括以下步驟：

19、在取向硅鋼鋼帶進行傳送的過程中，采用矯形機構進行矯形，使得取向硅鋼鋼帶在矯形機構之間以矯形后的曲率進行傳送；

20、在所述取向硅鋼鋼帶以矯形后的曲率進行傳送的過程中，采用激光掃描系統(tǒng)以轉鏡掃描模式對所述取向硅鋼鋼帶進行激光刻痕。

21、進一步的，對相鄰矯形機構之間的取向硅鋼鋼帶的曲率進行檢測，根據檢測結果調整所述矯形機構和所述激光掃描系統(tǒng)在所述取向硅鋼鋼帶傳送方向上的位置以及所述矯形機構中凸形輥與凹形輥之間的縫隙。

22、本發(fā)明的技術方案相比現有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明在不改變激光掃描系統(tǒng)工作模式的情況下，通過具有異形結構的矯形輥（包括凸形輥和凹形輥）對鋼帶寬度方向按照特定曲率進行矯形，克服了由于高轉速轉鏡掃描時，激光束在鋼帶寬度方向，光斑尺寸與掃描速度變化引起較大的能量密度差異。通過本發(fā)明的實施，取向硅鋼在寬度方向上得到均勻的刻痕磁疇形貌以及降鐵損效果，從整體上提高了取向硅鋼激光刻痕的產品質量一致性。