專利名稱：：低鐵損晶粒取向電工鋼片及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于減小用于諸如變壓器的靜態(tài)電感器的晶粒取向電工鋼片中的鐵損的技術(shù)。
背景技術(shù)：
：晶粒取向電工鋼片主要用于諸如電力變壓器的靜態(tài)電感器。晶茅《取向電工鋼片所需的性質(zhì)為(l)交變電流場中磁化吋的低功率損耗，即低鐵損，(2)在用于機(jī)器和裝置的感應(yīng)范圍內(nèi)磁導(dǎo)率高并且鋼片容易被磁化，以及(3)使得噪聲小的磁彈性。尤其是，要求(1)是評價變壓器的T.O.C.(總擁有費(fèi)用)的最重要因子之一，T.O.C.是變壓器費(fèi)用性能的度量，因?yàn)樽儔浩麟S時間的功率損耗從其安裝到廢棄持續(xù)長時間。為了降低晶粒取向電工鋼片的鐵損，許多改進(jìn)得到了發(fā)展，諸如(1)提高被稱作戈斯取向的(110)取向的強(qiáng)度，(2)提高諸如提高電阻的硅的固溶元素的比例，(3)降低鋼片厚度，(4)往鋼片上涂覆陶瓷膜或絕緣模以給與表面張力，以及(5)降低晶粒大小。然而，在通過這些冶金學(xué)的方法的改進(jìn)中存在限制，并且尋找到了其它降低鐵損的方法。如Fieldler等的美國專利3647575號中所公開的，提出了通過用刀具在鐵心鋼片表面上施以凹槽細(xì)化磁疇來降低鐵損的方法。晶粒取向電工鋼片具有矩形厚片成形的磁疇，每個磁疇與另一個具有相反磁極的磁疇相鄰接。(以下，磁疇簡單的稱作"疇")。通過施加磁場引起每個磁疇的膨脹或收縮，結(jié)果晶粒取向電工鋼片被磁化。這樣，當(dāng)晶粒取向電工鋼片被磁化時，磁化改變僅在相鄰疇之間的疇邊界(疇壁)的附近發(fā)生。通過這種改變，在鋼片中產(chǎn)生了引起渦流損耗的渦流，該渦流損耗占鐵損的60%到70%。渦流損耗與渦流的平方成比例并且與疇壁的運(yùn)動速度成比例。如果將每個疇細(xì)化為小尺寸，則渦流發(fā)生的部分的數(shù)量增加。然而，因?yàn)楫牨谶\(yùn)動速度與疇的寬度成反比降低，渦流損耗作為整體幾乎與疇的寬度成比例降低。為了工業(yè)地應(yīng)用這種疇細(xì)化技術(shù)，提出了多種發(fā)明。JPS58-5968B公開了通過在電工鋼片表面按壓并滾動直徑為0.2到10mm的小球來提供應(yīng)變部分而不在電工鋼片表面造成劃痕的方法。JPS57-2252B公開了通過在橫向方向在電工鋼片表面輻照激光束提供具有小的塑性應(yīng)變部分的電工鋼片的方法。JPS62-96617A公開了通過在橫向方向在電工鋼片表面線性地聚焦等離子焰提供具有小的塑性應(yīng)變的電工鋼片的方法。這些方法基于使用疇的疇細(xì)化技術(shù)，通過將小的塑性應(yīng)變引入到電工鋼片上，疇以垂直于滾動方向的磁化分量穩(wěn)同，這是磁彈性相互作用(反相機(jī)制)的結(jié)果。尤其是，疇被用激光輻照細(xì)化的晶粒取向電工鋼片(以下稱"激光一疇一細(xì)化的晶粒取向電工鋼片")廣泛用于需要大尺寸的層狀型電力變壓器的工業(yè)，該種變壓器要求鐵損低。因?yàn)闉闇p小C02排量的減小能量消耗的全球化趨勢，這種電工鋼片的需求近些年得到了極大的增長。然而，上述的JPS58-5968中公開的技術(shù)僅使用機(jī)械應(yīng)變，這可能不能帶來鐵損的大減小并因?yàn)樵摷夹g(shù)需要在橫向方向按壓并滾動小球使得難于工業(yè)應(yīng)用該技術(shù)。上述JPS57-2252B中公開的技術(shù)能夠充分地降低鐵損，然而，需要進(jìn)一步改善對磁彈性的降低。上述JPS62-96617A中公開的技術(shù)中，難于控制應(yīng)變量，這樣在穩(wěn)定地獲得降低的鐵損方面存在問題。JP2647322B公開了一種生產(chǎn)低鐵損晶粒取向電工鋼片的方法，其中，晶粒取向電工鋼片由激光朿以線形式輻照熔化并重新同化，重新固化部分寬度為50到30(Him，深度為片厚的5到35%，并且位于與滾動方向垂直的方向的士15度的方向范圍內(nèi)，而相鄰線之間的間隔為5到30mm。然后，最終對片涂上絕緣膜以施以張力。然而，該技術(shù)意欲用于小的線束鐵芯型變壓器，這些變壓器是壓力減輕退火的，并且如果該技術(shù)用于大的剪過的平的層狀型非壓力減輕退火的變壓器，則引入的額外的應(yīng)變使得難于穩(wěn)定地獲得具有低鐵損和低磁彈性性質(zhì)的電工鋼片并且甚至降低鐵損。諸如變壓器和反應(yīng)堆的靜態(tài)感應(yīng)器在鐵心由交變電流場磁化時制造噪聲。因?yàn)楦鶕?jù)對電需求的增長，安裝在城區(qū)的變壓器的數(shù)量正在增長，所以強(qiáng)烈要求降低噪聲。另外，存在最小化環(huán)境影響的趨勢。噪聲通常由以下產(chǎn)生即，由電磁場力引起的電感線圈之間振蕩，由磁場力引起的線圈的連接處和層之間振蕩，以及電工鋼片的磁彈性振在這些噪聲源中，能夠通過下述方法降低來自鐵心材料的噪聲，例如(1)將鐵心設(shè)計(jì)成工作于更低的磁通密度，因?yàn)樵陔姽や撈牡痛磐芏却艔椥愿停?2)使用高度晶粒取向電工鋼片以減小磁彈性和如IEEETransaction,MAG-8(1972)，P.677,"MagneticPropertiesofGrain-OrientedSiliconSteelwithHighPermeabilityOrientedCoreHI-B"，T.Yamamotoetal.中公開的那樣提高電工鋼片上的表面涂層膜的張力；(3)如JPS47-28419A中所述的為均勻收縮鐵心做特定安排；(4)如JPS48-83329A中所述的用隔聲盒蓋住鐵心；禾口/或(5)如JPS56-40123A中所述的將變壓器置于橡膠緩沖器上。然而，這些方法成本非常高，因?yàn)檫@些方法需要向變壓器添加額外的裝置。如JournalofTheMagneticSocietyofJapan,Vol.25，No.4-2，2001中報(bào)道的，"激光一疇一細(xì)化的晶粒取向電工鋼片"的磁彈性性質(zhì)根據(jù)用于激光輻照的條件變化。更具體地，磁彈性性質(zhì)隨激光的輻照能量密度Ua變化而變化，因此，能夠通過選擇相關(guān)的Ua值減小電工鋼片的磁彈性。然而，使用上述方法難于獲得關(guān)于減小磁彈性的最大效果。如上述，雖然晶粒取向電工鋼片的鐵損得到了很大改善，由于增長的能量消耗、增長的對關(guān)于石化能量的排出和全球變暖的對策需求的關(guān)心，還需要進(jìn)一步改善。至于變壓器產(chǎn)生的噪聲，需要進(jìn)一步減小，因?yàn)樽儔浩靼惭b在城區(qū)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供具有極低鐵損和低噪聲的晶粒取向電工鋼片及其制造方法。經(jīng)過本發(fā)明發(fā)明人的勤奮研究，發(fā)現(xiàn)能夠通過控制激光輻照到晶粒取向電工鋼片上形成的固化層的厚度和控制激光輻照部分的表面粗糙度和橫截面形狀形成該固化層完成該產(chǎn)品和方法。本發(fā)明的要點(diǎn)如下。(1)在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片，包括細(xì)化的磁疇和具有固化層的激光輻照部分，其中，激光輻照部分中固化層的厚度為4pm或更小。(2)在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片，包括細(xì)化的磁疇和具有固化層的激光輻照部分，其中，沿片的滾動方向的激光輻照部分中的固化層的表面粗糙度&為4pm或更小。(3)1或2所述的晶粒取向電工鋼片，其中，激光輻照部分為連續(xù)或點(diǎn)線形式并且從橫向方向觀察的激光輻照部分的橫截面具有凹面部分，該凹面部分寬度為200pm或更小且深度為10(im或更小。(4)1或2所述的晶粒取向電工鋼片，其中，鋼片上相鄰連續(xù)或點(diǎn)線之間的距離小于30mm。(5)4所述的晶粒取向電工鋼片，其中，鋼片上相鄰連續(xù)或點(diǎn)線之間的距離為3-5mm。(6)3所述的晶粒取向電工鋼片，其中，凹面部分的寬度為30-180pm且凹面部分的深度為l-4(im。(7)用于生產(chǎn)在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片的方法，包括歩驟執(zhí)行激光輻照形成固化層以便固化層厚度為4(im或更小。(8)用于生產(chǎn)在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片的方法，包括步驟以連續(xù)或點(diǎn)線形式將激光輻照到晶粒取向電工鋼片上形成固化層以便從橫向方向觀察的激光輻照部分中的固化層的橫截面具有凹面部分，該凹面部分寬度為20(Him或更小且深度為lOiim或更小，其中，凹面部分底部的固化層的厚度為4,或更小。(9)用于生產(chǎn)7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，用于激光輻照的激光器是使用光纖的光纖激光器，該光纖芯徑為500pm或更小。(10)用于生產(chǎn)7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，用于激光輻照的激光器是使用光纖的光纖激光器，該光纖芯徑為200fim或更小。(11)用于生產(chǎn)7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，鋼片上相鄰連續(xù)或點(diǎn)線之間的距離小于30mm。(12)用于生產(chǎn)ll所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，鋼片上相鄰連續(xù)或點(diǎn)線之間的距離為3-5mm。(13)用于生產(chǎn)7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其屮，凹面部分的寬度為30-180|im且凹面部分的深度為l-4pm。本發(fā)明能夠減小晶粒取向電工鋼片的鐵損和磁彈性。圖1是說明激光輻照部分的示意圖2包含顯示激光輻照部分的固化層結(jié)構(gòu)的照片。照片(a)顯示本發(fā)明的示例，照片(b)顯示比較的示例。橫截面的被觀察的表面被傾斜切割并拋光。由于傾斜切割，照片垂直方向的長度延長為正常切割橫截面的真實(shí)長度的5倍；圖3顯示準(zhǔn)備的用于如照片(a)和照片(b)中的橫截面的照片的鋼片樣品的結(jié)構(gòu)；圖4是說明如何測量激光輻照部分的表面粗糙度的示意發(fā)明詳述使用光纖激光器裝置(其中光纖芯徑為10pm)在靠近橫向的方向(垂直于滾動方向的平面內(nèi)方向)以線形式執(zhí)行輻照到充分處理的晶粒取向電工鋼片的表面上，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.3%且厚度為0.23mm。相鄰激光輻照線之間的距離為4mm。滾動方向上激光輻照部分的長度從50pm到200pm變化。通過改變諸如激光輻照束斑直徑、激光功率、功率密度和掃描速率的激光輻照條件，改變在橫向方向(例如如圖1中所示)觀察的橫截面的凹面形狀和固化層厚度。為了準(zhǔn)備對照樣品，使用了C02激光器和YAG激光器。表1顯示每個樣品的磁學(xué)數(shù)據(jù)。在不向鋼片施加荷載應(yīng)力的正弦磁通量條件下測量鐵損、磁通密度以及磁彈性。表1表明就在諸如磁通密度為1.9T的高磁場時的鐵損W19/50和磁彈性X19p-p來說，樣品(1)、(2)、(4)和(5)優(yōu)于其它樣品。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>)發(fā)明人考慮了在諸如磁通密度為1.9T的高磁場能既實(shí)現(xiàn)低鐵損又實(shí)現(xiàn)低磁彈性的原因。細(xì)化疇來減小鐵損的機(jī)制由這樣的現(xiàn)象驅(qū)動在該現(xiàn)象中，由激光輻照引入的殘余應(yīng)力(熱應(yīng)力或等離子反作用力的沖擊應(yīng)力)形成的高能封閉疇的整個體積趨于如例如JournalofTheMagneticSocietyofJapan,Vol.25，No.l2，p1612中所示的被減小。作為在上述多種條件下的激光輻照的結(jié)果，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過如本發(fā)明中所述的控制固化層的厚度并進(jìn)一步控制橫截面的凹面部分的形狀能夠獲得鐵損的大的減小效果。據(jù)認(rèn)為這是因?yàn)橥ㄟ^能夠?qū)е路忾]疇的整個體積減小的固化層的厚度和凹面部分的寬度和深度的控制，向窄區(qū)域內(nèi)引入了適量的殘余應(yīng)力。該效果關(guān)于高磁通密度時的鐵損尤其顯著。在低磁通密度的情況下，電工鋼片的整個體積部分地被磁化并且封閉疇的磁化狀態(tài)的變化僅部分地通過疇壁移動發(fā)生。在諸如接近飽和磁通密度的1.9T的高磁通密度的情況下，大部分封閉疇變?yōu)樵跐L動方向上磁化的，并且這種變化引起鐵損。因此，控制固化層的厚度對高磁通密度中鐵損的減小非常有效。本發(fā)明中的固化層是不同于晶粒取向電工鋼片的單晶結(jié)構(gòu)的非常良好的固化結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用SEM等觀察在滾動方向的鋼片的橫截面時能夠看到固化層的結(jié)構(gòu)。能夠如此但不限于如此進(jìn)行這種觀察SEM(掃描電鏡)結(jié)合刻蝕、使用反射電子圖像的SEM，F(xiàn)E-SEM(場發(fā)射SEM)或光學(xué)顯微鏡。為了改變固化層厚度，改變激光輻照朿斑直徑、激光功率、功率密度和/或掃描速率是有效的。在JP2005-59014的圖5中，公開了固化層厚度超過2(Vm的激光輻照部分。如本公開的第三段中所述本專利公開中所公開的發(fā)明是用于減小晶粒取向電工鋼片的鐵損，其中，甚至在應(yīng)力消除退火后，鐵損減小的效果保持。這同本發(fā)明的目的是不同的，本發(fā)明的目的是提供用于鐵芯的低鐵損晶粒取向電工鋼片，該鐵芯不會像諸如用于大尺寸的變壓器的鐵芯那樣經(jīng)受應(yīng)力消除退火。因此，技術(shù)概念是相互不同的。如果本發(fā)明中使用如JP2005-59014A的圖5中所示的固化層厚度超過20(im的條件，鐵損惡化。WO2004/083465A1公開了用圖6(b)中的光纖激光器形成的重新固化層。然而，激光輻照部分中重新固化層的厚度為約6pm，這不符合本發(fā)明的要求。引入滾動方向上窄區(qū)的殘余應(yīng)力也能夠降低引起來自用于例如變壓器的鐵芯的噪聲的磁彈性形變和鐵損。雖然由激光引入的殘余應(yīng)力(從橫向方向看的凹面部分中)通過如上述形成封閉疇對細(xì)化疇寬度有效，但如果引入殘余應(yīng)力的區(qū)域大，它也會成為磁彈性型變的源。鑒于此，形成殘余應(yīng)力以便封閉疇能夠被有效地形成并仍保持局域化是重要的。本發(fā)明中，固化層的平均厚度設(shè)置為4pm或更小以便在如此高磁場中低鐵損和磁彈性X19p-p的減小都能實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明中，鐵損和磁彈性的減小也能夠通過如下述減小由激光輻照形成的凹面部分的底表面的表面粗糙度來實(shí)現(xiàn)。使用光纖直徑為10nm的光纖激光器裝置以線形式在橫向方向?qū)崿F(xiàn)激光輻照到晶粒取向電工鋼片的表面，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.3%并且厚度為0.27mm。相鄰激光輻照線之間的距離為4mm。滾動方向上激光輻照部分的長度為(1)50pm、(2)100nm或(3)200pm。還使用YAG激光器以點(diǎn)線形式實(shí)現(xiàn)輻照到同樣的晶粒取向電工鋼片上。相鄰激光輻照線之間的距離為4mm并且滾動方向(對應(yīng)于激光輻照直徑)上激光輻照部分的最大長度為(4)100(im和(5)200|im。表2顯示激光輻照部分的表面粗糙度Rz和磁性質(zhì)的測量結(jié)果。表面粗糙度Rz表示標(biāo)志如IS04287(1997)所規(guī)定并示于圖5中的外部線的最大高度。使用普通表面粗糙度測試器測量激光輻照部分的表面粗糙度Rz。為測量，判讀針掃描激光輻照部分的表面以在滾動方向越過激光輻照部分的中心線。結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)表面粗糙度Rz、鐵損和磁彈性之間密切相關(guān)。在清潔表面后執(zhí)行表面粗糙度Rz的測量并通過在去除異常數(shù)據(jù)后對多于10個測量數(shù)據(jù)取平均計(jì)算平均值。至于表面粗糙度測量，最好在使用堿去掉鋼片表面上的高張力絕緣膜和陶瓷膜后測量。然而，從實(shí)踐的角度，能夠使用對鋼片沒有強(qiáng)腐蝕的一些酸來去除膜而不改變表面輪廓。在將鋼片暴露于正弦磁通量而不對其施加荷載應(yīng)力時分別測量鐵損、磁通量和磁彈性。表2表明就高磁場時的鐵損和磁彈性方面來說，樣品(1)、(2)和(3)優(yōu)于其它樣品。至于使用YAG激光器的樣品(4)和(5)，觀察到了似乎提供大表面粗糙度的尖的突起，據(jù)認(rèn)為大表面粗糙度引起高磁通密度時的鐵損，并且磁彈性變壞。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>至于在如此高磁通密度下同時獲得低鐵損和低磁彈性的原因，據(jù)認(rèn)為來自形成于激光輻照部分底部上的尖的突起的泄露磁通量能夠引起鐵損降低。尤其是在電工鋼片幾乎處于磁飽和狀態(tài)的高磁通密度下的鐵損W19/50大大受到影響。換句話說，控制激光輻照以便不形成大的表面粗糙度，能夠減小高磁通密度中的鐵損。優(yōu)選實(shí)施方式能夠?qū)⑵胀ǖ木ЯＨ∠螂姽や撈a(chǎn)品用于本發(fā)明。雖然鋼片表面上通常具有鎂橄欖石等初級膜和絕緣涂層，本發(fā)明能夠適用于沒有這種膜或涂層的鋼片。(激光條件)滾動方向上激光輻照的長度(寬度)與由彈性形變形成的封閉疇的量(該彈性形變由輻照部分周圍的熱應(yīng)變通過磁彈性相互作用引起)相關(guān)。封閉疇是疇細(xì)化的源并導(dǎo)致鐵損減小，然而，它也能夠引起磁彈性形變。因此應(yīng)當(dāng)確定合適的條件以滿足兩個性質(zhì)。為了減小磁彈性，滾動方向上激光輻照寬度優(yōu)選地為200jum或更小，更優(yōu)選地為180)im或更小、140(im或更小、120(im或更小，并進(jìn)一步優(yōu)選地為100(im或更小。為了減小鐵損，激光輻照寬度優(yōu)選地為20(im或更大，更優(yōu)選地為30(im或更大，并進(jìn)一步優(yōu)選地為50fim或更大。每單位面積的激光輻照束的功率，即功率密度，優(yōu)選地盡可能地高以有效地執(zhí)行疇細(xì)化。然而，如果功率密度太高，固化層厚度變大。因此，功率密度優(yōu)選地為150KW/mm2或更小并且更有選地為100KW/mn^或更小。如果功率密度太低，固化層厚度變小。因此，功率密度優(yōu)選地為0.5KW/mn^或更大并更有選地為1KW/mn^或更大。如果鋼片上激光束的輻照時間，即輻照持續(xù)時間，太長，固化層厚度變的太大。因此，連續(xù)輻照時間優(yōu)選地為lmsec.或更短并更優(yōu)選地為0.3msec.或更短。如果輻照持續(xù)時間太短，固化層厚度變得太小。因此，輻照持續(xù)時間優(yōu)選地為lpsec或更長并更有選地為5psec或更長。功率密度和輻照持續(xù)時間的乘積是固化層厚度的重要控制因子。乘積值優(yōu)選地在從5mJ/mm2至lj500mJ/mm2的范圍，更有選地在從10mJ/mm2到300mJ/mm2的范圍。(激光器)優(yōu)選地，制造本發(fā)明的電工鋼片中的高功率激光束的朿斑直徑為200)im或更小。多模的YAG激光束聚焦性能差，并且對YAG激光器得到直徑為200|im或更小的聚焦束非常難。也使用多模振蕩并具有比YAG激光器更長波長的C02激光器也很難得到直徑為200pm或更小的束斑。為了從這些激光器獲得高度集中的單模輸出，必須在激光振蕩器中安裝諸如空間濾波器的裝置。然而，在這種情況下，激光輸出顯著減小。因此，這種激光器不適用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。同時，光線激光器能夠容易地獲得高度集中束的單模振蕩。光纖激光器也能夠通過增加作為激勵光源的半導(dǎo)體激光器的數(shù)量和光纖的長度輕易地獲得高輸出束。如同可能使用相當(dāng)簡單的透鏡系統(tǒng)獲得上至光纖芯徑的40-50%的聚焦束，光纖激光器輕易地導(dǎo)致小(200jim或更小)束斑直徑。鑒于此，光纖芯為500|im或更小的光纖激光器是用于本發(fā)明的制造方法的優(yōu)選的激光器。如果光纖芯徑超過500)im，難于獲得固化層的期望厚度和橫截面的期望形狀。芯徑優(yōu)選地為200(mi或更小并且更優(yōu)選地為40jim或更小。YAG激光器等中使用的多模束是由多種光強(qiáng)分布的重疊形成的束。束可以改變振蕩模式，這取決于垂直于激光輸出方向的橫截面平面內(nèi)激光介質(zhì)和/或激勵強(qiáng)度的溫度分布中的變化。這使得本發(fā)明的固化層厚度的控制不穩(wěn)。然而，光纖激光器的模式是由光纖芯徑控制的單模并且沒有上述不穩(wěn)定因素。因此，本發(fā)明中優(yōu)選地使用光纖激光器用于形成一致穩(wěn)定的固化層。使用上述條件下的激光器，執(zhí)行到晶粒取向電器應(yīng)鋼片表面的激光輻照。能夠在片寬度方向以線或點(diǎn)線形式執(zhí)行激光輻照。本發(fā)明中，片寬度方向包括在橫向方向士30度之內(nèi)的方向。滾動方向上相鄰兩激光輻照線(或點(diǎn)線)之間的距離優(yōu)選地從lmm到100mm。該距離優(yōu)選地小于30mm并且更優(yōu)選地為3mm到5mm。激光輻照部分中形成的固化層厚度應(yīng)該為4pm或更小(圖1中示為"tm")。固化層厚度由測量固化層最厚部分的同化層的長度(片厚方向上)確定。激光輻照部分中心位置的固化層的長度能夠被用作固化層厚度的代表值，因?yàn)樽詈癫糠滞ǔ?yīng)激光輻照部分的中心。為了獲得固化層厚度更精確的測量，優(yōu)選地對待測區(qū)域(例如距離中心線士l(^m的范圍)中測量的多個厚度數(shù)據(jù)取平均。能夠由結(jié)合刻蝕的SEM、使用反射電子圖像的SEM、FE-SEM或光學(xué)顯微鏡執(zhí)行固化層厚度觀察。通過使用如圖3中所示的用斜的拋光制備的樣品的SEM照片能夠更精確地測量固化層厚度。保持固化層厚度4pm的上限值有助于改善高磁通量中的鐵損減小而不使磁彈性惡化。至于固化層厚度的下限，就確保保持用于細(xì)化疇的彈性形變所需的熱形變體積來說，優(yōu)選O.l)im。更優(yōu)選地，0.5pm到2pm的固化層厚度是更優(yōu)選的。圖2顯示激光輻照部分的固化層結(jié)構(gòu)(照片(a):本發(fā)明的樣品，照片(b):對照樣品)。照片(a)的樣品在如下激光輻照條件下制備滾動方向上激光輻照部分的長度(圖1中寬度"W")為70pm，功率密度為3KW/mm2，而照片(b)的樣品在如下激光輻照條件下制備滾動方向上激光輻照部分的長度為250)tmi，功率密度為30KW/mm2。兩個樣品中橫向方向上輻照束的掃描速率相同。在橫向方向上以連續(xù)線的形式執(zhí)行激光輻照并且相鄰輻照線之間的距離為5mm。功率密度定義為(鋼片上的激光輻照功率)/(鋼片上激光輻照部分的面積)，即輻照部分每單位面積的激光輻照功率。圖2中所示的照片是關(guān)于圖3中所示的測試片樣品獲得的。與鋼片周圍的模制樹脂一起斜切割鋼片的被觀察的(被照相的)橫截面以保護(hù)樣品鋼片。斜切割的結(jié)果是，與待觀察的橫截面相比(如果樣品鋼片的切割是在正常方向(即非斜切割))，圖2的照片的垂直比例放大了5倍。發(fā)現(xiàn)就照片(a)的樣品來說，固化層厚度為3.3pm，鐵損Wl9/50(W/kg)=1.34W/kg，并且磁彈性？d9p-p=0.45xl(T6，及就照片(b)的樣品來說，固化層厚度為4.7|im，鐵損W19/50(W/kg)=1.67W/kg，并且磁彈性X19p-p=0.7xl0—6。本發(fā)明的照片(a)的樣品顯示了高磁通量中鐵損的優(yōu)越的數(shù)據(jù)和低磁彈性。兩個樣品的鋼片的厚度均是0.27mm。至于從橫向方向觀察的鋼片的橫截面，橫截面優(yōu)選地具有凹面部分(凹處)，凹面部分寬度為200pm或更窄并且深皮為l(Vm或更淺。寬度上限優(yōu)選地為20(Vm以避免降低占空系數(shù)并保持高磁通量中的降低的鐵損和低磁彈性。寬度優(yōu)選地為30到180)um。深度上限優(yōu)選地為10)im也以避免降低占空系數(shù)，以保持高磁通量時好的鐵損并避免磁通密度惡化。深度優(yōu)選地為1到4pm。圖1顯示從橫向方向觀察的激光輻照部分中凹面部分的示意圖。符號"tm"表示固化層最大厚度，"d"表示凹面部分深度，且"W"表示凹面部分寬度(滾動方向上)。以下描述本發(fā)明的一個實(shí)施方式，其中，激光輻照部分的表面粗糙度小。本發(fā)明中，通過在片寬度方向以線或點(diǎn)線形式到晶粒取向電工鋼片上執(zhí)行激光輻照實(shí)現(xiàn)細(xì)化磁疇。本發(fā)明中，片寬度方向包括橫向方向±30度內(nèi)的方向。線形式意味著執(zhí)行激光輻照以便激光輻照軌跡形成連續(xù)線。點(diǎn)線形式意味著執(zhí)行激光輻照以便激光輻照形成在線上排列的橢圓形或圓形形狀。激光輻照軌跡不必形成直線而能夠形成波浪線。在波浪線的情況下，基于波浪線的中心線定義上述鋼片寬度方向。本發(fā)明中，優(yōu)選地使用光纖激光器，因?yàn)楣饫w激光器能夠減小輻照軌跡的底部尺寸并降低高磁通量下的鐵損。YAG激光器也能夠減小輻照軌跡的尺寸，但除了多模振蕩在減小激光輻照部分的底部表面的表面粗糙度上具有困難外，還需要大規(guī)模的裝置以產(chǎn)生足夠的功率。C02激光器因?yàn)椴ㄩL長減小輻照軌跡的尺寸也有困難，并且因?yàn)槿鏨AG激光器的多模振蕩減小粗糙度有困難。至于光纖激光器，優(yōu)選地使用直徑為500(im或更小的光纖，因?yàn)楦纳频募す馐|(zhì)量導(dǎo)致能夠減小底部尺寸的簡單緊湊的光學(xué)系統(tǒng)。使用直徑超過500pm的光纖使得難于獲得期望的底部形狀。優(yōu)選地使用200|im或更小直徑的光纖，更有選地40pm或更小。"激光輻照部分"意指當(dāng)輻照激光時鋼片表面部分熔化的部分。在其上具有陶瓷膜的晶粒取向電工鋼片的情況下，陶瓷膜下的鋼片表面部分熔化的部分定義為激光輻照部分。圖2示出橫截面的照片。鋼片表面部分熔化的部分意指看起來與更低的基底金屬部分不同的表面層區(qū)域。至于從橫向方向觀察的橫截面上的凹面部分的寬度，寬度優(yōu)選地為30(im或更寬，更有選地為50lim或更寬，因?yàn)樘膶挾瓤梢蕴峁└蟮谋砻娲植诙?。要確定木發(fā)明中的表面粗糙度Rz，優(yōu)選地對多個粗糙度數(shù)據(jù)取平均，該多個粗糙度數(shù)據(jù)在滾動方向上具有寬度的包括激光輻照底部部分的區(qū)域內(nèi)(例如，激光輻照寬度內(nèi)的區(qū)域)的不同位置測得。Rz優(yōu)選地為4.0pm或更小，更優(yōu)選地為3.5-3.0(im或更小，并且進(jìn)一步優(yōu)選地為2.5pm或更小。例1使用光纖激光器裝置(其中光纖芯徑為lO(im)在靠近橫向的方向以線形式輻照到充分處理的晶粒取向電工鋼片的表面上，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.2%且厚度為0.23mm。相鄰兩激光輻照線之間的距離為3mm。滾動方向上激光輻照部分的長度為30(im。通過改變激光功率和改變橫向方向上的掃描速率來改變固化層厚度。表3顯示每個樣品的磁學(xué)數(shù)據(jù)。在不向鋼片施加荷載應(yīng)力的暴露于正弦磁通量條件下測量鐵損、磁通密度以及磁彈性。表3表明就在高磁場時的鐵損減小和磁彈性來說，樣品(1)和(2)優(yōu)于對照樣品。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>例2使用光纖激光器裝置(其中光纖直徑為10pm)在靠近橫向的方向以線形式輻照到充分處理的晶粒取向電工鋼片的表面上，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.3%且厚度為0.23mm。相鄰兩激光輻照線之間的距離為4mm。作為滾動方向上激光輻照部分的長度，執(zhí)行了(1)30pm、(2)80pm、(3)250pm。也以線形式到相同的晶粒取向電工鋼片上執(zhí)行了C02激光輻照。相鄰兩激光輻照線之間的距離為4mm并且滾動方向上激光輻照部分的長度從(4)300(im到(5)500|im變化。通過改變激光功率和輻照吋間控制固化層厚度。表4顯不每個樣品的磁學(xué)數(shù)據(jù)。在不向鋼片施加荷載應(yīng)力的暴露于正弦磁通量條件下測量鐵損、磁通密度以及磁彈性。表4表明就在高磁場時的鐵損減小和磁彈性來說，樣品(1)、(2)和(3)優(yōu)于其它樣品。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>例3使用光纖激光器裝置(其中光纖芯徑為20pm)在靠近橫向的方向說明書第15/16頁以線形式輻照到充分處理的晶粒取向電工鋼片的表面上，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.2%且厚度為0.27mm。相鄰兩激光輻照線之間的距離為5mm。滾動方向上激光輻照部分的長度為50pm。通過改變橫向方向上的掃描速率來改變激光輻照部分中尖的突起的出現(xiàn)。表5顯示每個樣品的激光輻照部分的磁學(xué)數(shù)據(jù)和形狀。通過使用觸針(判讀針)型表面粗糙度測試儀在滾動方向掃描測量激光輻照部分的表面粗糙度。在不向鋼片施加荷載應(yīng)力、并于正弦磁通量中磁化時測量鐵損、磁通密度以及磁彈性。表5表明就在高磁場時的鐵損減小和磁彈性來說，樣品(1)和(2)優(yōu)于其它樣品。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>例4使用光纖激光器裝置(其中光纖直徑為10pm)在靠近橫向的方向以線形式輻照到充分處理的晶粒取向電工鋼片的表面上，該晶粒取向電工鋼片Si的質(zhì)量含量為3.3%且厚度為0.23mm。相鄰兩激光輻照線之間的距離為5mm。滾動方向上激光輻照部分的長度變化為(1)50(im、(2)100|im、(3)200(im。也以線形式到相同的晶粒取向電工鋼片上執(zhí)行了C02激光輻照。相鄰兩激光輻照線之間的距離為5mm，并且滾動方向上激光輻照部分的長度從(4)200fim到(5)400pm變化。表6顯示每個樣品的磁學(xué)數(shù)據(jù)和激光輻照部分的形狀。激光輻照部分的形狀是從橫向方向觀察的橫截面的凹面部分。在不向鋼片施加荷載應(yīng)力、并于正弦磁通量中磁化時測量鐵損以及磁彈性。表6表明就在高磁場時的鐵損減小和磁彈性來說，樣品(1)、(2)和(3)優(yōu)于其它樣品。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>以上引用的所有參考，通過參照其整體被并入此處。權(quán)利要求1、一種在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片，包括細(xì)化的磁疇和具有固化層的激光輻照部分，其中，在所述激光輻照部分中的所述固化層的厚度為4μm或更小。2、一種在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片，包括細(xì)化的磁疇和具有固化層的激光輻照部分，其中，沿所述片的所述滾動方向的所述激光輻照部分中的所述固化層的表面粗糙度Rz為4pm或更小。3、如權(quán)利要求1或2所述的晶粒取向電工鋼片，其中，所述激光輻照部分為連續(xù)線或點(diǎn)線形式并且從橫向方向觀察的所述激光輻照部分的橫截面具有凹面部分，所述凹面部分寬度為20(Vm或更小且深度為lOiim或更小。4、如權(quán)利要求1或2所述的晶粒取向電工鋼片，其中，所述鋼片上相鄰連續(xù)線或點(diǎn)線之間的距離小于30mm。5、如權(quán)利要求4所述的晶粒取向電工鋼片，其中，所述鋼片上相鄰連續(xù)線或點(diǎn)線之間的所述距離為3-5mm。6、如權(quán)利要求3所述的晶粒取向電工鋼片，其中，所述凹面部分的所述寬度為30-180jiim且所述凹面部分的所述深度為l-4pm。7、一種用于生產(chǎn)在1.9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片的方法，包括步驟執(zhí)行激光輻照形成固化層，以便所述固化層厚度為4pm或更小。8、一種用于生產(chǎn)在L9T的高磁通密度中具有優(yōu)異的鐵損和磁彈性的晶粒取向電工鋼片的方法，包括步驟以連續(xù)線或點(diǎn)線形式將激光輻照到所述晶粒取向電工鋼片上形成固化層，以便從橫向方向觀察的所述激光輻照部分中的所述固化層的橫截面具有凹面部分，所述凹面部分寬度為200)im或更小且深度為10pm或更小，其中，所述凹面部分底部的所述固化層的厚度為4拜或更小。9、用于生產(chǎn)如權(quán)利要求7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，用于激光輻照的激光器是具有光纖的光纖激光器，所述光纖激光器光纖芯徑為50(^m或更小。10、用于生產(chǎn)如權(quán)利要求7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其屮，用于激光輻照的激光器是包括光纖的光纖激光器，所述光纖激光器光纖芯徑為200(im或更小。11、用于生產(chǎn)如權(quán)利要求7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，所述鋼片上相鄰連續(xù)線或點(diǎn)線之間的距離小于30mm。12、用于生產(chǎn)如權(quán)利要求11所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，所述鋼片上相鄰連續(xù)線或點(diǎn)線之間的所述距離為3-5mm。13、用于生產(chǎn)如權(quán)利要求7或8所述的晶粒取向電工鋼片的方法，其中，所述凹面部分的所述寬度為30-18(^m且所述凹面部分的所述深度為2-4|im。全文摘要本發(fā)明的目的是提供具有低鐵損和低磁彈性的晶粒取向電工鋼片及其制造方法。晶粒取向電工鋼片在1.9T的高磁通密度下降低鐵損和磁彈性優(yōu)異，其包括細(xì)化的磁疇和具有熔化并重固化以形成固化層的激光輻照部分，其中，所述固化層的厚度為4μm或更小。晶粒取向電工鋼片可以進(jìn)一步包括表面粗糙度Rz小的激光輻照部分并且從橫向方向觀察其橫截面具有寬度為200μm或更小和深度為10μm或更小的凹面部分，以進(jìn)一步的改進(jìn)。文檔編號H01F1/16GK101171651SQ20068001578公開日2008年4月30日申請日期2006年4月26日優(yōu)先權(quán)日2005年5月9日發(fā)明者佐藤薰,坂井辰彥,小林英之,新井聰,濱村秀行申請人:新日本制鐵株式會社