一種電工鋼板材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于涉及一種電力變壓器用取向硅鋼，具體涉及一種電工鋼板材及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，人們嘗試將更多的激光技術(shù)應(yīng)用到細(xì)化磁疇技術(shù)研究中。Rauscher等使 用連續(xù)CO 2激光器和高能光纖激光器對取向硅鋼片進(jìn)行激光刻痕，高能光纖激光器使鐵損 降低了大約13%，且硅鋼片表面無損傷。楊玉玲等采用激光氮化方法對取向硅鋼表面進(jìn)行 局域線狀氮化處理，研究了激光工藝參數(shù)對硅鋼表面氮化物形成物的影響，發(fā)明了采用連 續(xù)CO 2激光的取向硅鋼激光局域表面合金化方法，該法在降低鐵損的同時(shí)顯著改善了取向 硅鋼的高溫時(shí)效性。此方法的缺陷是工藝復(fù)雜且造價(jià)較高。
[0003] 作為改進(jìn)，孫鳳久等進(jìn)一步提出了以連續(xù)CO2激光氮化優(yōu)化磁疇分布方法，在大氣 氣氛下，以合適的氮分子束與一定功率的聚焦連續(xù)CO 2激光束同時(shí)共軸垂直作用于硅鋼表 面，可在相互作用區(qū)域形成具有高溫穩(wěn)定性的鐵氮化合物，形成了可穩(wěn)定優(yōu)化細(xì)化主疇分 布的新晶界，全面的改善了取向硅鋼的性能。這種工藝使〇. 23mm厚度的Z102牌號取向硅 鋼片鐵損降低達(dá)23%，工作溫度高達(dá)1000°C。
[0004] 隨后，具有耐熱性的激光刻痕技術(shù)也獲得了階段性進(jìn)展。昝森巍、朱虹等利用納秒 和飛秒激光加工設(shè)備繼續(xù)深化耐熱激光刻痕技術(shù)試驗(yàn)，結(jié)果表明鐵損值降低幅度隨著紫外 飛秒激光掃描次數(shù)或掃描能量增加而逐漸增大。若進(jìn)一步采用紫外飛秒激光-鹽酸腐蝕方 式處理取向硅鋼表面，可達(dá)到耐熱性好及較高鐵損降低幅度的效果。李海蛟等優(yōu)化了 Nd : YAG激光刻痕的工藝參數(shù)，采用工作電流12A，激光頻率3500Hz，刻痕速率800mm/s的最佳工 藝參數(shù)，可使120牌號取向硅鋼的鐵損降低9. 45%。同時(shí)研究了激光刻痕輸入電流大小對 取向硅鋼表面絕緣涂層的影響，并分析了刻痕后樣品在500°C以上溫度鐵損值會(huì)回復(fù)升高。
[0005] 寶鋼在發(fā)明專利中提出了一種在取向硅鋼帶鋼上下表面同時(shí)進(jìn)行激光刻痕的方 法，將高度聚焦的連續(xù)波激光束同時(shí)在運(yùn)行的帶鋼上下表面進(jìn)行劃線，上下表面刻痕線采 用等間距交錯(cuò)的形式以保證刻痕效果均勻。
[0006] 然而，現(xiàn)有的激光刻痕技術(shù)不具耐熱性，即經(jīng)激光刻痕處理后的硅鋼產(chǎn)品，無法對 其進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，退火會(huì)造成其鐵損上升，恢復(fù)至激光刻痕以前?，F(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn) 的刻痕電工鋼產(chǎn)品不能應(yīng)用于對卷鐵心變壓器或需要對硅鋼產(chǎn)品進(jìn)行彎曲的鐵心進(jìn)行退 火處理的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種電工鋼板材及其制備方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，得 到具有優(yōu)異耐熱性的激光刻痕電工鋼板材產(chǎn)品，使其能夠應(yīng)用于需要進(jìn)行退火處理的領(lǐng) 域。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：
[0009] -種電工鋼板材，所述電工鋼板材包括板狀電工鋼基體、所述基體表面的刻痕溝 槽和所述刻痕溝槽表面分布的水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相，所述基體的厚度為〇. 1~ 2_，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直徑為1~100nm。電工鋼板材的厚度可以 為 0_ 1mm,0. 15mm,0. 18mm,0. 23mm,0. 27mm,0. 30mm,0. 5mm,0. 7mm,0. 8mm,1mm,I. 5mm 或 2mm 等。
[0010] 所述的電工鋼板材的第一優(yōu)選方案，所述電工鋼基體的厚度為0. 18~0. 30mm。
[0011] 所述的電工鋼板材的第二優(yōu)選方案，所述電工鋼基體的厚度為〇. 18mm。
[0012] 所述的電工鋼板材的第三優(yōu)選方案，所述刻痕溝槽的寬度為0. 05~0. 5mm，間隔 為1~20mm?？毯蹨喜鄣膶挾瓤梢詾?. 05mm、0. 08mm、0. lmm、0. 2mm、0. 3mm或0. 5mm等?？?痕溝槽的間隔可以為 1臟、2mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、16mm 或 20mm 等。
[0013] 所述的電工鋼板材的第四優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相均勻 分布于所述刻痕溝槽表面。
[0014] 所述的電工鋼板材的第五優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相為硬硅鈣石 (Ca6[Si 6017](0H)2)和托勃莫來石（Ca5[Si 60lsH2] ·4Η20);所述水化硅酸鎂相為葉蛇紋石 (Mg6 [Si401(] (OH) J);所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的體積比為1:1~1:10。水化 硅酸鈣相和水化硅酸鎂相的體積比可以為I: I、1:2、1:3、1:5、1:7、1:9或1:10等。
[0015] 所述的電工鋼板材的第六優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的體 積比為1:2。
[0016] 所述的電工鋼板材的第七優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直 徑為20~60nm。水化娃酸鈣相和水化娃酸鎂相的直徑可以為lnm，5nm，10nm，20nm，30nm、 50nm，70nm 或 IOOnm 等。
[0017] 所述的電工鋼板材的第八優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的直 徑為30nm。
[0018] 所述的電工鋼板材的第九優(yōu)選方案，所述刻痕溝槽中，所述水化硅酸鈣相和所述 水化硅酸鎂相的總面積占所述溝槽表面積的20~80%。水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相的 總面積可以占所述溝槽表面積的20 %、30 %、40 %、50 %、60 %和80 %等。
[0019] 所述的電工鋼板材的第十優(yōu)選方案，所述水化硅酸鈣相和所述水化硅酸鎂相的總 面積占所述刻痕溝槽表面積的30%。
[0020] -種所述的電工鋼板材的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0021] 1)激光刻痕處理：激光刻痕處理電工鋼基體，得到具有刻痕溝槽的電工鋼基體；
[0022] 2) (CaO+MgO)粉末處理刻痕溝槽：于常溫或50 °C下，將CaO粉末和MgO粉末粘附于 所述刻痕溝槽表面，再噴射高溫水蒸氣3~8min，CaO和MgO與所述刻痕溝槽表面的SiO 2K 應(yīng)生成分布于所述刻痕溝槽表面的水化硅酸鈣相和水化硅酸鎂相；
[0023] 3)沖洗步驟2)所得電工鋼板材并烘干。
[0024] 所述的電工鋼板材的制備方法的第一優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述CaO粉末的粒徑 為0. 01~10 μπι ;所述MgO粉末的粒徑為0. 01~5 μπι。CaO粉末的粒徑可以為0. 01 μπκ 0·5μηι、1μηι、2μηι、3μηι、4μηι、5μηι、7μηι?^10μηι， 以及 0·01μ m_2 μ m，1 μ m_5 μ m， 2 μ m-7 μ m 或 4 μ m-10 μ m。MgO 粉末的粒徑可以為 0. 01 μ m、0. 5 μ m、1 μ m、2 μ m、3 μ m、4 μ m 或 5 μ m，以及 0· 01 μ m_2 μ m，I μ m_3 μ m，2 μ m_4 μ m 或 3 μ m_5 μ m〇
[0025] 所述的電工鋼板材的制備方法的第二優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述CaO粉末的粒徑 為2 μ m ;所述MgO粉末的粒徑為1 μ m。
[0026] 所述的電工鋼板材的制備方法的第三優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述（CaO+MgO)粉末 處理刻痕溝槽的工藝條件包括：于50°C下，將CaO粉末和MgO粉末粘附于所述刻痕溝槽表 面，再噴射高溫水蒸氣5min。
[0027] 應(yīng)理解，本發(fā)明采用粘附CaO粉末與MgO粉末并噴射高溫水蒸氣的方式腐蝕刻痕 溝槽，電工鋼板材的基體中的Fe元素不反應(yīng)，有利于保證基體的平整和完整。尤其是對于 高規(guī)格的電工鋼而言，例如，〇. 18mm電工鋼，甚至是0. 15mm?，F(xiàn)有技術(shù)采用的酸溶液腐蝕極 易導(dǎo)致破壞電工鋼板材的基體。
[0028] 還應(yīng)理解，現(xiàn)有技術(shù)中酸溶液腐蝕過程中溶液與電工鋼板材基體中的Fe元素反 應(yīng)，因而一般不進(jìn)行加熱，以防酸溶液與Fe的反應(yīng)加劇，腐蝕效率低。而本發(fā)明的腐蝕方 式，電工鋼板材基體中的Fe元素不反應(yīng)，因而可以采用高溫水蒸氣提高反應(yīng)溫度，進(jìn)而提 高反應(yīng)速率以提高腐蝕效率，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。選擇合適的CaO粉末與MgO粉末的粒徑、 CaO粉末與MgO粉末的體積比以及粉末鋪覆面積占溝槽內(nèi)表面面積，可以得到很好的腐蝕 效果和速率。將在下文中詳細(xì)闡述。
[0029] 還應(yīng)理解，本發(fā)明實(shí)施例也可以不采用高溫水蒸氣，因?yàn)镃aO粉末與水反應(yīng)會(huì)放 出大量的熱，也會(huì)起到加速與SiO 2的反應(yīng)的作用，本發(fā)明實(shí)施例對此不作限定。
[0030] 所述的電工鋼板材的