[发明专利]低铁损晶粒取向电工钢片及其生产方法

说明书

本申请要求分别在2005年5月9日和2005年5月25日申请的日本申请2005-135763号和2005-152218号按照美国法典第35编第119条(a)款的权利，通过引用它们整体将它们并入此处。

发明背景

技术领域

本发明涉及用于减小用于诸如变压器的静态电感器的晶粒取向电工钢片中的铁损的技术。

背景技术

晶粒取向电工钢片主要用于诸如电力变压器的静态电感器。晶粒取向电工钢片所需的性质为：(1)交变电流场中磁化时的低功率损耗，即低铁损，(2)在用于机器和装置的感应范围内磁导率高并且钢片容易被磁化，以及(3)使得噪声小的磁弹性。尤其是，要求(1)是评价变压器的T.O.C.(总拥有费用)的最重要因子之一，T.O.C.是变压器费用性能的度量，因为变压器随时间的功率损耗从其安装到废弃持续长时间。

为了降低晶粒取向电工钢片的铁损，许多改进得到了发展，诸如：(1)提高被称作戈斯取向的(110)[001]取向的强度，(2)提高诸如提高电阻的硅的固溶元素的比例，(3)降低钢片厚度，(4)往钢片上涂覆陶瓷膜或绝缘模以给与表面张力，以及(5)降低晶粒大小。然而，在通过这些冶金学的方法的改进中存在限制，并且寻找到了其它降低铁损的方法。

如Fieldler等的美国专利3647575号中所公开的，提出了通过用刀具在铁心钢片表面上施以凹槽细化磁畴来降低铁损的方法。晶粒取向电工钢片具有矩形厚片成形的磁畴，每个磁畴与另一个具有相反磁极的磁畴相邻接。(以下，磁畴简单的称作“畴”)。通过施加磁场引起每个磁畴的膨胀或收缩，结果晶粒取向电工钢片被磁化。这样，当晶粒取向电工钢片被磁化时，磁化改变仅在相邻畴之间的畴边界(畴壁)的附近发生。通过这种改变，在钢片中产生了引起涡流损耗的涡流，该涡流损耗占铁损的60％到70％。涡流损耗与涡流的平方成比例并且与畴壁的运动速度成比例。如果将每个畴细化为小尺寸，则涡流发生的部分的数量增加。然而，因为畴壁运动速度与畴的宽度成反比降低，涡流损耗作为整体几乎与畴的宽度成比例降低。

为了工业地应用这种畴细化技术，提出了多种发明。JPS58-5968B公开了通过在电工钢片表面按压并滚动直径为0.2到10mm的小球来提供应变部分而不在电工钢片表面造成划痕的方法。JPS57-2252B公开了通过在横向方向在电工钢片表面辐照激光束提供具有小的塑性应变部分的电工钢片的方法。JPS62-96617A公开了通过在横向方向在电工钢片表面线性地聚焦等离子焰提供具有小的塑性应变的电工钢片的方法。这些方法基于使用畴的畴细化技术，通过将小的塑性应变引入到电工钢片上，畴以垂直于滚动方向的磁化分量稳固，这是磁弹性相互作用(反相机制)的结果。尤其是，畴被用激光辐照细化的晶粒取向电工钢片(以下称“激光—畴—细化的晶粒取向电工钢片”)广泛用于需要大尺寸的层状型电力变压器的工业，该种变压器要求铁损低。因为为减小CO2排量的减小能量消耗的全球化趋势，这种电工钢片的需求近些年得到了极大的增长。

然而，上述的JPS58-5968中公开的技术仅使用机械应变，这可能不能带来铁损的大减小并因为该技术需要在横向方向按压并滚动小球使得难于工业应用该技术。上述JPS57-2252B中公开的技术能够充分地降低铁损，然而，需要进一步改善对磁弹性的降低。上述JPS62-96617A中公开的技术中，难于控制应变量，这样在稳定地获得降低的铁损方面存在问题。

JP2647322B公开了一种生产低铁损晶粒取向电工钢片的方法，其中，晶粒取向电工钢片由激光束以线形式辐照熔化并重新固化，重新固化部分宽度为50到300μm，深度为片厚的5到35％，并且位于与滚动方向垂直的方向的±15度的方向范围内，而相邻线之间的间隔为5到30mm。然后，最终对片涂上绝缘膜以施以张力。然而，该技术意欲用于小的线束铁芯型变压器，这些变压器是压力减轻退火的，并且如果该技术用于大的剪过的平的层状型非压力减轻退火的变压器，则引入的额外的应变使得难于稳定地获得具有低铁损和低磁弹性性质的电工钢片并且甚至降低铁损。

诸如变压器和反应堆的静态感应器在铁心由交变电流场磁化时制造噪声。因为根据对电需求的增长，安装在城区的变压器的数量正在增长，所以强烈要求降低噪声。另外，存在最小化环境影响的趋势。噪声通常由以下产生：即，由电磁场力引起的电感线圈之间振荡，由磁场力引起的线圈的连接处和层之间振荡，以及电工钢片的磁弹性振荡。