[发明专利]一种低铁损取向硅钢及其制造方法

说明书

本发明公开了一种低铁损取向硅钢，其表面具有若干沟槽，各所述沟槽的宽度为10～60μm，深度为5～40μm之间，相邻沟槽之间的间距为1～10mm。此外，本发明还公开了一种上述低铁损取向硅钢的制造方法，包括步骤：采用激光在低铁损取向硅钢的表面进行刻痕，以形成所述沟槽。该低铁损取向硅钢能够在消除应力退火过程中磁畴细化效果不消失，并且也不会引入较多的残余应力，并且该铁损取向硅钢特别适合直接用于不经消除应力退火的叠片铁芯变压器的制造，也可以适用于卷绕铁芯变压器制造。

技术领域

本发明涉及一种钢种及其制造方法，尤其涉及一种硅钢及其制造方法。

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能耗设备标准，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，其损耗约占在电力传送系统中损耗的40％左右；而由取向硅钢材料制造而成的变压器铁芯的损耗约占总损耗的20％左右。铁芯损耗通常简称为铁损。可见，降低取向硅钢铁损具有巨大的经济和社会效益。

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。由于在该方向上晶体的导磁性最好，因此取向硅钢板具有优良的磁性能，表现为高导磁性能和低铁损性能，广泛应用于电力传输中输配电变压器的制造。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T；铁损一般用P_17/50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W/kg.

取向硅钢板的铁损由磁滞损耗、涡流损耗和反常涡流损耗三部分组成：磁滞损耗是在铁磁材料在磁化和反磁化过程中，由于材料中夹杂物、晶体缺陷、内应力和晶体位向等因素阻碍畴壁运动，磁通变化受阻，造成磁感应强度落后磁场强度变化的磁滞现象而引起的能量损耗；涡流损耗是取向硅钢板在交变磁化过程中，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由于磁畴结构不同而引起的能量损耗，主要受磁畴宽度影响。

众所周知，取向硅钢晶粒内部存在着由于自发磁化和退磁场共同作用形成的磁畴结构，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。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。磁畴宽度直接影响着硅钢板的磁滞损耗和反常涡流损耗，进而影响其整体铁损性能。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，也是硅钢工艺技术进步的主要方向之一。

统而言之，改善取向硅钢板铁损的主要方法，如下：

(1)冶金学方法：通过成分体系及工艺参数的优化，获得完善的二次再结晶组织，并提高取向度。

(2)张力控制：改善基板表面涂层的张力，细化磁畴，降低铁损和磁致伸缩。

(3)表面刻痕：通过激光、电子束、等离子等手段在硅钢表面沿轧向施加一定间距的连续或间断的刻痕线，施加应力或应变以细化磁畴，降低铁损。

近年来，由于利用冶金学方法将取向度提高到很高水平，Hi-B钢中晶粒的取向偏离角平均水平低于5°，提高空间有限。因此，提升硅钢板电磁性能的重点集中在张力涂层和刻痕工艺的改进上。