CN101297050A - 磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置 - Google Patents

磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101297050A
CN101297050A CNA2006800400737A CN200680040073A CN101297050A CN 101297050 A CN101297050 A CN 101297050A CN A2006800400737 A CNA2006800400737 A CN A2006800400737A CN 200680040073 A CN200680040073 A CN 200680040073A CN 101297050 A CN101297050 A CN 101297050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
grain
steel sheet
magnetic steel
oriented magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800400737A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101297050B (zh
Inventor
坂井辰彦
滨村秀行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of CN101297050A publication Critical patent/CN101297050A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101297050B publication Critical patent/CN101297050B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0736—Shaping the laser spot into an oval shape, e.g. elliptic shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localized treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置，在将设为椭圆形斑的激光束在沿板宽方向以Vc扫描照射在沿轧制方向以速度Vl移动的方向性电磁钢板上来改善磁方向性电磁钢板的铁损的技术中，基于θs＝tan－1(Vl/Vc)式调节椭圆束的扫描方向与椭圆的长轴所成的角θs，并且通过依次配置有圆筒透镜望远镜、扫描反射镜、fθ透镜的激光照射用光学装置、变更圆筒透镜望远镜相对于扫描反射镜的扫描方向的角度的装置、和变更透镜间距离的装置构成用来调节该θs的装置。

Description

磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置
技术领域
本发明涉及对方向性电磁钢板的表面照射激光束而改善磁特性的方向性电磁钢板的制造技术，特别涉及适合于以高速的制造线速度制造方向性电磁钢板的情况的技术。
背景技术
结晶的磁化容易轴在整个钢板上统一为大致相同的方向的电磁钢板称作方向性电磁钢板，磁化容易轴的方向与钢板的轧制方向一致。这样的钢板作为磁化方向一定的变压器铁心的材料是非常好的。
将方向性电磁钢板通过交流磁化时的铁损分为渦电流损失和磁滞损失，渦电流损失还分为古典渦电流损失和异常渦电流损失。古典渦电流损失与钢板的板厚成比例，所以通过减薄材料的板厚来降低古典渦电流损失。异常渦电流损失是因磁壁的移动而局部产生的较大的渦电流带来的损失，与在轧制方向上细长的磁区即180°磁区的磁壁间隔成比例地变小。所以，为了实现低铁损化而考虑了将磁区细分化的各种技术。
通过大致垂直于轧制方向的直线状、并且沿轧制方向对钢板表面附近施加周期性的应变，180°磁壁间隔变窄。
所以，例如如日本特公平6-19112号公报中公开那样，考虑将聚光的激光束沿板宽方向扫描、照射、对钢板施加应变的方法，当前已供作使用。
该激光磁区控制法是通过应力应变减少铁损的方法，不会带来熔融部或槽的形成等的电磁钢板的形状变化，所以如果进行应变消除退火，则应变施加效果消失。但是，在不进行应变消除退火时，容易得到10％以上的铁损改善效果，所以通过该方法所制造的电磁钢板作为在制造工序中不包括退火的累积变压器用的材料需求很高。
另一方面，磁滞损失是磁化曲线即磁滞曲线的损失，是对钢板的应变敏感的铁损成分。因此，有通过激光照射进行的应变施加会带来磁滞损失的增加的问题。
所以，为了尽量抑制不需要的应变，优选地在尽可能窄小的区域中导入有效的应变。例如，在WO2004/083465号公报中所示的技术中，通过使电磁钢板上的激光束的聚光斑的轧制方向直径为0.2mm以下，对窄小的区域施加应变而得到良好的特性。
但是，如果使聚光直径在圆形的状态下变小，则聚光斑的光强密度增大，但聚光斑通过钢板上的任意的点上的时间、即将束径除以扫描速度的时间的束滞留时间变短，在几乎不发生向钢板板厚方向的热传导的期间内束通过。
在这样的情况下，热仅过量地进入到钢板的极表层，根据情况而发生表层的熔融。但是，由于在板厚深度方向上几乎没有传热，所以升温区域被限制在表面附近，所以有不能将为了使磁区细分化而需要的应变充分导入到钢板中的问题。
所以，如在WO2004/083465号公报中公开的那样，考虑使聚光斑的形状成为在束的扫描方向上较长的椭圆的方法。在该方法中，能够在轧制方向的应变幅度较窄的状态下抑制光强密度，并且也能够增加照射点上的束滞留时间，所以在钢板厚度方向上也能够施加充分的应变，能够得到良好的铁损特性。
但是，在通过钢板沿轧制方向以高速移动的制造设备实施使这样的聚光斑的形状成为在束的扫描方向上较长的椭圆的方法的情况下，产生如下的问题。
图3是表示在通过将轧制方向直径dl较窄、板宽方向直径dc较长的聚光斑LS(以下称作椭圆形斑)聚光在钢板上、将该光斑沿大致垂直于轧制方向L的方向C以速度Vc扫描、将激光束照射在钢板上的方法中、使椭圆形斑的长轴方向S与扫描方向C一致、钢板沿轧制方向L以速度Vl移动的情况下的、椭圆形斑LS的位置和残留在钢板上的激光束照射痕TC的示意图。
在此情况下，假设在时间t＝0时束的开头通过了钢板上的某点A，则在时间t＝ts时束的最末尾通过A点附近时A点因钢板的移动而沿轧制方向移动了H，束的最末尾通过A′点。
因此，钢板上的激光束照射痕TC、即钢板实际感受到激光束的轨迹如图3所示，成为以对Vl与Vc的比成比例的角度θ倾斜、具有与H成比例的宽度的轨迹。
即，即使以低铁损为目的而使椭圆束的短轴dl尽可能变细，在钢板高速移动的情况下，钢板实际感受的实效的激光照射宽度也成为与H成比例的宽度，不能使实效的激光照射宽度变窄。并且，由于H用Vl×dc/Vc表示，所以钢板的移动速度的影响在钢板的轧制方向线速度Vl较大的情况下、即在生产速度较快的情况下变大。
此外，如果为了更高的磁特性的改善而设为更细的短轴的椭圆束，则需要为了抑制光强密度而使长轴变长。结果，束滞留时间变长，所以钢板移动对实效的激光照射宽度的影响变大。即存在磁特性越好并且生产能力越高的制造设备、影响越大的问题。
发明内容
所以，本发明在通过对电磁钢板照射激光束来降低铁损的磁特性的改善技术中，为了在高速的制造线中使激光束的聚光斑变得细长时也稳定地使铁损变小，其特征如下。
在本发明的第一技术方案中，是一种方向性电磁钢板的制造方法，将激光束在以规定的速度移动的方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，将聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，在上述椭圆形斑的扫描方向与椭圆形斑的长轴方向之间设置倾斜角θS，来扫描、照射激光束。
此外，在第一技术方案中，其特征在于，根据方向性电磁钢板的制造线速度Vl、和方向性电磁钢板上的激光束的椭圆形斑的扫描速度Vc，调节上述倾斜角θS，以使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小；进而，其特征在于，根据上述速度Vl、Vc基于下述式(1)求出上述倾斜角θS，基于求出的θS值调节上述椭圆形斑的长轴方向。
θS＝tan-1(Vl/Vc)    (1)
此外，在第一技术方案中，其特征在于，根据上述倾斜角θS调节方向性电磁钢板的制造线速度Vl或方向性电磁钢板上的激光束的椭圆形斑的扫描速度Vc，以使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小；进而，其特征在于，根据上述速度Vl及上述倾斜角θS，基于下述式(2)求出上述速度Vc，基于求出的Vc值调节上述椭圆形斑的扫描速度；以及，其特征在于，根据上述速度Vc及上述倾斜角θS，基于下述式(3)求出上述速度Vl，基于求出的Vl值调节制造线速度。
Vc＝Vl/tanθS    (2)
Vl＝Vc×tanθS    (3)
在本发明的第二技术方案中，是一种方向性电磁钢板的制造装置，将激光束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，将聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，具备：
椭圆束成形部，用来将激光束成形为椭圆形；
束扫描部，将从上述椭圆束成形部射出的椭圆束偏转、扫描；
束聚光部，将从上述束扫描部射出的扫描束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑；以及
椭圆倾斜角度调节机构，调节上述椭圆形斑的长轴方向以使其相对于椭圆形斑的扫描方向以倾斜角θS倾斜。
此外，在第二技术方案中，其特征在于，上述椭圆束成形部具有由母线方向一致的两片圆筒透镜、和为了变更上述椭圆形斑的长轴长度而变更上述两片圆筒透镜的间隔的透镜间隔调节机构构成的圆筒透镜望远镜；进而，其特征在于，上述椭圆倾斜角度调节机构具有能够以激光束的行进方向为旋转轴变更其倾斜角度地支撑上述圆筒透镜望远镜的旋转支撑部、和旋转驱动上述旋转支撑部的旋转驱动部。
在本发明的第三技术方案中，是一种方向性电磁钢板的制造装置，将激光束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，将聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，具备：
椭圆束成形部，用来将激光束成形为椭圆形；
束扫描部，将从上述椭圆束成形部射出的椭圆束偏转、扫描；
束聚光部，将从上述束扫描部射出的扫描束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑；
椭圆倾斜角度调节机构，调节上述椭圆形斑的长轴方向以使其相对于椭圆形斑的扫描方向以倾斜角θS倾斜；以及
椭圆倾斜角度控制部，根据方向性电磁钢板的制造线速度Vl、和方向性电磁钢板上的椭圆形斑的扫描速度Vc，驱动控制椭圆倾斜角度调节机构，将上述倾斜角θS调节为使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小那样的倾斜角。
此外，在第三技术方案中，其特征在于，上述椭圆倾斜角度控制部具有以上述速度Vl、Vc为输入信号、基于下述式(1)计算倾斜角θS并输出的计算部、和基于输出的倾斜角θS驱动控制上述椭圆倾斜角度调节机构的驱动控制部；进而，其特征在于，上述椭圆束成形部具有由母线方向一致的两片圆筒透镜、和为了变更上述椭圆形斑的长轴长度而变更上述两片圆筒透镜的间隔的透镜间隔调节机构构成的圆筒透镜望远镜；上述椭圆倾斜角度调节机构具有能够以激光束的行进方向为旋转轴变更其倾斜角度地支撑上述圆筒透镜望远镜的旋转支撑部、和旋转驱动旋转支撑部的旋转驱动部；上述椭圆倾斜角度控制部驱动控制椭圆倾斜角度调节机构的旋转驱动部。
根据本发明，沿板宽方向所扫描的椭圆束的通过点能够配合钢板的轧制方向移动而移动，能够总是使钢板上的激光感受点的宽度成为大致与椭圆的短轴长度一致的宽度。结果，抑制了起因于钢板的高速移动的实效的激光照射宽度的增大，所以不论钢板的轧制方向线速度、或者束的聚光形状如何，都能够总是稳定地制造磁特性良好的方向性电磁钢板。
附图说明
图1是本发明的激光束的椭圆形斑的角度配置与椭圆方斑的扫描方向的说明图。
图2是本发明的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置的光学部件配置的一例。
图3是以往的椭圆形斑的扫描方法的示意图。
图4是椭圆倾斜角度控制装置的一例的框图。
具体实施方式
利用附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示使激光束的椭圆形斑LS沿着扫描方向轴C以速度Vc扫描在以制造线速度Vl向纸面上方移动的电磁钢板上时、对于椭圆形斑LS与电磁钢板上的某点(设为束感受点A)、各自的随着时间经过的移动的状况、和残留在钢板上的激光束的照射痕Tc的示意图，图1(a)表示在时间t＝0、束的前端开始通过A点、图1(c)表示在t＝ts、束的最末尾通过时的A点与椭圆形斑LS的配置。图1(b)是tn为其之间的任意的时间时的配置。
如图1所示，椭圆形斑LS将其长轴S配置为使其相对于圆形斑的扫描方向轴C成倾斜角θS。
这里，倾斜角θS设定为由对应于电磁钢板的线速度Vl和激光束的扫描速度Vc的式(1)所给出的值。
θS＝tan-1(Vl/Vc)    (1)
通过这样设定倾斜角θS，如图1(a)、图1(b)及图1(c)所示，配合束感受点A点随着时间经过的移动，椭圆形斑的通过位置也移动，所以束感受点A点在椭圆形斑通过的时间中总是成为束聚光直径而大致感受椭圆形斑的短轴径dl的值，钢板以等于短轴径dl的激光束照射宽度被扫描。
这是如果基于式(1)设定倾斜角θS、则即使钢板的线速度Vl变为高速，并且即使激光束的聚光直径dl变为极小也成立的性质。因此，即使是具有高速的线速度的设备，也能够维持以较细的聚光直径聚光的有效性，能够制造良好的铁损特性的电磁钢板。
另外，基于上述式(1)设定倾斜角θS，但残留在钢板上的激光束照射痕的宽度为了得到铁损的改善效果而优选地设为0.1mm以下，更优选地设为0.08mm以下，进一步优选地设为0.06mm以下。如果考虑通常所使用的椭圆形斑的短轴径是0.05mm左右，则不需要严密地按照式(1)设定倾斜角θS，只要基于由上述式(1)得到的倾斜角θS进行设定以使残留在钢板上的激光束照射痕的宽度为0.08mm以下就可以。
以上，对根据制造线速度Vl及椭圆形斑的扫描速度Vc设定上述倾斜角θS(椭圆形斑的长轴方向)的方法进行了说明，但本发明并不限于此。
不使上述倾斜角θS(椭圆形斑的长轴方向)变化、而通过调节制造线速度Vl或椭圆形斑的扫描速度Vc的任一个，也能够使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小。
即，在变更制造线速度Vl的情况下，根据下述式(2)由要变更为当前的倾斜角θS的制造线速度Vl求出新的椭圆形斑的扫描速度Vc，基于求出的Vc值调节椭圆形斑的扫描速度。
Vc＝Vl/tanθS    (2)
此外，在变更椭圆形斑的扫描速度Vc的情况下也同样，通过下述式(3)求出新的制造线速度，基于求出的Vl值调节制造线速度。
Vl＝Vc×tanθS    (3)
接着，利用图2说明如上述那样在电磁钢板上使椭圆形斑倾斜而扫描的方向性电磁钢板的制造装置的实施方式的一例。
在本实施方式中，基本结构包括：组合了凸面的圆筒透镜8和凹面的圆筒透镜9作为用来使激光束成为椭圆形的椭圆束成形部的圆筒透镜望远镜1；作为将激光束反射并偏转、扫描的束扫描部的旋转多角镜2；以及作为将扫描束聚光到特定平面上的束聚光部的fθ透镜3，各光学部件沿着光轴Z依次设置。
两圆筒透镜8、9的透镜面的母线与X轴一致，从激光装置(未图示)输出的激光束LB通过圆筒透镜8、9成形，来自圆筒透镜的输出束仅向与X轴正交的Y轴方向收敛或者发散。圆筒透镜望远镜1在倾斜角度调节机构4的作用下以Z轴(激光束LB的行进方向)为旋转轴旋转，能够改变其倾斜角度。倾斜角度调节机构4由可倾斜移动地支撑圆筒透镜望远镜1的旋转支撑部15、和旋转驱动旋转支撑部15的旋转驱动部13构成。此外，透镜间隔调节机构5具有变更透镜间距离、调节椭圆形斑的形状的功能。
激光束通过旋转多角镜2反射、偏转，被fθ透镜3聚光、扫描到电磁钢板7上。
与圆筒透镜8、9的X轴方向对应的钢板上的方向上的聚光直径仅由fθ透镜的焦点距离f决定。另一方面，对应于圆筒透镜的Y轴方向的钢板上的方向上的聚光直径由圆筒透镜望远镜1的发散或收敛与fθ透镜3的焦点距离f的合成决定。因此，聚光斑形状在圆筒透镜的XY轴方向上成为不同的聚光直径，成为椭圆形斑。
在本发明中，通过设在圆筒透镜望远镜1上的倾斜角度调节机构4，能够变更椭圆的长轴方向S相对于椭圆形斑的扫描方向C所成的倾斜角θS。即，能够通过钢板上的坐标调节上述长轴方向S。在上述那样的装置结构中，椭圆形斑的扫描方向C被旋转多角镜2的旋转方向决定，所以只要有钢板的制造线速度Vl和椭圆形斑的扫描速度Vc的信息，就能够通过式(1)求出倾斜角θS，基于该值设定θS。
另外，在本实施例中，作为椭圆束成形部而使用由两片圆筒透镜构成的圆筒透镜望远镜，但该部件的目的是对束施加仅在Y方向上的发散、收敛，也可以使用1片圆筒透镜或3片以上的透镜组。此外，也可以使用圆筒面反射镜来代替圆筒透镜。
通过由透镜间隔调节机构5变更本发明的圆筒透镜望远镜1的透镜间距离g，来自圆筒透镜的射出束的收敛或发散角变化。能够通过该机构进行椭圆形斑的长轴方向的长度dc的调节，所以能够变更钢板上的实效束滞留时间ts＝dc/Vc。由于实效滞留时间ts给钢板的加热冷却特性带来影响，所以能够调节对钢板的应变施加量。由此能够通过导入适当的应变来抑制磁滞损失，渦电流损失降低而提高磁特性。
接着，利用图2及图4说明本发明的方向性电磁钢板制造装置的另一实施方式。
上述实施方式在钢板沿轧制方向L以一定速度移动时是有效的，但实际的通板方向(L方向)的钢板的移动速度Vl、或者椭圆形斑的扫描速度Vc有时会变动。本实施方式是为了不将椭圆形束长轴方向与扫描方向所成的倾斜角θS固定而配合Vl、Vc的变动来动态地调节的实施方式。
在本实施方式中，如图4所示，基于例如电磁钢板7的输送用辊14的旋转检测器10的制造线速度信号a检测制造线设备的制造线的速度Vl值，并且基于旋转反射镜2的旋转速度扫描速度信号b检测束扫描速度Vc值。接着，输入旋转速度信号a和旋转速度信号b，通过计算部11利用式(1)算出适当的倾斜角θS。以该倾斜角θS为目标值，通过来自旋转控制部12的控制信号C控制倾斜角度调节机构4的旋转驱动部13的动作，使旋转支撑部15上的束成形部旋转来调节椭圆形束的长轴的方向。将上述计算部11、旋转控制部12合在一起作为椭圆倾斜角度控制部6。另外，椭圆倾斜角度控制部6既可以收纳在一个箱体中，也可以分割。
实施例
关于进行激光照射后的电磁钢板的铁损特性，将通过使用本发明的方法和装置的情况和不是的情况进行比较的实施例在表1中表示。
本实施例的椭圆束聚光斑的形状是椭圆长轴dc＝1.0mm、短轴dl＝0.05mm。扫描速度Vc＝30m/s，钢板的轧制方向速度Vl＝1.5m/s。激光光强是300W，照射线的轧制方向间距是5mm。
在表1中，B8是在800A/m的磁力下产生的钢板的磁通密度。W17/50是交流励磁的频率50Hz、最大磁通密度1.7T的铁损。比较例是不使用本发明的方法、而使束扫描方向与椭圆的长轴方向一致进行激光照射的情况下的铁损特性。此外，实施例是按照本发明、设椭圆长轴与扫描方向所成的角为θS＝tan-1(Vl/Vc)＝2.86°的情况下的铁损特性。这里，所谓的铁损值W17/50是1.7T、50Hz的交流磁场下的最大铁损值。此外，B8是在激光照射前的坯材中、当施加了0.8A/m的磁场时产生的磁通密度的大小，是表示坯材的结晶方向性的指标。此外，该值在激光照射后几乎不变化。
如表1所示，对于同样的坯材，通过利用本发明的方法，能够得到更低的铁损特性。在比较例中，钢板所感受的实效的照射束宽为0.1mm，是以往的束宽的2倍。另一方面，本发明的情况下的实效宽度为大致0.05mm。因此，能够得到更细的应变的本发明更能够抑制磁滞损失的增加，能够得到较低的铁损。
表1
Figure A20068004007300131
工业实用性
当对方向性电磁钢板的表面照射激光束来改善磁特性时，根据本发明，即使使钢板高速移动，起因于此的实效的激光照射宽度的增大也被抑制，所以有不论钢板的轧制方向线速度或束的聚光形状如何都能够总是稳定地制造磁特性良好的方向性电磁钢板的、在工业上有用的效果。

Claims (12)

1、一种磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，将激光束在以规定的速度移动的方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，对聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向进行扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，
在上述椭圆形斑的扫描方向与椭圆形斑的长轴方向之间设置倾斜角θS，来扫描、照射激光束。
2、如权利要求1所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，
根据方向性电磁钢板的制造线速度Vl、和方向性电磁钢板上的激光束的椭圆形斑的扫描速度Vc，调节上述倾斜角θS，以使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小。
3、如权利要求2所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，
由上述速度Vl、Vc、基于下述式(1)求出上述倾斜角θS，基于求出的θS值调节上述椭圆形斑的长轴方向。
θS＝tan-1(Vl/Vc)    (1)
4、如权利要求1所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，
根据上述倾斜角θS调节方向性电磁钢板的制造线速度Vl或方向性电磁钢板上的激光束的椭圆形斑的扫描速度Vc，以使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小。
5、如权利要求4所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，
由上述速度Vl及上述倾斜角θS、基于下述式(2)求出上述速度Vc，基于求出的Vc值调节上述椭圆形斑的扫描速度。
Vc＝Vl/tanθS    (2)
6、如权利要求4所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，
由上述速度Vc及上述倾斜角θS、基于下述式(3)求出上述速度Vl，基于求出的Vl值调节制造线速度。
Vl＝Vc×tanθS    (3)
7、一种磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，将激光束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，将聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，
具备：
椭圆束成形部，用来将激光束成形为椭圆形；
束扫描部，将从上述椭圆束成形部射出的椭圆束偏转、扫描；
束聚光部，将从上述束扫描部射出的扫描束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑；以及
椭圆倾斜角度调节机构，调节上述椭圆形斑的长轴方向以使其相对于椭圆形斑的扫描方向以倾斜角θS倾斜。
8、如权利要求7所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，其特征在于，
上述椭圆束成形部具有由母线方向一致的两片圆筒透镜、和为了变更上述椭圆形斑的长轴长度而变更上述两片圆筒透镜的间隔的透镜间隔调节机构构成的圆筒透镜望远镜。
9、如权利要求8所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，其特征在于，
上述椭圆倾斜角度调节机构具有：能够以激光束的行进方向为旋转轴变更其倾斜角度地支撑上述圆筒透镜望远镜的旋转支撑部；和旋转驱动旋转支撑部的旋转驱动部。
10、一种磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，将激光束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑，将聚光的椭圆形斑沿方向性电磁钢板的板宽方向扫描、照射来改善磁特性，其特征在于，
具备：
椭圆束成形部，用来将激光束成形为椭圆形；
束扫描部，将从上述椭圆束成形部射出的椭圆束偏转、扫描；
束聚光部，将从上述束扫描部射出的扫描束在方向性电磁钢板上聚光为椭圆形斑；
椭圆倾斜角度调节机构，调节上述椭圆形斑的长轴方向，以使其相对于椭圆形斑的扫描方向以倾斜角θS倾斜；以及
椭圆倾斜角度控制部，根据方向性电磁钢板的制造线速度Vl、和方向性电磁钢板上的椭圆形斑的扫描速度Vc，驱动控制椭圆倾斜角度调节机构，将上述倾斜角θS调节为使方向性电磁钢板上的激光照射宽度变小的倾斜角。
11、如权利要求10所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，其特征在于，
上述椭圆倾斜角度控制部具有以上述Vl、Vc为输入信号、基于下述式(1)计算倾斜角θS并输出的计算部、和基于输出的倾斜角θS驱动控制上述椭圆倾斜角度调节机构的驱动控制部。
θS＝tan-1(Vl/Vc)    (1)
12、如权利要求10或11所述的磁特性良好的方向性电磁钢板的制造装置，其特征在于，
上述椭圆束成形部具有由母线方向一致的两片圆筒透镜、和为了变更上述椭圆形斑的长轴长度而变更上述两片圆筒透镜的间隔的透镜间隔调节机构构成的圆筒透镜望远镜；
上述椭圆倾斜角度调节机构具有能够以激光束的行进方向为旋转轴变更其倾斜角度地支撑上述圆筒透镜望远镜的旋转支撑部、和旋转驱动旋转支撑部的旋转驱动部；
上述椭圆倾斜角度控制部驱动控制椭圆倾斜角度调节机构的旋转驱动部。
CN2006800400737A 2005-11-01 2006-08-29 磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置 Active CN101297050B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP318656/2005 2005-11-01
JP2005318656 2005-11-01
PCT/JP2006/317402 WO2007052406A1 (ja) 2005-11-01 2006-08-29 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法および製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101297050A true CN101297050A (zh) 2008-10-29
CN101297050B CN101297050B (zh) 2011-10-05

Family

ID=38005566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800400737A Active CN101297050B (zh) 2005-11-01 2006-08-29 磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7883586B2 (zh)
EP (1) EP1953249B1 (zh)
JP (1) JP5135542B2 (zh)
KR (1) KR20080066744A (zh)
CN (1) CN101297050B (zh)
RU (1) RU2371487C1 (zh)
WO (1) WO2007052406A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103286442A (zh) * 2012-02-23 2013-09-11 三菱综合材料株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN103785958A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 常州大学 激光热处理改善x80管线钢焊接接头性能的方法
CN104011231A (zh) * 2011-12-27 2014-08-27 杰富意钢铁株式会社 取向性电磁钢板的铁损改善装置
CN106471141A (zh) * 2014-07-03 2017-03-01 新日铁住金株式会社 激光加工装置
CN106471140A (zh) * 2014-07-03 2017-03-01 新日铁住金株式会社 激光加工装置
TWI596064B (zh) * 2012-11-21 2017-08-21 康寧公司 切割積層強化玻璃基板之方法
CN107406903A (zh) * 2015-04-20 2017-11-28 新日铁住金株式会社 方向性电磁钢板
CN112930244A (zh) * 2018-10-30 2021-06-08 浜松光子学株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN113275736A (zh) * 2021-05-11 2021-08-20 苏州科韵激光科技有限公司 一种可变线宽的激光加工方法以及装置
US11897056B2 (en) 2018-10-30 2024-02-13 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing device and laser processing method

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101419638B1 (ko) * 2010-06-18 2014-07-15 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 방향성 전기 강판의 제조 방법
CN102477484B (zh) * 2010-11-26 2013-09-25 宝山钢铁股份有限公司 一种快速激光刻痕方法
WO2013099272A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
US10804015B2 (en) 2011-12-29 2020-10-13 Posco Electrical steel sheet and method for manufacturing the same
KR101370634B1 (ko) * 2011-12-29 2014-03-07 주식회사 포스코 전기강판 및 그 제조방법
US9931712B2 (en) * 2012-01-11 2018-04-03 Pim Snow Leopard Inc. Laser drilling and trepanning device
KR101711853B1 (ko) * 2014-12-24 2017-03-03 주식회사 포스코 강판 표면 홈 형성 방법 및 그 장치
JP6455593B2 (ja) * 2015-04-20 2019-01-23 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
KR102148383B1 (ko) * 2016-01-22 2020-08-26 주식회사 포스코 방향성 전기강판의 자구미세화 방법과 그 장치
KR101884429B1 (ko) 2016-12-22 2018-08-01 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법
RU2688786C2 (ru) * 2017-09-25 2019-05-22 ФГБОУ ВО "Керченский государственный морской технологический университет" Способ повышения трещиностойкости толстолистового проката
KR102020377B1 (ko) * 2017-11-08 2019-09-10 주식회사 포스코 레이저 가공 장치 및 방법
DE102020000518B3 (de) * 2020-01-25 2021-04-22 MOEWE Optical Solutions GmbH Einrichtung zur großflächigen Laserbearbeitung zur Kornorientierung von Elektroblechen
CN111258163B (zh) * 2020-03-19 2021-04-13 无锡视美乐激光显示科技有限公司 光源装置、光路结构设计方法及投影系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4468551A (en) 1982-07-30 1984-08-28 Armco Inc. Laser treatment of electrical steel and optical scanning assembly therefor
JPS6293095A (ja) * 1985-10-18 1987-04-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd レ−ザ加工装置
JPH01306089A (ja) 1988-06-01 1989-12-11 Nippei Toyama Corp 走査レーザ光照射方法
JPH01306088A (ja) * 1988-06-01 1989-12-11 Nippei Toyama Corp 可変ビームレーザ加工装置
US6331692B1 (en) * 1996-10-12 2001-12-18 Volker Krause Diode laser, laser optics, device for laser treatment of a workpiece, process for a laser treatment of workpiece
US6368424B1 (en) * 1997-01-24 2002-04-09 Nippon Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheets having excellent magnetic characteristics, its manufacturing method and its manufacturing device
JP4189143B2 (ja) * 2001-10-22 2008-12-03 新日本製鐵株式会社 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
US20040055780A1 (en) 2002-07-11 2004-03-25 Susan Hakkarainen Combined suspension cable and electrical conductor
WO2004083465A1 (ja) * 2003-03-19 2004-09-30 Nippon Steel Corporation 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板とその製造方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107012309B (zh) * 2011-12-27 2020-03-10 杰富意钢铁株式会社 取向性电磁钢板的铁损改善装置
CN104011231A (zh) * 2011-12-27 2014-08-27 杰富意钢铁株式会社 取向性电磁钢板的铁损改善装置
US11377706B2 (en) 2011-12-27 2022-07-05 Jfe Steel Corporation Device to improve iron loss properties of grain-oriented electrical steel sheet
US10745773B2 (en) 2011-12-27 2020-08-18 Jfe Steel Corporation Device to improve iron loss properties of grain-oriented electrical steel sheet
CN107012309A (zh) * 2011-12-27 2017-08-04 杰富意钢铁株式会社 取向性电磁钢板的铁损改善装置
CN103286442A (zh) * 2012-02-23 2013-09-11 三菱综合材料株式会社 激光加工装置及激光加工方法
TWI596064B (zh) * 2012-11-21 2017-08-21 康寧公司 切割積層強化玻璃基板之方法
CN103785958A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 常州大学 激光热处理改善x80管线钢焊接接头性能的方法
US10773338B2 (en) 2014-07-03 2020-09-15 Nippon Steel Corporation Laser processing apparatus
CN106471140B (zh) * 2014-07-03 2019-02-05 新日铁住金株式会社 激光加工装置
CN106471141B (zh) * 2014-07-03 2019-02-01 新日铁住金株式会社 激光加工装置
CN106471140A (zh) * 2014-07-03 2017-03-01 新日铁住金株式会社 激光加工装置
CN106471141A (zh) * 2014-07-03 2017-03-01 新日铁住金株式会社 激光加工装置
US11498156B2 (en) 2014-07-03 2022-11-15 Nippon Steel Corporation Laser processing apparatus
CN107406903A (zh) * 2015-04-20 2017-11-28 新日铁住金株式会社 方向性电磁钢板
CN112930244A (zh) * 2018-10-30 2021-06-08 浜松光子学株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN113165119A (zh) * 2018-10-30 2021-07-23 浜松光子学株式会社 激光加工装置及激光加工方法
CN112930244B (zh) * 2018-10-30 2023-10-13 浜松光子学株式会社 激光加工装置及激光加工方法
US11833611B2 (en) 2018-10-30 2023-12-05 Hamamatsu Photonics K.K. Laser machining device
US11897056B2 (en) 2018-10-30 2024-02-13 Hamamatsu Photonics K.K. Laser processing device and laser processing method
CN113275736A (zh) * 2021-05-11 2021-08-20 苏州科韵激光科技有限公司 一种可变线宽的激光加工方法以及装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20090107585A1 (en) 2009-04-30
EP1953249A1 (en) 2008-08-06
CN101297050B (zh) 2011-10-05
RU2371487C1 (ru) 2009-10-27
JP5135542B2 (ja) 2013-02-06
EP1953249A4 (en) 2009-08-26
US7883586B2 (en) 2011-02-08
WO2007052406A1 (ja) 2007-05-10
EP1953249B1 (en) 2018-06-13
KR20080066744A (ko) 2008-07-16
JPWO2007052406A1 (ja) 2009-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101297050B (zh) 磁特性良好的方向性电磁钢板的制造方法及制造装置
CA1218708A (en) Laser scribing apparatus and process for using
CN101528951B (zh) 铁损特性优异的单向性电磁钢板
CN103596720B (zh) 方向性电磁钢板的制造装置及方向性电磁钢板的制造方法
JP4846429B2 (ja) 低鉄損方向性電磁鋼板およびその製造方法
TW201100189A (en) Laser irradiation apparatus and laser processing method
CN106181044A (zh) 方向性电磁钢板及其制造方法
CN101209514A (zh) 一种基于振镜阵列的激光在线高速刻痕装置
BRPI0820742B1 (pt) Método para fabricar uma chapa de aço eletromagnético de grão orientado cujos domínios magnéticos são controlados por irradiação de feixe de laser
CN108508595A (zh) 一种基于旋转四光楔激光扫描切割光学系统
JP2011511152A (ja) 電気鋼板の磁区微細化装置及び方法
JPS6383227A (ja) 電磁鋼板の鉄損値改善方法
KR101711853B1 (ko) 강판 표면 홈 형성 방법 및 그 장치
KR101051746B1 (ko) 전기강판의 자구미세화방법 및 자구미세화 처리된 전기강판
JP4227388B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
CN105116555B (zh) 一种基于多面棱镜超高匀速扫描的均匀线光斑光路系统
JPH10298654A (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造装置
BR112013030612B1 (pt) Aparelho para a fabricação de chapa de aço para fins elétricos de grãos orientados e método para fabricar chapa de aço para fins elétricos de grãos orientados
JP4272588B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
KR102020377B1 (ko) 레이저 가공 장치 및 방법
CN111843246A (zh) 一种基于离焦控制技术的激光纵向钻孔方法
KR102236166B1 (ko) 방향성 전기강판의 자구 미세화 장치
CN107561692A (zh) 一种基于多面棱镜四光路双通道激光刻痕光学系统
CN207249245U (zh) 一种基于多面棱镜四光路双通道激光刻痕光学系统
Herrmann et al. High-speed processing with ultrafast lasers and resonant scanning systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: NIPPON STEEL + SUMITOMO METAL CORPORATION

Free format text: FORMER OWNER: SHIN NIPPON STEEL LTD.

Effective date: 20130417

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20130417

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Nippon Steel Corporation

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Nippon Steel Corporation

CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Tokyo, Japan

Patentee after: Nippon Iron & Steel Corporation

Address before: Tokyo, Japan

Patentee before: Nippon Steel Corporation