CN108699616A - 定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置 - Google Patents

定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置 Download PDF

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Abstract

提供一种定向电工钢板的磁畴细化方法及装置。本发明的定向电工钢板的磁畴细化方法，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，该定向电工钢板的磁畴细化方法包括：蛇行控制步骤，使钢板沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；张力控制步骤，对上述钢板赋予张力，以使上述钢板保持平坦展开的状态；钢板支撑辊位置调节步骤，一边支撑上述钢板一边控制已指定的上述钢板的上下方向位置；以及激光照射步骤，通过照射激光束使上述钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。

Description

定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置
技术领域
本发明涉及定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置(Method for refiningmagnetic domain of oriented electrical steel，and the device)，更详细地涉及这样的定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置，该定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置，为了减少作为如变压器的电气设备的铁芯使用的定向电工钢板的铁损，通过对电工钢板表面照射激光来形成基于钢板熔融的槽，由此对永久性地电工钢板的磁畴进行细化处理。
背景技术
通常，为了减少如变压器的电气设备的电力损失且提高效率，要求铁损低、磁通密度高且具有高磁学性质的定向电工钢板。
为了提高这样的定向电工钢板的铁损特性，使用减少钢板内磁畴宽度的多个方法。
作为将磁畴细化的方法，在日本专利公报58-26405及美国USP4203784中公开了利用激光及机械方法在钢板表面沿与轧制方向垂直的方向进行磁畴细化来减少铁损的方案，但是，利用激光在钢板表面进行磁畴细化的方法具有在应力消除退火后丧失磁畴细化效果的缺点。
可根据应力消除退火后是否保持磁畴细化改善效果，将磁畴细化方法以暂时磁畴细化方法及永久磁畴细化方法进行大分类。
如日本专利登录昭57-2252B、日本专利登录昭58-5968B及日本专利登录平7-072300，根据进行磁畴细化的能量的来源，暂时磁畴细化方法包括激光磁畴细化方法、球划痕方法、等离子方法及超声波方法。通过在电工钢板的表面利用激光、球、等离子及超声波局部地形成压缩应力部来进行磁畴细化。
但是，由于这样的方法会使钢板表面的绝缘涂覆层受损伤而需要进行再涂覆，或者，由于不在最终制品进行磁畴细化处理而在中间工序进行，因而具有制造费用高的缺点。另外，为了调节电工钢板的压缩变形层区域，只能增加所输入的能量值。因此，存在这样的缺点，即，为了提高最终制品的铁损改善率，在进行磁畴细化处理时不能避免表面损伤。
关于在进行热处理之后也能保持铁损改善效果的永久磁畴细化方法，可以以蚀刻法、辊法及激光法进行大分类。在日本专利登录平6-57857中公开有这样的蚀刻方法，在该蚀刻方法中，在对电工钢板表面利用光敏性树脂掩蔽之后，利用光刻、激光或等离子来解吸(脱附)表面树脂之后，在溶液内通过电化学方法对电工钢板表面形成宽度为5～300μm且深度为100μm的槽。
蚀刻方法存在如下缺点，即：由于在酸溶液内通过电化学腐蚀反应来形成对电工钢板表面槽，因而难以控制槽形状(宽度及深度)，并且，由于在生产电工钢板的中间工序中(脱碳退火及高温退火前)形成槽，因而难以保证最终制品的铁损特性，而且，由于使用酸溶液而不环保。
在日本专利公开平5-202450中公开了利用辊的永久磁畴细化方法，在该方法中，利用表面加工为凸起形状的辊来对电工钢板施压，由此在表面形成具有300μm以下的宽度和5μm的深度的槽。
利用辊的永久磁畴细化方法是这样的技术，即，通过对永久磁畴细化处理后的电工钢板进行退火，在槽下部发生再结晶来将磁畴细化的技术，因此，具有机械加工稳定性及可靠性差且工序复杂的缺点。
在日本专利登录平6-63037中公开有与利用辊形成槽的方法类似的通过冲压在电工钢板表面形成槽深度为5μm的1～30mm的线间距的方法。
在EP0870843A1(WO97/024466)中公开了一种永久磁畴细化方法，在该永久磁畴细化方法中，通过照射脉冲激光利用照射部物质的沉积(Vaporization)，来形成表面开口部宽度为100～300μm且深度为10～30μm的槽，确保了0.23mm的厚度的定向电工钢板的14％的热处理后铁损改善率，并且，在日本专利申请1998-284034中公开了利用Q开关脉冲激光的热处理后铁损改善方法，在该方法中，通过在电工钢板的两面形成深度为5～30μm的槽，确保了4.7～5.1％热处理后铁损改善率。
所公开的利用脉冲激光的磁畴细化方法具有如下缺点，即：由于通过沉积来形成槽而抑制熔融部的形成，因而难以确保热处理(应力松弛热处理，SRA)前铁损改善率，并且，在热处理后仅简单地保持基于槽的磁畴细化效果，而且，不能将钢板的传送速度(LineSpeed在10mpm以上)设定为高速来进行处理。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明目的在于提供一种定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置，该定向电工钢板的磁畴细化方法及其装置，通过向定向电工钢板表面照射单模(Single mode)连续波激光束，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内及10μm以内的2～30μm的槽，一边形成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部，由此将热处理前后的铁损改善率分别确保5％以上及10％以上，并且通过实现将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm，能够将基于激光束的热影响区(HAZ：Heat Affected Zone)的影响最小化，由此能够改善钢板的铁损。
(二)技术方案
根据本发明的一实施例，可提供一种定向电工钢板的磁畴细化方法，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化方法包括：
蛇行控制步骤，使钢板沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制步骤，对上述钢板赋予张力，以使上述钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节步骤，一边支撑上述钢板一边控制已指定的上述钢板的上下方向位置；以及
激光照射步骤，通过照射激光束使上述钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
另外，根据本发明的另一实施例，可提供一种定向电工钢板的磁畴细化方法，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化方法包括：
张力控制步骤，对上述钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节步骤，一边支撑上述钢板一边控制已指定的上述钢板的上下方向位置；以及
激光照射步骤，通过照射激光束使上述钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
上述蛇行控制步骤可包括：
蛇行量测量步骤，在通过照射激光来在钢板表面形成槽之前的工序中，为了在钢板的全部宽度形成槽，利用蛇行测量传感器测量在形成槽之前上述钢板的宽度中央位置从生产线中央脱离的蛇行量；以及蛇行量控制步骤，根据上述蛇行量测量步骤中所测量的钢板的蛇行量，使纠偏辊(Steering Roll)的轴旋转并移动来调整钢板活动的方向，由此将上述钢板的蛇行量控制在±1mm以内。
上述张力控制步骤可包括：
钢板张力施加步骤，为了以1～4Kgf/mm2范围内的钢板张力进行工作，利用张紧辊(Tension Bridle Roll)对上述钢板施加规定大小的张力；
钢板张力测量步骤，利用测量传感器测量进行了上述钢板张力施加步骤的上述钢板的张力；以及
钢板(Strip)张力控制步骤，根据上述钢板张力测量步骤中所测量的钢板的张力，调整上述张紧辊的速度来将上述钢板的张力误差控制在±1％以内。
上述钢板位置调节步骤可包括：
钢板支撑步骤，利用钢板支撑辊支撑处于上述激光照射步骤中的钢板；
灰度测量步骤，利用灰度测量传感器测量在上述激光照射步骤中对钢板照射激光时产生的火花的亮度；以及
钢板支撑辊位置控制步骤，根据上述灰度测量步骤中所测量的火花的亮度，利用钢板支撑辊(SPR)位置控制系统调整钢板支撑辊的位置，由此将上述钢板支撑辊位置控制精密度控制在±10μm以内。
上述激光照射步骤可包括：
激光照射及能量传递步骤，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光束能量密度，所述特定方式是指，利用接收到从激光振荡器照射的激光束的光学系统向钢板表面进行照射，由此一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光束时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
上述激光照射步骤可包括：
激光束振荡控制步骤，利用激光振荡器控制器，在正常的作业条件下将振荡出激光束的激光振荡器控制为打开(On)状态，在钢板的蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭(Off)状态。
可进行钢板移动方向变换步骤，在该钢板移动方向变换步骤中，在进行了上述张力控制步骤之后，利用导向辊(Deflector Roll)使钢板朝向钢板支撑辊，以变换钢板的移动方向。
在上述激光照射步骤中激光振荡器可振荡出单模(Single mode)连续波激光束。
在上述激光照射步骤中光学系统可通过控制激光扫描速度来将激光束照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
另外，根据本发明的一实施例，可提供一种定向电工钢板的磁畴细化装置，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地永久处理，该定向电工钢板的磁畴细化装置包括：
蛇行控制设备，使钢板沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制设备，对钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节设备，一边支撑钢板一边控制已指定的钢板的上下方向位置；以及
激光照射设备，通过照射激光束使钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
另外，根据本发明的另一实施例，可提供一种定向电工钢板的磁畴细化装置，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化装置包括：
张力控制设备，对钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节设备，一边支撑钢板一边控制已指定的钢板的上下方向位置；以及
激光照射设备，通过照射激光束使钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
上述蛇行控制设备可包括：
纠偏辊(Steering Roll)，用于变换上述钢板的移动方向；
钢板中央位置控制系统(Strip Center Position Control System)，使上述纠偏辊的轴旋转并移动来调整钢板活动的方向；以及
蛇行测量传感器，测量上述钢板的宽度中央位置从生产线中央脱离的程度(蛇行量)。
上述张力控制设备可包括：
张紧辊(Tension Bridle Roll)，一边对上述钢板施加规定大小的张力一边引导上述钢板的移动；
钢板张力测量传感器，测量通过了上述张紧辊的上述钢板的张力；以及
钢板(Strip)张力控制系统，根据上述钢板张力测量传感器中所测量的钢板的张力，调整上述张紧辊的速度。
上述钢板支撑辊位置调节设备可包括：
钢板支撑辊(SPR)，支撑位于上述激光照射设备上的钢板；
灰度测量传感器，测量在上述激光照射设备中对钢板照射激光时产生的火花的亮度；以及
钢板支撑辊(SPR)位置控制系统，根据上述灰度测量传感器中所测量的火花的亮度来控制上述钢板支撑辊的位置。
上述激光照射设备可包括：
激光振荡器，振荡出连续波激光束；以及
光学系统，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将从上述激光振荡器振荡出的上述激光束向钢板表面进行照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
上述激光照射设备可包括：
激光振荡器控制器，该激光振荡器控制器在正常的作业条件下将激光振荡器控制为打开(On)状态，在钢板蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭(Off)状态。
可利用导向辊(Deflector Roll)使钢板朝向钢板支撑辊，由此变换通过了上述张力控制设备的钢板的移动方向。
上述激光振荡器可振荡出单模(Single mode)连续波激光束。
上述光学系统可通过控制激光扫描速度来将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
(三)有益效果
根据本发明的实施例，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地在钢板沿长度方向以3～30mm间距形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，由此具有不仅能够应用于第一次再结晶前电工钢板，还能够将第二次再结晶后或绝缘涂覆后的电工钢板的热处理前后的铁损改善率分别确保5％以上及10％以上的优点，因此，能够作为需要进行热处理的卷铁芯以及不需要进行热处理的堆铁芯变压器的铁芯来使用。
附图说明
图1是本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化方法的示意性结构图。
图2是本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化装置的示意性结构图。
图3是本发明的一实施例的具有利用连续波激光束形成的连续槽的钢板的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例，以使本发明所属的领域的技术人员容易实施本发明。如本发明所属的领域的技术人员能够容易理解那样，可在不脱离本发明的概念和范围的前提下，可将后述的实施例以多个方式进行变形。尽量对同一或类似的要素在附图中使用同一附图标记示出。
下面使用的专业用语仅用于说明特定实施例，并不限定本发明。在此，对于所使用的单数，只要在句子中没有明确相反的意思，则还包括复数。说明书中使用的“包括”的意识使特定特性、区域、定数、步骤、动作，要素及/或成分具体哈，并不表示除外其他的特定特性、区域、定数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
下面使用的包括技术用语及科学用语的所有用语具有与本发明所属的领域的技术人员通常理解的意思相同的意思。对于事先定义的用语，可追加理解为其具有与关联技术文献和当前公开的内容符合的意识，只要没有定义就不能解释为奇怪或特别原则性的意识。
图1是本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化方法的示意性结构图。
参照图1，根据本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化方法，即使钢板1以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化方法可包括：
蛇行控制步骤(S10)，使钢板1沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制步骤(S20)，对上述钢板1赋予张力，以使上述钢板1保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节步骤(S30)，一边支撑上述钢板1一边控制已指定的上述钢板1的上下方向位置；以及
激光照射步骤(S40)，通过照射激光束使上述钢板1熔融，来在上述钢板1的表面形成槽。
上述蛇行控制步骤(S10)可包括：
蛇行量测量步骤(S11)，在该蛇行量测量步骤(S11)中，在通过照射激光来在钢板表面形成槽之前的工序中，为了在钢板1的宽度整体形成槽，利用蛇行测量传感器4测量在形成槽之前上述钢板1的宽度中央位置从生产线中央脱离的蛇行量；以及
蛇行量控制步骤(S12)，根据上述蛇行量测量步骤(S11)中所测量的钢板1的蛇行量，使纠偏辊(Steering Roll：SR)2A、2B的轴旋转并移动来调整钢板1活动的方向，由此将上述钢板1的蛇行量控制在±1mm以内。
上述张力控制步骤(S20)可包括：
钢板张力施加步骤(S21)，为了以1～4Kgf/mm2范围内的钢板张力进行工作，利用张紧辊(Tension Bridle Roll)5A、5B对上述钢板1施加规定大小的张力；
钢板张力测量步骤(S22)，利用张力测量传感器7测量进行了上述钢板张力施加步骤(S21)的上述钢板1的张力；以及
钢板(Strip)张力控制步骤(S23)，根据上述钢板张力测量步骤(S22)中所测量的钢板1的张力，调整上述张紧辊5A、5B的速度，由此将上述钢板1的张力误差控制在±1％以内。
进行钢板移动方向变换步骤(S24)，以进行上述张力控制步骤(S20)之后，利用导向辊(Deflector Roll)8A、8B使钢板1朝向钢板支撑辊9，由此变换钢板的移动方向。
上述钢板支撑辊位置调节步骤(S30)包括：
钢板支撑步骤(S31)，利用钢板支撑辊9支撑位于上述激光照射步骤(S40)中的钢板1；
灰度测量步骤(S32)，利用灰度测量传感器10测量在上述激光照射步骤(S40)中对钢板1照射激光时产生的火花的亮度；
钢板支撑辊位置控制步骤(S33)，根据上述灰度测量步骤(S32)中所测量的火花的亮度，以使火花的亮度成为最好的状态的方式，利用钢板支撑辊(SPR)位置控制系统11调整钢板支撑辊9的位置，由此将上述钢板支撑辊位置控制精密度控制在±10μm以内。
在上述钢板支撑辊位置调节步骤(S30)中，利用钢板支撑辊9支撑位于激光照射部的钢板1，并且，以使钢板位于激光钢板照射效率高的景深(Depthof Focus)内的方式，调整钢板支撑辊位置，以使对钢板照射激光时产生的火花的亮度成为最好的状态。另外，利用灰度测量传感器10测量对钢板照射激光时产生的火花的亮度，并且，可将钢板支撑辊位置控制精密度可控制在±10μm以内。
上述激光照射步骤(40)包括：
激光束振荡控制步骤(S41)，利用激光振荡器控制器12，在正常的作业条件下将振荡出激光束的激光振荡器13控制为打开(On)状态，在钢板的蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器13控制为关闭(Off)状态；以及
激光照射及能量传递步骤(S42)，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光束能量密度，所述特定方式是指，利用接收了从激光振荡器13照射的激光束的光学系统14向钢板表面进行照射，由此一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光束时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
在上述激光照射步骤(S40)中，在正常的作业条件下将振荡器控制为打开(On)状态，在钢板蛇行量产生15mm以上时将振荡器控制为关闭(Off)状态，并且，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将激光束向钢板表面照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
在上述激光照射步骤(40)中激光振荡器13可振荡出单模(Single mode)连续波激光束15。
另外，在上述激光照射步骤(S40)中，光学系统14可通过控制激光扫描速度来将激光束照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
图2是本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化装置的示意性结构图。
参照图2，根据本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化装置，即使钢板1以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化装置包括：
蛇行控制设备，使钢板1沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制设备，以使钢板1保持平坦展开的状态的方式，对钢板1赋予张力；
钢板支撑辊位置调节设备，一边支撑钢板1一边控制已指定的钢板1的上下方向位置；以及
激光照射设备，通过照射激光束15使钢板1熔融，来在上述钢板的表面形成槽。
上述蛇行控制设备可包括：
纠偏辊(Steering Roll)2A、2B，变换上述钢板1的移动方向；
钢板中央位置控制系统(Strip Center Position Control System)3，通过使上述纠偏辊(Steering Roll：SR)2A、2B的轴旋转并移动，来调整钢板1活动的方向；以及
蛇行测量传感器4，测量上述钢板1的宽度中央位置从生产线中央脱离的程度(蛇行量)。
上述蛇行控制设备，可在通过照射激光来在钢板表面形成槽之前的工序中，为了在钢板的全部宽度形成槽，根据在形成槽之前蛇行测量传感器4中所测量的蛇行量，使纠偏辊(Steering Roll：SR)2A、2B的轴旋转并移动来调整钢板活动的方向，由此将上述钢板1的蛇行量控制在±1mm以内。
上述张力控制设备可包括：
张紧辊(Tension Bridle Roll：TBR)5A、5B，一边对上述钢板1施加规定大小的张力，一边引导上述钢板1移动；
钢板张力测量传感器7，测量通过了上述张紧辊的上述钢板1的张力；以及
钢板(Strip)张力控制系统6，根据上述钢板张力测量传感器7中所测量的钢板1的张力，来调整上述张紧辊5A、5B的速度。
上述张力控制设备，为了以1～4Kgf/mm2范围内的钢板张力进行工作，可根据钢板张力测量传感器7中所测量的钢板的张力，利用钢板(Strip)张力控制系统6调整张紧辊(Tension Bridle Roll：TBR)5A、5B的速度，由此将上述钢板1的张力误差控制在±1％以内。
导向辊(Deflector Roll)8A、8B使钢板1朝向钢板支撑辊9，由此使通过了上述张力控制设备的钢板的移动方向变换。
上述钢板支撑辊位置调节设备可包括：
钢板支撑辊(SPR)9，支撑位于上述激光照射设备上的钢板1；
灰度测量传感器10，测量在上述激光照射设备中对钢板1照射激光时产生的火花的亮度；以及
钢板支撑辊(SPR)位置控制系统11，根据上述灰度测量传感器10中所测量的火花的亮度，来控制上述钢板支撑辊9的位置。
上述钢板支撑辊位置调节设备可利用钢板支撑辊9支撑位于激光照射部的钢板1，并且，以使钢板位于激光钢板照射效率高的景深(Depthof Focus)内的方式，调整钢板支撑辊9位置，以使对钢板照射激光时产生的火花的亮度成为最好的状态。另外，利用灰度测量传感器10测量对钢板照射激光时产生的火花的亮度，并且可将钢板支撑辊位置控制精密度可控制在±10μm以内。
上述激光照射设备可包括：
激光振荡器控制器12，在正常的作业条件下将激光振荡器控制为打开(On)状态，在钢板蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭(Off)状态；
激光振荡器13，振荡出连续波激光束15；以及
光学系统14，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将从上述激光振荡器13振荡出的上述激光束对钢板1表面照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
上述激光照射设备可在正常的作业条件下将激光振荡器控制为打开(On)状态，在钢板蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭(Off)状态，并且，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将激光束向钢板表面照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
上述激光振荡器13可振荡出单模(Single mode)连续波激光束15来向上述光学系统14传递。
另外，上述光学系统14具有控制激光扫描速度的功能，可将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
图3是本发明的一实施例的具有利用连续波激光束形成的连续槽的钢板的示意图。
图3中的附图标记16表示激光槽照射线。
下面，参照图2及图3，说明本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化装置的工作。
本发明的一实施例的定向电工钢板的磁畴细化装置由使钢板1沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动的蛇行控制设备、以使钢板1保持平坦展开的状态的方式对钢板赋予张力的张力控制设备、一边支撑钢板一边控制已指定的钢板的上下方向位置的钢板支撑辊位置调节设备、以及通过对钢板照射激光束使钢板熔融来形成槽的激光照射设备等构成，由此，即使钢板1以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地进行永久磁畴细化处理。
并且，蛇行控制设备根据由蛇行测量传感器4测量的钢板的宽度中央位置从生产线中央脱离的蛇行量，利用钢板中央位置控制系统3使纠偏辊(Steering Roll：SR)2A、2B的轴旋转并移动，由此调整钢板1活动的方向，因此可将钢板的蛇行量控制1mm以内。
另外，将钢板的张力设定为1～4Kgf/mm2范围，以使位于激光照射设备上的钢板表面形状变平坦，且不因张力过大而产生卷裂。
并且，张力控制设备为了以已设定的张力进行工作，根据钢板张力测量传感器7中所测量的钢板的张力，利用钢板张力控制系统6调整张紧辊(Tension Bridle Roll：TBR)5A、5B的速度，由此将钢板1的张力误差控制在±1％以内。
钢板支撑辊9起到支撑位于激光照射设备的钢板1的作用，钢板支撑辊位置调节设备以使钢板位于激光束钢板照射效率高的景深(Depthof Focus)内的方式，利用钢板支撑辊(SPR)位置控制系统11调整钢板支撑辊9的位置，以使对钢板1照射激光时产生的以使火花的亮度成为最好的状态。利用灰度测量传感器10测量火花的亮度，并且可将钢板支撑辊位置控制精密度控制在±10μm以内。
如上所述，蛇行控制设备、张力控制设备及钢板支撑辊位置调节设备起到营造激光照射位置上的钢板条件的作用，在此，该照射位置上的钢板条件是指，使钢板位于能够利用激光照射设备精密地在钢板形成激光槽的照射位置上的条件。对于激光照射位置上的钢板，钢板中央位置应位于生产线中央位置，且与光学系统14之间的距离应保持已设定的值。
激光照射设备由激光振荡器控制器12、激光振荡器13以及光学系统14构成。若钢板蛇行量过大，则钢板脱离激光照射位置，从而激光束照射到钢板支撑辊9而产生辊损伤。为了防止辊损伤，在蛇行量产生15mm以上时，激光振荡器控制器使激光振荡器处于关闭(Off)状态。激光振荡器13及光学系统14以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将激光束向钢板表面照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。激光振荡器13通过振荡出单模(Single mode)连续波激光束来向光学系统14传递，并且可将光学系统14将激光束向钢板表面照射。
并且，光学系统具有控制激光扫描速度的功能，由此能够将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm，从而能够使基于激光束的热影响区(HAZ，Heat Affected Zone)的影响最小化来改善钢板的铁损。
如上所述，本发明的蛇行控制设备、张力控制设备及钢板支撑辊位置调节设备营造激光照射位置上的钢板条件，以能够利用激光照射设备在钢板精密地形成激光槽，由此，即使钢板以2m/s以上的高速行进也能够稳定地进行永久磁畴细化处理。并且，激光振荡器及光学系统通过向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，由此形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽。另外，光学系统具有控制激光扫描速度的功能，从而能够将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
表1是本发明的一实施例的通过照射连续波激光束在0.27mm厚度的钢板表面形成的槽得到的定向电工钢板的铁损改善率。
[表1]

Claims (20)

1.一种定向电工钢板的磁畴细化方法，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化方法包括：
蛇行控制步骤，使钢板沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制步骤，对上述钢板赋予张力，以使上述钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节步骤，一边支撑上述钢板一边控制已指定的上述钢板的上下方向位置；以及
激光照射步骤，通过照射激光束使上述钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
2.一种定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化方法包括：
张力控制步骤，对上述钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节步骤，一边支撑上述钢板一边控制已指定的上述钢板的上下方向位置；以及
激光照射步骤，通过照射激光束使上述钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
3.如权利要求1所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
上述蛇行控制步骤包括：
蛇行量测量步骤，在通过照射激光来在钢板表面形成槽之前的工序中，为了在钢板的全部宽度形成槽，利用蛇行测量传感器测量在形成槽之前上述钢板的宽度中央位置从生产线中央脱离的蛇行量；以及
蛇行量控制步骤，根据上述蛇行量测量步骤中所测量的钢板的蛇行量，使纠偏辊的轴旋转并移动来调整钢板活动的方向，由此将上述钢板的蛇行量控制在±1mm以内。
4.如权利要求2或3所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
上述张力控制步骤包括：
钢板张力施加步骤，为了以1～4Kgf/mm2范围内的钢板张力进行工作，利用张紧辊对上述钢板施加规定大小的张力；
钢板张力测量步骤，利用张力测量传感器测量进行了上述钢板张力施加步骤的上述钢板的张力；以及
钢板张力控制步骤，根据上述钢板张力测量步骤中所测量的钢板的张力，调整上述张紧辊的速度来将上述钢板的张力误差控制在±1％以内。
5.如权利要求4所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
上述钢板位置调节步骤包括：
钢板支撑步骤，利用钢板支撑辊支撑处于上述激光照射步骤中的钢板；
灰度测量步骤，利用灰度测量传感器测量在上述激光照射步骤中对钢板照射激光时产生的火花的亮度；以及
钢板支撑辊位置控制步骤，根据上述灰度测量步骤中所测量的火花的亮度，利用钢板支撑辊位置控制系统调整钢板支撑辊的位置，由此将上述钢板支撑辊位置控制精密度控制在±10μm以内。
6.如权利要求5所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
上述激光照射步骤包括：
激光照射及能量传递步骤，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光束能量密度，所述特定方式是指，利用接收到从激光振荡器照射的激光束的光学系统向钢板表面进行照射，由此一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光束时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
7.如权利要求6所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
上述激光照射步骤包括：
激光束振荡控制步骤，利用激光振荡器控制器，在正常的作业条件下将振荡出激光束的激光振荡器控制为打开状态，在钢板的蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭状态。
8.如权利要求5所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
进行钢板移动方向变换步骤，在该钢板移动方向变换步骤中，在进行了上述张力控制步骤之后，利用导向辊使钢板朝向钢板支撑辊，以变换钢板的移动方向。
9.如权利要求7所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
在上述激光照射步骤中激光振荡器振荡出单模连续波激光束。
10.如权利要求所述的定向电工钢板的磁畴细化方法，其特征在于，
在上述激光照射步骤中光学系统通过控制激光扫描速度来将激光束照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
11.一种定向电工钢板的磁畴细化装置，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化装置包括：
蛇行控制设备，使钢板沿生产线中央以不向左右偏离的方式笔直移动；
张力控制设备，对钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节设备，一边支撑钢板一边控制已指定的钢板的上下方向位置；以及
激光照射设备，通过照射激光束使钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
12.一种定向电工钢板的磁畴细化装置，即使钢板以2m/s以上的高速行进，也能够稳定地对所述钢板进行永久磁畴细化处理，
该定向电工钢板的磁畴细化装置包括：
张力控制设备，对钢板赋予张力，以使钢板保持平坦展开的状态；
钢板支撑辊位置调节设备，一边支撑钢板一边控制已指定的钢板的上下方向位置；以及
激光照射设备，通过照射激光束使钢板熔融来在上述钢板的表面形成槽。
13.如权利要求11所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述蛇行控制设备包括：
纠偏辊，用于变换上述钢板的移动方向；
钢板中央位置控制系统，使上述纠偏辊的轴旋转并移动来调整钢板活动的方向；以及
蛇行测量传感器，测量上述钢板的宽度中央位置从生产线中央脱离的程度。
14.如权利要求12或13所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述张力控制设备包括：
张紧辊，一边对上述钢板施加规定大小的张力一边引导上述钢板的移动；
钢板张力测量传感器，测量通过了上述张紧辊的上述钢板的张力；以及
钢板张力控制系统，根据上述钢板张力测量传感器中所测量的钢板的张力，调整上述张紧辊的速度。
15.如权利要求14所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述钢板支撑辊位置调节设备包括：
钢板支撑辊，支撑位于上述激光照射设备上的钢板；
灰度测量传感器，测量在上述激光照射设备中对钢板照射激光时产生的火花的亮度；以及
钢板支撑辊位置控制系统，根据上述灰度测量传感器中所测量的火花的亮度来控制上述钢板支撑辊的位置。
16.如权利要求所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述激光照射设备包括：
激光振荡器，振荡出连续波激光束；
光学系统，以特定方式向钢板传递使钢板熔融所需的1.0～5.0J/mm2范围内的激光能量密度，所述特定方式是指，通过将从上述激光振荡器振荡出的上述激光束向钢板表面进行照射，一边形成上部宽度、下部宽度及深度分别为70μm以内、10μm以内及3～30μm的槽，一边生成在照射激光时使熔融部在槽内部壁面残留的再凝固部的方式。
17.如权利要求16所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述激光照射设备包括激光振荡器控制器，该激光振荡器控制器在正常的作业条件下将激光振荡器控制为打开状态，在钢板蛇行量产生15mm以上时将激光振荡器控制为关闭状态。
18.如权利要求15所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
利用导向辊使钢板朝向钢板支撑辊，由此变换通过了上述张力控制设备的钢板的移动方向。
19.如权利要求17所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述激光振荡器振荡出单模连续波激光束。
20.如权利要求19所述的定向电工钢板的磁畴细化装置，其特征在于，
上述光学系统通过控制激光扫描速度来将激光照射线的间距沿轧制方向调整2～30mm。
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