CZ298905B6 - Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru - Google Patents

Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru Download PDF

Info

Publication number
CZ298905B6
CZ298905B6 CZ20014215A CZ20014215A CZ298905B6 CZ 298905 B6 CZ298905 B6 CZ 298905B6 CZ 20014215 A CZ20014215 A CZ 20014215A CZ 20014215 A CZ20014215 A CZ 20014215A CZ 298905 B6 CZ298905 B6 CZ 298905B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
laser
laser beam
strip
silicon steel
magnetic characteristics
Prior art date
Application number
CZ20014215A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20014215A3 (cs
Inventor
Ban@Gabor
Original Assignee
Acciai Speciali Terni S. P. A.
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 Acciai Speciali Terni S. P. A. filed Critical Acciai Speciali Terni S. P. A.
Publication of CZ20014215A3 publication Critical patent/CZ20014215A3/cs
Publication of CZ298905B6 publication Critical patent/CZ298905B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1294Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localized treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D10/00Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1272Final recrystallisation annealing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1283Application of a separating or insulating coating

Landscapes

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

Abstract

Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru, pri kterémpás kremíkového ocelového plechu, který práve prošel sekundární rekrystalizací žíháním, opatrený obvyklými finálními potahy, se upravuje kontinuální emisí laseru, který kontinuálne snímá pohybující se pás v transverzálním smeru na smer pohybu pásu, pricemž se parametry zárení, doba setrvání a vzdálenost mezi dvema následnými trajektoriemi laserového paprsku na ocelovém plechu soucasne a kontinuálne upravují za úcelem zlepšení magnetických charakteristik pásu. Merná energie zárení je 0,1 až 25 mJ/mm.sup.2.n., doba setrvání 10.sup.-6.n. až 10.sup.-2.n. s a vzdálenost mezi dvema následujícími trajektoriemi paprsku 2 až 12 mm.

Description

Oblast techniky
Tento vynález se týká způsobu zlepšení magnetických charakteristik křemíkových ocelových plechů s orientovanými zrny působením laseru a zvláště se týká radiačního působení na ocelový plech po závěrečném vyžíhání tak, aby se zlepšily jeho indukční charakteristiky, ztráty a magneto tostrikce ve srovnání s ocelovým plechem bez úpravy tímto způsobem.
Dosavadní stav techniky
Křemíkové ocelové plechy s orientovanými zrny pro elektrotechnické účely se používají hlavně k výrobě jader transformátorů; při tomto využití jsou hlavně studovány magnetické charakteristiky materiálu, zvláště po naftové krizi v sedmdesátých letech a v současnosti v souvislosti se stoupajícím zájmem o energetické úspory, takzvané ztráty jádra nebo ztráty, které se vztahují k množství energie ztracené při provozu transformátoru. Ztráty se vyjadřují ve wattech na kilo20 gramy hmotnosti jádra a závisí na různých faktorech, zvláště pak na pohybu stěn magnetických domén, definovaných jako oblasti uvnitř materiálu, ve kterých elektrony způsobující feromagnetizmus mají paralelní spiny a tedy nenulový magnetický moment. V křemíkových ocelových plechových deskách je magnetický moment uvnitř jednotlivých domén orientován ve směru snadné magnetizace, tedy podle krystalografických směrů <100>. Stěny domén jsou oblasti mezi sousedními doménami v nichž magnetický moment rotuje a které jsou charakterizovány hodnotou této rotace, proto hovoříme o 180° a ne-180° stěnách (v tomto materiálu 90°).
V demagnetizovaném stavu je suma vektorů magnetických momentů rovna nule, při působení vnějšího pole se počáteční magnetizace v podstatě odehrává pohybem stěn domén, které jsou přednostně orientovány podle vnějšího pole, spotřebují méně energie a rostou na úkor ostatních domén laterálním pohybem stěn při 180°. Vyšší mobilita stěn způsobuje snadnější magnetizaci a proto pohyb stěn potřebuje méně energie. Energetická spotřeba spojená s pohybem stěn při 180° je způsobena elektromotorickými silami, vznikajícími pohybem stěn v opačném směru.
Bylo zjištěno, že tato složka ztrát je úměrná poměru mezi vzdáleností mezi stěnami se 180° a tloušťkou ocelového plechu. Dále bylo zjištěno, že ztráty závisí také na velikosti ocelových zrn v plechu a na orientaci krystalové mřížky zrn vzhledem k povrchu plechu.
Proto nejzřejmější a okamžitá volba spočívá ve faktu, že bychom měli mít plechy z křemíkové ocele s vysoce orientovanými zrny o dané velikosti zrn a s nízkou tloušťkou.
Úsilí, které bylo doposud vynaloženo, přineslo vynikající výsledky, které nemohou být z hlediska výroby dále významněji zlepšovány; zvláště, když se zjistilo, že optimální velikost zrn je okolo 4 mm, zatímco pokud se týká tloušťky ocelového plechu, jít pod určité hodnoty je nevýhodné jak z hlediska nákladů na tyto procesy, tak kvůli poměru (zvanému „prostorový faktor“) objemu ocelového plechu ku objemu izolačního potahu plechu, který se snižuje tak výrazně, že značná část jádra by byla tvořena izolačním potahem.
Proto se vzaly v úvahu jiné faktory ovlivňující ztráty, a zvláště pak ty, které se vztahují k velikos50 tem magnetickým domén.
Za prvé bylo zjištěno, že aplikace tlaku na ocelové plechy indukuje na ploše plechu anizotropii, která za přítomnosti typické struktury těchto materiálů (Gossova struktura) zvyšuje magnetizační energetický rozdíl mezi krystalografickým směrem <100> paralelním se směrem válcování a směrem <011> kolmým ke směru válcování. Následkem toho se rovnováha mezi magnetostatic-1 CZ 298905 B6 kou energií a energií doménových stěn posunuje ve prospěch energie stěn, což způsobuje vytváření velkého počtu stěn, které jsou tenčí a jsou blíže u sebe. Tímto způsobem se dosáhne značného snížení příspěvku vířivých proudů k celkovým ztrátám. Proto byly vyvinuty izolační potahy s pnutím, schopné poskytnout toto vylepšení.
Avšak od roku 1924 bylo také navrhováno, že těchto pnutí se dá dosáhnout vytvořením lokálních tlakových mikronapětí. Z tohoto hlediska bylo navrhováno podrobit ocelové plechy ostřelování broky nebo mechanickému rýhování vrtáky, břity nebo válci s reliéfovým povrchem. Tyto metody, i když jsou efektivní a schopné poskytnout zlepšení v odolnosti proti vystavení vysokým io teplotám, mají nevýhody z hlediska nesnadné aplikace při výrobě a destrukce izolačního potahu plechů, která vystavuje plechy rychlé oxidaci, takže vyžadují další izolační potahování, a vytváření ostnů a reliéfů na okrajích rýh nebo vrypů, což snižuje prostorovou hodnotu jádra a způsobuje častější výskyt zkratů.
Dalším krokem bylo zpracování povrchu ocelových plechů koncentrovanými energetickými pulzy ve formě laserových paprsků, svazků elektronů, plasmy a podobně.
Stať vypracovaná při příležitosti „1986 ASM Materiál Week Conference“ 4.-9. října 1986 v Orlandu, Florida J. W. Schoenem a A. L. von Hollenem pod názvem „Domain refinement of oriented electrical Steel: from early beginning to an emerged technology“ přehledně popisuje všechny sporné otázky vyvolané prvními zkušenostmi s těmito postupy, zvláště pak ve vztahu k působení laseru.
K této záležitosti jsou relevantní obrázky 7 a 9 a příslušná diskuse v textu, kde se konstatuje, že zlepšení dosažené zjemněním magnetických domén může být spojeno s magnetostrikčními podmínkami po úpravě laserem, jelikož změny magnetostrikce reprezentují kvantitativní míru podílu ne-180° stěn vzniklých při působení laseru; nejlepší výsledky zjemnění domén se dosahují spolu se vzrůstem magnetostrikce. Tato situace je popsána i v jiných dokumentech; například v evropském patentu EP 0 087 587, s prioritou 25. ledna 1980, proces ozařování elektromagne30 tického ocelového plechu laserovým paprskem. Vynález spočívá v aplikaci kapalného potahovacího činidla na ocelový plech po jeho podrobení účinkům laseru a v žíhání tohoto potahu při teplotě ne vyšší než 600 °C. Toto omezení teploty souvisí s faktem, že snížení ztrát způsobené podrobením se účinkům laseru kompletně zmizí při teplotách vyšších než 500 až 600 °C. Tento patent uvádí, že zpracování laserem se používá nejen ke snížení ztrát, ale také ke zlepšení mag35 netostrikce; ale k tomuto aspektu nejsou podány žádné přesvědčivé předvedené výsledky. Tabulka 1, ve které je uvedeno jediné vyhodnocení magnetostrikce, ukazuje, že údaje týkající se magnetostrikce jsou vyjádřeny jako rozměrové změny při mechanickém zatížením 17 kg. Avšak je třeba zdůraznit že, jak je všeobecně známo, mechanické napětí zlepšuje magnetostrikci. Navíc z uvedených dat vyplývá, že výsledky týkající se magnetostrikce jsou podle vynálezu nižší, než výsledky, které je možné dosáhnout prostou aplikací izolačního potahu bez úpravy laserem. Tedy, jedinou výhodou při působení laseru je zlepšení hodnoty celkových ztrát jádra.
Evropské patentové přihlášky EP 8 385 a EP 100 638 stejně tak jako patentová přihláška GB shodně popisují způsoby zpracování laserem pásu z elektrooceli při kterých se výběrem některých parametrů postupu zvolí správná hodnota měrné energie záření a použije se během celého procesu zpracování laserem. Podle všech výše uvedených dokumentů lze získat zlepšení ztrát jádra, zatímco hodnoty permeability zůstávají nezměněny nebojsou dokonce nižší. Nejsou z nich dostupné žádné informace o změnách jiných konečných charakteristik, například magnetostrikce.
Patentový dokument EP 0 611 829 z 24. srpna 1994 se týká působení svazku elektronů na povrch ocelového plechu s orientovaným zrnem za účelem získání produktu (jádra transformátoru) s vylepšenými charakteristikami pokud se týče tvaru a akustických emisí. Vynález spočívá v tom, že ocelový plech opatřený závěrečným izolačním potahem je ozařován svazkem elektronů vysí55 laných na plech takovým způsobem, že sledují kontinuální nebo diskontinuální klikatou trajekto-2CZ 298905 B6 rii, takže stopy elektronového svazku odpovídají vrcholům klikaté trajektorie. Také při tomto postupu se zlepšení týkají pouze ztrát, zatímco hodnoty týkající se magnetostrikce (budící napětí a hluk) jsou srovnatelné s plechem bez úpravy a lepší jsou jenom pro plech upravený lineárním ozařováním elektronovým svazkem. Další nevýhoda použití elektronového svazku spočívá v tom, že je nutné pracovat ve vysokém vakuu, což je nákladná podmínka, stěží dosažitelná při kontinuální výrobě. A nakonec se musíme zmínit o tom, že nejlepší výsledky podle tohoto dokumentu se dosahují při teplotách zpracovávaného plechu mezi 600 a 800 °C, při kterých, jak je známo, se ztrácejí výhody indukovaných mikronapětí. Z toho lze usoudit, že zlepšení získaná podle tohoto dokumentu jsou v zásadě dána napěťovým efektem závěrečného izolačního potahu, jenž je lépe io spojen s ocelovým plechem vzhledem k rýhování vytvořeném na sklovitém filmu svazkem elektronů.
Stav techniky, pokud je nám známo, ukazuje, jak ozařování plechu z křemíkové ocele s orientovanými zrny laserem nebo svazkem elektronů může vyústit v značné vylepšení obecných charak15 teristik ztrát, zatímco pokud se týče magnetostrikce a hluku, výsledky jsou většinou srovnatelné s výsledky dosaženými běžnými metodami bez ozařování povrchu. Navíc je třeba vzít v úvahu, že podniky používající ozařování laserem a elektronovým svazkem mají velmi vysoké kapitálové a provozní náklady, a proto tyto metody nemohou být zcela ospravedlněny pouze zlepšením ztrát.
Proto je záměrem tohoto vynálezu získat úpravu ocelových plechů s orientovanými zrny schopnou absolutně zlepšit hodnoty ztrát jádra, magnetostrikce a indukce měřené při 800 A/m (dále B800).
Jiným záměrem tohoto vynálezu je uskutečnit zpracování laserem bez poškození izolačního pota25 hu ocelového plechu.
Dalším záměrem tohoto vynálezu je vyhnout se dodatečným nákladům, až dosud nezbytným spojeným se závěrečným vytvářením izolačního potahu po zpracování laserem.
Podstata vynálezu
Vynález se týká způsobu, při kterém plech z křemíkové ocele s orientovanými zrny, který byl podroben sekundární rekrystalizací závěrečným vyžíháním a pokrytý izolačním potahem, podro35 bený účinku laseru s kontinuální emisí, například CO2 laserem o vlnové délce 10,46 pm, který kontinuálně rastruje pohybující se pás ve směru kolmém na směr pohybu pásu. Způsob je charakteristický tím, že některé předem zvolené parametry (tj. měrná energie záření, doba setrvání a vzdálenost mezi dvěma následnými trajektoriemi laserového paprsku na ocelovém plechu) jsou současně a kontinuálně upravovány v rozmezí 0,1 až 25 mJ/mm2, Ixl 0 6 s až lxlO’2 s, 2 až
12 mm tak, aby se optimalizovalo zlepšení alespoň jedné magnetické charakteristiky pásu, vybrané mezi indukcí a ztrátami jádra, měřenými kontinuálně před a po úpravě laserovým paprskem, a tak, aby se nepoškodil sklovitý film izolačního potahu.
V této souvislosti se dobou setrvání míní doba, po kterou je určitá část povrchu pásu ozařována laserovým paprskem, doba setrvání je tedy funkcí rychlosti pásu, rychlosti rastrování laserovým paprskem a velikosti příčného záběru laserového paprsku.
Měrná energie záření je výhodně v rozmezí mezi 2 a 8 mJ/mm2, výhodněji mezi 3 a 5 mJ/mm2. Pokud se týká doby setrvání, ta musí být výhodně mezi lxlO’5 a lxl0‘3 s a výhodněji mezi 1 a
8x10'4s.
Vzdálenost mezi dvěma po sobě jdoucími řádkami musí být výhodně udržována v rozmezí mezi 3,5 a 8 mm v závislosti na průměrné velikostí zrna; v našem testu byly získány velmi dobré výsledky při hodnotách vzdáleností mezi dvěma po sobě jdoucími řádkami o 10 až 20 %menších než byla průměrná velikost zrna měřená ve směru posunu pásu.
-3 CZ 298905 B6
Dalším velmi zajímavým faktorem je rychlost rastrování povrchu pásu laserovým paprskem, závisející i na jiných parametrech, jako je rychlost posunu ocelového plechu a vzdálenost mezi řádkami; přestože v různých zařízeních tyto parametry mohou mít různé hodnoty, udržují opti5 mální hodnoty získaných magnetických charakteristik; při testu prováděném v laboratoři byly získány vynikající výsledky při rychlosti rastrování spadající mezi 800 a 10 000 m/min; při použití průmyslového zařízení jsou obvykle používány hodnoty spadající mezi 1500 a 6000 m/min.
Velikost příčného záběru laserového paprsku nebo délka bodu, na kterém doba setrvání závisí je ío mezi 1 a 60 mm, výhodně mezi 5 a 50 mm, s obvyklými hodnotami mezi 7 a 40 mm.
Protože rastrovací pohyb laserového paprskuje vytvářen rotací polygonálního zrcadla, vysílajícího paprsek na parabolické zrcadlo, od kterého je nakonec vysílán na pás, parametry způsobu závisejí také na rychlosti rotace polygonálního zrcadla; proto podle vynálezu je tato rychlost rotace mezi 100 a 10 000 ot./min, výhodněji mezi 600 a 6000 ot./min.
Parametry způsobu mohou být upraveny tak, aby se optimalizovalo zlepšení ztrát nebo magnetostrikce při současném získání malé zlepšení hodnoty magnetické permeability.
Protože neexistují žádné standardní metody měření magnetostrikce, příslušná měření v tomto textu byla prováděna podle metody stanovené G. Ban a F. Janoši v „Measuring systém and evaluation method of DC and AC magnetostriction behaviour to investagate 3,2 % SiFe G. O. electrical steels“ Confetrence of Soft Magnetic Materials, SMM'12 Conf. Proč. Journal of Magn. And Magn. Mat., Vol 160, (1996), 167-170.
Tento vynález bude nyní popsán podrobně se zřetelem na následující příklady provedení, které nejsou míněny jako limitující pro podstatu tohoto vynálezu.
Příklady provedení
Příklad 1
Ocel obsahující 3,2 % hmotn. Si, druhu běžně používaného pro výrobu plechů s vysokými magnetickými charakteristikami byla vyrobena a upravena podle známých metod na plechy o tloušťce 0,27 mm, potažena konvenčním žíhacím separátorem, tvořeným MgO a vyžíhána v komorové peci.
Po požadovaných závěrečných úpravách se získal výrobek s těmito magnetickými vlastnostmi.
P(1,5T) (W/kg) P(1,7T) (W/kg) Bisoo (mT) λ(ρ-ρ))(1.7Τ) Wh9T)
0,71 0,94 1925 2,73.10’7 8,48.10-7
Pásy pokryté sklovitým filmem a izolačním potahem (jeden pro konvenční úpravu a tři pro zpra45 cování podle tohoto vynálezu) byly ozařovány laserovým paprskem za těchto podmínek:
-4CZ 298905 B6
Tabulka 1
Laserová metoda Měrná radiační energie (mJ/tntn2) Výkon (W) Vzdálenost mezi řádky (mm) Rychlost projekce (rastrování) (m/min) Doba setrvání (s.104)
Konvenční 5,80 1800 5,0 4000 3,30
Inovovaná A 2,49 600 4,8 3012 4,38
B 3,32 600 4,8 3012 4,38
C 4,15 600 4,8 3012 4,38
D 30 600 4,8 3012 4,38
E 0,1 600 4,8 3012 4,38
F 35 600 4,8 3012 4,38
Tedy u získaných materiálů byly měřeny magnetické charakteristiky, náchylnost ke korozi u odpovídajících ozařovaných oblastí (indikováno oxidovanými cm na metr dráhy), viditelnost stop laserového paprsku na ocelovém plechu (indikováno jako poměr mezi délkou viditelnou a celkovou délkou stopy), magnetostrikce λ_ρ) (jako maximální odchylka délky pásu). Naměřené hodnoty jsou uvedeny v Tabulce 2.
o
Tabulka 2
Konvenční Inovované
A B C D E F
ΔΡ(1,5Τ)% 11,19 5,8 10,5 11,3 10,6 0,8 11,2
ΔΡ(1,7Τ)% 12,74 7,4 10,1 10,8 10,9 0,7 12,7
ΔΒβοοπιΤ -7 7 2 0 -3 -1 -7
λ(ρ,ρ) (1,7Τ) .10’7 4,38 4,09 2,02 2,32 5,15 4,65 4,39
λ(ρ-ρ) (1,9Τ).1Ο*7 8,58 5,15 5,76 7,37 10,6 4,80 8,59
Koroze vNaCl 1% 100 8 0 0 60 0 100
Viditelnost stop % 1 0 0 0,5 0,75 0 1
-5CZ 298905 B6
Příklad 2
Pás byl také upravován měněním doby setrvání. Data vztahující se k tomuto testu jsou uvedena v následující Tabulce 3.
Je zřejmé, že existuje silná závislosti magnetické kvality konečného produktu na době setrvání, zejména všechny magnetické charakteristiky brané v úvahu se zlepšují jenom v některých případech.
ío U pásů G a H, i když doba setrvání je v rozmezí fixních hodnot, nebylo možné pro určitá zařízení upravit optimálním způsobem jiné parametry jako například rychlost posunu pásu a rychlost rastrování laserového paprsku.
U pásů I a J byly získány dobré výsledky pro všechny uvažované magnetické charakteristiky.
Konečně u pásů K a L, přestože byly získány nulové hodnoty vztahující se k viditelnosti dráhy a korozi, byla zaznamenána malá zlepšení nebo dokonce zhoršení týkající se ztrát, zhoršení týkající se permeability a příliš vysoké hodnoty magnetostrikce.
Tabulka 3
Vzorek
G H I J K L
Doba setrvání (s) 4,04.10'5 9,71, IO'5 5,93. W4 1,02.10‘3 2,74.10'3 3,56.10'3
ΔΡ % (1,5T) 9,7 7,0 5,1 5,1 0,5 1,3
ΔΡ % <1,7T) 12,3 11,2 7,9 7,9 0,9 -0,1
ABgoo mT 10,4 5,6 2,6 2,6 -3,4 -9,4
\p-p) (1,7T) 2,8 2,0 2,7 2,7 7,1 9,0
λ(ρ-ρ) (1,9T) 8,6 6,6 7,8 7,8 11,4 16,6
Viditelnost stop 1 0 0 0 0 0
Koroze v NaCl 1% 100 20 0 0 0 0
-6CZ 298905 B6
Příklad 3
Pás upravený stejně jako v I byl podroben další úpravě změnou vzdálenosti mezi řádkami. Prů5 měrná velikost zrn ve směru posunu byla u tohoto pásu 8,53 mm s odchylkou 30 %. Získané výsledky jsou uvedeny v Tabulce 4. V tomto případě si také můžeme všimnout, že přijatelné hodnoty jsou získány v rámci limitů stanovených pro parametry zpracování (s výjimkou magnetostrikce, minimem z vzorků P a Q) a že optimální hodnoty mohou být získány pro vzdálenost mezi řádkami spadající mezi 7 a 8 mm, což je asi o 8 až 18 % méně než je průměrná velikost ío zrna.
Tabulka 4
Vzorek
M N O P Q R S T
Vzdálenost řádek (mm) 4 5 6 7 8 9 11 13
ΔΡ (1,5T)% 12,6 12,8 11,9 13,0 16,4 13,2 9,3 11,1
ΔΡ (1,7T)% 13,5 11,4 11,8 14,5 14,1 12,0 8,9 10,0
ABgoo 3,2 3,7 4,8 8,1 9,4 3,1 5,0 5,3
λφ-ρ) (1,7T).1O’7 8,6 7,0 5,0 3,2 2,2 11,0 10,0 9,0
λ(ρ.ρ) (1,9T).1O'7 13,3 12,0 9,2 5,4 4,8 14,0 14,1 13,2
Viditelnost stop 0 0 0 0 0 0 0 0
Koroze v NaCl 1% 0 0 0 0 0 0 0 0
Příklad 4
Podle předloženého vynálezu byla magnetostrikce měřena před a po působení laseru na ocelovém plechu O, jehož polarizační pole spadá mezi 0,8 a 1,9 T. Získané výsledky jsou ukázány v Tabulce 5.
-7CZ 298905 B6
Tabulka 5
Před působením laseru Po působení laseru
Polarizace, T Magnetostrikce λ(Ρτ). 10‘7
0,80 1,7 1,4
1,00 2,3 1,9
1,20 3,5 2,3
1,30 4,2 2,2
1,40 4,6 2,6
1,50 5,2 3,0
1,60 6,0 3,0
1,65 6,5 3,1
1,70 7,0 3,2
1,75 7,6 3,6
1,80 7,9 4,1
1,85 8,2 5,0
1,90 11,6 8,4
1,95 12,3 10,4

Claims (13)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    í. Způsob zlepšení magnetických charakteristik křemíkových ocelových plechů s orientovanými zrny pro elektrotechnické účely působením laseru, při kterém pás křemíkového ocelového plechu, který už prošel sekundárním rekrystalizačním žíháním a je pokrytý obvyklými finálními potahy, je podroben účinku laseru s kontinuální emisí o vlnové délce 10,46 pm, který kontinuálně
    15 rastruje pohybující se pás ve směru podstatě kolmém na směr pohybu pásu, vyznačující se t í m , že předem zvolené parametry měrná energie záření, doba setrvání a vzdálenost mezi dvěma následnými stopami laserového paprsku na ocelovém plechu jsou současně a kontinuálně upravovány v rozmezích 0,1 až 25 mJ/mm2, 1x10 6 s až lxl O 2 s, a 2 až 12 mm pro optimalizaci zlepšení alespoň jedné magnetické charakteristiky pásu, vybrané mezi indukcí a ztrátami jádra,
    20 měřenými kontinuálně před a po podrobení účinku laserového paprsku, bez poškození uvedených potahů.
  2. 2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že měrná energie záření je výhodně v rozmezí mezi 2 a 8 mJ/mm2.
  3. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že měrná energie záření je v rozmezí mezi 3 a 5 mJ/mm2.
  4. 4. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že doba setr30 vání je v rozmezí mezi 1 x 10 4 5 a 1x10 3 s.
    -8CZ 298905 B6
  5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že doba setrvání je v rozmezí mezi 1 a 8x10 4 s.
    5
  6. 6. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že vzdálenost mezi dvěma následujícími řádkami je udržována v rozmezí mezi 3,5 a 8 mm.
  7. 7. Způsob podle nároku 6, v y z n a č u j í c í se t í m , že vzdálenost mezi dvěma následujícími řádkami je udržována na hodnotě o 10 až 20 % nižší než je průměrná velikost zrna.
  8. 8. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že rychlost rastrování povrchu pásu laserovým paprskem je v rozmezí mezi 800 a 10 000 m/min.
  9. 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že rychlost rastrování povrchu pásu
    15 laserovým paprskem je v rozmezí mezi 1500 a 6000 m/min.
  10. 10. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že velikost příčného záběru laserového paprsku nebo délka boduje v rozmezí mezi 1 a 60 mm.
    20
  11. 11. Způsob podle nároku 10, vyznaču j í cí se t í m , že velikosti příčného záběru laserového paprsku jsou v rozmezí mezi 5 a 50 mm s tím, že typické hodnoty spadají do rozmezí 7 a 40 mm.
  12. 12. Způsob podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že rychlost
    25 rotace polygonálního zrcadla laserového optického systému je v rozmezí mezi 100 a
    10 000 ot./min.
  13. 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že rychlost rotace zrcadla je mezi 600 a 6000 ot./min.
CZ20014215A 1999-05-26 2000-05-19 Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru CZ298905B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT1999RM000334A IT1306157B1 (it) 1999-05-26 1999-05-26 Procedimento per il miglioramento di caratteristiche magnetiche inlamierini di acciaio al silicio a grano orientato mediante trattamento

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20014215A3 CZ20014215A3 (cs) 2002-05-15
CZ298905B6 true CZ298905B6 (cs) 2008-03-05

Family

ID=11406788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20014215A CZ298905B6 (cs) 1999-05-26 2000-05-19 Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6666929B1 (cs)
EP (1) EP1200636B1 (cs)
JP (1) JP2003500541A (cs)
KR (1) KR100658197B1 (cs)
CN (1) CN1221673C (cs)
AT (1) ATE246260T1 (cs)
AU (1) AU5524900A (cs)
BR (1) BR0010715A (cs)
CZ (1) CZ298905B6 (cs)
DE (1) DE60004244T2 (cs)
IT (1) IT1306157B1 (cs)
PL (1) PL192135B1 (cs)
RU (1) RU2238340C2 (cs)
SK (1) SK285746B6 (cs)
WO (1) WO2000073517A1 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306162B6 (cs) * 2009-08-03 2016-08-31 Open Joint Stock Company Novolipetsk Steel Způsob výroby anizotropního elektrotechnického plechu

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100442099B1 (ko) * 2000-05-12 2004-07-30 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 저철손 및 저소음 방향성 전기 강판 및 그의 제조 방법
KR100676936B1 (ko) * 2003-03-19 2007-02-02 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 자기 특성이 우수한 방향성 전자 강판과 그 제조 방법
TWI305548B (en) * 2005-05-09 2009-01-21 Nippon Steel Corp Low core loss grain-oriented electrical steel sheet and method for producing the same
GB0519599D0 (en) * 2005-09-26 2005-11-02 Imp College Innovations Ltd Photovoltaic cells
JP5000182B2 (ja) * 2006-04-07 2012-08-15 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法
BRPI0820742B1 (pt) * 2007-12-12 2018-02-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Método para fabricar uma chapa de aço eletromagnético de grão orientado cujos domínios magnéticos são controlados por irradiação de feixe de laser
US9139886B2 (en) 2010-04-01 2015-09-22 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Grain-oriented electrical steel sheet and method for producing same
JP5927754B2 (ja) * 2010-06-29 2016-06-01 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
CN103052723B (zh) * 2010-07-28 2014-09-24 新日铁住金株式会社 方向性电磁钢板及其制造方法
KR101345469B1 (ko) * 2010-09-09 2013-12-27 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 방향성 전자기 강판 및 그 제조 방법
DE102010050844A1 (de) 2010-11-09 2012-05-10 Volkswagen Ag Laserbehandlung bei einem Werkstück aus einem nicht kornorientierten Elektrobandmaterial
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
DE102011000712A1 (de) * 2011-02-14 2012-08-16 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Stahlflachprodukts
WO2012164702A1 (ja) 2011-06-01 2012-12-06 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造装置及び方向性電磁鋼板の製造方法
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
JP5532185B2 (ja) * 2011-12-28 2014-06-25 Jfeスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその鉄損改善方法
JP5884168B2 (ja) * 2012-02-08 2016-03-15 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
RU2602694C1 (ru) * 2012-10-30 2016-11-20 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ изготовления листа текстурированной электротехнической стали с низкими потерями в железе
CN104755636B (zh) * 2012-10-31 2016-10-19 杰富意钢铁株式会社 晶粒取向电磁钢板及其制造方法
RU2501866C1 (ru) * 2012-11-23 2013-12-20 Владимир Иванович Пудов Способ улучшения магнитных свойств анизотропной электротехнической стали лазерной обработкой
RU2529260C1 (ru) * 2013-09-10 2014-09-27 Олег Иванович Квасенков Способ производства фруктового соуса
PL3165614T3 (pl) 2014-07-03 2023-07-24 Nippon Steel Corporation Zastosowanie urządzenia do obróbki laserowej i sposób wytwarzania blachy cienkiej ze stali elektromagnetycznej o ziarnach zorientowanych
KR101562962B1 (ko) * 2014-08-28 2015-10-23 주식회사 포스코 방향성 전기강판의 자구미세화 방법과 자구미세화 장치 및 이로부터 제조되는 방향성 전기강판
CN105567925B (zh) * 2016-01-14 2017-12-15 中国科学院理化技术研究所 一种降低硅钢片磁致伸缩系数的冷热循环处理工艺
CN108660303B (zh) * 2017-03-27 2020-03-27 宝山钢铁股份有限公司 一种耐消除应力退火的激光刻痕取向硅钢及其制造方法
CN108511163A (zh) * 2018-03-26 2018-09-07 江苏亚威变压器有限公司 一种高频变压器及其树脂浇注方法
RU2746430C1 (ru) * 2018-03-30 2021-04-14 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Железный сердечник трансформатора
RU2703768C1 (ru) * 2018-06-13 2019-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" Способ лазерной закалки стали при широкой дорожке упрочнения
KR102162984B1 (ko) 2018-12-19 2020-10-07 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그의 제조 방법
CA3144352A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-30 Hitachi Metals, Ltd. Fe-based amorphous alloy ribbon, production method thereof, iron core, and transformer
CN114807559B (zh) * 2022-05-09 2023-07-18 国网智能电网研究院有限公司 一种低损耗低磁致伸缩取向硅钢材料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008385A1 (en) * 1978-07-26 1980-03-05 Nippon Steel Corporation Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for its production
EP0100638A2 (en) * 1982-07-30 1984-02-15 Armco Advanced Materials Corporation Laser treatment of electrical steel
US4952253A (en) * 1983-10-27 1990-08-28 Kawasaki Steel Corporation Grain-oriented silicon steel sheet having a low iron loss free from deterioration due to stress-relief annealing and a method of producing the same
US5411604A (en) * 1992-05-29 1995-05-02 Kawasaki Steel Corporation Method of producing low iron loss, low-noise grain-oriented silicon steel sheet, and low-noise stacked transformer

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4363677A (en) 1980-01-25 1982-12-14 Nippon Steel Corporation Method for treating an electromagnetic steel sheet and an electromagnetic steel sheet having marks of laser-beam irradiation on its surface
US4645547A (en) * 1982-10-20 1987-02-24 Westinghouse Electric Corp. Loss ferromagnetic materials and methods of improvement
US4535218A (en) * 1982-10-20 1985-08-13 Westinghouse Electric Corp. Laser scribing apparatus and process for using
JPS59197525A (ja) * 1983-04-23 1984-11-09 Nippon Steel Corp 方向性電磁鋼板の製造方法
SU1636459A1 (ru) * 1988-08-15 1991-03-23 Институт физики металлов Уральского отделения АН СССР Способ производства анизотропной листовой электротехнической стали
JPH06136552A (ja) * 1992-10-22 1994-05-17 Nippon Steel Corp 磁気鉄損の優れた方向性電磁鋼板およびその製造法
RU2016094C1 (ru) * 1992-09-02 1994-07-15 Новолипецкий металлургический комбинат им.Ю.В.Андропова Способ лазерной обработки крупнозернистой электротехнической анизотропной стали толщиной 0,15 - 0,30 мм
EP0611829B1 (en) * 1993-02-15 2001-11-28 Kawasaki Steel Corporation Method of producing low iron loss grain-oriented silicon steel sheet having low-noise and superior shape characteristics
JPH10298654A (ja) * 1997-04-24 1998-11-10 Nippon Steel Corp 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造装置
JP3357578B2 (ja) * 1997-07-25 2002-12-16 川崎製鉄株式会社 極めて鉄損の低い方向性電磁鋼板及びその製造方法
DE19750066C1 (de) * 1997-11-12 1999-08-05 Ebg Elektromagnet Werkstoffe Verfahren zum Beschichten von Elektrostahlbändern mit einem Glühseparator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0008385A1 (en) * 1978-07-26 1980-03-05 Nippon Steel Corporation Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for its production
EP0100638A2 (en) * 1982-07-30 1984-02-15 Armco Advanced Materials Corporation Laser treatment of electrical steel
US4952253A (en) * 1983-10-27 1990-08-28 Kawasaki Steel Corporation Grain-oriented silicon steel sheet having a low iron loss free from deterioration due to stress-relief annealing and a method of producing the same
US5411604A (en) * 1992-05-29 1995-05-02 Kawasaki Steel Corporation Method of producing low iron loss, low-noise grain-oriented silicon steel sheet, and low-noise stacked transformer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306162B6 (cs) * 2009-08-03 2016-08-31 Open Joint Stock Company Novolipetsk Steel Způsob výroby anizotropního elektrotechnického plechu

Also Published As

Publication number Publication date
ITRM990334A1 (it) 2000-11-26
PL351738A1 (en) 2003-06-02
ITRM990334A0 (it) 1999-05-26
ATE246260T1 (de) 2003-08-15
EP1200636A1 (en) 2002-05-02
IT1306157B1 (it) 2001-05-30
KR20020030271A (ko) 2002-04-24
AU5524900A (en) 2000-12-18
SK285746B6 (sk) 2007-07-06
KR100658197B1 (ko) 2006-12-15
SK16882001A3 (sk) 2002-05-09
CZ20014215A3 (cs) 2002-05-15
PL192135B1 (pl) 2006-09-29
CN1352700A (zh) 2002-06-05
DE60004244D1 (de) 2003-09-04
US6666929B1 (en) 2003-12-23
BR0010715A (pt) 2002-02-13
WO2000073517A1 (en) 2000-12-07
EP1200636B1 (en) 2003-07-30
JP2003500541A (ja) 2003-01-07
CN1221673C (zh) 2005-10-05
RU2238340C2 (ru) 2004-10-20
DE60004244T2 (de) 2004-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ298905B6 (cs) Zpusob zlepšení magnetických charakteristik kremíkových ocelových plechu s orientovanými zrny pro elektrotechnické úcely pusobením laseru
EP0008385B1 (en) Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for its production
US8034196B2 (en) Low core loss grain-oriented electrical steel plate and method of manufacturing the same
US4554029A (en) Local heat treatment of electrical steel
EP0571705B1 (en) Method of producing low iron loss, low-noise grain-oriented silicon steel sheet, and low-noise stacked transformer
KR101530450B1 (ko) 방향성 전기 강판
KR20010062073A (ko) 소형 철심에 적합한 전자강판 및 그 제조방법
EP3690067A1 (en) Grain-oriented electrical steel sheet
US5296051A (en) Method of producing low iron loss grain-oriented silicon steel sheet having low-noise and superior shape characteristics
RU2765033C1 (ru) Электротехнический стальной лист с ориентированной зеренной структурой
JPH11293340A (ja) 低鉄損方向性電磁鋼板及びその製造方法
EP3409796B1 (en) Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing same
JPH08269562A (ja) 磁歪の低い方向性珪素鋼板およびその製造方法
KR20090116516A (ko) 초음파진동자를 이용한 저철손 방향성 전기강판의 제조방법
Petryshynets et al. Effect of laser scribing on soft magnetic properties of conventional grain-oriented silicon steel
EP0611829B1 (en) Method of producing low iron loss grain-oriented silicon steel sheet having low-noise and superior shape characteristics
Kobayashi et al. Heatproof domain refining method using combination of local strain and heat treatment for grain oriented 3% Si-Fe
KR100779580B1 (ko) 저철손 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법
JP2002069594A (ja) 低騒音トランス用電磁鋼板
Kosuge et al. Microstructures and magnetic properties of heatproof domain-refined grain-oriented silicon steel sheets
KR100340644B1 (ko) 극박 규소강판의 제조방법
KR840000179B1 (ko) 방향성 전자강판의 철손 특성 개선방법
Salinas R et al. Effect of Annealing on the Magnetic Properties of a Cold Rolled Non-Oriented Grain Electrical Steels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20150519