RU2374334C1 - Способ производства листа текстурованной электротехнической стали - Google Patents

Способ производства листа текстурованной электротехнической стали Download PDF

Info

Publication number
RU2374334C1
RU2374334C1 RU2008144118/02A RU2008144118A RU2374334C1 RU 2374334 C1 RU2374334 C1 RU 2374334C1 RU 2008144118/02 A RU2008144118/02 A RU 2008144118/02A RU 2008144118 A RU2008144118 A RU 2008144118A RU 2374334 C1 RU2374334 C1 RU 2374334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
laser
sheet
laser beam
steel sheet
Prior art date
Application number
RU2008144118/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Тацухико САКАИ (JP)
Тацухико САКАИ
Хидеюки ХАМАМУРА (JP)
Хидеюки ХАМАМУРА
Original Assignee
Ниппон Стил Корпорейшн
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 Ниппон Стил Корпорейшн filed Critical Ниппон Стил Корпорейшн
Application granted granted Critical
Publication of RU2374334C1 publication Critical patent/RU2374334C1/ru

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
    • 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
    • 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
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626—Energy control of the laser beam
    • 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
    • B23K26/08—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
    • B23K26/0821—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror
    • 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
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/16—Bands or sheets of indefinite length
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • 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
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству листа из текстурованной электротехнической стали. Для снижения потерь мощности в листе и обеспечения магнитострикции более низкого уровня осуществляют фокусирование лазерного пучка на поверхность листа и сканирование им поверхности листа в направлении ширины листа для придания ему в циклическом режиме остаточного механического напряжения, при этом лазерный пучок получают путем циклического модулирования мощности лазера непрерывного излучения с использованием при этом периода модуляции Тm, заданного интервала времени Tf, где мощность составляет 10% или менее от максимального значения Рр, и разницы между Тm и Tf: Tn=Tm-Tf для определения объема модулирования мощности Dp как Dp=Tn/Tm×100% в форме временной волны указанного модулированного по мощности пучка, при этом объем модулирования мощности Dp составляет от 70 до менее 100%, а минимальное значение Рb мощности указанного лазерного пучка составляет 10% или менее от максимального значения Рр. Пиковую плотность мощности Ppd лазерного пучка на поверхности листа определяют с помощью фокальной поверхности S этого лазерного пучка и максимального значения Рр как Ppd=Pp/S. Ppd составляет от 1·102 до 1·104 Вт/мм2. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу производства листа текстурованной электротехнической стали, характеризующейся малыми потерями мощности и повышенной магнитострикцией.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Листом текстурованной электротехнической стали называют лист электротехнической стали с осями легкого намагничивания кристаллов, выровненных в по существу одном и том же направлении в стальном листе как целом и с высокой ориентацией кристаллов. Упомянутое направление совпадает с направлением прокатки стального листа. Такой стальной лист намного более предпочтителен в качестве материала для сердечника трансформатора.
Потери мощности при намагничивании листа текстурованной электротехнической стали с помощью переменного тока подразделяются на потери на вихревые токи и гистерезисные потери. Потери на вихревые токи, в свою очередь, подразделяются на классические потери на вихревые токи и аномальные потери на вихревые токи. Классические потери на вихревые токи пропорциональны толщине стального листа и, таким образом, снижаются, если делать материал более тонким. Аномальные же потери на вихревые токи представляют собой потери, обусловленные локально генерируемым вихревым током вследствие перемещения стенок доменов и уменьшаются пропорционально расстоянию между стенками магнитных доменов, тесно расположенных в направлении прокатки, т.е. 180-градусных магнитных доменов. В результате этого, чтобы снизить потери мощности были изобретены различные технологии рафинирования магнитных доменов.
Известно, что, если придавать поверхности стального листа линейное циклическое механическое напряжение по существу перпендикулярно поверхности прокатки, вблизи его формируются тонкие циркулирующие магнитные домены, расстояния между стенками 180-градусных доменов в направлении от этих точек уменьшаются, и аномальные потери на вихревые токи снижаются. В связи с этим с целью придания листу механического напряжения был изобретен и в настоящее время широко применяется на практике метод фокусирования лазерного пучка и сканирования листа в направлении его ширины.
С другой стороны, гистерезисные потери представляют собой потери, обусловленные кривой намагничивания, и являются компонентом потерь мощности, чувствительным к механическому напряжению стального листа. Следовательно, возникает проблема, состоящая в том, что придание избыточного механического напряжения с помощью облучения лазером приводит к увеличению гистерезисных потерь.
Далее, наряду с потерями мощности важным свойством листа электротехнической стали является магнитострикция. Она связана с расширением и сжатием стального листа в поле переменного тока и является главной причиной шума в трансформаторных изделиях. В частности, известно, что в листе электротехнической стали с высокой ориентацией кристаллов степень расширения и сжатия стального листа положительно коррелирует с введенным механическим напряжением. С точки зрения магнитострикции, избыточное механическое напряжение следует ограничивать. Соответственным образом, чтобы снижать аномальные потери на вихревые токи и существенно подавлять повышение гистерезисных потерь и магнитострикцию, желательно использовать как можно меньшее механическое напряжение.
В традиционной технологии снижения потерь мощности, в которой для придания стальному листу остаточного напряжения применяется воздействие лазером, как это, например, раскрыто в японской патентной публикации (А) №6-57333, способ возбуждения высокопикового импульсного лазера короткими импульсами приблизительно от 1 до 2 µсек с целью того, чтобы пиковая плотность мощности на поверхности листа электротехнической стали превышала 1-104 Вт/мм2, эффективно вводит механическое напряжение. Используется обладающий высокой пиковой мощностью лазер с модуляцией добротности. Однако с помощью этого способа на стальной лист оказывается экстремально сильное локальное воздействие, вследствие чего стальному листу придается относительно высокое механическое напряжение в более широкой области по сравнению с диаметром фокусируемого пучка. В результате этого потери на вихревые токи значительно снижаются, но возникает проблема, состоящая в том, что избыточное механическое напряжение приводит к увеличению гистерезисных потерь и магнитострикции.
Таким образом, чтобы ввести эффективное механическое напряжение в более узкую область, как это, например, раскрыто в WO 2004/083465, чтобы придать механическое напряжение предельно узкой области и получить улучшенные свойства, диаметр в направлении прокатки фокусируемого пятна лазерного пучка делают равным 0,2 мм или меньше. Сравнение этого способа с высокопиковым импульсным лазером обнаруживает меньшую степень возникновения избыточной ширины механического напряжения, но при этом остается желательным дополнительное улучшение свойства магнитострикции. Однако при дальнейшем уменьшении фокусируемой ширины возрастает плотность мощности на поверхности листа электротехнической стали, в результате чего даже при использовании лазера непрерывного излучения с низкой мгновенной мощностью стальному листу передается избыточное механическое напряжение. Кроме того, в случае лазера непрерывного излучения существует проблема того, что непрерывный процесс подвода тепла приведет к тому, что стальной лист будет легко плавиться. В этом случае возникает проблема, состоящая в том, что во время повторного затвердевания расплавленной части возникает дополнительное напряженное состояние, увеличивая тем самым область механического напряжения. Иными словами, в способе с использованием лазера непрерывного излучения имеются ограничения в отношении улучшения свойства магнитострикции с помощью одного лишь уменьшения фокусируемого диаметра.
В последние годы, по причинам, связанным с экономией энергии и экологическими проблемами, непрерывно растет потребность в материалах для высокоэффективных трансформаторов, т.е. потребность в высококлассной листовой электротехнической стали. В частности, из-за ограничений в местах установки высока потребность в снижении трансформаторного шума. Следовательно, чтобы снизить потери мощности, желательна технология дополнительного уменьшения магнитострикции.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ производства листа текстурованной электротехнической стали, способной значительно снизить потери мощности листа текстурованной электротехнической стали и, в то же время, по возможности уменьшить магнитострикцию. Средствами настоящего изобретения для достижения этого являются следующие.
(1) Способ производства листа текстурованной электротехнической стали, включающий фокусирование лазерного пучка на поверхность листа текстурованной электротехнической стали и сканирование им поверхности листа текстурованной электротехнической стали в направлении ширины листа с целью придания ему в циклическом режиме остаточного механического напряжения и улучшения его магнитных свойств, который (способ) отличается тем, что лазерный пучок является пучком, получаемым путем циклического модулирования мощности лазера непрерывного излучения с использованием при этом периода модуляции Tm, заданного интервала времени Tf, где мощность составляет 10% или менее от максимального значения Pp, и разницы между указанным периодом модуляции Tm и заданным интервалом времени Tf (Tn=Tm-Tf) для определения объема модулирования мощности Dp как Dp=Tn/Tm×100% в форме временной волны указанного модулированного по мощности пучка, при этом объем модулирования мощности Dp составляет от 70 до менее 100%, а минимальное значение Рb мощности указанного лазерного пучка составляет 10% или менее от максимального значения Pp.
(2) Способ производства листа текстурованной электротехнической стали, заявленный в (1), отличающийся тем, что при определении пиковой плотности мощности Ppd указанного лазерного пучка на поверхности стального листа с помощью фокальной поверхности S этого лазерного пучка и указанного максимального значения Рр как Ppd=Pp/S пиковая плотность мощности Ppd составляет от 1·102 до 1·104 Вт/мм2.
(3) Способ производства листа текстурованной электротехнической стали, заявленный в (1) или (2), отличающийся тем, что указанный лазерный пучок является пучком, излучаемым волоконным лазерным устройством, возбуждаемым полупроводниковым лазером.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид, объясняющий модулирование мощности лазера в способе производства листа текстурованной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами настоящего изобретения.
Фиг.2 - объяснительный вид одного из вариантов осуществления способа производства листа текстурованной электротехнической стали с улучшенными магнитными свойствами настоящего изобретения.
Фиг.3 - вид, объясняющий зависимость между периодом времени модулирования и потерями мощности в одном из вариантов осуществления.
Фиг.4 - вид, объясняющий зависимость между периодом времени модулирования и магнитострикцией в одном из вариантов осуществления.
Фиг.5 - схематический вид сфокусированного диаметра и ширина механического напряжения при возбуждении высокопикового импульсного лазера.
Фиг.6 - схематический вид сфокусированного диаметра и ширина механического напряжения при возбуждении лазера непрерывного излучения.
Осуществление изобретения
Циркулирующие магнитные домены образуются в области, которая приобретает механическое напряжение при облучении лазером. Расширение и сжатие циркулирующих магнитных доменов приводят к магнитострикции, вследствие чего введенное механическое напряжение положительно коррелирует с магнитострикцией. Соответственным образом, для удержания возрастания магнитострикции на минимальном уровне идеальным является придание листу достаточного механического напряжения, чтобы снизить потери на вихревые токи, не превышая при этом достаточное напряжение. Иными словами, важным является оптимизировать введенный объем напряжения.
В пульсирующем лазере, например типа CO2-лазера с модуляцией добротности, или лазере на иттриево-алюминиевом гранате (YAG-лазере) накопленная в лазерной среде энергия мгновенно выдается в виде лазерного пучка, благодаря чему энергия импульса при его ширине в несколько µсек или меньше является высокой и пиковая мощность легко превышает несколько кВт. При воздействии таким импульсным лазером, короткий импульс которого имеет высокий пик, происходит эффективное введение механического напряжения, но, как следует из фиг.5, предельно высокая воздействующая сила вызывает механическое напряжение с шириной d2 на большом протяжении вокруг диаметра d1, из-за чего возникает риск введения избыточного механического напряжения. По этой причине уменьшение и контролирование объема, в который вводится механическое напряжение, являются трудными. Как это раскрыто в патентном документе 1, предполагается, что такое явление возникает при пиковой плотности мощности в пределах от 1 до 1·104 Вт/мм2.
С другой стороны, при использовании лазера непрерывного излучения мгновенная плотность мощности невелика. Как следует из фиг.6, ширина d2 создаваемого механического напряжения становится по существу равной сфокусированному диаметру d1 пучка. Следовательно, регулируя фокусируемый диаметр, можно до известной степени менять ширину d2 механического напряжения в направлении прокатки. Однако направление ширины листа становится при этом непрерывным и равномерным распределением механического напряжения, вследствие чего свобода регулирования ширины в каком-либо направлении кроме направления прокатки является ограниченной.
Авторы изобретения сделали вывод, что даже при поддерживании ширины механического напряжения в направлении прокатки с помощью лазера непрерывного излучения на минимальном пределе потери мощности могли бы быть существенным образом уменьшены без непрерывного введения механического напряжения по всему направлению ширины листа. Иными словами, авторы полагают, что избыточное механическое напряжение ненужным образом увеличивает магнитострикцию в направлении ширины листа. Следовательно, регулируя распределение механического напряжения в направлении ширины листа и контролируя и оптимизируя объем механического напряжения, авторы пришли к изобретению снижения плотности мощности и модулирования мощности во времени путем тонкой фокусировки лазера непрерывного излучения таким образом, чтобы циклически создавать участки, где в направлении ширины листа вводится механическое напряжение, и участки, где оно не вводится.
Далее для объяснения одного из способов осуществления настоящего изобретения будут использованы его варианты.
Фиг.1 представляет пример модулирования мощности лазера непрерывного излучения настоящего изобретения. Максимальная мощность представляет собой максимальный выход Рр лазера непрерывного излучения и обладает в циклическом режиме временной областью с низкой мощностью, которая в результате модулирования мощности имеет минимальное значение Рb. Если период модуляции равен Tm, заданный интервал времени при мощности, равной 10% от максимального значения, равен Tf и Tm-Tf дает Тn, то объем модулирования мощности Dp определяется как Dp=Tn/Tm×100 (%). При этом частота модуляции Fm равна 1/Tm.
Фиг.2 представляет схематический вид лазерного эксперимента в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения. Лазерное устройство 1 представляет собой волоконный лазер, возбуждаемый полупроводниковым лазером. Возбуждающий световой источник, т.е. полупроводниковый лазер, может модулироваться с высокой скоростью, вследствие чего выход волоконного лазера также модулируется с высокой скоростью. Диаметр волокна в волоконном лазере равен 10 µм. Имеется возможность сфокусировать его до диаметра сердечника трансформатора, с успехом используя для этого фокусирующую оптическую систему. Длина волны лазера равна 1,07 мкм. Выходное излучение лазера проходит через передающее волокно 2 и выходит через выходную головку 3. Лазерный пучок (LB) фокусируется с помощью комбинации цилиндрической линзы 4 и fθ-линзы 5.
В данном варианте осуществления максимальная мощность Pp равна 100 Вт, а фокусный пучок является эллипсом с диаметром в направлении прокатки d1=100 мкм и диаметром в направлении ширины листа dc=300 мкм. Отсюда максимальная плотность мощности Ppd равна 0,4·104 Вт/мм2. Лазерный пучок создается для сканирования с помощью многоугольного зеркала 6 в направлении ширины листа со скоростью Vs. В этом варианте осуществления Vs=15 м/с. Далее, для перемещения стального листа 7 в направлении прокатки шаг P1 облучения в направлении прокатки делают равным 6 мм. В этих условиях с целью изучения потерь мощности и свойства магнитострикции изобретатели меняли при постоянной частоте модуляции Fm=2 кГц объем модулирования импульса Dp различными способами.
На фиг.3 показана зависимость между режимом Dp модулирования импульса и потерями мощности W17/50 после облучения лазером при использовании в качестве образца материала с толщиной листа 0,23 мм, плотностью магнитного потока В8 1,935 Тл и потерями мощности W17/50 перед облучением лазером 0,84 Вт/кг. Размер образца определяется шириной 60 мм и длиной в направлении прокатки 300 мм.
В8 является плотностью магнитного потока стального листа, возникающей при силе намагничивания 800 А/м. W17/50 является потерями мощности при частоте возбуждения переменного тока 50 Гц и максимальной плотности магнитного потока 1,7 Тл.
Далее, на фиг.4 показана зависимость между магнитострикцией λp-p и режимом Dp модулирования импульса. В этом случае λp-p является отношением (в%) суммарного расширения или сжатия стального листа в направлении прокатки к длине стального листа при частоте возбуждения переменного тока 50 Гц и максимальной плотности магнитного потока 1,7 Тл.
Отметим, что изобретатели изучили для сравнения потери мощности и магнитострикцию в случае облучения одного и того же образца CO2-лазером с модуляцией добротности на длине волны 10,6 мкм. Условиями воздействия были сфокусированный диаметр в направлении ширины листа 0,5 мм, заданная длительность импульса 2 µсек, частота следования импульсов 20 кГц, энергия импульса 6 мДж, средняя мощность 120 Вт, скорость Vs сканирования пучком 10 м/с и шаг облучения Р1 6 мДж. CO2-лазер с модуляцией добротности имеет острый пик в начале импульса, пиковая мощность Pp равна 2 кВт и максимальная плотность мощности Ppd равна 1,7·104 Вт/мм2.
Из фиг.3 следует, что от периода времени модулирования импульса Dp=100%, соответствующего полному облучению лазером непрерывного излучения, до Dp=70% потери мощности характеризуются низким уровнем: W17/50 равно примерно 0,70 Вт/кг. Как показано с помощью прерывистой линии на фиг.3, достигнуты потери мощности ниже потерь мощности W17/50=0,750 Вт/кг в способе с применением CO2-лазера с модуляцией добротности. Причина того, почему с помощью CO2-лазера с модуляцией добротности потери мощности не могут быть снижены в достаточной степени, состоит в том, что при снижении потерь на вихревые токи объем механических напряжений становится избыточным и становится заметным увеличение гистерезисных потерь.
С другой стороны, на фиг.4 просматривается тенденция к существенно монотонному уменьшению магнитострикции с уменьшением объема модулирования импульса Dp. Иными словами, предполагается, что с помощью модулирования лазера непрерывного излучения по мощности с целью создания временной области с 10% от максимальной мощности или менее в этой области в стальной лист почти не будет вводиться механическое напряжение. В результате этого вместе с уменьшением Dp уменьшается объем введенного механического напряжения.
Из результатов фиг.3 следует, что эффект снижения потерь мощности в значительной степени удовлетворителен при периоде времени модулирования импульса Dp, равном 70%. Даже при повышении Dp сверх этого значения потери мощности не выйдут за указанные пределы. С другой стороны, из результатов фиг.4 следует, что даже при увеличении Dp до 70% или выше и введении механического напряжения магнитострикция излишне повышается.
Отметим, что при использовании способа с CO2-лазером с модуляцией добротности благодаря короткому импульсу и высокому пику мощности область механического напряжения стремится расшириться. При этом длина волны в 10 или более раз длиннее длины волны волоконного лазера, вследствие чего имеются пределы уменьшения фокусируемого диаметра. Соответственным образом, ширина механического напряжения больше, чем в случае волоконного лазера настоящего изобретения. Следовательно, как показано прерывистой линией на фиг.4, магнитострикция λp-p(Р) в способе импульсного лазера больше, чем в случае настоящего изобретения.
Таким образом, в способе воздействия лазером с модулируемой мощностью и с тонко фокусируемой и ограниченной по плотности мощностью согласно настоящему изобретению по сравнению с традиционным способом высокопикового импульсного лазера добиваются как улучшения потерь мощности, так и улучшенной магнитострикции. В частности, более низкая магнитострикция и низкие потери мощности получают в пределах периода времени модулирования импульса Dp от 70% до менее 100%.
Контролирование области механического напряжения в настоящем изобретении является важным фактором. Если плотность мощности Ppd, как об этом говорилось выше, превышает 1·104 Вт/мм2, то при этом в пределах сфокусированного диаметра вводится избыточное механическое напряжение, что нежелательно. С другой стороны, значение минимальной плотности мощности Ppd, позволяющей создание механического напряжения там, где эффект снижения потерь мощности становится достаточным, зависит от скорости сканирования лазерного пучка по поверхности листа электротехнической стали. Значение минимальной плотности мощности Ppd можно найти, возбуждая лазер при периоде времени модулирования импульса Dp, равном 100%, т.е. в полностью непрерывном режиме. С точки зрения производительности в описанном выше варианте осуществления производственного процесса, в диапазоне скорости сканирования лазерного пучка в сканирующей оптической системе, которая может эксплуатироваться без непроизводительных усилий, нижним пределом плотности мощности является значение, равное 1·102 Вт/мм2. Если это значение меньше, механическое напряжение почти не возникает и соответственно эффект снижения потерь мощности также существенно уменьшается. Отсюда следует, что предпочтительным диапазоном плотности энергии является диапазон от 1·102 до 1·104 Вт/мм2.
Для завершения цели настоящего изобретения необходимо проводить заданное модулирование мощности с высокой точностью. Полупроводниковый лазер позволяет высокоскоростное модулирование путем регулировки тока и поэтому модулирование волоконного лазера, который использует его в качестве источника возбуждения, можно регулировать с такой же высокой скоростью. Кроме того, волоконный лазер обеспечивает возможность легкой фокусировки до уровня, равного диаметру сердечника, и тем самым позволяет предотвращать придание листу излишней ширины механического напряжения и делать сфокусированный диаметр более четким. Таким образом, для осуществления настоящего изобретения пригодным является волоконный лазер, возбуждаемый полупроводниковым лазером.
Далее, с точки зрения длины волны, более короткая длина волны позволяет более тонкую фокусировку. С другой стороны, более длинная длина волны обеспечивает высокую скорость поглощения лазерной энергии листом электротехнической стали. Предпочтителен волоконный лазер с длиной волны от 1,07 до 2,10 мкм, располагающийся между применяемыми на практике лазером на иттриево-алюминиевом гранате с длиной волны 1,06 мкм и CO2-лазером с длиной волны 10,6 мкм.
Согласно настоящему изобретению контроль объема введенного с помощью лазера механического напряжения становится возможным как в направлении прокатки, так и в направлении ширины листа, потери мощности могут быть минимизированы, а объем механического напряжения для подавления роста магнитострикции может быть оптимизирован, благодаря чему лист текстурованной электротехнической стали с исключительно низкими потерями мощности и более высоким свойством магнитострикции может производиться в качестве материала для высокоэффективного малошумящего трансформатора.

Claims (3)

1. Способ производства листа текстурованной электротехнической стали, включающий фокусирование лазерного пучка на поверхность листа текстурованной электротехнической стали и сканирование им поверхности листа текстурованной электротехнической стали в направлении ширины листа для придания ему в циклическом режиме остаточного механического напряжения и улучшения его магнитных свойств, отличающийся тем, что лазерный пучок получают путем циклического модулирования мощности лазера непрерывного излучения с использованием при этом периода модуляции Тm, заданного интервала времени Tf, в котором мощность составляет 10% или менее от ее максимального значения Рр, и разницы между указанным периодом модуляции Тm и заданным интервалом времени Tf (Tn=Tm-Tf) для определения объема модулирования мощности Dp, в виде Dp=Tn/Tm×100% в форме временной волны указанного модулированного по мощности пучка, при этом объем модулирования мощности Dp составляет от 70 до менее 100%, а минимальное значение Рb мощности указанного лазерного пучка составляет 10% или менее от ее максимального значения Рр.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении пиковой плотности мощности Ppd указанного лазерного пучка на поверхности стального листа с помощью фокальной поверхности S этого лазерного пучка и указанного максимального значения Рр как Ppd=Pp/S пиковая плотность мощности Ppd составляет от 1·102 до 1·104 вт/мм2.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный лазерный пучок является пучком, излучаемым волоконным лазерным устройством, возбуждаемым полупроводниковым лазером.
RU2008144118/02A 2006-04-07 2007-03-28 Способ производства листа текстурованной электротехнической стали RU2374334C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-106282 2006-04-07
JP2006106282A JP5000182B2 (ja) 2006-04-07 2006-04-07 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2374334C1 true RU2374334C1 (ru) 2009-11-27

Family

ID=38581183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008144118/02A RU2374334C1 (ru) 2006-04-07 2007-03-28 Способ производства листа текстурованной электротехнической стали

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7763120B2 (ru)
EP (1) EP2006397B1 (ru)
JP (1) JP5000182B2 (ru)
KR (1) KR101060746B1 (ru)
CN (1) CN101415847B (ru)
RU (1) RU2374334C1 (ru)
TW (1) TW200745347A (ru)
WO (1) WO2007116893A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514559C1 (ru) * 2013-03-05 2014-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Способ производства листовой электротехнической анизотропной стали и листовая электротехническая анизотропная сталь
RU2576282C2 (ru) * 2011-12-28 2016-02-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Текстурированный лист электротехнической стали и способ его изготовления
RU2673271C2 (ru) * 2014-07-03 2018-11-23 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Установка лазерной обработки
RU2776383C1 (ru) * 2019-01-28 2022-07-19 Ниппон Стил Корпорейшн Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL2554685T3 (pl) 2010-04-01 2017-01-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Blacha ze stali elektrotechnicznej o ziarnach zorientowanych i sposób jej produkcji
EP2602342A4 (en) * 2010-08-06 2013-12-25 Jfe Steel Corp CORNORATED MAGNETIC STEEL PLATE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF
DE102011000712A1 (de) * 2011-02-14 2012-08-16 Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh Verfahren zum Erzeugen eines kornorientierten Stahlflachprodukts
EP2762578B1 (en) * 2011-09-28 2017-03-22 JFE Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method therefor
EP2799561B1 (en) * 2011-12-27 2019-11-27 JFE Steel Corporation Device to improve iron loss properties of grain-oriented electrical steel sheet
KR101370634B1 (ko) * 2011-12-29 2014-03-07 주식회사 포스코 전기강판 및 그 제조방법
US10804015B2 (en) 2011-12-29 2020-10-13 Posco Electrical steel sheet and method for manufacturing the same
JP6007501B2 (ja) * 2012-02-08 2016-10-12 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板
JP5919859B2 (ja) * 2012-02-08 2016-05-18 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
RU2597190C1 (ru) * 2012-08-30 2016-09-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Лист электротехнической текстурированной стали для железного сердечника и способ его изготовления
KR101641032B1 (ko) * 2012-11-08 2016-07-19 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 레이저 가공 장치 및 레이저 조사 방법
BR112016030522B1 (pt) * 2014-07-03 2019-11-05 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp aparelho de processamento a laser
KR102177038B1 (ko) 2014-11-14 2020-11-10 주식회사 포스코 방향성 전기강판용 절연피막 조성물, 이를 이용하여 표면에 절연피막이 형성된 방향성 전기강판 및 이의 제조방법
JP6620566B2 (ja) * 2016-01-20 2019-12-18 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、変圧器またはリアクトル用の鉄心、および、騒音評価方法
KR101944899B1 (ko) 2016-12-22 2019-02-01 주식회사 포스코 방향성 전기강판의 자구미세화 방법
JP6432713B1 (ja) * 2017-02-28 2018-12-05 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
CN108660295A (zh) * 2017-03-27 2018-10-16 宝山钢铁股份有限公司 一种低铁损取向硅钢及其制造方法
CN107414323A (zh) * 2017-06-09 2017-12-01 西安交通大学 评估正弦调制影响高反射率材料激光焊能量耦合行为的方法
CN113348257B (zh) * 2019-01-28 2023-04-14 日本制铁株式会社 方向性电磁钢板及其制造方法
JP7291618B2 (ja) * 2019-12-24 2023-06-15 株式会社日立製作所 画像取得システム及び画像取得方法
KR102415741B1 (ko) * 2020-12-21 2022-06-30 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법
CN117415448A (zh) * 2022-07-11 2024-01-19 宝山钢铁股份有限公司 一种用于低铁损取向硅钢板的激光刻痕方法及取向硅钢板

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2563730B2 (ja) 1992-08-07 1996-12-18 新日本製鐵株式会社 パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法
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
WO1998032884A1 (fr) * 1997-01-24 1998-07-30 Nippon Steel Corporation Tole d'acier a grains orientes presentant d'excellentes caracteristiques magnetiques, procede et dispositif de fabrication
IT1306157B1 (it) * 1999-05-26 2001-05-30 Acciai Speciali Terni Spa Procedimento per il miglioramento di caratteristiche magnetiche inlamierini di acciaio al silicio a grano orientato mediante trattamento
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
JP4398666B2 (ja) * 2002-05-31 2010-01-13 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP4510757B2 (ja) * 2003-03-19 2010-07-28 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板とその製造方法
JP4384451B2 (ja) * 2003-08-14 2009-12-16 新日本製鐵株式会社 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576282C2 (ru) * 2011-12-28 2016-02-27 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Текстурированный лист электротехнической стали и способ его изготовления
RU2514559C1 (ru) * 2013-03-05 2014-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ВИЗ-Сталь" Способ производства листовой электротехнической анизотропной стали и листовая электротехническая анизотропная сталь
RU2673271C2 (ru) * 2014-07-03 2018-11-23 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Установка лазерной обработки
US10773338B2 (en) 2014-07-03 2020-09-15 Nippon Steel Corporation Laser processing apparatus
RU2776383C1 (ru) * 2019-01-28 2022-07-19 Ниппон Стил Корпорейшн Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007277644A (ja) 2007-10-25
EP2006397B1 (en) 2012-06-27
TWI334445B (ru) 2010-12-11
CN101415847B (zh) 2011-01-19
EP2006397A4 (en) 2010-08-04
US20090114316A1 (en) 2009-05-07
CN101415847A (zh) 2009-04-22
EP2006397A1 (en) 2008-12-24
WO2007116893A1 (ja) 2007-10-18
KR101060746B1 (ko) 2011-08-31
JP5000182B2 (ja) 2012-08-15
KR20080106305A (ko) 2008-12-04
TW200745347A (en) 2007-12-16
US7763120B2 (en) 2010-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2374334C1 (ru) Способ производства листа текстурованной электротехнической стали
RU2509163C1 (ru) Текстурованный лист электротехнической стали и способ его получения
EP1607487B1 (en) Manufacturing method of a grain-oriented magnetic steel sheet excellent in magnetic characteristics
JP4189143B2 (ja) 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
CN1083895C (zh) 具有优良磁性能的晶粒取向性电工钢薄板及其生产工艺和设备
JP3361709B2 (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法
JP4398666B2 (ja) 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板およびその製造方法
KR102608758B1 (ko) 방향성 전자 강판 및 그 제조 방법
JP2002012918A (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板
Nakashiba et al. Micro-welding of copper plate by frequency doubled diode pumped pulsed Nd: YAG laser
JP2006117964A (ja) 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板とその製造方法
KR101051746B1 (ko) 전기강판의 자구미세화방법 및 자구미세화 처리된 전기강판
JP2563730B2 (ja) パルスｃｏ２レーザを用いた方向性電磁鋼板の鉄損改善方法
RU2120364C1 (ru) Способ импульсной лазерной сварки и установка для его осуществления
RU2776383C1 (ru) Лист анизотропной электротехнической стали и способ его производства
KR101626598B1 (ko) 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법
Scott et al. Deep penetration welding performance of a high average power, multi-kilowatt peak power carbon dioxide laser
Kanesue et al. Target life time of laser ion source for low charge state ion production
EP1341274A1 (en) Laser apparatus
JPS63207484A (ja) ロ−ルダル加工に適したｑスイツチパルスレ−ザのパルス波形制御法

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20140804

PD4A Correction of name of patent owner