SK16882001A3 - Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami na elektrotechnické účely pôsobením lasera - Google Patents

Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami na elektrotechnické účely pôsobením lasera Download PDF

Info

Publication number
SK16882001A3
SK16882001A3 SK1688-2001A SK16882001A SK16882001A3 SK 16882001 A3 SK16882001 A3 SK 16882001A3 SK 16882001 A SK16882001 A SK 16882001A SK 16882001 A3 SK16882001 A3 SK 16882001A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
laser beam
laser
silicon steel
improvement
speed
Prior art date
Application number
SK1688-2001A
Other languages
English (en)
Other versions
SK285746B6 (sk
Inventor
Gabor Ban
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 SK16882001A3 publication Critical patent/SK16882001A3/sk
Publication of SK285746B6 publication Critical patent/SK285746B6/sk

Links

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
    • C21D8/1277—Modifying 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
    • 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
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005—Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • 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
    • C21D8/1244—Modifying 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
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
    • 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
    • C21D8/1277—Modifying 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
    • C21D8/1283—Application 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)

Description

Oblasť techniky
Tento vynález sa týka spôsobu zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami pôsobením lasera a zvlášť sa týka radiačného pôsobenia na oceľový plech po záverečnom vyžíhaní tak, aby sa zlepšili jeho indukčné charakteristiky, straty a magnetostrikcia, v porovnaní s oceľovým plechom bez úpravy týmto spôsobom.
Doterajší stav techniky
Kremíkové oceľové plechy s orientovanými zrnami pre elektrotechnické účely sa používajú hlavne na výrobu jadier transformátorov; pri tomto využití sú hlavne študované magnetické charakteristiky materiálu, zvlášť po ropnej kríze v sedemdesiatych rokoch a v súčasnosti v súvislosti so stúpajúcim záujmom o energetické úspory, takzvané straty jadra alebo straty, ktoré sa vzťahujú na množstvo energie stratenej počas prevádzky transformátora. Straty sa vyjadrujú vo wattoch na kilogram hmotnosti jadra a závisia na rôznych faktoroch, zvlášť potom na pohybe stien magnetických domén, definovaných ako oblasti vo vnútri materiálu, v ktorých elektróny spôsobujúce feromagnetizmus majú paralelné špiny a teda nenulový magnetický moment. V kremíkových oceľových plechových doskách je magnetický moment vo vnútri jednotlivých domén orientovaný v smere ľahkej magnetizácie, teda v kryštalografických smeroch <100>. Steny domén sú oblasti medzi susednými doménami, v ktorých magnetický moment rotuje a ktoré sú charakterizované hodnotou tejto rotácie, preto hovoríme o 180° a ne-180° stenách (v tomto materiáli 90°).
V demagnetizovanom stave je suma vektorov magnetických momentov rovná nule, pri pôsobení vonkajšieho poľa sa počiatočná magnetizácia V podstate odohráva pohybom stien domén, ktoré sú prednostne orientované podľa vonkajšieho poľa, spotrebujú menej energie a rastú na úkor ostatných domén laterálnym pohybom stien pri 180°. Vyššia mobilita stien spôsobuje ľahšiu magnetizáciu a preto pohyb stien potrebuje menej energie. Energetická spotreba spojená s pohybom stien pri 180° je spôsobená elektromotorickými silami, vznikajúcimi pohybom stien v opačnom smere.
Bolo zistené, že táto zložka strát je úmerná pomeru medzi vzdialenosťou medzi stenami so 180° a hrúbkou oceľového plechu. Ďalej bolo zistené, že straty závisia tiež na veľkosti oceľových zŕn v plechu a na orientácii kryštalickej mriežky zŕn vzhľadom na povrch plechu.
Preto najzrejmejšia a okamžitá voľba spočíva vo fakte, že by sme mali mať plechy z kremíkovej ocele s vysoko orientovanými zrnami s danou veľkosťou zŕn a s nízkou hrúbkou.
Úsilie, ktoré bolo doposiaľ vynaložené, prinieslo vynikajúce výsledky, ktoré nemôžu byť z hľadiska výroby ďalej významnejšie zlepšované; zvlášť keď sa zistilo, že optimálna veľkosť zŕn je okolo 4 mm, zatiaľ čo pokiaľ sa týka hrúbky oceľového plechu, ísť pod určité hodnoty je nevýhodné ako z hľadiska nákladov na tieto procesy, tak kvôli pomeru (zvanému „priestorový faktor“) objemu oceľového plechu ku objemu izolačného povlaku plechu, ktorý sa znižuje tak výrazne, že značná časť jadra by bola tvorená izolačným povlakom.
Preto sa vzali v úvahu iné faktory ovplyvňujúce straty a zvlášť potom tie, ktoré sa vzťahujú k veľkostiam magnetických domén.
Po prvé bolo zistené, že aplikácia tlaku na oceľové plechy indukuje na ploche plechu anizotropiu, ktorá v prítomnosti typickej štruktúry týchto materiálov (Gossova štruktúra) zvyšuje magnetizačný energetický rozdiel medzi kryštalografickým smerom <100> paralelným so smerom valcovania a smerom <011> kolmým na smer valcovania. Následkom toho sa rovnováha medzi magnetostatickou energiou a energiou doménových stien posúva v prospech energie stien, čo spôsobuje vytváranie veľkého počtu stien, ktoré sú tenšie a sú bližšie pri sebe. Týmto spôsobom sa dosiahne značné zníženie príspevku vírivých prúdov k celkovým stratám. Preto boli vyvinuté izolačné povlaky s pnutím, schopné poskytnúť toto vylepšenie.
Avšak od roku 1924 bolo tiež navrhované, že tieto pnutia je možné dosiahnuť vytvorením lokálnych tlakových mikronapätí. Z tohto hľadiska bolo navrhované podrobiť oceľové plechy ostreľovaniu brokmi alebo ryhovaniu vrtákmi, britmi alebo valcami s reliéfovým povrchom. Tieto metódy, aj keď sú efektívne a schopné poskytnúť zlepšenie v odolnosti proti vystaveniu vysokým teplotám, majú nevýhody z hľadiska neľahkej aplikácie pri výrobe a deštrukcie izolačného povlaku plechov, ktorá vystavuje plechy rýchlej oxidácii, takže vyžadujú ďalšie vytváranie izolačného povlaku, a vytvárania ostňov a reliéfov na okrajoch rýh alebo vrypov, čo znižuje priestorovú hodnotu jadra a spôsobuje častejší výskyt skratov.
Ďalším krokom bolo spracovanie povrchu oceľových plechov koncentrovanými energetickými pulzmi vo forme laserových lúčov, zväzkov elektrónov, plazmy a podobne.
Stať vypracovaná pri príležitosti „1986 ASM Materiál Week Conference“ 4. - 9. októbra 1986 v Orlande, Florida J.W.Schoenom a A.L. von Hollenom pod názvom „Domain refinement of oriented electrical Steel: from early beginning to an emerged technology“ prehľadne opisuje všetky sporné otázky vyvolané prvými skúsenosťami s týmito postupmi, zvlášť potom vo vzťahu k pôsobeniu lasera.
Tejto záležitosti, relevantné sú obrázky 7 a 9 a príslušná diskusia v texte, sa konštatuje, že zlepšenie dosiahnuté zjemnením magnetických domén môže byť spojené s magnetostrikčnými podmienkami po úprave laserom, nakoľko zmeny magnetostrikcie reprezentujú kvantitatívnu mieru podielu ne-180° stien vzniknutých pri pôsobení lasera; najlepšie výsledky zjemnenia domén sa dosahujú spolu s nárastom magnetostrikcie. Táto situácia je opísaná aj v iných dokumentoch; napríklad v Európskom patente EP 0 087 587, s prioritou 25. januára 1980 proces ožarovania elektromagnetického oceľového plechu laserovým lúčom. Vynález spočíva v aplikácii kvapalného povlakovacieho činidla na oceľový plech po spracovaní laserom a v žíhaní tohto povlaku pri teplote nie vyššej než 600 °C. Toto obmedzenie teploty súvisí s faktom, že zníženie strát spôsobené spracovaním laserom kompletne zmizne pri teplotách vyšších než 500 600 °C. Tento patent uvádza, že spracovanie laserom sa používa nielen na zníženie strát, ale tiež na zlepšenie magnetostrikcie; ale k tomuto aspektu nie sú podané žiadne presvedčivé predvedené výsledky. Tabuľka 1, v ktorej je uvedené jediné vyhodnotenie magnetostrikcie, ukazuje, že údaje týkajúce sa magnetostrikcie sú vyjadrené ako rozmerové zmeny pri mechanickom zaťažení 17 kg. Avšak vzhľadom na uvedené treba zdôrazniť, že, ako je všeobecne známe, mechanické napätie zlepšuje magnetostrikciu. Okrem toho z uvedených dát vyplýva, že výsledky týkajúce sa magnetostrikcie sú podľa vynálezu nižšie, než výsledky, ktoré je možné dosiahnuť jednoduchou aplikáciou izolačného povlaku bez úpravy laserom. Teda jedinou výhodou spracovania laserom je zlepšenie hodnoty celkových strát jadra.
Európske patentové prihlášky EP 8 385 a EP 100 638, rovnako ako patentová prihláška GB, zhodne opisujú spôsoby spracovania laserom pásu z elektrocele, pri ktorých sa výberom niektorých parametrov postupu zvolí správna hodnota mernej energie žiarenia a použije sa počas celého spracovania laserom. Podľa všetkých vyššie uvedených dokumentov je možné získať zlepšenie strát jadra, zatiaľ čo hodnoty permeability zostávajú nezmenené alebo sú dokonca nižšie. Nie sú z nich dostupné žiadne informácie o zmenách iných konečných charakteristík, napríklad magnetostrikcie.
Patentový dokument EP 0 61 1 829, podaný 24. augusta 1994, sa týka pôsobenia zväzku elektrónov na povrch oceľového plechu s orientovaným zrnom za účelom získania produktu (jadra transformátora) s vylepšenými charakteristikami, pokiaľ sa týka tvaru a akustických emisií. Vynález spočíva v tom, že oceľový plech vybavený záverečným izolačným povlakom je ožarovaný zväzkom elektrónov vysielaných na plech takým spôsobom, že sledujú kontinuálnu alebo diskontinuálnu kľukatú trajektóriu, takže stopy elektrónového zväzku zodpovedajú vrcholom kľukatej trajektórie. Tiež pri tomto postupe sa zlepšenia týkajú len strát, zatiaľ čo hodnoty týkajúce sa magnetostrikcie (budiace napätie a hluk) sú porovnateľné s plechom bez úpravy a lepšie sú len pre plech upravený lineárnym ožarovaním elektrónovým zväzkom. Ďalšia nevýhoda použitia elektrónového zväzku spočíva v tom, že je nutné pracovať vo vysokom vákuu, čo je nákladná podmienka, ťažko dosiahnuteľná pri kontinuálnej výrobe. A nakoniec sa musíme zmieniť o tom, že najlepšie výsledky podľa tohto dokumentu sa dosahujú pri teplotách spracovávaného plechu medzi 600 °C a 800 °C, pri ktorých, ako je známe, sa strácajú výhody indukovaných mikronapätí. Z toho je možné usúdiť, že zlepšenia získané podľa tohto dokumentu sú v zásade dané napäťovým efektom záverečného izolačného povlaku, ktorý je lepšie spojený s oceľovým plechom vzhľadom na ryhovanie vytvorené v sklovitom filme zväzkom elektrónov.
Stav techniky, pokiaľ je nám známe, ukazuje, ako ožarovanie plechu z kremíkovej ocele s orientovanými zrnami laserom alebo zväzkom elektrónov môže vyústiť v značné vylepšenie všeobecných charakteristík strát, zatiaľ čo pokiaľ sa týka magnetostrikcie a hluku, výsledky sú väčšinou porovnateľné s výsledkami dosiahnutými bežnými metódami bez ožarovania povrchu. Okrem toho treba vziať do úvahy, že podniky používajúce ožarovanie laserom a elektrónovým zväzkom majú veľmi vysoké kapitálové a prevádzkové náklady, a preto tieto metódy nemôžu byť úplne ospravedlnené len zlepšením strát.
Preto je zámerom tohto vynálezu získať úpravu oceľových plechov s orientovanými zrnami schopnú absolútne zlepšiť hodnoty strát jadra, magnetostrikcie a indukcie meranej pri 800 A/m (ďalej B800).
Iným zámerom tohto vynálezu je uskutočniť spracovanie laserom bez poškodenia izolačného povlaku oceľového plechu.
Ďalším zámerom tohto vynálezu je vyhnúť sa dodatočným nákladom, až dosiaľ nevyhnutným, spojeným so záverečným vytváraním izolačného povlaku po spracovaní laserom.
Podstata vynálezu
Vynález sa týka spôsobu, pri ktorom plech z kremíkovej ocele s orientovanými zrnami, ktorý bol podrobený sekundárnej rekryštalizácii záverečným vyžíhaním a pokrytý izolačným povlakom, je spracovaný laserom s kontinuálnou emisiou, napríklad CO2 laserom o vlnovej dĺžke 10,46 pm, ktorý kontinuálne rastruje pohybujúci sa pás v smere kolmom na smer pohybu pásu. Spôsob je charakteristický tým, že niektoré vopred zvolené parametre (t.j. merná energia žiarenia, doba zotrvania a vzdialenosť medzi dvoma následnými trajektóriami laserového lúča na oceľovom plechu) sú súčasne a kontinuálne upravované v rozmedzí 0,1 až 25 mJ/mm2, 1 x 10‘6 s a 1 x 102 s, 2 a 12 mm tak, aby sa optimalizovalo zlepšenie aspoň jednej magnetickej charakteristiky pásu, vybraté medzi indukciou a stratami jadra, meranými kontinuálne pred a po úprave laserovým lúčom, a to tak, aby sa nepoškodil sklovitý film izolačného povlaku.
V tejto súvislosti sa dobou zotrvania mieni doba, po ktorú je určitá časť povrchu pásu ožarovaná laserovým lúčom, doba zotrvania je teda funkciou rýchlosti pásu, rýchlosti rastrovania laserovým lúčom a veľkosti priečneho záberu laserového lúča.
Merná energia žiarenia je výhodne v rozmedzí medzi 2 a 8 mJ/mm2, výhodnejšie medzi 3 a 5 mJ/mm2. Pokiaľ sa týka doby zotrvania, tá musí byť výhodne medzi 1 x 10'5 a 1 x 10'3 s a výhodnejšie medzi 1 a 8 x 10’4 s.
Vzdialenosť medzi dvoma po sebe idúcimi riadkami musí byť výhodne udržovaná v rozmedzí medzi 3,5 a 8 mm v závislosti na priemernej veľkosti zrna; v našom teste boli získané veľmi dobré výsledky pri hodnotách vzdialeností medzi dvoma po sebe idúcimi riadkami o 10 až 20 % menších, než bola priemerná veľkosť zrna meraná v smere posunu pásu.
Ďalším veľmi zaujímavým faktorom je rýchlosť rastrovania povrchu pásu laserovým lúčom, závisiaca aj na iných parametroch, ako je rýchlosť posunu oceľového plechu a vzdialenosť medzi riadkami; napriek tomu, že v rôznych zariadeniach tieto parametre môžu mať rôzne hodnoty, udržujú optimálne hodnoty získaných magnetických charakteristík; pri teste vykonávanom v laboratóriu boli získané vynikajúce výsledky pri rýchlosti rastrovania spadajúcej medzi 800 a 10 000 m/min; pri použití priemyselného zariadenia sú obvykle používané hodnoty spadajúce medzi 1 500 a 6 000 m/min.
Veľkosť priečneho záberu laserového lúča alebo dĺžka bodu, na ktorom doba zotrvania závisí, je medzi 1 a 60 mm, výhodne medzi 5 a 50 mm, s obvyklými hodnotami medzi 7 a 40 mm.
Pretože rastrovací pohyb laserového lúča je vytváraný rotáciou polygonálneho zrkadla vysielajúceho lúč na parabolické zrkadlo, od ktorého je nakoniec vysielaný na pás, parametre spôsobu závisia tiež na rýchlosti rotácie polygonálneho zrkadla; preto podľa vynálezu je táto rýchlosť rotácie medzi 100 a
000 ot./min, výhodnejšie medzi 600 a 6 000 ot./min.
Parametre spôsobu môžu byť upravené tak, aby sa optimalizovalo zlepšenie strát alebo magnetostrikcie pri súčasnom získaní malého zlepšenia hodnoty magnetickej permeability.
Pretože neexistujú žiadne štandardné metódy merania magnetostrikcie, príslušné merania v tomto texte boli vykonané podľa metódy stanovenej v G. Ban a F. Janosi „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. Proc. Journal of Magn. And Magn. Mat., Vol 160, (1996), 167-170.
Tento vynález bude teraz opísaný podrobne so zreteľom na nasledujúce príklady uskutočnení, ktoré nie sú mienené ako limitujúce pre podstatu tohto vynálezu.
Príklady uskutočnenia
Príklad 1
Oceľ obsahujúca 3,2 hmôt. % Si, druhu bežne používaného na výrobu plechov s vysokými magnetickými charakteristikami, bola vyrobená a upravená podľa známych metód na plechy o hrúbke 0,27 mm, potiahnutá konvenčným žíhacím separátorom tvoreným MgO a vyžíhaná v komorovej peci.
Po požadovaných záverečných úpravách sa získal výrobok s týmito magnetickými vlastnosťami:
P (1,5T) (W/kg) P(1,7T) (W/kg) Βδοο (mT) λ(ρ-Ρ))(1,7Τ) λ(ρ.ρ)(1,9Τ)
0,71 0,94 1925 2,73.10'7 8,48.10-7
Pásy pokryté sklovitým filmom a izolačným povlakom (jeden pre konvenčnú úpravu a tri pre spracovanie podľa tohto vynálezu) boli ožarované laserovým lúčom za týchto podmienok:
Tabuľka 1
Laserová metóda Merná radiačná energia Výkon Vzdialenosť medzi riadkami Rýchlosť rastrovania Doba zotrvania
(mJ/mm2) (W) (mm) (m/min) (s. 104)
Konvenčná 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
Teda u získaných materiálov boli merané magnetické charakteristiky, náchylnosť ku korózii u zodpovedajúcich ožarovaných oblastí (indikované oxidovanými cm na meter dráhy), viditeľnosť stôp laserového lúča na oceľovom plechu (indikované ako pomer medzi dĺžkou viditeľnou a celkovou dĺžkou stopy), magnetostrikcia λ(Ρ.Ρ) (ako maximálna odchýlka dĺžky pásu). Namerané hodnoty sú uvedené v Tabuľke 2.
Tabuľka 2
Konvenčné Inovované
A B C D E F
AP(1,5T)% 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
ΔΒ8Οο mT -7 7 2 0 -3 -1 -7
λ(ρ-ρ) (1,7T) .ΙΟ'7 4,38 4,09 2,02 2,32 5,15 4,65 4,39
λ(ρ-ρ) (1,9Τ) .ΙΟ'7 8,58 5,15 5,76 7,37 10,6 4,80 8,59
Korózia v NaCl 1% 100 8 0 0 60 0 100
Viditeľnosť stôp % 1 0 0 0,5 0,75 0 1
Príklad 2
Pás bol tiež upravovaný menením doby zotrvania. Dáta vzťahujúce sa k tomuto testu sú uvedené v nasledujúcej Tabuľke 3.
Je zrejmé, že existuje silná závislosť magnetickej kvality konečného produktu na dobe zotrvania, predovšetkým všetky magnetické charakteristiky braté do úvahy sa zlepšujú iba v niektorých prípadoch.
U pásov G a H, aj keď doba zotrvania je v rozmedzí fixných hodnôt, nebolo možné pre určité zariadenia upraviť optimálnym spôsobom iné parametre, ako napríklad rýchlosť posunu pásu a rýchlosť rastrovania laserového lúča.
U pásov I a J boli získané dobré výsledky pre všetky uvažované magnetické charakteristiky.
Konečne u pásov K a L, napriek tomu, že boli získané nulové hodnoty vzťahujúce sa k viditeľnosti dráhy a korózii, boli zaznamenané malé zlepšenia alebo dokonca zhoršenia týkajúce sa strát, zhoršenia týkajúce sa permeability a príliš vysoké hodnoty magnetostrikcie.
Tabuľka 3
Vzorka
G H I J K L
Doba zotrvania (s) 4,04.10‘5 9,71 . 10'5 5,93 . Iď4 1,02 . 10’3 2,74 . 10’3 3,56.10’3
ΔΡ%(1,5Τ) 9,7 7,0 5,1 5,1 0,5 1,3
ΔΡ%(1,7Τ) 12,3 11,2 7,9 7,9 0,9 -0,1
ΔΒ8οο mT 10,4 5,6 2,6 2,6 -3,4 -9,4
λ(ρ-Ρ)(17Τ) 2,8 2,0 2,7 2,7 7,1 9,0
λ(ρ.ρ)(1,9Τ) 8,6 6,6 7,8 7,8 11,4 16,6
Viditeľnosť stôp 1 0 0 < 0 0 0
Korózia v NaCl 1% 100 20 0 0 0 0
Príklad 3
Pás upravený rovnako ako í bol podrobený ďalšej úprave zmenou vzdialenosti medzi riadkami. Priemerná veľkosť zŕn v smere posunu bola u tohto pásu 8,53 mm s odchýlkou 30 %. Získané výsledky sú uvedené v Tabuľke 4. V tomto prípade si tiež môžeme všimnúť, že prijateľné hodnoty sú získané v rámci limitov stanovených pre parametre spracovania (s výnimkou magnetostrikcie, s minimom u vzoriek P a Q) a že optimálne hodnoty môžu byť získané pre vzdialenosť medzi riadkami spadajúcu medzi 7 a 8 mm, čo je asi o 8 až 18 % menej, než je priemerná veľkosť zrna.
Tabuľka 4
Vzorka
M N O P Q R S T
Vzdialenosť riadkov (mm) 4 5 6 7 8 9 11 13
ΔΡ(1,5Τ)% 12,6 12,8 11,9 13,0 16,4 13,2 9,3 H,1
ΔΡ(1,7Τ)% 13,5 11,4 11,8 14,5 14,1 12,0 8,9 10,0
ΔΒ8οο 3,2 3,7 4,8 8,1 9,4 3,1 5,0 5,3
λ(„,(1,7Τ) .ΙΟ'7 8,6 7,0 5,0 3,2 2,2 11,0 10,0 9,0
λ(ρ.ρ)(1,9Τ) .ΙΟ'7 13,3 12,0 9,2 5,4 4,8 14,0 14,1 13,2
Viditeľnosť stôp 0 0 0 0 0 0 0 0
Korózia v NaCl 1 % 0 0 0 0 0 0 0 0
Príklad 4
Podľa predloženého vynálezu bola magnetostrikcia meraná pred a po spracovaní laserom na oceľovom plechu O, ktorého polarizačné pole spadá medzi 0,8 a 1,9 T. Získané výsledky sú ukázané v Tabuľke 5.
Tabuľka 5
Pred laserovou úpravou Po laserovej úprave
Polarizácia, T Magnetostrikcia λ(ρ.ρ) . 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
    1. Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami pre elektrotechnické účely pôsobením lasera, pri ktorom pás kremíkového oceľového plechu, ktorý už prešiel sekundárnym rekryštalizačným žíhaním a je pokrytý obvyklými finálnymi povlakmi, je spracovaný laserom s kontinuálnou emisiou o vlnovej dĺžke 10,46 pm, ktorý kontinuálne rastruje pohybujúci sa pás v smere v podstate kolmom na smer pohybu pásu, vyznačujúci sa tým, že nasledujúce vopred zvolené parametre, t.j. merná energia žiarenia, doba zotrvania a vzdialenosť medzi dvoma následnými stopami laserového lúča na oceľovom plechu, sú súčasne a kontinuálne upravované v rozmedziach 0,1 a 25 mJ/mm2, 1 x 10‘6 s a 1 x 10'2 s, 2 a 12 mm na optimalizovanie zlepšenia aspoň jednej magnetickej charakteristiky pásu, vybranej medzi indukciou a stratami jadra, meranými kontinuálne pred a po spracovaní laserovým lúčom, bez poškodenia uvedených povlakov.
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že merná energia žiarenia je výhodne v rozmedzí medzi 2 a 8 mJ/mm2.
  3. 3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že merná energia žiarenia je v rozmedzí medzi 3 a 5 mJ/mm2.
  4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že doba zotrvania je v rozmedzí medzi 1 x 10‘5 a 1 x 10’3 s.
  5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že doba zotrvania je v rozmedzí medzi 1 a 8 x 10'4 s.
  6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi dvoma nasledujúcimi riadkami je udržovaná v rozmedzí medzi 3,5 a 8 mm.
  7. 7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že vzdialenosť medzi dvoma nasledujúcimi riadkami je udržovaná na hodnote o 10 až 20 % nižšej, než je priemerná veľkosť zrna.
  8. 8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť rastrovania povrchu pásu laserovým lúčom je v rozmedzí medzi 800 a 10 000 m/min.
  9. 9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť rastrovania povrchu pásu laserovým lúčom je v rozmedzí medzi 1 500 a 6 000 m/min.
  10. 10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že veľkosť priečneho záberu laserového lúča alebo dĺžka bodu je v rozmedzí medzi 1 a 60 mm.
  11. 11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že veľkosti priečneho záberu laserového lúča sú v rozmedzí medzi 5 a 50 mm s tým, že typické hodnoty spadajú do rozmedzia 7 a 40 mm.
  12. 12. Spôsob podľa ktoréhokoľvek predchádzajúceho nároku, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť rotácie polygonálneho zrkadla laserového optického systému je v rozmedzí medzi 100 a 10 000 ot./min.
  13. 13. Spôsob podľa nároku 12, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť rotácie zrkadla je medzi 600 a 6 000 ot./min.
SK1688-2001A 1999-05-26 2000-05-19 Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami na elektrotechnické účely pôsobením lasera SK285746B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

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
PCT/EP2000/004577 WO2000073517A1 (en) 1999-05-26 2000-05-19 Process for the improvement of the magnetic characteristics in grain oriented electrical silicon steel sheets by laser treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK16882001A3 true SK16882001A3 (sk) 2002-05-09
SK285746B6 SK285746B6 (sk) 2007-07-06

Family

ID=11406788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1688-2001A SK285746B6 (sk) 1999-05-26 2000-05-19 Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami na elektrotechnické účely pôsobením lasera

Country Status (15)

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

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
EP1607487B1 (en) * 2003-03-19 2016-12-21 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Manufacturing method of a grain-oriented magnetic steel sheet excellent in magnetic characteristics
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
RU2405841C1 (ru) * 2009-08-03 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" Способ производства листовой анизотропной электротехнической стали
WO2011125672A1 (ja) 2010-04-01 2011-10-13 新日本製鐵株式会社 方向性電磁鋼板及びその製造方法
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
WO2012014290A1 (ja) * 2010-07-28 2012-02-02 新日本製鐵株式会社 方向性電磁鋼板及びその製造方法
TWI417394B (zh) * 2010-09-09 2013-12-01 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 方向性電磁鋼板及其製造方法
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
JP5841594B2 (ja) 2011-06-01 2016-01-13 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法
EP2799561B1 (en) * 2011-12-27 2019-11-27 JFE Steel Corporation Device to improve iron loss properties of grain-oriented electrical steel sheet
EP2799566B1 (en) * 2011-12-28 2019-04-17 JFE Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet and method for improving iron loss properties thereof
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
CN105779732B (zh) * 2012-10-30 2017-09-12 杰富意钢铁株式会社 低铁损取向性电磁钢板的制造方法
CA2887985C (en) * 2012-10-31 2017-09-12 Jfe Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet with reduced iron loss, and method for manufacturing the same
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
RU2565239C1 (ru) * 2014-05-21 2015-10-20 Владимир Иванович Пудов Способ обработки шихтованного магнитопровода стержневого трансформатора
RU2673271C2 (ru) * 2014-07-03 2018-11-23 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Установка лазерной обработки
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
CA3095435A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 Jfe Steel Corporation Iron core for transformer
RU2703768C1 (ru) * 2018-06-13 2019-10-22 Общество с ограниченной ответственностью "ТермоЛазер" Способ лазерной закалки стали при широкой дорожке упрочнения
JP7192885B2 (ja) * 2019-06-28 2022-12-20 日立金属株式会社 Ｆｅ基アモルファス合金薄帯、鉄心、及び変圧器
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

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5518566A (en) 1978-07-26 1980-02-08 Nippon Steel Corp Improving method for iron loss characteristic of directional electrical steel sheet
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
US4456812A (en) * 1982-07-30 1984-06-26 Armco Inc. Laser treatment of electrical steel
US4535218A (en) * 1982-10-20 1985-08-13 Westinghouse Electric Corp. Laser scribing apparatus and process for using
US4645547A (en) * 1982-10-20 1987-02-24 Westinghouse Electric Corp. Loss ferromagnetic materials and methods of improvement
JPS59197525A (ja) * 1983-04-23 1984-11-09 Nippon Steel Corp 方向性電磁鋼板の製造方法
US4655854A (en) * 1983-10-27 1987-04-07 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
JP3023242B2 (ja) * 1992-05-29 2000-03-21 川崎製鉄株式会社 騒音特性の優れた低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法
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
DE69331221T2 (de) 1993-02-15 2002-05-23 Kawasaki Steel Co Verfahren zum Herstellen von rauscharmen kornorientierten Siliziumstahlblechern mit niedrigen Wattverlusten und mit hervorragenden Formeigenschaften
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003500541A (ja) 2003-01-07
EP1200636B1 (en) 2003-07-30
EP1200636A1 (en) 2002-05-02
RU2238340C2 (ru) 2004-10-20
BR0010715A (pt) 2002-02-13
IT1306157B1 (it) 2001-05-30
KR20020030271A (ko) 2002-04-24
KR100658197B1 (ko) 2006-12-15
SK285746B6 (sk) 2007-07-06
CN1352700A (zh) 2002-06-05
WO2000073517A1 (en) 2000-12-07
PL351738A1 (en) 2003-06-02
ITRM990334A1 (it) 2000-11-26
DE60004244D1 (de) 2003-09-04
AU5524900A (en) 2000-12-18
CZ298905B6 (cs) 2008-03-05
DE60004244T2 (de) 2004-04-15
ATE246260T1 (de) 2003-08-15
US6666929B1 (en) 2003-12-23
CN1221673C (zh) 2005-10-05
PL192135B1 (pl) 2006-09-29
ITRM990334A0 (it) 1999-05-26
CZ20014215A3 (cs) 2002-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK16882001A3 (sk) Spôsob zlepšenia magnetických charakteristík kremíkových oceľových plechov s orientovanými zrnami na elektrotechnické účely pôsobením lasera
US8034196B2 (en) Low core loss grain-oriented electrical steel plate and method of manufacturing the same
KR101421391B1 (ko) 방향성 전기 강판
EP0008385B1 (en) Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for its production
CN107012303B (zh) 方向性电磁钢板及其制造方法
KR101530450B1 (ko) 방향성 전기 강판
KR101551781B1 (ko) 방향성 전자 강판
RU2440426C1 (ru) Способ получения листа электромагнитной стали с ориентированными зернами, у которого магнитные домены контролируются посредством приложения лазерного луча
KR20140109409A (ko) 방향성 전자 강판
US5296051A (en) Method of producing low iron loss grain-oriented silicon steel sheet having low-noise and superior shape characteristics
RU2547377C2 (ru) Способ изготовления текстурированного листового стального изделия
JP2022022490A (ja) 方向性電磁鋼板
KR100345722B1 (ko) 저자왜 방향성 전기강판의 제조방법 및 이에 사용되는제조장치
RU2710496C1 (ru) Текстурированный лист из электротехнической стали и способ производства такого листа
EP0611829B1 (en) Method of producing low iron loss grain-oriented silicon steel sheet having low-noise and superior shape characteristics
JP2002069594A (ja) 低騒音トランス用電磁鋼板
WO2024063163A1 (ja) 方向性電磁鋼板
EP4317468A1 (en) Grain-oriented electromagnetic steel sheet and method for producing same
US20240177899A1 (en) Grain-oriented electrical steel sheet and method for manufacturing same
JP2021172854A (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
Kosuge et al. Microstructures and magnetic properties of heatproof domain-refined grain-oriented silicon steel sheets

Legal Events

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

Effective date: 20150519