方向性電磁鋼板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的方向性電磁鋼板，通過(guò)激光束的照射而在輸送方向上以規(guī)定的間距PL形成有在與所述輸送方向交叉的方向上延伸的槽，所述方向性電磁鋼板的特征在于，所述槽的槽寬方向的中心線(xiàn)的基于最小二乘法得出的線(xiàn)性近似線(xiàn)與所述中心線(xiàn)上的各位置之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值D，以及所述間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(1)，所述中心線(xiàn)上的各位置處的切線(xiàn)同與所述輸送方向正交的方向所成的平均角度超過(guò)0°且為30°以下，[數(shù)式1]0.02≤(D/PL)...(1)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】方向性電磁鋼板及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及卷鐵芯變壓器的鐵芯材料等所使用的方向性電磁鋼板及其制造方法。尤其涉及通過(guò)激光加工在其表面形成槽而使鐵損(core loss)降低的方向性電磁鋼板及其制造方法。
[0002]本申請(qǐng)基于2012年04月27日在日本提出申請(qǐng)的特愿2012 — 103212號(hào)并主張優(yōu)先權(quán)，在先申請(qǐng)的內(nèi)容援引于本申請(qǐng)。

【背景技術(shù)】
[0003]方向性電磁鋼板是包含Si且其結(jié)晶粒的易磁化軸({110} < 001 >方位)與其制造工序中的軋制方向大致一致的電磁鋼板。該方向性電磁鋼板具有磁化朝向軋制方向的磁疇夾著磁疇壁(magnetic domain)而排列多個(gè)的構(gòu)造,這些磁疇壁中多數(shù)是180°磁疇壁。該方向性電磁鋼板的磁疇被稱(chēng)為180°磁疇，方向性電磁鋼板易于在軋制方向上磁化。為此，在比較小的一定的磁化力中，磁通量密度較高，鐵損(能量損失)較低。因此，方向性電磁鋼板是非常優(yōu)秀的變壓器的鐵芯材料。鐵損的指標(biāo)一般使用W17/50[W/kg]。W17/50是在進(jìn)行了交流勵(lì)磁以使在頻率50Hz中最大磁通量密度達(dá)到1.7T時(shí)，方向性電磁鋼板所產(chǎn)生的鐵損的值。在使該Wl7/50變小時(shí)，能夠制造出效率更高的變壓器。
[0004]以下概略地說(shuō)明通常的方向性電磁鋼板的制造方法。通過(guò)退火以及冷軋工序?qū)?guī)定量的Si的經(jīng)熱軋的硅鋼板(熱軋板)調(diào)整為所期望的板厚。接下來(lái)，通過(guò)連續(xù)式的退火爐對(duì)該硅鋼板進(jìn)行退火，并進(jìn)行脫碳以及應(yīng)力消除而進(jìn)行初次再結(jié)晶(結(jié)晶粒徑:20?30 μ m)。接下來(lái)，將包含MgO作為主成分的退火分離材料涂敷在該硅鋼板薄板(以下有時(shí)也簡(jiǎn)記為鋼板)的表面，將鋼板卷繞成螺旋狀(外形為圓筒狀)，在約1200°C的高溫下進(jìn)行20小時(shí)左右的分批退火，在鋼板中形成二次再結(jié)晶組織，并在鋼板表面上形成玻璃保護(hù)膜。
[0005]此時(shí)，鋼板中包含例如MnS、AlN等的阻化劑，因此軋制方向與易磁化磁疇一致的所謂的高斯(Goss)晶粒優(yōu)先結(jié)晶生長(zhǎng)。其結(jié)果是，在精退火后獲得結(jié)晶方位性(結(jié)晶配向性)較高的方向性電磁鋼板。精退火后，螺旋被解卷，在其他的退火爐內(nèi)使鋼板連續(xù)通過(guò)而進(jìn)行平坦化退火，去除鋼板內(nèi)的不需要的應(yīng)力。進(jìn)而，實(shí)施對(duì)鋼板表面賦予張力和電絕緣性的涂層，制造方向性電磁鋼板。
[0006]在經(jīng)這種工序而制造出的方向性電磁鋼板中，即使不進(jìn)行追加的處理鐵損也較低，但賦予與軋制方向(以下，也稱(chēng)為輸送方向)大致垂直并且一定周期(一定間隔)的應(yīng)力時(shí)，鐵損進(jìn)一步下降。此情況下，通過(guò)局部的應(yīng)力而形成軋制方向與磁化正交的90°磁疇，以此處的靜磁能為源而大致長(zhǎng)方形的180°磁疇的磁疇壁間隔變窄(180°磁疇的寬度變小)。鐵損(W17/50)與180°磁疇壁的間隔具有正相關(guān)，因此由于該原理，鐵損下降。
[0007]例如，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所公開(kāi)那樣，通過(guò)激光照射而對(duì)于鋼板賦予應(yīng)力的方法已得到實(shí)用。同樣地，在與方向性電磁鋼板的軋制方向大致垂直地并且以一定周期形成10?30μπι左右的深度的槽后，鐵損降低。這是由于，由于槽的空隙中的磁導(dǎo)的變化而在槽周邊產(chǎn)生磁極，以該磁極為源而180°磁疇壁的間隔變窄，鐵損得以改善。形成槽的方法有:如專(zhuān)利文獻(xiàn)2所公開(kāi)那樣使用電解蝕刻在冷軋板上形成槽的方法、如專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)那樣將機(jī)械的齒形沖壓在冷軋板上的方法、或者如專(zhuān)利文獻(xiàn)4所公開(kāi)那樣通過(guò)激光照射使鋼板(激光照射部)熔融以及蒸發(fā)的方法。
[0008]但是，電力變壓器大體有疊積式鐵芯變壓器和卷鐵芯變壓器。疊積式鐵芯變壓器是層疊并固定多個(gè)電磁鋼板而制造的。另一方面，在卷鐵芯變壓器的制造工序中，一邊卷起方向性電磁鋼板一邊層疊而卷緊，因此包括用于去掉其變形應(yīng)力(例如，彎曲引起的應(yīng)力)的退火工序。因此，使用為了改善鐵損而賦予應(yīng)力的專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)明的方法而制造出的方向性電磁鋼板能夠以維持鐵損改善效果的狀態(tài)原封不動(dòng)使用于疊積式鐵芯變壓器中，但無(wú)法以維持鐵損改善效果的狀態(tài)原封不動(dòng)地使用于卷鐵芯變壓器中。即，在卷鐵芯變壓器中，由于應(yīng)力通過(guò)應(yīng)力消除退火而消失因此鐵損改善效果也消失。另一方面，使用為了改善鐵損而形成槽的方法制造出的方向性電磁鋼板，即使進(jìn)行應(yīng)力消除退火，改善鐵損的效果也不受損，因此具有能夠使用于疊積式鐵芯變壓器以及卷鐵芯變壓器這兩方的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]在此，對(duì)形成槽的方法的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的基于電解蝕刻的方法中，使用例如在二次再結(jié)晶后的表面上形成有玻璃保護(hù)膜的鋼板，通過(guò)激光或機(jī)械的方法線(xiàn)狀地去除表面的玻璃保護(hù)膜，并通過(guò)蝕刻在鐵素體露出的部分形成槽。該方法中，工序變得復(fù)雜而制造成本變高，處理速度有限度。
[0010]在專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的基于機(jī)械的齒形沖壓的方法中，電磁鋼板是包含約3%的Si的非常硬的鋼板，因此齒形容易產(chǎn)生磨損以及損傷。齒形磨損時(shí)，槽深度將產(chǎn)生偏差，因此鐵損改善效果變得不均勻。為了避免該情況，操作上需要嚴(yán)格進(jìn)行齒形的管理。
[0011]在基于激光照射的方法(記為激光法)中，具有能夠通過(guò)高功率密度的聚光激光束進(jìn)行高速槽加工的優(yōu)點(diǎn)。此外，激光法是非接觸加工，因此能夠通過(guò)激光功率等的控制而進(jìn)行穩(wěn)定且均勻的槽加工。在激光法中，為了有效地在鋼板表面形成深度10 μ m以上的槽，以往進(jìn)行了各種嘗試。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了如下方法，S卩，使用高峰值功率的脈沖CO2激光(波長(zhǎng)9?11 μ m)，實(shí)現(xiàn)2X 105W/mm2以上的較高的功率密度(聚光點(diǎn)處的能量密度)，并形成槽。在此，在使用脈沖CO2激光的方法中，在連續(xù)的脈沖期間存在激光停止時(shí)間，因此在以高速使激光束在鋼板面上掃描的情況下，在激光束的掃描線(xiàn)上，通過(guò)各脈沖而形成的孔(點(diǎn)列)相連而形成槽。
[0012]另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)5中公開(kāi)了如下方法，即，使用連續(xù)波激光束而形成連續(xù)地延伸的槽，并使在槽的周邊部產(chǎn)生的熔融物造成的突起大幅降低。
[0013]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0015]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特公昭58 - 26406號(hào)公報(bào)
[0016]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本國(guó)特公昭62 - 54873號(hào)公報(bào)
[0017]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本國(guó)特公昭62 - 53579號(hào)公報(bào)
[0018]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本國(guó)特開(kāi)平6 — 57335號(hào)公報(bào)
[0019]專(zhuān)利文獻(xiàn)5:國(guó)際公開(kāi)第2011/125672號(hào)小冊(cè)子


【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]發(fā)明要解決的課題
[0021]但是，在激光法中存在如下問(wèn)題。通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)5的發(fā)明，可以說(shuō)鋼板表面出現(xiàn)的突起得以最小化，但在槽的底部附近，依然存在伴隨激光照射的熔融再凝固部，其造成鋼板的變形，更具體而言發(fā)生軋制方向的翹曲(所謂的L翹曲)。在組合多個(gè)鋼板而完成變壓器時(shí)，因?yàn)樵撟冃蔚挠绊懚伎障禂?shù)(space factor)下降，存在變壓器的性能下降的問(wèn)題。此外，同樣地由于變形的影響，在層疊以及壓縮過(guò)程中產(chǎn)生局部的應(yīng)力集中，其結(jié)果是可能使作為變壓器的鐵損劣化。
[0022]本發(fā)明是鑒于上述的情況而做出的，其目的在于，在為了降低鐵損而通過(guò)激光加工在表面形成有槽的方向性電磁鋼板中抑制由該槽引起的軋制方向的翹曲等的變形。
[0023]用于解決課題的手段
[0024]本發(fā)明解決上述課題為了達(dá)成該目的而采用以下的手段。SP，
[0025](I)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)所涉及的方向性電磁鋼板，通過(guò)激光束的照射而在輸送方向上以規(guī)定的間距PL形成有在與所述輸送方向交叉的方向上延伸的槽，所述方向性電磁鋼板的特征在于，所述槽的槽寬方向的中心線(xiàn)的基于最小二乘法得出的線(xiàn)性近似線(xiàn)與所述中心線(xiàn)上的各位置之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值D，以及所述間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(I)；所述中心線(xiàn)上的各位置處的切線(xiàn)同與所述輸送方向正交的方向所成的平均角度超過(guò)0°且為30°以下。
[0026][數(shù)式I]
[0027]0.02 ( (D/PL)...(I)
[0028](2)上述(I)所記載的方向性電磁鋼板中，也可以是，所述槽在所述方向性電磁鋼板上形成為曲線(xiàn)狀。
[0029](3)上述⑴或⑵所記載的方向性電磁鋼板中，也可以是，所述槽形成在所述方向性電磁鋼板的表面以及背面。
[0030](4)上述(3)所記載的方向性電磁鋼板中，也可以是，在所述表面上形成的槽的位置與在所述背面上形成的槽的位置是相同的位置。
[0031]此外，
[0032](5)本發(fā)明的一個(gè)形態(tài)所涉及的方向性電磁鋼板的制造方法，對(duì)方向性電磁鋼板照射激光束，從而在輸送方向上以規(guī)定的間距PL形成在與所述輸送方向交叉的方向上延伸的槽，所述方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，所述槽的槽寬方向的中心線(xiàn)的基于最小二乘法得出的線(xiàn)性近似線(xiàn)與所述中心線(xiàn)上的各位置之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值D，以及所述間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(I);所述中心線(xiàn)上的各位置處的切線(xiàn)同與所述輸送方向正交的方向所成的平均角度超過(guò)0°且為30°以下。
[0033][數(shù)式2]
[0034]0.02 彡(D/PL)...(I)
[0035](6)上述(5)所記載的方向性電磁鋼板的制造方法中，也可以是，所述激光束的波長(zhǎng)在0.4 μ m?2.1 μ m的范圍內(nèi)。
[0036]發(fā)明的效果
[0037]根據(jù)上述的形態(tài)，在為了降低鐵損而通過(guò)激光加工在表面上形成有槽的方向性電磁鋼板中，能夠抑制由該槽引起的軋制方向的翹曲等的變形。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是對(duì)在本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的表面通過(guò)激光加工而形成槽的狀況進(jìn)行表示的示意圖。
[0039]圖2是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板上所形成的槽(曲線(xiàn))的形狀的詳細(xì)進(jìn)行表示的示意圖。
[0040]圖3是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板上所形成的多個(gè)曲線(xiàn)組(槽組)彼此的配置例進(jìn)行表示的示意圖。
[0041]圖4A是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的槽形狀的第一例進(jìn)行表示的示意圖。
[0042]圖4B是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的槽形狀的第二例進(jìn)行表示的示意圖。
[0043]圖4C是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的槽形狀的第三例進(jìn)行表示的示意圖。
[0044]圖4D是對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的槽形狀的第四例進(jìn)行表示的示意圖。
[0045]圖5A是對(duì)激光加工所使用的激光掃描器的第一構(gòu)成例進(jìn)行表示的示意圖。
[0046]圖5B是對(duì)激光加工所使用的激光掃描器的第二構(gòu)成例進(jìn)行表示的示意圖。
[0047]圖5C是對(duì)激光加工所使用的激光掃描器的第三構(gòu)成例進(jìn)行表示的示意圖。
[0048]圖6是對(duì)槽的中心線(xiàn)相對(duì)線(xiàn)性近似線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值與占空系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行表示的圖。
[0049]圖7是對(duì)其他的實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的剖面形狀進(jìn)行表示的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0050]以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。另外，在本說(shuō)明書(shū)以及附圖中，對(duì)于具有實(shí)質(zhì)上相同的功能構(gòu)成的構(gòu)成要素，標(biāo)注相同的符號(hào)，從而省略重復(fù)說(shuō)明。
[0051]本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板具備鋼板、形成在鋼板的表面上的玻璃保護(hù)膜、及形成在玻璃保護(hù)膜之上的絕緣保護(hù)膜。鋼板通常以作為方向性電磁鋼板的原料而使用的含有Si的鐵合金構(gòu)成。作為一例，本實(shí)施方式的鋼板的組成為，Si ;2.5質(zhì)量％以上
4.0質(zhì)量％以下，C ；0.02質(zhì)量％以上0.10質(zhì)量％以下，Mn ；0.05質(zhì)量％以上0.20質(zhì)量％以下，酸可溶性Al ；0.020質(zhì)量％以上0.040質(zhì)量％以下，N ；0.002質(zhì)量％以上0.012質(zhì)量％以下，S ;0.001質(zhì)量％以上0.010質(zhì)量％以下，P ；0.01質(zhì)量％以上0.04質(zhì)量％以下，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。此外,鋼板的厚度一般而言設(shè)為0.15mm以上0.35mm以下。鋼板的寬度例如為Im左右。
[0052]另外，本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板，除了含有上述元素以外還可以在不損害方向性電磁鋼板的機(jī)械特性及磁特性的范圍內(nèi)含有Cu、Cr、Sn、Sb、T1、B、Ca、REM(Y、Ce、La等的稀土類(lèi)元素)等作為不可避的雜質(zhì)或作為使磁特性良好的元素。
[0053]如圖1所示，本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板上，相對(duì)于軋制方向周期性地形成在鋼板I的表面沿著與軋制方向大致垂直的方向(板寬方向)的曲線(xiàn)狀的槽G (參照?qǐng)D2)。關(guān)于槽G的剖面形狀，如公知那樣，例如設(shè)為槽深度5 μ m以上50 μ m以下且槽寬度10 μ m以上300 μ m以下。槽G的間距優(yōu)選為2mm以上1mm以下。在本實(shí)施方式中，在鋼板I的表面，槽G形成為曲線(xiàn)狀而不是一直線(xiàn)狀。以下，對(duì)槽G的槽寬方向的中心線(xiàn)(以下，也簡(jiǎn)稱(chēng)為槽G的中心線(xiàn))所描畫(huà)的曲線(xiàn)的優(yōu)選的形狀進(jìn)行說(shuō)明。以下，為了便于說(shuō)明，也將由槽G的中心線(xiàn)所描畫(huà)的曲線(xiàn)簡(jiǎn)稱(chēng)為曲線(xiàn)。通常，如圖1所示，遍布鋼板I的約Im的整個(gè)寬度分別被多個(gè)槽G的集合即多個(gè)曲線(xiàn)組Gsl、Gs2、Gs3(以下省略)覆蓋。通常難以用一臺(tái)激光掃描器形成整個(gè)寬度的槽，所以用多個(gè)激光掃描器LS1、LS2、LS3(以下省略)進(jìn)行槽形成處理。其結(jié)果是，多個(gè)曲線(xiàn)組Gsl、Gs2、Gs3(以下省略)形成在鋼板I上。但是，不限定于此，也可以遍布整個(gè)寬度地以一臺(tái)激光掃描器形成單一的曲線(xiàn)組。關(guān)于激光掃描器的構(gòu)造，將在后面詳細(xì)敘述。此外，以下，在無(wú)需確定是曲線(xiàn)組Gsl、Gs2、Gs3(以下省略)的哪一個(gè)的情況下，統(tǒng)稱(chēng)為曲線(xiàn)組Gs。
[0054]各曲線(xiàn)組Gs分別包含以規(guī)定的間距PL形成的多個(gè)曲線(xiàn)G(槽G)。在圖2中，為了便于說(shuō)明，僅示出了一條曲線(xiàn)G。在本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板中，曲線(xiàn)G相對(duì)于線(xiàn)性近似線(xiàn)C的標(biāo)準(zhǔn)偏差值D與間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(I)。在本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板中，關(guān)于構(gòu)成各曲線(xiàn)組Gs的全部的曲線(xiàn)G，該式(I)成立。
[0055][數(shù)式3]
[0056]0.02 彡(D/PL)...(I)
[0057]標(biāo)準(zhǔn)偏差值D如以下所述而求出。首先，在將與鋼板I的輸送方向垂直的方向設(shè)為X軸并將輸送方向設(shè)為I軸的坐標(biāo)系中，將曲線(xiàn)G表現(xiàn)為函數(shù)y = f (X)，并使用眾所周知的最小二乘法求出與取為I = ax+b的形式的曲線(xiàn)G相對(duì)的線(xiàn)性近似線(xiàn)C。接下來(lái)，將該線(xiàn)性近似線(xiàn)C的方向設(shè)為X軸并將與X軸垂直的方向設(shè)為Y軸而重新取坐標(biāo)系，并將曲線(xiàn)G表現(xiàn)為Y = g(X)的形式。X軸以及Y軸有時(shí)也與X軸以及y軸平行，但根據(jù)曲線(xiàn)G的形狀，有時(shí)也如圖2所示，相對(duì)于X軸以及y軸而傾斜。標(biāo)準(zhǔn)偏差值D通過(guò)以下的式(2)來(lái)定義。
[0058][數(shù)式4]
[0059]D= — |dr|F|2...(2)

? L(: O
[0060]此外，在本實(shí)施方式中，如圖2所示，將曲線(xiàn)G的振幅A定義為，線(xiàn)性近似線(xiàn)C到曲線(xiàn)G的在上方(Y軸的正方向)距線(xiàn)性近似線(xiàn)C最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距離Au與線(xiàn)性近似線(xiàn)C到曲線(xiàn)G的在下方(Y軸的負(fù)方向)距線(xiàn)性近似線(xiàn)C最遠(yuǎn)的點(diǎn)的距離Ab之和(A = Au+Ab)。
[0061]接下來(lái)，對(duì)如式(I)那樣將(D/PL)設(shè)為0.02以上的理由進(jìn)行說(shuō)明。在槽G的中心線(xiàn)為一直線(xiàn)狀的以往方法的情況下(D/PL = O)，成為變形的基點(diǎn)的槽G的、槽寬方向的中心位置在上述線(xiàn)性近似線(xiàn)C上排列成一直線(xiàn)狀。與此相對(duì)，本
【發(fā)明者】們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使槽G的中心線(xiàn)彎曲而使上述變形的基點(diǎn)相對(duì)于上述線(xiàn)性近似線(xiàn)C的位置而分散(具體而言，在從圖2所示的X軸方向觀(guān)察曲線(xiàn)G時(shí)，曲線(xiàn)G上的各點(diǎn)的位置在Y軸方向上分散)時(shí)，能夠降低鋼板整體的翹曲變形量。對(duì)該變形基點(diǎn)的分散程度進(jìn)行表示的量是標(biāo)準(zhǔn)偏差值D，但相對(duì)于翹曲變形而言重要的是與帶有其長(zhǎng)度的維度的量的槽間距PL的大小相對(duì)的比例。如后面的實(shí)施例所述可知，如果(D/PL)為0.02以上，則能夠增大占空系數(shù)。另外，作為本實(shí)施方式中的槽G的形狀，不是一直線(xiàn)狀即可，考慮如圖4A所示的圓弧狀的形狀、及如圖4B所示的不是一連續(xù)的平滑的曲線(xiàn)狀而是將多個(gè)直線(xiàn)連接而獲得的分段直線(xiàn)狀的形狀等各種形狀，但上述的翹曲變形機(jī)制是不變的，通過(guò)使(D/PL)為0.02以上能夠獲得同等的效果。
[0062]用于獲得鋼板I的翹曲量降低效果的(D/PL)的上限值不特別存在，但如果(D/PL)過(guò)大，則曲線(xiàn)G的振幅A變大，曲線(xiàn)G同與輸送方向正交的方向所成的角度變大。眾所周知，在以往的形成一直線(xiàn)狀的槽G引起的磁疇細(xì)分化技術(shù)中，槽G的方向同與輸送方向正交的方向所成的角度超過(guò)±30°時(shí)，鐵損降低效果下降。本實(shí)施方式所涉及的曲線(xiàn)狀的槽G的情況也同樣地，在槽G的方向同與輸送方向正交的方向所成的角度的平均值超過(guò)±30°時(shí)，鐵損不易下降，因此希望槽G的方向同與輸送方向正交的方向所成的角度的平均值為±30°以?xún)?nèi)。更具體而言，在將以曲線(xiàn)G上的各點(diǎn)定義的曲線(xiàn)G的切線(xiàn)同與輸送方向正交的方向所成的角度為Θ (° )時(shí)，希望Θ滿(mǎn)足以下的式(3)。
[0063][數(shù)式5]
[0064]
CF < 去獻(xiàn)I則<30β...(3)
[0065]進(jìn)而，從鐵損降低的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，更優(yōu)選的是，槽G(曲線(xiàn)G)是平滑的，而且在槽G(曲線(xiàn)G)上的全部的點(diǎn)處槽G的方向同與輸送方向正交的方向所成的角度為±30°以?xún)?nèi)。
[0066]另外，在以上的說(shuō)明中以連續(xù)延伸的槽G為前提進(jìn)行了說(shuō)明。這種槽G如專(zhuān)利文獻(xiàn)5所公開(kāi)那樣，通過(guò)使用連續(xù)波激光使激光束在鋼板I上連續(xù)地掃描而獲得。另一方面，在其他的實(shí)施方式中，例如也可以是具有如專(zhuān)利文獻(xiàn)4所公開(kāi)那樣使用時(shí)間上間歇地振蕩的激光而獲得的點(diǎn)列的槽或虛線(xiàn)狀的槽的電磁鋼板。
[0067]此外，作為本實(shí)施方式，如圖3所示，通過(guò)使曲線(xiàn)組Gsl中的曲線(xiàn)與曲線(xiàn)組Gs2中的曲線(xiàn)G的兩端彼此完全一致，從而雖然使用多個(gè)激光掃描器也能夠獲得如一條曲線(xiàn)G連得較長(zhǎng)那樣的曲線(xiàn)組Gs。此時(shí)，對(duì)于連成一條的范圍的曲線(xiàn)G，如果使相對(duì)于與上述完全同樣地獲得的線(xiàn)性近似線(xiàn)C的標(biāo)準(zhǔn)偏差值D為式(I)的范圍，則能夠獲得翹曲量較小的方向性電磁鋼板。
[0068]進(jìn)而，如圖7所示，槽G的形成也可以在鋼板I的表面和背面兩方進(jìn)行。由此，與僅在單面形成槽G的情況相比較，能夠進(jìn)一步降低鋼板I的翹曲量。圖7是對(duì)從板寬方向觀(guān)察鋼板I時(shí)的鋼板I的剖面形狀進(jìn)行表示的示意圖。在圖7中，在鋼板I的表面Ia以及背面Ib形成有槽G，在表面Ia上形成的槽G (曲線(xiàn)G)的位置與在背面Ib上形成的槽G (曲線(xiàn)G)的位置是相同的位置。在此，所謂相同的位置，不僅僅包括表面Ia的槽G的位置與背面Ib的槽G的位置一致的情況，還包括即使在軋制方向以及板寬方向的至少一方的方向上兩個(gè)槽G偏離但偏離量為槽G的槽寬度以下的情況。這樣，在鋼板I的表面Ia以及背面Ib上形成的曲線(xiàn)G(槽G)的位置相同的情況下，與在鋼板I的表面Ia以及背面Ib上形成的曲線(xiàn)G的位置不同的情況相比較，能夠進(jìn)一步降低鋼板I的翹曲量。
[0069]接下來(lái)，使用附圖對(duì)本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板的制造方法的一實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。首先，本實(shí)施方式所涉及的方向性電磁鋼板基本上以例如原料采用硅鋼板坯，并通過(guò)對(duì)以熱軋工序、退火工序、冷軋工序、脫碳退火工序、精退火工序、平坦化退火工序以及絕緣保護(hù)膜形成工序這一順序?qū)嵤┑姆较蛐噪姶配摪宓囊话愕闹圃爝^(guò)程增加了基于激光照射的周期的槽形成工序而制造的?；诩す庹丈涞牟坌纬稍诶滠埞ば蚝?、絕緣保護(hù)膜形成工序前的某處或絕緣保護(hù)膜形成工序后進(jìn)行。在絕緣保護(hù)膜形成工序后進(jìn)行槽形成的情況下，在激光照射周邊部產(chǎn)生絕緣保護(hù)膜剝離的部分，因此希望再次進(jìn)行絕緣保護(hù)膜形成。在本實(shí)施方式中，以在平坦化退火工序后且絕緣保護(hù)膜形成工序前進(jìn)行基于激光照射的槽形成的情況為例進(jìn)行說(shuō)明，但在其他工序時(shí)也能夠使用與以下同樣的照射方法。
[0070]以下，使用對(duì)具備本實(shí)施方式中使用的激光光源以及激光掃描器的制造裝置的一例進(jìn)行表示的示意圖，對(duì)基于激光照射的槽形成方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。圖1示出了激光光源以及激光掃描器。鋼板I以規(guī)定的線(xiàn)速度VL在軋制方向(輸送方向)上以一定速度通過(guò)。如圖所不，從多個(gè)激光光源L01、L02、L03 (以下省略)輸出的光分別經(jīng)由光纖3 (參照?qǐng)D5A?圖5C)傳送到多個(gè)激光掃描器LS1、LS2、LS3 (以下省略)。這些激光掃描器LS1、LS2、LS3(以下省略)分別向鋼板I上照射激光束LB1、LB2、LB3(以下省略)，由此在鋼板I上形成曲線(xiàn)組Gsl、Gs2、Gs3(以下省略)。
[0071]以下，在不需要確定激光光源L01、L02、L03(以下省略)的某一個(gè)的情況下，統(tǒng)稱(chēng)為激光光源L0。此外，在不需要確定激光掃描器LS1、LS2、LS3(以下省略)的某一個(gè)的情況下，統(tǒng)稱(chēng)為激光掃描器LS。此外，在不需要確定激光束LB1、LB2、LB3(以下省略)的某一個(gè)的情況下，統(tǒng)稱(chēng)為激光束LB。
[0072]作為激光光源L0，優(yōu)選使用波長(zhǎng)0.4?2.1 μ m且聚光性高的激光光源，即如光纖激光器、薄盤(pán)式的YAG激光器那樣的激光光源。在使用從這種激光光源LO射出的激光束LB時(shí)，等離子體的影響變小，能夠抑制突起的產(chǎn)生。
[0073]圖5A是對(duì)激光掃描器LS的構(gòu)成的一例進(jìn)行表不的圖。作為該激光掃描器LS,例如能夠使用眾所周知的檢流計(jì)式掃描器。這種激光掃描器LS如圖5A所示，包括:聚光透鏡6，用于使從經(jīng)由光纖3與激光光源LO連接的準(zhǔn)直儀5射出的激光束LB聚光；及反射激光束LB的兩片檢流計(jì)式反射鏡GMl以及GM2。
[0074]通過(guò)調(diào)整這兩片檢流計(jì)式反射鏡GMl以及GM2的角度，能夠使由聚光透鏡6聚光的激光束LB在鋼板I上高速掃描。在如圖5A所示的激光掃描器LS的構(gòu)成例中，通過(guò)檢流計(jì)式反射鏡GM2的旋轉(zhuǎn)，主要進(jìn)行向與軋制方向正交的方向(板寬方向)的激光束LB的掃描。此外，檢流計(jì)式反射鏡GMl的旋轉(zhuǎn)主要承擔(dān)通過(guò)與板寬方向正交的方向(即軋制方向)的掃描來(lái)制作出來(lái)自線(xiàn)性近似線(xiàn)的間隔(振幅)的作用。為了校正根據(jù)兩片檢流計(jì)式反射鏡GMl以及GM2的偏轉(zhuǎn)角的組合而產(chǎn)生的工作距離的變化，聚光透鏡6能夠在激光束LB的光軸方向上前后動(dòng)作。當(dāng)然，激光掃描器LS的構(gòu)成不限于圖5A所示的構(gòu)成，只要是在鋼板I內(nèi)能夠二維地描畫(huà)出曲線(xiàn)G(槽G)即可。
[0075]例如，考慮如圖5B所示那樣，在如專(zhuān)利文獻(xiàn)5所公開(kāi)的多面反射鏡中組合了一片檢流計(jì)式反射鏡而成的構(gòu)成。
[0076]在圖5B所示的激光掃描器LS的構(gòu)成例中，通過(guò)多面反射鏡10的旋轉(zhuǎn)，主要進(jìn)行向板寬方向的激光束LB的掃描。此外，檢流計(jì)式反射鏡GMl的旋轉(zhuǎn)主要承擔(dān)通過(guò)軋制方向的掃描來(lái)制作出來(lái)自線(xiàn)性近似線(xiàn)的間隔(振幅)的作用。f Θ透鏡20被用作聚光透鏡。伴隨激光束LB的掃描，即使激光束LB斜著向f Θ透鏡20入射，也能夠?qū)⒓す馐鳯B的焦點(diǎn)維持在鋼板I上。
[0077]此外,例如,如果米用如圖5C所不那樣對(duì)于兩根激光束LB使用共通的多面反射鏡10的構(gòu)成，則在為了在鋼板I的板寬方向整體形成槽G而需要使用多個(gè)激光掃描器LS的情況下，能夠削減激光掃描器LS的臺(tái)數(shù)，所以能夠使制造裝置整體小型化。
[0078]槽G的寬度以及深度由激光束LB的輸出、掃描速度以及聚光形狀等的參數(shù)決定。調(diào)整這些參數(shù)，以使槽深度為5 μ m以上50 μ m以下且槽寬度為10 μ m以上300 μ m以下。為了以規(guī)定的間距PL照射，進(jìn)行一次掃描的時(shí)間，即從掃描寬度的始端開(kāi)始激光照射后進(jìn)行激光掃描直到掃描寬度的終端為止并到下一次的從掃描的始端開(kāi)始激光照射為止的時(shí)間T，如以下的式(4)那樣設(shè)定。
[0079]PL = TXVL- (4)
[0080]圖4C以及圖4D中分別示出了通過(guò)來(lái)自一臺(tái)激光掃描器LS的激光束LB的掃描而獲得的一條曲線(xiàn)G(槽G)的形狀例作為本實(shí)施方式。根據(jù)這些曲線(xiàn)G計(jì)算的(D/PL)是相同的，但在如圖4C那樣曲線(xiàn)G的I周期的波長(zhǎng)λ過(guò)短時(shí)，要求向輸送方向進(jìn)行高速的掃描，有時(shí)受到掃描器中允許的最高掃描速度的制約。另一方面，在圖4D的情況下，與圖4C相比，曲線(xiàn)G的波長(zhǎng)λ較大，不易受到掃描速度的制約。例如，作為一實(shí)施方式，在形成如圖4C以及圖4D的正弦波形狀的曲線(xiàn)G的情況下，使曲線(xiàn)G的波長(zhǎng)λ為1mm以上在工業(yè)生產(chǎn)中是適當(dāng)?shù)摹?br> [0081]實(shí)施例
[0082]接下來(lái)，對(duì)為了確認(rèn)本實(shí)施方式的效果而實(shí)施的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。首先，準(zhǔn)備板坯，該板坯的組成為:Si ;3.0質(zhì)量％，C;0.05質(zhì)量％，Mn ；0.1質(zhì)量％，酸可溶性Al ；0.02質(zhì)量％4 ;0.01質(zhì)量％，S ;0.01質(zhì)量％，P ；0.02質(zhì)量％，其余為Fe以及不可避免的雜質(zhì)。對(duì)于該板坯，以1280°C實(shí)施熱軋，制出厚度2.3mm的熱軋材。接下來(lái)，對(duì)于熱軋材，以1000°C Xl分鐘的條件進(jìn)行熱處理。在熱處理后施行酸洗處理的基礎(chǔ)上實(shí)施冷軋，制出厚度0.23mm的冷軋材。對(duì)于該冷軋材，在以800°C X2分鐘的條件實(shí)施了脫碳退火后，涂敷了以氧化鎂為主成分的退火分離材料。然后，以將涂敷了退火分離材料的冷軋材卷繞成螺旋狀的狀態(tài)裝入分批式爐，以1200°C X 20個(gè)小時(shí)的條件實(shí)施精退火。之后在進(jìn)行平坦化退火后，通過(guò)以下詳述的方法進(jìn)行基于激光照射的槽形成，最后形成絕緣保護(hù)膜。
[0083]作為激光掃描器LS等的制造裝置，使用了圖1及圖5A所示的裝置。對(duì)使用摻雜了 Yb作為激光媒質(zhì)的光纖激光器作為激光光源LO的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖1中，鋼板I是通過(guò)上述的過(guò)程而制成的精退火后的板寬度100mm的方向性電磁鋼板，在鐵素體表面形成有玻璃保護(hù)膜。鋼板I以線(xiàn)速度VL在軋制方向(輸送方向)上以一定速度通過(guò)。
[0084]激光束強(qiáng)度P是1000W，聚光束徑d是0.04mm,間距PL是5mm。各瞬間的速度具有沿著曲線(xiàn)G的切線(xiàn)的方向，但射影到線(xiàn)性近似線(xiàn)的速度的大小在8000±450mm/s的范圍內(nèi)。使用這些激光束照射條件而形成了圖4A所示的大致圓弧狀的槽G。以每一臺(tái)掃描器I的掃描寬度決定的槽的長(zhǎng)度Lc(參照?qǐng)D2)是100mm。在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)使振幅A為參數(shù)并使之變化，從而制作出具有不同的曲線(xiàn)形狀的槽G的方向性電磁鋼板。依賴(lài)于振幅A，槽寬度在55±5μπι的范圍內(nèi)，槽深度在15±3μπι的范圍內(nèi)。
[0085]此外，作為比較例，以對(duì)于相同的鋼板原料沖壓機(jī)械的齒形的方法形成槽。此時(shí)，槽的形狀是一直線(xiàn)狀，間距PL是5mm。槽寬度是52 μ m,槽深度是14 μ m,獲得了與上述激光法大致相同的剖面形狀的槽。
[0086]作為由激光束LB的照射形成的翹曲量的影響評(píng)價(jià)，進(jìn)行了基于JIS2550的占空系數(shù)的測(cè)量。另外，如前所述，占空系數(shù)大意味著鋼板I的翹曲量得到了降低。
[0087]圖6示出了占空系數(shù)的測(cè)量結(jié)果。圖6所示的圖表的橫軸表示以上述的方法求出的(D/PL)，縱軸表示占空系數(shù)。另外，圖6中以白圈示出了比較例涉及的機(jī)械上形成的一直線(xiàn)狀槽的情況(D/PL = O)的占空系數(shù)。如圖6所示，可知，(D/PL)小于0.02的情況下，通過(guò)激光法獲得的槽G與機(jī)械式的一直線(xiàn)狀槽相比較，占空系數(shù)處于劣勢(shì)，但在(D/PL)為
0.02以上的情況下，與機(jī)械式相比，能夠增大占空系數(shù)。尤其在(D/PL)為0.05以上的情況下，占空系數(shù)為96.5%以上，進(jìn)而，在(D/PL)為0.1以上的情況下，占空系數(shù)示出了 97%以上的較大的值。
[0088]根據(jù)以上的結(jié)果可知，標(biāo)準(zhǔn)偏差值D與槽間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足上述的式⑴的情況下，能夠降低鋼板I的翹曲變形量。并且，通過(guò)能夠降低翹曲變形量，在鋼板作為卷鐵芯變壓器的鐵芯材料而被層疊以及壓縮的情況下，占空系數(shù)變高，作為變壓器的性能較高，并且由于能夠緩和應(yīng)力集中的影響，因此能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)秀的鐵損特性。
[0089]以上，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換及其他的變更。本發(fā)明并不受前述的說(shuō)明限定，其僅由后附的權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
[0090]工業(yè)上的可用性
[0091]根據(jù)本發(fā)明，在通過(guò)激光束照射在鋼板的表面形成槽時(shí)，能夠降低由槽的形成引起的鋼板的變形量，所以在鋼板作為卷鐵芯變壓器的鐵芯材料而被層疊以及壓縮時(shí)，占空系數(shù)變高，作為變壓器的性能較高，并且緩和應(yīng)力集中的影響，因此能夠提供具有優(yōu)秀的鐵損特性的電磁鋼板。
[0092]符號(hào)說(shuō)明
[0093]I方向性電磁鋼板(鋼板)
[0094]3 光纖
[0095]5準(zhǔn)直儀
[0096]6聚光透鏡
[0097]10多面反射鏡
[0098]20 f Θ 透鏡
[0099]LB激光束
[0100]PL槽間距
[0101]LO激光光源
[0102]LS激光掃描器
[0103]G槽(曲線(xiàn))
[0104]Gs曲線(xiàn)組
【權(quán)利要求】
1.一種方向性電磁鋼板，通過(guò)激光束的照射而在輸送方向上以規(guī)定的間距PL形成有在與所述輸送方向交叉的方向上延伸的槽， 所述方向性電磁鋼板的特征在于， 標(biāo)準(zhǔn)偏差值D以及所述間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(I)，其中，該標(biāo)準(zhǔn)偏差值D是所述槽的槽寬方向的中心線(xiàn)的基于最小二乘法得出的線(xiàn)性近似線(xiàn)與所述中心線(xiàn)上的各位置之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值， [數(shù)式I] 0.02 ( (D/PL)...(I) 所述中心線(xiàn)上的各位置處的切線(xiàn)同與所述輸送方向正交的方向所成的平均角度超過(guò)0°且為30°以下。
2.如權(quán)利要求1所述的方向性電磁鋼板，其特征在于， 所述槽在所述方向性電磁鋼板上形成為曲線(xiàn)狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方向性電磁鋼板，其特征在于， 所述槽形成在所述方向性電磁鋼板的表面以及背面。
4.如權(quán)利要求3所述的方向性電磁鋼板，其特征在于， 在所述表面上形成的槽的位置與在所述背面上形成的槽的位置是相同的位置。
5.一種方向性電磁鋼板的制造方法，對(duì)方向性電磁鋼板照射激光束，從而在輸送方向上以規(guī)定的間距PL形成在與所述輸送方向交叉的方向上延伸的槽， 所述方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于， 標(biāo)準(zhǔn)偏差值D以及所述間距PL的關(guān)系滿(mǎn)足下述的式(I)，其中，該標(biāo)準(zhǔn)偏差值D是所述槽的槽寬方向的中心線(xiàn)的基于最小二乘法得出的線(xiàn)性近似線(xiàn)與所述中心線(xiàn)上的各位置之間的距離的標(biāo)準(zhǔn)偏差值， [數(shù)式2] 0.02 ( (D/PL)...(I) 所述中心線(xiàn)上的各位置處的切線(xiàn)同與所述輸送方向正交的方向所成的平均角度超過(guò)0°且為30°以下。
6.如權(quán)利要求5所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于， 所述激光束的波長(zhǎng)在0.4 μ m?2.1 μ m的范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C21D8/12GK104203486SQ201380019339
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月27日
【發(fā)明者】平野弘二, 新井聰, 濱村秀行, 今井浩文 申請(qǐng)人:新日鐵住金株式會(huì)社