一種電工鋼板材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種電力變壓器用取向娃鋼，具體設(shè)及一種電工鋼板材。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，人們嘗試將更多的激光技術(shù)應(yīng)用到細(xì)化磁疇技術(shù)研究中。Rauscher等使 用連續(xù)C〇2激光器和高能光纖激光器對取向娃鋼片進(jìn)行激光刻痕，高能光纖激光器使鐵損 降低了大約13%，且娃鋼片表面無損傷。楊玉玲等采用激光氮化方法對取向娃鋼表面進(jìn)行 局域線狀氮化處理，研究了激光工藝參數(shù)對娃鋼表面氮化物形成物的影響，發(fā)明了采用連 續(xù)C〇2激光的取向娃鋼激光局域表面合金化方法，該法在降低鐵損的同時顯著改善了取向 娃鋼的高溫時效性。此方法的缺陷是工藝復(fù)雜且造價較高。
[0003] 作為改進(jìn)，孫鳳久等進(jìn)一步提出了W連續(xù)C〇2激光氮化優(yōu)化磁疇分布方法，在大氣 氣氛下，W合適的氮分子束與一定功率的聚焦連續(xù)C〇2激光束同時共軸垂直作用于娃鋼表 面，可在相互作用區(qū)域形成具有高溫穩(wěn)定性的鐵氮化合物，形成了可穩(wěn)定優(yōu)化細(xì)化主疇分 布的新晶界，全面的改善了取向娃鋼的性能。運(yùn)種工藝使0. 23mm厚度的Z102牌號取向娃 鋼片鐵損降低達(dá)23%，工作溫度高達(dá)1000°C。
[0004] 隨后，具有耐熱性的激光刻痕技術(shù)也獲得了階段性進(jìn)展。咎森巍、朱虹等利用納秒 和飛秒激光加工設(shè)備繼續(xù)深化耐熱激光刻痕技術(shù)試驗(yàn)，結(jié)果表明鐵損值降低幅度隨著紫外 飛秒激光掃描次數(shù)或掃描能量增加而逐漸增大。若進(jìn)一步采用紫外飛秒激光-鹽酸腐蝕方 式處理取向娃鋼表面，可達(dá)到耐熱性好及較高鐵損降低幅度的效果。李海蛟等優(yōu)化了Nd : YAG激光刻痕的工藝參數(shù)，采用工作電流12A，激光頻率3500化，刻痕速率800mm/s的最佳工 藝參數(shù)，可使120牌號取向娃鋼的鐵損降低9. 45%。同時研究了激光刻痕輸入電流大小對 取向娃鋼表面絕緣涂層的影響，并分析了刻痕后樣品在500°CW上溫度鐵損值會回復(fù)升高。
[0005] 寶鋼在發(fā)明專利中提出了一種在取向娃鋼帶鋼上下表面同時進(jìn)行激光刻痕的方 法，將高度聚焦的連續(xù)波激光束同時在運(yùn)行的帶鋼上下表面進(jìn)行劃線，上下表面刻痕線采 用等間距交錯的形式W保證刻痕效果均勻。
[0006] 然而，現(xiàn)有的激光刻痕技術(shù)不具耐熱性，即經(jīng)激光刻痕處理后的娃鋼產(chǎn)品，無法對 其進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，退火會造成其鐵損上升，恢復(fù)至激光刻痕W前?，F(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn) 的刻痕電工鋼產(chǎn)品不能應(yīng)用于對卷鐵屯、變壓器或需要對娃鋼產(chǎn)品進(jìn)行彎曲的鐵屯、進(jìn)行退 火處理的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本實(shí)用新型的目的是提供一種電工鋼板材，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足得到具有優(yōu)異 耐熱性的激光刻痕電工鋼板材產(chǎn)品，使其能夠應(yīng)用于需要進(jìn)行退火處理的領(lǐng)域。
[000引為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取W下技術(shù)方案：
[0009] -種電工鋼板材，所述電工鋼板材包括板狀電工鋼基體、所述基體表面的刻痕溝 槽和所述刻痕溝槽表面分布的含有化Si〇3相的基體層，所述基體的厚度為0.1~2mm，所述 化Si〇3相的直徑為I~lOOnm，其總面積占所述刻痕溝槽表面積的20%~60%。電工鋼板 材的厚度可W為 0. 1mm，0. 15mm，0. 18mm，0. 23mm，0. 27mm，0. 30mm，0. 5mm，0. 7mm，0. 8mm，1mm， 1.51111]1或21111]1等。0曰5;[03相的直徑可^為1皿，5皿，10皿，20皿，50皿，60皿，70皿或100皿 等。
[0010] 所述的電工鋼板材的第一優(yōu)選方案，所述電工鋼基體的厚度為0. 18~0. 27mm。
[0011] 所述的電工鋼板材的第二優(yōu)選方案，所述電工鋼基體的厚度為0. 18mm。
[0012] 所述的電工鋼板材的第=優(yōu)選方案，所述刻痕溝槽的寬度為0. 05~0. 5mm，間隔 為 1 ~20mm?？毯蹨喜鄣膶挾瓤蒞為 0. 05mm、0. 08mm、0.lmm、0. 2mm、0. 3mm或 0. 5mm等，亥Ij 痕溝槽的間隔可W為 1臟、2mm、4mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、16mm或 2Omm等。
[0013] 所述的電工鋼板材的第四優(yōu)選方案，所述化Si〇3相均勻的分布于所述刻痕溝槽表 面。
[0014] 所述的電工鋼板材的第五優(yōu)選方案，所述化Si化相的直徑為20~60nm。
[0015] 所述的電工鋼板材的第六優(yōu)選方案，所述化Si〇3相的直徑為30皿。
[0016] 所述的電工鋼板材的第屯優(yōu)選方案，所述化Si〇3相的總面積占所述刻痕溝槽表面 積的30%。
[0017] 一種所述的電工鋼板材的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[001引 1)激光刻痕處理：激光刻痕處理電工鋼基體，得到具有刻痕溝槽的電工鋼基體；
[0019] 2)Ca0粉末處理刻痕溝槽：于常溫或50°C下，將CaO粉末粘附于所述刻痕溝槽表 面，再噴射高溫水蒸氣3~8min，CaO與所述刻痕溝槽表面的Si化反應(yīng)生成分布于所述刻 痕溝槽表面化Si〇3相；
[0020] 3)沖洗步驟2)所得電工鋼板材并烘干。
[0021] 所述的電工鋼板材的制備方法的第一優(yōu)選技術(shù)方案，所述CaO粉末的粒徑為 0.Ol~10ym。
[0022] 所述的電工鋼板材的制備方法的第二優(yōu)選技術(shù)方案，所述CaO粉末的粒徑為 2Jim。
[0023] 所述的電工鋼板材的制備方法的第S優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述CaO粉末處理刻 痕溝槽的工藝條件包括：于50°C下，將CaO粉末粘附于所述刻痕溝槽表面，再噴射高溫水蒸 氣 5min。
[0024] 所述的電工鋼板材的制備方法的第四優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述CaO粉末粘附的 總表面積占所述刻痕溝槽表面積的50~90%。
[00巧]所述的電工鋼板材的制備方法的第五優(yōu)選技術(shù)方案，步驟2)所述CaO粉末粘附的 總表面積占所述刻痕溝槽表面積的60%。
[0026] 所述的電工鋼板材的制備方法的第六優(yōu)選技術(shù)方案，步驟3)所述沖洗用弱酸性 溶液、中性鹽溶液或清水，時間為2~4min;所述烘干是于常溫下。
[0027] 本實(shí)用新型電工鋼的制備方法中，不限定激光刻痕手段，可采用工業(yè)常用的C〇2激 光器或Nd-YAG激光器對電工鋼進(jìn)行激光處理，隨后對刻痕溝槽處進(jìn)行CaO粉末鋪覆，對其 噴射高溫水蒸氣，CaO粉末與高溫水蒸氣接觸生成化(OH)2并放出大量的熱，使化(OH)2與 溝槽內(nèi)表面接觸區(qū)域局部溫度升至800°CW上（該瞬間高溫時間較短，不會對磁疇附近的 應(yīng)力構(gòu)成影響），進(jìn)一步促使化(OH) 2與基體SiO2發(fā)生反應(yīng)在溝槽表面區(qū)域形成化SiO3產(chǎn) 物，化Si化相對于溝槽附近區(qū)域的拉應(yīng)力或位錯具有強(qiáng)烈的釘扎效應(yīng)，使本實(shí)用新型的激 光刻痕產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐熱性，經(jīng)800°C、保溫化退火處理，由激光刻痕產(chǎn)生的鐵損降低效 果不會消失，基本保留了原有的磁性能。且現(xiàn)有的酸腐蝕技術(shù)會對涂層構(gòu)成腐蝕作用，破壞 了絕緣性能，使產(chǎn)品無法使用。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于CaO不與電工鋼表面的絕緣涂層發(fā)生化 學(xué)反應(yīng)，因此不破壞絕緣涂層，且操作簡單，便于大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0028] 本實(shí)用新型所使用的CaO粉末不宜過大或過小，需嚴(yán)格控制在0.Ol~10ym之 間，粒徑過大會使生成的產(chǎn)物無法釘扎位錯，起不到釘扎效果，粒徑過小易產(chǎn)生團(tuán)聚，會使 產(chǎn)物大小分布不均勻，使有利于釘扎磁疇壁的第二相產(chǎn)物數(shù)量減少。
[0029]化Si化相在刻痕溝槽的表面分布越均勻，其釘扎化SiO3相附近的位錯的效果越 好，從而在電工鋼在加熱時仍能夠?qū)㈣F損保持在較低水平。電工鋼板材的規(guī)格為0. 18mm 厚，CaO粉末的粒徑為2ym，粉末鋪覆面積占刻痕溝槽內(nèi)表面的60%，加熱溫度50°C，腐蝕 時間5min條件下，腐蝕得到的電工鋼板材的刻痕溝槽的化Si化相產(chǎn)物的尺寸（約為30nm) 和分布最均勻，CaSi〇3相的總面積占刻痕溝槽表面的30%?；疭iO3相可W釘扎其附近的位 錯，阻礙位錯運(yùn)動，在化Si〇3相附近獲得高密度的位錯，于化SiO3相邊緣處形成亞晶結(jié)構(gòu)， 晶界使得鋼材在加熱退火時，位錯難W運(yùn)動，難W發(fā)生回復(fù)。由此，即使