取向電工鋼板及其制造方法與流程

本發(fā)明涉及取向電工鋼板及其制造方法。

背景技術(shù)：

取向電工鋼板作為變壓器等電氣設(shè)備的鐵芯材料來(lái)使用，為減少電氣設(shè)備的功率損耗且提高效率，所使用的鋼板應(yīng)當(dāng)具有鐵損低、磁通密度高的磁性能。

通常，取向電工鋼板是指經(jīng)過(guò)熱軋、冷軋、退火工藝在軋制方向上具有{110}<001>取向的集合組織(gosstexture)的材料。

就這種取向電工鋼板而言，{110}<001>取向在鐵的易磁化軸方向上的取向程度越高磁性能越優(yōu)異。

在取向電工鋼板的制造工藝中，首先將具備電工鋼板所需組分的鋼材制成板坯(slab)，對(duì)該板坯加熱之后進(jìn)行熱軋從而獲得熱軋鋼板。之后，該熱軋鋼板根據(jù)需要選擇性地進(jìn)行熱軋板退火，再進(jìn)行一次或根據(jù)需要進(jìn)行數(shù)次的冷軋，從而制造具有所需厚度的冷軋鋼板。制得的冷軋鋼板在進(jìn)行脫碳退火以及選擇性地進(jìn)行氮化處理之后，在涂覆退火隔離劑的狀態(tài)下進(jìn)行高溫退火(還稱(chēng)之為最終退火或2次再結(jié)晶退火)。

如上所述，在進(jìn)行高溫退火之后，選擇性地進(jìn)行平坦化退火，以矯正鋼板的形狀。并且，在進(jìn)行該平坦化退火之前或之后根據(jù)需要實(shí)施張力涂覆以對(duì)鋼板附加張力。對(duì)于這種張力涂覆，將無(wú)機(jī)物涂覆液、或有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂覆液涂覆到鋼板的表面，再進(jìn)行烘烤(baking)處理，就可在鋼板的表面形成薄薄的絕緣膜，因此還被稱(chēng)作絕緣涂覆。

另外，對(duì)取向電工鋼板進(jìn)行減小磁疇寬度的磁疇細(xì)化處理，以提高磁性能。

磁疇細(xì)化方法是通過(guò)物理方法在電工鋼板的表面形成線(xiàn)狀凹槽(lineargroove)的方法。這種用于形成凹槽(groove)的物理方法包括蝕刻法、滾軸法，優(yōu)選使用激光輻照方法。

根據(jù)去應(yīng)力退火之后是否仍能保持磁疇細(xì)化改善效果，將該磁疇細(xì)化方法分為臨時(shí)磁疇細(xì)化和永久磁疇細(xì)化。

通過(guò)激光輻照形成凹槽的永久磁疇細(xì)化方法可以在電工鋼板制造工藝的中間階段或后期階段實(shí)施。在進(jìn)行最終冷軋之后，凹槽可以在進(jìn)行脫碳退火之前或之后，或者進(jìn)行高溫退火之前或之后形成。

使用激光的永久磁疇細(xì)化方法是，向高速移動(dòng)的電工鋼板表面照射高功率的激光，經(jīng)激光輻照使基底部熔融而形成凹槽(groove)的方法。此時(shí)所使用的激光可以是q開(kāi)關(guān)激光、脈沖激光、或連續(xù)波激光。

如上所述，如果使用激光進(jìn)行永久磁疇細(xì)化，將激光束照射到電工鋼板上時(shí)，激光束會(huì)使鋼板的表面熔融而形成凹槽。

因此，依靠激光的永久磁疇細(xì)化方法會(huì)因熔融而形成很深的凹槽，所以在形成凹槽過(guò)程中應(yīng)盡量降低激光能量密度。即，通過(guò)盡量降低形成凹槽過(guò)程中所需的激光能量密度，能夠使用低功率激光高速地形成線(xiàn)狀凹槽。

另外，在形成凹槽過(guò)程中，如果熔融合金層殘留在凹槽的一部分或整個(gè)內(nèi)部，則凹槽附近的熱影響將增大，因此鋼板表面中照射了激光的部分的磁通密度會(huì)嚴(yán)重變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種取向電工鋼板，通過(guò)較低的能量密度形成有線(xiàn)狀凹槽，在激光輻照之后鐵損改善特性依然優(yōu)異。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種取向電工鋼板的制造方法，可通過(guò)較低的能量密度形成凹槽，在激光輻照之后鐵損改善特性依然優(yōu)異，并且能夠高速掃描激光而形成線(xiàn)狀凹槽。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板，其為在表面形成有凹槽的取向電工鋼板，所述凹槽是在所述電工鋼板的表面涂覆有非金屬氧化物層的狀態(tài)下形成，所述凹槽以凹槽的寬度(wb)與深度(db)之比為3.4：1至1.5：1的方式形成窄深的凹槽。

所述凹槽包括凹槽的寬度(wb)與深度(db)之比為3.2：1至2：1的窄深的凹槽。

將曲率半徑(rbb)與曲率半徑(rsb)的垂直切線(xiàn)相互連接的切線(xiàn)的拐點(diǎn)(xb)形成在低于所述凹槽1/2深度(1/2da)之處，其中，曲率半徑(rbb)為所述凹槽的底部中最深處的曲率半徑，曲率半徑(rsb)為自所述凹槽的最深處至凹槽1/4深度(db)的凹槽表面的曲率半徑。

在所述凹槽，所述凹槽的最深處的曲率半徑(rbb)可以是0.2μm至100μm。

所述非金屬氧化物層可以由mg2sio4、mgal2o4、mno、mno2或mn2sio4中的任一種或者多種組合形成。

在所述電工鋼板的表面可形成厚度為1-20μm的所述非金屬氧化物層。所述非金屬氧化物層的厚度優(yōu)選為1-5μm。

所述凹槽的最深處至凹槽的1/4深度(d)之處的凹槽表面的曲率半徑(rs)可以是4μm至130μm。

在所述凹槽的下方可存在基體鋼板的再結(jié)晶。

所述凹槽的深度(db)可以是電工鋼板厚度的3％至8％。

所述凹槽的上方寬度(wb)可以是10μm至50μm。

所述凹槽能夠以線(xiàn)狀形成，所述線(xiàn)狀凹槽可相對(duì)于電工鋼板的軋制方向呈82°至98°(不包括90°)。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法包括：經(jīng)冷軋的電工鋼板在進(jìn)行脫碳退火之后，涂覆退火隔離劑，再進(jìn)行高溫退火而形成2次再結(jié)晶，從而在所述電工鋼板的表面形成非金屬氧化物層的步驟；以及

在電工鋼板的表面的形成凹槽的步驟，其中電工鋼板的表面上形成有所述非金屬氧化物層，所述凹槽是寬度(wb)與深度(db)之比為3.4：1至1.5：1的窄深的凹槽。

所述形成凹槽的步驟中，可以使用具有高斯(gaussian)能量分布且處于tem00模式、以及光束質(zhì)量因子(factor)m²是1.0-1.1的連續(xù)波激光來(lái)形成凹槽。

所述連續(xù)波激光的波長(zhǎng)可以在1.06-1.08范圍內(nèi)，功率為0.5-5kw，能量密度是0.5-2.0j/mm²。

所述連續(xù)波激光可以是nd:yag激光或光纖激光中的任一種。

所述激光可以具有如下式1所示范圍內(nèi)的能量密度。

0.010w^-1m/s≤p^-1×v≤0.080w^-1m/s----(1)

(其中，p表示激光的功率(w)，v表示激光掃描速度(m/s))

所述形成凹槽的步驟中，可以以所述凹槽的寬度(wb)與深度(db)之比為3.2：1至2：1的方式形成所述凹槽。

所述形成凹槽的步驟中，將曲率半徑(rbb)與曲率半徑(rsb)的垂直切線(xiàn)相互連接的切線(xiàn)的拐點(diǎn)(xb)形成在低于所述凹槽1/2深度(1/2da)之處，其中，曲率半徑(rbb)為所述凹槽的底部中最深處的曲率半徑，曲率半徑(rsb)為自所述凹槽的最深處至凹槽1/4深度(db)的凹槽表面的曲率半徑。

所述形成凹槽的步驟中，所述凹槽的最深處的曲率半徑(rbb)可以是0.2μm至100μm。

所述非金屬氧化物層可以由mg2sio4、mgal2o4、mno、mno2或mn2sio4中的任一種或者多種組合形成。

所述非金屬氧化物層的厚度可以是1-20μm。該非金屬氧化物層的厚度優(yōu)選為1-5μm。

可在所述非金屬氧化物層的上方進(jìn)一步形成絕緣涂層。

對(duì)形成有所述凹槽的所述電工鋼板進(jìn)行熱處理，以在所述凹槽的下方進(jìn)一步形成基體鋼板的再結(jié)晶。

所述再結(jié)晶的形成方法可以是用于形成絕緣涂層的熱處理、或去應(yīng)力退火中的任一種。

所述形成凹槽的步驟中，所形成的凹槽的深度(db)可以是電工鋼板厚度的3％至8％。

所述形成凹槽的步驟中，所形成的凹槽的上方寬度(wb)可以是10μm至50μm。

所述形成凹槽的步驟中，所形成的線(xiàn)狀凹槽與電工鋼板的軋制方向呈82°至98°的角度(不包括90°)。

所述形成凹槽的步驟中，向鋼板照射激光束，該激光束在鋼板的寬度方向上的尺寸為10μm至30μm，以及在鋼板的軋制方向上的尺寸為5μm至20μm，從而形成初次凹槽，在所述初次凹槽上照射激光束從而形成2次凹槽，該激光束在鋼板的寬度方向上的尺寸為35μm至80μm，在鋼板的軋制方向上的尺寸為25μm至50μm。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法，能夠在高速移動(dòng)的鋼板表面上形成相對(duì)較窄且深的凹槽。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法，因2次再結(jié)晶后形成在鋼板表面的非金屬氧化物層，可通過(guò)能量密度相對(duì)較低的激光輻照進(jìn)行磁疇細(xì)化。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法，可通過(guò)激光輻照形成窄深的凹槽，在激光輻照后也可以確保3％以上的鐵損改善特性。

并且，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法，可通過(guò)高速掃描激光而在電工鋼板的表面形成凹槽。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例在取向電工鋼板形成有凹槽的截面照片。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例在取向電工鋼板形成有凹槽的截面示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例在取向電工鋼板形成有凹槽的截面圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖和詳細(xì)描述的下述實(shí)施例，可清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征以及實(shí)現(xiàn)這些有點(diǎn)和特征的方法。但是，本發(fā)明能夠以各種不同方式變形實(shí)施，并不局限于下述的實(shí)施例中。本文提供的實(shí)施例旨在，充分公開(kāi)本發(fā)明以使所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)發(fā)明內(nèi)容有全面的了解，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。通篇說(shuō)明書(shū)中相同的附圖標(biāo)記表示相同的構(gòu)成要素。

因此，在以下幾個(gè)實(shí)施例中，對(duì)本領(lǐng)域已周知的技術(shù)不進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，以避免對(duì)本發(fā)明解釋不清楚。如無(wú)其他定義，本說(shuō)明書(shū)中使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))是本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。通篇說(shuō)明書(shū)中某部分“包括”某構(gòu)成要素是指，在沒(méi)有相反記載的前提下，并不排除其他構(gòu)成要素，而是指還可包括其他技術(shù)特征。另外，在沒(méi)有特別解釋的前提下，單數(shù)形式的句子還包括復(fù)數(shù)形式。

本發(fā)明的一實(shí)施例中的永久磁疇細(xì)化技術(shù)是指，在利用激光在鋼板表面形成具有鋼板厚度的3％-8％以?xún)?nèi)的深度的凹槽的情況下，向激光吸收率高的非金屬氧化物層或者非金屬氧化物層上方已絕緣涂覆的鋼板表面照射激光，從而通過(guò)較低的能量密度可以形成凹槽，激光輻照后也具有鐵損改善特性，而且通過(guò)高速照射激光可以形成凹槽。

以如上所述方法在鋼板的表面形成凹槽時(shí)，在凹槽的側(cè)方或下方不會(huì)形成熔融合金層，而在凹槽上方的左右側(cè)的鋼板表面可能會(huì)殘留一部分熔融合金層。

如上所述，在形成有非金屬氧化物層的鋼板表面上照射激光，使熔融合金層不會(huì)形成在凹槽的下方及側(cè)方，以在鋼板的長(zhǎng)度及寬度方向上保持熱處理前后的鐵損改善特性，其條件如下：

首先，在鋼板的表面形成非金屬氧化物層。這種非金屬氧化物層是通過(guò)如下過(guò)程形成的，即在取向電工鋼板的制造工藝中，涂覆退火隔離劑后進(jìn)行高溫退火完成2次再結(jié)晶，然后在鋼板的表面形成非金屬氧化物層。

高溫退火后在鋼板表面形成的非金屬氧化物層可以由mg2sio4、mgal2o4、mno、mno2或mn2sio4中的任一種或者多種組合形成。

如上所述，如果在鋼板表面形成有非金屬氧化物層,則激光輻照時(shí)的激光吸收率比未形成非金屬氧化物層的鋼板增加了30％以上，通過(guò)相對(duì)較低的能量密度也可以形成凹槽，從而用高速掃描速度可以形成線(xiàn)狀凹槽。

因此，形成有非金屬氧化物層的鋼板相比于未形成非金屬氧化物層的鋼板，形成凹槽所需的激光功率減少了20％以上，在改善鐵損方面的效率也更高。

另外，在鋼板的表面形成有非金屬氧化物層時(shí)，這種非金屬氧化物層與鋼板表面形成物理化學(xué)形態(tài)的牢固結(jié)合，在激光輻照的熱沖擊下也不會(huì)被輕易破壞。

這種激光吸收率高的非金屬氧化物層優(yōu)選在鋼板的表面以1-20μm的厚度形成。如果非金屬氧化物層的厚度為1μm以下，則激光吸收率的增加效果不顯著，非金屬氧化物層有可能在激光輻照時(shí)因?yàn)闊釠_擊而被破壞；如果厚度為20μm以上，難以控制用于形成非金屬氧化物層的工藝條件，而且用于形成凹槽的激光功率也會(huì)變高。在鋼板的表面形成的非金屬氧化物層的厚度更加優(yōu)選為1-5μm。

其次，向形成有非金屬氧化物層的鋼板的表面照射的激光的特性應(yīng)當(dāng)是最優(yōu)化的。

關(guān)于向形成有非金屬氧化物層的鋼板的表面照射的激光的特性，最終激光束的能量分布應(yīng)具有高斯(gaussian)能量分布。只要能量分布具有高斯能量分布，就不太限制激光的振蕩方式或最終光束的形狀，但優(yōu)選使用連續(xù)波激光或擴(kuò)展脈沖(extendedplus)激光。

另外，具有高斯能量分布的激光優(yōu)選為在單模的光軸中心具有最大強(qiáng)度的tem00模式。此外，用來(lái)表示激光束模式的光束質(zhì)量因子(factor)m²優(yōu)選為1.0-1.1。即，具有高斯能量分布的激光優(yōu)選使用tem00模式下的m2為1.0-1.1的激光束。

磁疇細(xì)化所使用的激光優(yōu)選為波長(zhǎng)在1.06-1.08范圍內(nèi)的激光。因此，可以使用該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的任何激光，但優(yōu)選為nd:yag激光或光纖激光。

此時(shí)使用的激光的功率優(yōu)選為0.5-5kw，激光的能量密度優(yōu)選為0.5-2.0j/mm²。在激光功率以及能量密度的下限值以下和上限值以上是不能形成用于改善鐵損的合適的凹槽。

另外，照射到鋼板的激光束的最終形態(tài)優(yōu)選為橢圓形，橢圓形光束的軋制方向上的寬度優(yōu)選為0.005-0.1mm，鋼板寬度方向上的光束的長(zhǎng)度優(yōu)選為0.01-0.2mm。

另外，所照射的激光束滲透到鋼板的能量密度可以通過(guò)激光平均功率(p:w＝j(luò)/s)和掃描速度(scanspeed：v＝m/s)來(lái)表示，且優(yōu)選在下述式1范圍內(nèi)。

0.010w^-1m/s≤p^-1×v≤0.080w^-1m/s----(1)

(其中，p表示激光的功率(w)，v表示激光掃描速度(m/s))

在這里，用式1限定激光的能量密度的原因在于，如果激光的能量密度小于0.010w^-1m/s，則用激光形成凹槽時(shí)對(duì)于凹槽的熱影響會(huì)增大，導(dǎo)致鐵損特性變差，而如果激光的能量密度超過(guò)0.080w^-1m/s，就有可能出現(xiàn)形成于表面的凹槽深度不足以改善熱處理后鐵損的問(wèn)題。

向形成有非金屬氧化物層的鋼板的表面以高速照射具有如上所述特性的激光時(shí)，會(huì)在鋼板的表面形成如圖1所示形狀的凹槽。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例在取向電工鋼板形成有凹槽的截面照片，圖2是示出在取向電工鋼板形成有凹槽的截面示意圖。

在圖1和圖2中，(a)是在取向電工鋼板的制造過(guò)程中，在冷軋工藝后的厚度為0.23mm的電工鋼板上僅涂覆礦物油的狀態(tài)下，在下述條件下照射激光后的鋼板的截面照片，在圖1和圖2中(b)是以與(a)相同的條件制造冷軋鋼板之后，涂覆以mgo為主成分的退火隔離劑，再進(jìn)行2次再結(jié)晶退火，進(jìn)而完成了涂覆包含膠體二氧化硅及金屬磷酸鹽的絕緣涂覆液的工藝后的電工鋼板上，以下述條件照射激光后的鋼板的截面照片。

圖1中激光輻照條件為，使用波長(zhǎng)為1.07μm的連續(xù)波光纖激光，照射到鋼板的光纖激光光束是tem00模式且m²值為1.07，具有高斯形態(tài)的橢圓形光束的特性。此時(shí)，橢圓形光束的大小在軋制方向上為15μm，在鋼板的寬度方向上為40μm，激光的功率為0.9kw，激光的能量密度為1.13j/mm²，且激光輻照的間距是2.5mm。

圖1中使用的電工鋼板是以重量％計(jì)包含o：0.0050％、si：3.1％、c：0.05％、al：0.03％、mn：0.07％、n：0.003％、s：0.005％及p：0.02％，以及余量為fe及其他不可避免的雜質(zhì)的電工鋼板。

圖1中以相同激光輻照條件在鋼板表面形成了凹槽，但經(jīng)冷軋后的鋼板(a)上形成的凹槽的寬度為45μm、深度為12.9μm，而形成有mg2sio4的非金屬氧化物層的鋼板(b)上形成的凹槽的寬度為30μm、深度為18.2μm。其中，凹槽的寬度是指，如圖2所示，從鋼板的截面看時(shí)形成在鋼板上的凹槽入口的寬度(wa，wb)，即是指鋼板表面上的凹槽的最大寬度。

如上所述，即使以相同的激光輻照條件形成凹槽，經(jīng)冷軋后的鋼板(a)上形成的凹槽的寬度比形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)更大，而經(jīng)冷軋后的鋼板(a)上形成的凹槽的深度并不比形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)更深。得到該結(jié)果是因?yàn)椋谛纬捎蟹墙饘傺趸飳拥匿摪?b)中，形成于鋼板表面上的非金屬氧化物層能夠很好地吸收激光能量(冷軋鋼板的激光能量吸收率為約20％，形成有非金屬氧化物層的鋼板的激光能量吸收率為約40％)，因此形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)通過(guò)激光輻照能夠形成寬度更窄且深度更深的凹槽。

上述結(jié)果可用下述式表示。即，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上所形成的凹槽的寬度稱(chēng)為wa、深度稱(chēng)為da，形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)的凹槽的寬度稱(chēng)為wb、深度稱(chēng)為db時(shí)，其關(guān)系式可以用下述式2表示。

wa>wb并且da<db----(2)

并且，在電工鋼板的厚度分別為0.3mm、0.27mm以及0.23mm的情況下進(jìn)一步以相同的條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果為，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上所形成的凹槽的寬度(wa)與深度(da)之比為5：1，改變激光輻照條件使得深度更深的情況下的比例最大為3.5：1。

但是，對(duì)具有相同電工鋼板厚度的、形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，凹槽的寬度(wb)與深度(db)之比為3.4：1至1.5：1，從而在鋼板上形成了寬度較窄且深度較深的凹槽。

因此，形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)上的凹槽的寬度(wb)與深度(db)之比優(yōu)選為3.4：1至1.5：1，更加優(yōu)選為3.2：1至2：1。在形成有所述非金屬氧化物層的鋼板上形成凹槽時(shí)，可通過(guò)相對(duì)較低的能量密度形成凹槽，凹槽的寬度與凹槽深度之比為3.4：1至1.5：1，在激光輻照之后鐵損的改善特性提高，而且可以通過(guò)高速掃描激光在電工鋼板的表面形成凹槽。

另外，在相同的激光輻照條件下，在鋼板表面形成凹槽的結(jié)果，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上所形成的凹槽和形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)上形成的凹槽的形狀有所區(qū)別。

即，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上形成的凹槽和形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)上形成的凹槽均以凹槽的底部和表面部為圓形形狀的方式形成。如上所述，鋼板上形成的凹槽的底部和表面呈圓形的原因在于，使用高斯形態(tài)的激光束時(shí)根據(jù)該光束形態(tài)的特性所形成的熱分布度。

這時(shí)，凹槽底部的最深處至圓形部分的曲率半徑稱(chēng)為(rbbottom)，凹槽深度最大處至凹槽深度(d)的1/4處的凹槽表面上的曲率半徑稱(chēng)為(rssurface)時(shí)，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上形成的凹槽的底部的曲率半徑稱(chēng)為rba，且表面的曲率半徑稱(chēng)為rsa，形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)上形成的凹槽也同樣命名為rbb和rsb。并且，將兩個(gè)曲率半徑的垂直切線(xiàn)相連接時(shí)，在這些切線(xiàn)相匯處會(huì)形成拐點(diǎn)(xa，xb)。該拐點(diǎn)(xa，xb)形成在連接垂直切線(xiàn)的線(xiàn)段的1/2處。

如圖2所示，經(jīng)冷軋的鋼板(a)上形成的凹槽的拐點(diǎn)(xa)高于凹槽深度的1/2處(1/2da)，而形成有非金屬氧化物層的鋼板(b)上形成的凹槽的拐點(diǎn)(xb)低于凹槽深度的1/2處(1/2da)。

因此，在電工鋼板的磁疇細(xì)化工藝中優(yōu)選以如下方式控制工藝條件，在完成2次再結(jié)晶后，通過(guò)激光對(duì)電工鋼板進(jìn)行磁疇細(xì)化時(shí)，所形成的凹槽的拐點(diǎn)(xb)低于凹槽深度的1/2處(1/2da)。

另一方面，圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例在取向電工鋼板形成有凹槽的截面圖。

參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板中，在鋼板(b)的表面形成有如mg2sio4等的非金屬氧化物層20，通過(guò)磁疇細(xì)化處理在鋼板表面形成凹槽。在該非金屬氧化物層20上方選擇性地形成有絕緣涂覆層。

在鋼板上形成的寬度較窄且深度較深的凹槽，凹槽最深處的曲率半徑(rbb)可以在0.2μm至100μm范圍內(nèi)。更加具體而言是0.2μm至50μm。

凹槽最深處(db的下頂點(diǎn))的曲率半徑(rbb)小于0.2μm時(shí)，在凹槽內(nèi)部會(huì)殘留基體鋼板的熔融物，在絕緣涂覆后難以確保電絕緣特性，而大于100μm時(shí)，鐵損改善率會(huì)變差。

凹槽最深處至凹槽深度(db)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)包含4μm至130μm的范圍。此時(shí)，凹槽深度(db)是指，從鋼板表面未形成凹槽的部分至凹槽最深處的距離。

另外，凹槽最深處至凹槽深度(db)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)小于4μm時(shí)，在凹槽內(nèi)部會(huì)殘留基體鋼板的熔融物，在絕緣涂覆后難以確保電絕緣特性，而大于130μm時(shí)，鐵損改善率會(huì)變差。但是，如圖3的附圖標(biāo)記40所示，通過(guò)激光輻照形成的熔融物有可能凝固并殘留在凹槽上方的外側(cè)表面。

所述凹槽的深度(db)可以是電工鋼板的厚度的3％至8％。更加具體而言，可以是4％至8％。在小于3％的情況下，無(wú)法形成足以改善鐵損的具有適當(dāng)深度的凹槽，而大于8％的情況下，熱影響會(huì)進(jìn)一步增大，進(jìn)而對(duì)高斯織構(gòu)(gosstexture)的成長(zhǎng)產(chǎn)生不好的影響。

另外，所述凹槽的上方寬度(wb)可以是10μm至50μm。在小于10μm的情況下，無(wú)法保持足以改善鐵損的適當(dāng)寬度，而大于50μm的情況下，熱影響會(huì)進(jìn)一步增大，從而導(dǎo)致磁性降低。

另外，參照?qǐng)D3，在凹槽的的下方因熱影響可能會(huì)形成基體鋼板的再結(jié)晶30。如上所述，如果電工鋼板在熱處理后形成了再結(jié)晶30，則因?qū)挾容^窄的磁疇而顯示出鐵損改善特性。這種再結(jié)晶30可能會(huì)不連續(xù)地、亦或者連續(xù)地形成在凹槽的下方。

在凹槽的下方形成再結(jié)晶30的方法有，通過(guò)激光輻照形成凹槽之后，再對(duì)鋼板進(jìn)行熱處理而得到再結(jié)晶。所述熱處理方法有絕緣涂覆后的熱處理(heattreatment)方法、或者去應(yīng)力退火方法。

另外，所述凹槽可相對(duì)于電工鋼板的軋制方向以82°至98°形成。凹槽以不包含90°的斜線(xiàn)形狀形成，從而能夠減弱退磁磁提高磁性。

如上所述，針對(duì)用于制造取向電工鋼板的本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法包括，通過(guò)2次再結(jié)晶退火而在鋼板的表面形成非金屬氧化物層之后，向鋼板的表面照射激光，以在鋼板的表面形成凹槽的步驟。

一般而言，在取向電工鋼板的制造工藝中，將si為3重量％的板坯(slab)依次進(jìn)行熱軋、及熱軋板退火、冷軋、脫碳退火(初次再結(jié)晶退火)、高溫退火(2次再結(jié)晶退火)、平坦化退火、絕緣涂覆。

借由激光輻照的磁疇細(xì)化處理可以在冷軋之后或2次再結(jié)晶退火之后進(jìn)行，但根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取向電工鋼板的制造方法是，脫碳退火(初次再結(jié)晶退火)后在鋼板的表面涂覆退火隔離劑，在進(jìn)行高溫退火(2次再結(jié)晶退火)以在鋼板的表面形成非金屬氧化物層，之后對(duì)鋼板的表面照射激光從而實(shí)施磁疇細(xì)化。

在鋼板的表面形成非金屬氧化物層的方法優(yōu)選為，通過(guò)電工鋼板制造工藝制得冷軋鋼板之后，進(jìn)行脫碳退火并將mgo為主成分且包含其他添加物的退火隔離劑涂覆到鋼板上，再進(jìn)行高溫退火以形成含有mg2sio4(forsterite)、mgal2o4(spinel)、mno、mno2、mn2sio4等的非金屬氧化物中的一種或多種組合的非金屬氧化物層。

如上所述，在鋼板的表面形成非金屬氧化物之后，直接照射激光以進(jìn)行磁疇細(xì)化，也可以在非金屬氧化物層上方涂覆包含了膠體二氧化硅和金屬磷酸鹽的絕緣涂覆液并進(jìn)行熱處理以在鋼板的表面進(jìn)一步形成絕緣膜后，再照射激光以進(jìn)行磁疇細(xì)化。

如上所述，在鋼板的表面形成有非金屬氧化物層時(shí)，該層能能夠增加激光吸收率，因而利用能量密度相對(duì)較低的激光也能夠形成凹槽。

如上所述，在形成有非金屬氧化物層的鋼板的表面照射激光以進(jìn)行磁疇細(xì)化時(shí)，激光的照射條件可滿(mǎn)足下述式(1)。

這時(shí)所使用的激光束只要其能量分布具有高斯能量分布，則與激光的振蕩方式無(wú)關(guān)，優(yōu)選使用連續(xù)波激光或擴(kuò)展(extendedplus)激光。

具有高斯能量分布的激光，其優(yōu)選為在單模的光軸中心具有最大強(qiáng)度的tem00模式。用來(lái)表示激光束模式的光束質(zhì)量因子(factor)m²優(yōu)選為1.0-1.1。

磁疇細(xì)化所使用的激光優(yōu)選為波長(zhǎng)在1.06-1.08范圍內(nèi)的激光。因此，可以使用該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的任何激光，但優(yōu)選為nd:yag激光或光纖激光。

此時(shí)使用的激光的功率優(yōu)選為0.5-5kw，激光的能量密度優(yōu)選為0.5-2.0j/mm²。

另外，照射到鋼板的激光束的最終形態(tài)優(yōu)選為橢圓形，橢圓形光束的軋制方向上的寬度優(yōu)選為0.005-0.1mm，鋼板寬度方向上的光束的長(zhǎng)度優(yōu)選為0.03-0.2mm。

照射滿(mǎn)足上述條件的激光可得到深度為電工鋼板厚度的3％至8％的凹槽。

在一實(shí)施例中，通過(guò)照射激光而形成凹槽之后，再向所述凹槽照射寬度和長(zhǎng)度不同的激光束，這樣可以得到凹槽的最深處的曲率半徑(rbb)為0.2μm至100μm，且凹槽最深處至凹槽的深度(d)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)為4μm至130μm的凹槽。

在另一實(shí)施例中，向鋼板照射激光以形成初次凹槽，該激光在鋼板的寬度方向上的尺寸為10μm至30μm，在鋼板的軋制方向上的尺寸為5μm至20μm，之后在所述初次凹槽照射激光以形成2次凹槽，該激光在鋼板的寬度方向上的尺寸為35μm至80μm，在鋼板的軋制方向上的尺寸為25μm至50μm。如此一來(lái)，能夠形成如下一種凹槽，即凹槽的最深處的曲率半徑(rbb)為0.2μm至100μm，凹槽最深處至凹槽深度(d)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)為4μm至130μm。

但是，上述實(shí)施例只是舉例說(shuō)明了形成所述凹槽的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的—即，能夠形成凹槽的最深處的曲率半徑(rbb)為0.2μm至100μm，凹槽最深處至凹槽深度(d)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)為4μm至130μm的凹槽，但并不旨在限定凹槽的形成方法。

因此，另一實(shí)施例中的形成所述凹槽的方法的優(yōu)選方法為通過(guò)激光輻照的方法，但也包括通過(guò)機(jī)械研磨形成凹槽的方法，或者通過(guò)化學(xué)蝕刻形成凹槽的方法。

在下文中，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。但是，下述實(shí)施例只是示意性地示出了本發(fā)明，本發(fā)明的范圍并不限定于下述實(shí)施例中。

首先，準(zhǔn)備板坯，其包含0.0050重量％的o、3.0重量％的si、0.05重量％的c、0.03重量％的al、0.07重量％的mn、0.003重量％的n、0.005重量％的s、及0.02重量％的p，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)。

將所述板坯在1100℃的溫度下加熱，再進(jìn)行熱軋以制得熱軋鋼板。之后，對(duì)所述熱軋鋼板進(jìn)行冷軋，以制得具有0.3mm厚度的冷軋鋼板。

對(duì)以如上方式制得的冷軋鋼板進(jìn)行脫碳退火及氮化處理，再涂覆以mgo為主成分的退火隔離劑，其在鋼板的涂覆量為8g/㎡，之后再對(duì)鋼板進(jìn)行2次再結(jié)晶退火。

通過(guò)上述2次再結(jié)晶退火，在鋼板的表面形成了厚度約為3-5μm的mg2sio4(forsterite)涂覆層。

之后，在形成有mg2sio4(forsterite)涂覆層且厚度為0.30mm的電工鋼板上，照射高斯光束形態(tài)的連續(xù)波光纖激光以進(jìn)行磁疇細(xì)化處理。

此時(shí)，光纖激光的功率為900w，通過(guò)調(diào)節(jié)掃描速度以滿(mǎn)足下述表1所示的v/p值。另外，通過(guò)激光輻照而形成凹槽時(shí)，凹槽最深處(db)的曲率半徑(rbb)和凹槽最深處至凹槽深度(d)的1/4處的凹槽表面的曲率半徑(rsb)的值如下表1所示。其中，線(xiàn)狀凹槽與電工鋼板的軋制方向呈85°角度。

【表1】

在表1中，對(duì)照射激光以形成凹槽之前的電工鋼板的鐵損(w1)和照射激光而形成凹槽之后的鐵損(w2)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)(w1-w2)/w1計(jì)算出鐵損改善率。

如表1所示，滿(mǎn)足本發(fā)明的激光輻照條件和凹槽形成條件的實(shí)施例中的鐵損改善率均在3％以上，但不滿(mǎn)足本發(fā)明的激光輻照條件和凹槽形成條件的比較例中的鐵損改善率在3％以下。

另外，如表1所示，在凹槽下方通過(guò)熱處理形成再結(jié)晶時(shí)，鐵損改善率良好，但在凹槽下方未形成再結(jié)晶時(shí)，鐵損改善率降低或變差。

上文中，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，不能理解為本發(fā)明限定于該些實(shí)施例。因此，上述實(shí)施例只是示例性的并非限制性的。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)而非上述說(shuō)明，由權(quán)利要求書(shū)的含義、范圍及等效概念導(dǎo)出的所有變更或變更的形式，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。