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1、10申请公布号CN102477484A43申请公布日20120530CN102477484ACN102477484A21申请号201010562021422申请日20101126C21D8/12200601B23K26/0020060171申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市宝山区富锦路885号72发明人黄望芽李国保张鑫强毛兴郭万青朱简如向邦林74专利代理机构上海开祺知识产权代理有限公司31114代理人竺明54发明名称一种快速激光刻痕方法57摘要一种快速激光刻痕方法，采用激光刻痕设备，在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，将高度聚焦的连续波激光束同时在运行的带钢上、下表面进行划。
2、线，带钢上、下表面刻痕线采用等间距交错的形式，以保证刻痕铁损改善效果均匀，带钢单个表面的刻痕线间距612MM；激光功率10003000W，扫描速度100400M/MIN。本发明的目的在于提供一种快速激光刻痕方法，通过在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，加工速度达到传统单面激光刻痕方法的152倍；激光刻痕产品的铁损改善率稳定达到1016。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页1/1页21一种快速激光刻痕方法，采用激光刻痕设备，在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，将高度聚焦的连续波激光束同时在运行的。
3、带钢上、下表面进行划线，带钢上、下表面刻痕线采用等间距交错的形式，以保证刻痕铁损改善效果均匀，带钢单个表面的刻痕线间距612MM；激光功率10003000W，扫描速度100400M/MIN。权利要求书CN102477484A1/4页3一种快速激光刻痕方法技术领域0001本发明涉及一种激光刻痕方法，特别涉及一种快速激光刻痕方法，通过采用在带钢上、下表面同时刻痕的方法，来提高激光刻痕机组加工速度和刻痕铁损改善率。背景技术0002取向硅钢是用于制造变压器设备的基本材料，变压器因铁损而大量消耗电能，因此降低铁损是生产取向硅钢不懈追求的目标。硅钢片的铁损可分为磁滞损耗和涡流损耗，涡流损耗还可进一步分为经。
4、典涡流损耗因涡流引起的和异常涡流损耗因磁壁运动引起的，正比于磁畴宽，在工频条件下，异常涡流损耗约占铁损的一半左右。随着冶金工艺的发展，110001织构不断完善，在二次再结晶中势必引起晶粒生长过快，形成大晶粒，导致磁畴宽度增大，反常涡流损耗比例增加。在这种条件下，继续采用传统的冶金方法来进一步降低铁损，将是愈来愈困难。0003为了进一步细化磁畴来降低取向硅钢铁损，国内外很多钢铁企业或科研院所对细化磁畴技术展开了研究，先后开发了机械加工法、激光照射法、放电处理法、等离子流照射法、局部加热法、超声波振动和喷射流体法等表面处理技术，通过细化180磁畴壁间距来细化磁畴，从而达到降低铁损的目的，其中以激光。
5、刻痕法最为突出。0004激光照射法通过减小取向硅钢主畴宽度来降低其涡流损耗，该方法利用激光束的热量在钢板的表面之下产生一弹性塑性形变区域，通过在弹塑性形变区产生的压应力和刻痕间的张应力来减小取向硅钢主畴宽度，从而达到降低其涡流损耗的目的，这种方法由于大大降低了铁损，而且是非接触加工，具有非常高的可靠性和可控制性。0005针对采用激光刻痕来降低取向硅钢铁损的技术，许多专利进行了不同的尝试。0006中国专利CN1216072A公开了一种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，该方法通过用脉冲激光照射减小180磁畴壁间距提高磁性能。该方法采用Q开关CO2激光器在晶粒取向性电工钢薄板表。
6、面照射，激光脉冲的照射功率密度调节到不高于钢板表面的薄膜损阈值，采用长轴为钢板横向的椭圆形光斑照射以在钢板表面重叠形成连续脉冲光束，为磁性能的提高提供所必需的足够的累积照射能。从而较好地解决了传统脉冲激光法易对钢板表面薄膜造成照射损伤的问题。但是该方法为保证足够的能量积累，扫描速度不能太快，从而限制了机组的激光刻痕速度，不能满足高速激光刻痕的要求。0007中国专利公开号CN1761764A公开了一种磁特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法，该方法通过振荡波长为107210M的连续振荡光纤维激光束的扫描照射，极力降低取向硅钢的铁损。由于采用振荡波长为107210M的连续振荡光纤维激光，中心附近的光。
7、束强度较高，根据情况不同有可能在激光照射后的表面产生凹凸，如果通过降低平均输出功率P来解决这一问题，相应的扫描速度V必须同步降低，势必会牺牲机组的加工速度。0008中国专利公开号CN101209514公开了一种基于振镜阵列的激光在线高速刻痕装置，它包括机架、传送带、振镜阵列、激光器阵列、用于控制振镜阵列和激光器阵列的控制装说明书CN102477484A2/4页4置。该方法由于引入了振镜阵列，能有效地提高激光刻痕速度，具有适应性强、刻痕速度快、扫描幅面宽、生产效率高的优点，但仅限于在带钢单面进行激光刻痕，与其它激光刻痕方法相比，在刻痕铁损改善率上并无优势。0009中国专利公开号为CN107649。
8、2A中国专利了一种降低硅钢片铁损的激光处理方法及装置，利用激光快速加热和冷却的特点，对取向硅钢片表面做划线状处理，促使加热区产生微小塑性变形和高密度位错，形成亚晶界，减小主畴壁长，同时引起残余张应力，达到细化磁畴，降低铁损的效果。涉及的方法可行，装置简单，但铁损改善率仅在5左右，改善效率低，且没有考虑机组的加工速度。0010此外，中国专利公开号为CN101348853提供了一种降低普通取向电工钢铁损的方法，该方法严重破坏钢板表面涂层，刻痕后需重新涂层，操作很不方便，且生产成本高，目前基本不被采用；中国专利公开号CN1244597A中国专利了一种耐热型激光处理取向硅钢表面的方法，该方法通过激光局。
9、域合金化处理优化磁畴分布降低铁损，使产品具有良好的高温稳定性和优越的时效性能，然而该工艺需要先剥离绝缘涂层，刻痕处理后又需重新涂层，工艺复杂且不易实现，不适合于大生产。发明内容0011本发明的目的在于提供一种快速激光刻痕方法，通过在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，加工速度达到传统单面激光刻痕方法的152倍；激光刻痕产品的铁损改善率稳定达到1016。0012为达到上述目的，本发明的技术方案是0013一种快速激光刻痕方法，采用激光刻痕设备，在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，将高度聚焦的连续波激光束同时在运行的带钢上、下表面进行划线，带钢上、下表面刻痕线采用等间距交错的形式，以保证刻。
10、痕铁损改善效果均匀，带钢单个表面的刻痕线间距612MM；激光功率10003000W，扫描速度100400M/MIN。0014在激光功率和扫描速度一定的情况下，刻痕线的应力影响区域是一定的，而取向硅钢磁畴的细化程度与应力成正比，因此，随着刻痕线间距的减小，取向硅钢的主磁畴宽度得到细化，铁损呈下降趋势。但当磁畴宽度小于某一尺寸约02MM时，磁滞铁损急剧上升，整体铁损增大，以B23R090牌号为例铁损和磁畴宽度的关系如图2所示。因此为保证激光刻痕铁损改善效果，刻痕线间距的选择以使磁畴宽度达到最低铁损为宜。0015此外，在扫描速度一定的情况下，刻痕机组加工最大速度和刻痕间距呈正向关系见图3，刻痕线间距。
11、越大，机组允许的最大加工速度越高。综合考虑刻痕效果和机组加工速度，本发明方法的刻痕间距选择612MM之间。0016本发明的有益效果00171、本发明由于上、下表面闭合磁畴的叠加效应，可以进一步细化磁畴，达到提高刻痕铁损改善率的目的。00182、本发明在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，带钢单个表面的刻痕线间距最大可以达到12MM，而传统单面激光刻痕方法为达到10的铁损改善率，刻痕线间距最大不超过6MM，刻痕速度可以提高152倍。因此，采用本发明方法的机组最大加工速度可以达到传统单面激光刻痕方法机组最大加工速度的2倍以上从而适合于高速、大规模说明书CN102477484A3/4页5连续加工。
12、，并且可以降低生产成本。00193、由于本发明采用了在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕的方法，带钢上、下表面的刻痕应力均可起到进一步细化磁畴的效果，铁损改善率可以稳定达到1016，刻痕最大铁损改善率可以达到16，而传统单面激光刻痕方法最大只能达到13，因此，本发明方法的激光刻痕铁损改善率要优于传统激光刻痕方法。附图说明0020图1本发明激光照射光路示意图。0021图2为取向硅钢铁损和磁畴宽度的关系023MM规格R090牌号产品。0022图3为刻痕机组加工速度和刻痕线间距的关系连续激光源，双激光头，250M/MIN的扫描速度下的机组加工速度。0023图4为本发明的实施例，023MMNSGO。
13、在不同刻痕间距下的铁损改善率。采用波长为106M的CO2气体连续波激光源，光斑直径028MM，激光功率2000W，扫描速度250M/MIN。具体实施方式0024下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。0025参见图1，本发明的快速激光刻痕方法，采用激光刻痕设备，在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，将高度聚焦的连续波激光束同时在运行的带钢上、下表面进行划线，带钢上、下表面刻痕线采用等间距交错的形式，以保证刻痕铁损改善效果均匀，带钢单个表面的刻痕线间距612MM；激光功率10003000W，扫描速度100400M/MIN。0026以波长为106M的CO2气体连续波激光源，单侧采用双激光发射。
14、器同时刻痕为例进行说明，参见表1。0027表10028说明书CN102477484A4/4页60029由图2可见，随着磁畴宽度的细化，铁损呈下降趋势，但当磁畴宽度小于某一尺寸约02MM时，磁滞铁损急剧上升，整体铁损增大。0030由图3可见，刻痕机组加工最大速度和刻痕间距呈正比关系，刻痕线间距越大，机组允许的最大加工速度越高。0031对比例和实施例的刻痕间距和铁损改善率的关系见图4，由表1和图4可见，对于相同激光源，在带钢厚度、激光功率、扫描速度、扫描幅宽等条件一致的情况下，采用在带钢上、下表面同时进行刻痕的方法较单面刻痕的刻痕线间距可以更大，刻痕机组加工速度更高，同时改善效率更高。0032综上所述，本发明方法在取向硅钢带钢上、下表面同时进行刻痕，与上述技术相比，具有刻痕速度快、刻痕效率高的明显优势。说明书CN102477484A1/3页7图1图2说明书附图CN102477484A2/3页8图3说明书附图CN102477484A3/3页9图4说明书附图CN102477484A。