專利名稱：：用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，屬硅鋼
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：硅鋼是電力、電子工業(yè)中不可缺少的重要軟磁合金，也是一種重要的節(jié)能金屬功能材料。其中主要應(yīng)用于變壓器行業(yè)的取向硅鋼被稱作是全球鋼鐵業(yè)的“塔尖產(chǎn)品”，更有“特鋼藝術(shù)品”的美稱。硅鋼以鐵芯損耗(鐵損)和磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁感)作為產(chǎn)品磁性保證值，如何更好地改善取向硅鋼的磁性能(包括鐵損與磁感)，使其具有更高的磁導(dǎo)率、更低的磁致伸縮和鐵芯損耗已成為當(dāng)前世界的熱門課題之一。而取向硅鋼的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、制造技術(shù)嚴(yán)格，國外的生產(chǎn)技術(shù)都以專利的形式嚴(yán)加保護(hù)，視為企業(yè)的生命。硅鋼的制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量更已成為衡量一個(gè)國家特殊鋼生產(chǎn)和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。在硅鋼生產(chǎn)技術(shù)上，細(xì)化磁疇已經(jīng)成為繼控制織構(gòu)、減薄鋼帶的第三大技術(shù)手段。研究表明，通過細(xì)化磁疇可以大幅度降低取向硅鋼鐵損。目前，主要的細(xì)化磁疇方法有激光細(xì)化磁疇、機(jī)械壓痕細(xì)化磁疇、離子束細(xì)化磁疇等等。日本新日鐵公司采用激光照射技術(shù)使Hi-B鋼鐵損降低15%左右(HideoMatsuoka，OsamuHonjo.Currentstatusandfutureprospectsforelectricalsteels[J].SoftandHardMagneticMaterialswithApplications,2000,(2):1_6.)；在歐洲和美國的專利中，也報(bào)道了通過局部熱變形或局部形成溝槽的磁疇細(xì)化方法。而在我國，細(xì)化磁疇技術(shù)的研究尚處于起步階段，僅清華大學(xué)(“降低硅鋼片鐵損的激光處理方法及裝置”，顧毓沁，李勁東，過增元，竺佩芳，中國專利公開號CN1076492A)、東北大學(xué)(楊玉玲，孫鳳久，張瑞峰，齊小龍.激光局部氮化改善取向硅鋼磁疇結(jié)構(gòu)的分布[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，23(2)189-191.)等少數(shù)的幾個(gè)科研單位有過相關(guān)的報(bào)道。上述細(xì)化方法的本質(zhì)都是在硅鋼上引入局部的應(yīng)力-應(yīng)變區(qū)，并且這些改變在處理之后能夠部分地保留在硅鋼內(nèi)部，引起硅鋼本身能量的升高，從而使硅鋼處于一個(gè)亞穩(wěn)定狀態(tài)，這樣硅鋼有通過改變自身磁疇結(jié)構(gòu)來降低系統(tǒng)總能量的趨勢，因此磁疇發(fā)生細(xì)化。而超聲波正是以引入局部應(yīng)力-應(yīng)變的方式來作用的，所以有望通過它的作用來改變硅鋼內(nèi)部的能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁疇的細(xì)化，降低其鐵損。而且由于它是作用于硅鋼的成品，更有利于工業(yè)應(yīng)用。目前，利用超聲波作為細(xì)化磁疇手段的未見有相關(guān)的研究報(bào)道。本專利對于開發(fā)適合我國硅鋼生產(chǎn)實(shí)際情況的磁疇細(xì)化技術(shù)來降低取向硅鋼的鐵損具有很大的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于將超聲波引入成品取向硅鋼的后續(xù)處理，并進(jìn)而降低其鐵損值，提供一種使用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法。從而在不破壞硅鋼片涂層及不造成硅鋼片塑性變形的前提下實(shí)現(xiàn)其鐵損值的降低，提高其磁性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，將取向硅鋼片置于樣品臺(tái)2上，然后在取向硅鋼片上覆以花樣板3，花樣板的形狀選用柵格型花樣板，以此來模擬機(jī)械刻痕細(xì)化磁疇方法的機(jī)理。然后將樣品臺(tái)2放置于水溶液4中，水溶液中放置一定數(shù)量和尺寸(可以選擇)的硬質(zhì)顆粒，并使超聲波設(shè)備的工具頭1緊貼著液面，即工具頭同液面接觸但不浸入。這樣，在啟動(dòng)超聲波設(shè)備時(shí)，超聲波在攪動(dòng)溶液4的過程中必然會(huì)帶動(dòng)硬質(zhì)顆粒運(yùn)動(dòng)，這樣硬質(zhì)顆粒就會(huì)以很大的速度打在硅鋼樣品的暴露處，從而產(chǎn)生一個(gè)很大的作用力。同時(shí)，樣品臺(tái)2通過一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，可以沿水平方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速率連續(xù)可調(diào)。通過改變超聲波的功率、硬質(zhì)顆粒的種類及數(shù)量、尺寸以及樣品臺(tái)2的運(yùn)動(dòng)速率來實(shí)現(xiàn)不同條件對取向硅鋼成品的處理。上述方法中，所選用柵格型花樣板的柵格方向垂直于硅鋼樣品的軋制方向。所選用的超聲波設(shè)備的功率為5001500W，連續(xù)可調(diào)。所選用的懸浮顆粒種類有碳化硼顆粒、白剛玉顆粒、碳化鎢顆粒。粒度范圍在2μπι-40μπι。所選用的懸浮有硬質(zhì)顆粒的水溶液濃度控制在50150g/L。所選用的處理時(shí)間為1060min。圖1是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中各數(shù)字代號表示如下1.超聲波設(shè)備的工具頭2.樣品臺(tái)3.花樣板4.懸浮有硬質(zhì)顆粒的水溶液5.工作臺(tái)6.有機(jī)玻璃容器圖2是鐵損值隨超聲波處理時(shí)間的變化規(guī)律圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下。實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)試樣準(zhǔn)備取工業(yè)生產(chǎn)取向硅鋼成品樣300mmX30mmX0.3mm，用弱堿水溶液將表面油污洗凈后再用丙酮或酒精對試樣表面清洗之后吹干；(2)測量該樣品的鐵損值；(3)將清理后的樣品置于樣品臺(tái)2上，并在樣品上覆以柵格型花樣板3;(4)有機(jī)玻璃容器裝滿適量的水，在其中放入硬質(zhì)顆粒(碳化硼或白剛玉)；(5)將放置有樣品的樣品臺(tái)2放入溶液4中，并使超聲波設(shè)備的工具頭1緊貼著液面，即工具頭同液面接觸但不浸入，以產(chǎn)生最大的空化作用；(6)在啟動(dòng)超聲波設(shè)備的同時(shí)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)整樣品臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速率，實(shí)現(xiàn)對取向硅鋼的處理；(7)每處理一定的時(shí)間取出樣品測量其鐵損值。本實(shí)施例的材料是工業(yè)生產(chǎn)中高磁感取向硅鋼的出廠成品，其主要成分為C:<30ppm,Si3.15%。實(shí)驗(yàn)中采用的超聲波功率為1200W，硬質(zhì)顆粒選用10μm的碳化硼顆粒，溶液濃度控制在70g/L左右。樣品臺(tái)的移動(dòng)速率為lX10_4m/s。分別在處理15min、25min和35min時(shí)對其鐵損值進(jìn)行檢測。表1樣品鐵損值測試結(jié)果處理時(shí)間鐵損值(P17/50Omin1.128ff/kg<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1是該樣品最終進(jìn)行鐵損測試的結(jié)果。圖2是鐵損值隨超聲波處理時(shí)間的變化規(guī)律。從表1和圖2可以看到，隨著超聲波處理時(shí)間的增長，樣品的鐵損值先不斷下降，至25min時(shí)達(dá)到最小值，為1.lW/kg，之后鐵損值又上升變差。較之未進(jìn)行超聲波處理前的鐵損值1.128ff/kg,處理25min時(shí)鐵損值下降達(dá)0.028ff/kg(2.5%)，其性能明顯好于未處理前。本發(fā)明使用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法簡便實(shí)用，裝置簡單。通過改變超聲波功率，懸浮顆粒種類及尺寸，以及硅鋼樣品臺(tái)的移動(dòng)速率等條件，可以獲得合適的優(yōu)化參數(shù)，既能達(dá)到降低取向硅鋼片鐵損的目的，又不會(huì)引起硅鋼片涂層受損和彎曲變形。是一種降低取向硅鋼鐵損的簡單有效的處理方法。權(quán)利要求一種用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于該方法具有以下工藝過程將取向硅鋼片置于樣品臺(tái)(2)上，然后在取向硅鋼片上覆以花樣板(3)，花樣板的形狀選用柵格型花樣板；接著將樣品臺(tái)(2)放置于懸浮有硬質(zhì)顆粒的水溶液(4)中，并使超聲波設(shè)備的工具頭(1)緊貼著液面，即工具頭同液面接觸但不浸入；在啟動(dòng)超聲波設(shè)備的同時(shí)，樣品臺(tái)(2)通過電機(jī)帶動(dòng)沿水平方向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對取向硅鋼片的處理。2.按權(quán)利要求1所述的用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于，所選用柵格型花樣板的柵格方向垂直于取向硅鋼片的軋制方向。3.按權(quán)利要求1所述的用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于，所選用的超聲波設(shè)備的功率為5001500W，連續(xù)可調(diào)。4.按權(quán)利要求1所述的用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于，所選用的硬質(zhì)顆粒為碳化硼顆粒、白剛玉顆粒、碳化鎢顆粒中的一種，且粒度為240i!m。5.按權(quán)利要求1所述的用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于，所選用的懸浮有硬質(zhì)顆粒的水溶液濃度控制在50150g/L。6.按權(quán)利要求1所述的用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法，其特征在于，所選用的處理時(shí)間為1060min。全文摘要本發(fā)明公開了一種使用超聲波降低取向硅鋼鐵損的方法。該方法的主要特征在于，利用超聲波來模擬機(jī)械刻痕細(xì)化磁疇方法的機(jī)理，以引入局部應(yīng)力-應(yīng)變的方式作用于取向硅鋼片，通過超聲波空化所產(chǎn)生的力的作用來改變硅鋼內(nèi)部的能量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)磁疇的細(xì)化，最終達(dá)到降低其鐵損的目的。通過優(yōu)化超聲波設(shè)備的輸出功率、工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速率，以及改變硬質(zhì)顆粒的種類及尺寸，可實(shí)現(xiàn)對取向硅鋼片既降低鐵損，又不會(huì)導(dǎo)致其表面涂層發(fā)生破壞和塑性變形的無損處理。文檔編號C21D10/00GK101831538SQ201010167498公開日2010年9月15日申請日期2010年5月6日優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日發(fā)明者劉立華,曹琪,曾武,李莉娟,翟啟杰申請人:上海大學(xué)