专利名称：：用超声波降低取向硅钢铁损的方法
技术领域：
：本发明涉及一种用超声波降低取向硅钢铁损的方法，属硅钢
技术领域：
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背景技术：
：硅钢是电力、电子工业中不可缺少的重要软磁合金，也是一种重要的节能金属功能材料。其中主要应用于变压器行业的取向硅钢被称作是全球钢铁业的“塔尖产品”，更有“特钢艺术品”的美称。硅钢以铁芯损耗(铁损)和磁感应强度(磁感)作为产品磁性保证值，如何更好地改善取向硅钢的磁性能(包括铁损与磁感)，使其具有更高的磁导率、更低的磁致伸缩和铁芯损耗已成为当前世界的热门课题之一。而取向硅钢的生产工艺复杂、制造技术严格，国外的生产技术都以专利的形式严加保护，视为企业的生命。硅钢的制造技术和产品质量更已成为衡量一个国家特殊钢生产和科技发展水平的重要标志之一。在硅钢生产技术上，细化磁畴已经成为继控制织构、减薄钢带的第三大技术手段。研究表明，通过细化磁畴可以大幅度降低取向硅钢铁损。目前，主要的细化磁畴方法有激光细化磁畴、机械压痕细化磁畴、离子束细化磁畴等等。日本新日铁公司采用激光照射技术使Hi-B钢铁损降低15%左右(HideoMatsuoka，OsamuHonjo.Currentstatusandfutureprospectsforelectricalsteels[J].SoftandHardMagneticMaterialswithApplications,2000,(2):1_6.)；在欧洲和美国的专利中，也报道了通过局部热变形或局部形成沟槽的磁畴细化方法。而在我国，细化磁畴技术的研究尚处于起步阶段，仅清华大学(“降低硅钢片铁损的激光处理方法及装置”，顾毓沁，李劲东，过增元，竺佩芳，中国专利公开号CN1076492A)、东北大学(杨玉玲，孙凤久，张瑞峰，齐小龙.激光局部氮化改善取向硅钢磁畴结构的分布[J].东北大学学报，2002，23(2)189-191.)等少数的几个科研单位有过相关的报道。上述细化方法的本质都是在硅钢上引入局部的应力-应变区，并且这些改变在处理之后能够部分地保留在硅钢内部，引起硅钢本身能量的升高，从而使硅钢处于一个亚稳定状态，这样硅钢有通过改变自身磁畴结构来降低系统总能量的趋势，因此磁畴发生细化。而超声波正是以引入局部应力-应变的方式来作用的，所以有望通过它的作用来改变硅钢内部的能量，进而实现磁畴的细化，降低其铁损。而且由于它是作用于硅钢的成品，更有利于工业应用。目前，利用超声波作为细化磁畴手段的未见有相关的研究报道。本专利对于开发适合我国硅钢生产实际情况的磁畴细化技术来降低取向硅钢的铁损具有很大的意义。
发明内容本发明的目的在于将超声波引入成品取向硅钢的后续处理，并进而降低其铁损值，提供一种使用超声波降低取向硅钢铁损的方法。从而在不破坏硅钢片涂层及不造成硅钢片塑性变形的前提下实现其铁损值的降低，提高其磁性能。为达到上述目的，本发明采用下述技术方案。用超声波降低取向硅钢铁损的方法，将取向硅钢片置于样品台2上，然后在取向硅钢片上覆以花样板3，花样板的形状选用栅格型花样板，以此来模拟机械刻痕细化磁畴方法的机理。然后将样品台2放置于水溶液4中，水溶液中放置一定数量和尺寸(可以选择)的硬质颗粒，并使超声波设备的工具头1紧贴着液面，即工具头同液面接触但不浸入。这样，在启动超声波设备时，超声波在搅动溶液4的过程中必然会带动硬质颗粒运动，这样硬质颗粒就会以很大的速度打在硅钢样品的暴露处，从而产生一个很大的作用力。同时，样品台2通过一个电机带动，可以沿水平方向运动，运动速率连续可调。通过改变超声波的功率、硬质颗粒的种类及数量、尺寸以及样品台2的运动速率来实现不同条件对取向硅钢成品的处理。上述方法中，所选用栅格型花样板的栅格方向垂直于硅钢样品的轧制方向。所选用的超声波设备的功率为5001500W，连续可调。所选用的悬浮颗粒种类有碳化硼颗粒、白刚玉颗粒、碳化钨颗粒。粒度范围在2μπι-40μπι。所选用的悬浮有硬质颗粒的水溶液浓度控制在50150g/L。所选用的处理时间为1060min。图1是本发明的实验装置示意图。图中各数字代号表示如下1.超声波设备的工具头2.样品台3.花样板4.悬浮有硬质颗粒的水溶液5.工作台6.有机玻璃容器图2是铁损值随超声波处理时间的变化规律图。具体实施例方式本发明的优选实施例结合附图详述如下。实施例1本发明实现步骤如下(1)试样准备取工业生产取向硅钢成品样300mmX30mmX0.3mm，用弱碱水溶液将表面油污洗净后再用丙酮或酒精对试样表面清洗之后吹干；(2)测量该样品的铁损值；(3)将清理后的样品置于样品台2上，并在样品上覆以栅格型花样板3;(4)有机玻璃容器装满适量的水，在其中放入硬质颗粒(碳化硼或白刚玉)；(5)将放置有样品的样品台2放入溶液4中，并使超声波设备的工具头1紧贴着液面，即工具头同液面接触但不浸入，以产生最大的空化作用；(6)在启动超声波设备的同时，通过调节电机调整样品台的运动速率，实现对取向硅钢的处理；(7)每处理一定的时间取出样品测量其铁损值。本实施例的材料是工业生产中高磁感取向硅钢的出厂成品，其主要成分为C:<30ppm,Si3.15%。实验中采用的超声波功率为1200W，硬质颗粒选用10μm的碳化硼颗粒，溶液浓度控制在70g/L左右。样品台的移动速率为lX10_4m/s。分别在处理15min、25min和35min时对其铁损值进行检测。表1样品铁损值测试结果处理时间铁损值(P17/50Omin1.128ff/kg<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表1是该样品最终进行铁损测试的结果。图2是铁损值随超声波处理时间的变化规律。从表1和图2可以看到，随着超声波处理时间的增长，样品的铁损值先不断下降，至25min时达到最小值，为1.lW/kg，之后铁损值又上升变差。较之未进行超声波处理前的铁损值1.128ff/kg,处理25min时铁损值下降达0.028ff/kg(2.5%)，其性能明显好于未处理前。本发明使用超声波降低取向硅钢铁损的方法简便实用，装置简单。通过改变超声波功率，悬浮颗粒种类及尺寸，以及硅钢样品台的移动速率等条件，可以获得合适的优化参数，既能达到降低取向硅钢片铁损的目的，又不会引起硅钢片涂层受损和弯曲变形。是一种降低取向硅钢铁损的简单有效的处理方法。权利要求一种用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于该方法具有以下工艺过程将取向硅钢片置于样品台(2)上，然后在取向硅钢片上覆以花样板(3)，花样板的形状选用栅格型花样板；接着将样品台(2)放置于悬浮有硬质颗粒的水溶液(4)中，并使超声波设备的工具头(1)紧贴着液面，即工具头同液面接触但不浸入；在启动超声波设备的同时，样品台(2)通过电机带动沿水平方向移动，实现对取向硅钢片的处理。2.按权利要求1所述的用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于，所选用栅格型花样板的栅格方向垂直于取向硅钢片的轧制方向。3.按权利要求1所述的用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于，所选用的超声波设备的功率为5001500W，连续可调。4.按权利要求1所述的用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于，所选用的硬质颗粒为碳化硼颗粒、白刚玉颗粒、碳化钨颗粒中的一种，且粒度为240i!m。5.按权利要求1所述的用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于，所选用的悬浮有硬质颗粒的水溶液浓度控制在50150g/L。6.按权利要求1所述的用超声波降低取向硅钢铁损的方法，其特征在于，所选用的处理时间为1060min。全文摘要本发明公开了一种使用超声波降低取向硅钢铁损的方法。该方法的主要特征在于，利用超声波来模拟机械刻痕细化磁畴方法的机理，以引入局部应力-应变的方式作用于取向硅钢片，通过超声波空化所产生的力的作用来改变硅钢内部的能量，进而实现磁畴的细化，最终达到降低其铁损的目的。通过优化超声波设备的输出功率、工作台的运动速率，以及改变硬质颗粒的种类及尺寸，可实现对取向硅钢片既降低铁损，又不会导致其表面涂层发生破坏和塑性变形的无损处理。文档编号C21D10/00GK101831538SQ201010167498公开日2010年9月15日申请日期2010年5月6日优先权日2010年5月6日发明者刘立华,曹琪,曾武,李莉娟,翟启杰申请人:上海大学