一种低噪音特性取向硅钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种钢材料及其制造方法，尤其设及一种电工钢及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 励磁时，取向娃钢成品板随着磁化发生成品板尺寸变化的过程称之为磁致伸缩， 其是变压器噪音的主要来源之一。随着人们对于能源需求的增加W及对于噪音愈加敏感， 导致用户对变压器的性能，尤其是变压器的噪音性能有着更为严格的要求。目前，世界范围 内的变压器制造厂、钢材制造厂、大学及研究机构等都投入了大量的精力和财力，展开有关 于变压器的噪音性能与不同影响因素之间的关联性研究。
[0003] 磁致伸缩的产生机理是由于磁化过程的90°磁畴的数量变化和转动。取向娃钢 磁致伸缩的决定性因素是180°磁畴间出现的小附加畴一柳叶畴巧0°畴）的数量。当柳 叶畴90°畴与180°畴垂直时，90°畴沿横向和厚度方向拉长，而180°畴则沿社制方向拉 长。减少90°畴（闭合畴），就能够有效地降低磁致伸缩。在现有技术中，目前主要使用的 降低磁致伸缩的方法具体如下：
[0004] 1)提升成品晶粒的<001〉取向度可W降低磁致伸缩。图1显示了 <001〉轴的面偏 差角0与90°畴体积计算值之间的关系。如图1所示，90°畴体积随着偏差角0的减小 而减少，同时90°畴体积会随着社向张力的增大而减少。从图1可W获知，在无外场的情况 下，降低（110) [001]的偏离角P能够最小化取向娃钢的磁致伸缩。 阳0化]2)降低成品厚度降低磁致伸缩。图2显示了钢板成品样板的厚度与磁致伸缩性 能之间的关系。如图2所示，随着钢板成品厚度的增加，其磁致伸缩也会随之增加。由于钢 板成品样板厚度的增加而使得磁致伸缩增加的原理为：[100]磁畴构成了钢板材料的杂乱 度，其是产生磁致伸缩的原因：随着钢板成品样板厚度的增加，[100]磁畴也会随之增加， 而表面闭合畴[001]没有发生变化。运就意味着磁畴[001]和[100]的比率发生的改变而 使得磁致伸缩增加（作者：PhiIip I. Anderson,，Anthony J. Moses和Hu曲J. Stanbuiy, 《Assessment of the Stress Sensitivity of Magnetostriction in Grain-Oriented Silicon Steel》，期刊《I邸E TRANSACTIONS ON MAGNETICS》，2007. 8(43) :3467-:3476)。
[0006] 通过上述两种技术方案可W实现取向娃钢成品板磁致伸缩的下降，从而实现变压 器噪音水平的降低。
[0007] 图3显示了取向娃钢成品板的伸长、磁密及时间之间的关系。如图3所示，由于 磁致伸缩而造成的钢板成品样板伸缩，当磁密为正弦曲线的情况下：如果磁致伸缩精确地 与磁感应强度度）成正比，那么振动将只包含一种谐波，其频率为电网频率的两倍，也就是 说，若当电网频率为50化时，谐波频率则为IOOHz。在实际情况中，由于上述关系和抛物线 并不相同，因此变压器噪音将包含高谐波，高次波的频率为基波的整数倍（作者：薬新民， 《变压器的噪音（上、下）》，《变压器》，1980, 5 :51-56 ;)。
[0008][0009] 此外，公开号为US20020012805A，公开日为2002年1月31日，名称为"用于低噪 音变压器的晶粒取向电磁钢板"的美国专利文献也记载了一种用于低噪音变压器制造的晶 粒取向电磁钢板。涂覆有玻璃膜的钢板能够降低高次谐波，从而有效地降低变压器的噪音。 该美国专利所公开的技术方案通过镜面和大涂层张力来达到降低铁损的目的，然而该技术 方案并没有降低钢板的磁致伸缩。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于提供一种低噪音特性取向娃钢。该低噪音特性取向娃钢降低了 磁致伸缩，由该低噪音特性取向娃钢制成的铁忍所产生的振动小，从而使得具有此类铁忍 的变压器的整体噪音水平低。
[0011] 为了实现上述目的，本发明提出了一种低噪音特性取向娃钢，其包括娃钢基板和 涂覆于娃钢基板上的绝缘涂层；此外，该绝缘涂层的张力范围为6-8MPa;该娃钢基板中的Cu元素和S元素含量满足：0. Cu《0. 5%，0. 01%《S《0. 05%，且原子比Cu/S满 足：5《Cu/S《10。
[0012] 由于磁致伸缩波形中的低次谐波主要会影响铁忍的振动，因而，为了降低变压器 的噪音，需要降低铁忍的振动，即减少磁致伸缩波形的低次谐波。鉴于此，本发明的技术方 案通过控制涂覆于娃钢基板的绝缘涂层的张力范围在6-8MPa之间，来降低磁致伸缩波形 中的低次谐波，从而减少铁忍的振动，进而有效地降低变压器的噪音水平。在实际情况中， 钢板材料中的晶粒间存在由[100]和[010]位向磁畴组成的小闭合结构巧0°磁畴），运 些磁畴的存在是为了最小化因社向偏差角所引起的静磁能。典型的小闭合结构为b首形磁 畴。在外磁场作用下，施加具有适当张力的绝缘涂层能够消除运个闭合磁畴结构，使得取向 娃钢成品板的磁致伸缩性能（即磁致伸缩速度声压水平LyA)下降。
[0013] 随着绝缘涂层张力的增加，磁致伸缩性能首先会大幅度地下降，然后当绝缘涂层 的张力达到SMPa时，绝缘涂层的张力对于取向娃钢成品板的磁致伸缩性能的影响趋于饱 和，此时，即使再增加绝缘涂层张力，取向娃钢成品板的磁致伸缩性能也基本上不会发生明 显地下降。因此，基于本发明的技术方案，需要将绝缘涂层的张力控制在6-8MPa范围之间。
[0014] 此外，通过娃钢基板中的化元素和S元素在合适的范围内，即化元素含量满足 0. 1 %《Cu《0. 5%，S元素含量满足：0.Ol%《S《0. 05%，且原子比Cu/S满足：5《Cu/ S《10,来实现改善成品磁性能，并且有效地控制晶粒尺寸。
[0015] 进一步地，本发明所述的低噪音特性取向娃钢的成品磁性能和晶粒尺寸控制参数 X满足：
[0016] X = [In值ave) ] XP口/加/Bs/B25《0. 30 阳017] 其中，化ve表示成品平均晶粒尺寸（mm);Pi7/5。表示50hz、l.7T下的总损耗（W/ Kg) ;Bs表示磁场强度为800A/m下的磁感应强度灯）巧25表示磁场强度为2500A/m下的磁 感应强度灯）。
[0018] 基于本发明的技术方案，使得低噪音特性取向娃钢的成品磁性能和晶粒尺寸满足 上述模型公式，可W实现磁致伸缩振动的减少。同时，还可W减小成品晶粒度，W减少取向 娃钢成品板中的90°磁畴数量，从而降低取向娃钢成品板的磁致伸缩性能。该参数X不仅 与钢种的成分有关，还与钢种的制造工艺有关。
[0019] 更进一步地，在本发明所述的低噪音特性取向娃钢中，上述绝缘涂层的有效成分 含有憐酸盐。
[0020] 更进一步地，上述绝缘涂层的有效成分为憐酸盐、二氧化娃和铭酢。
[0021] 更进一步地，本发明所述的低噪音特性取向娃钢的厚度H为0. 27-0. 35mm。
[0022] 更进一步地，在本发明所述的低噪音特性取向娃钢中，上述娃钢基板中各化学元 素质量百分配比为：
[0023]C:0. 055 ~0. 080%，Si:2. 8 ~3. 5%，Mn:0.Ol~0. 02%，Als:0. 020 ~0. 03%， N:0. 0050~0. 0090%，Cu:0. 1~0. 5%，S:0.Ol~0. 05%，余量为化及其他不可避免的 杂质。
[0024] 更进一步地，本发明所述的低噪音特性取向娃钢满足UQ7)<55地(A)。
[002引Ua(17)表示低噪音特性取向娃钢在磁通密度为1. 7T下的磁致伸缩的振动速度声 压水平，其单位参量为地(A)。
[0026] 本发明的另一目的在于提供一种低噪音特性取向娃钢的制造方法。通过该制造方 法可W获得磁致伸缩小的低噪音特性取向娃钢，由该低噪音特性取向娃钢制成的铁忍所产 生的振动小，从而使得具有此类铁忍的变压器整体噪音水平降低。
[0027] 为