CN107250403A - 方向性电磁钢板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方向性电磁钢板。对于方向性电磁钢板，将其成分组成设为如下组成：以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2.0～4.5％和Mn：0.5％以下，且在分别满足0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]的范围含有Sb和P，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，将在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD‑H10)和铁损(TD‑W10)分别设为(TD‑H10)：200A/m以上、(TD‑W10)：≥1.60W/kg以上，能够在工业上稳定且廉价地得到变压器铁损优异的方向性电磁钢板。
Description
技术领域
本发明涉及铁损特性优异的方向性电磁钢板及其制造方法，尤其是能够廉价地得到具有优异的磁特性的方向性电磁钢板。
背景技术
方向性电磁钢板是作为变压器、发电机的铁芯材料使用的软磁性材料，具有属于铁的易磁化轴的＜001＞方位在钢板的轧制方向高度整合的结晶组织。这种集合组织通过二次再结晶形成，该二次再结晶在方向性电磁钢板的制造工序中在二次再结晶退火时使被称为所谓的高斯(Goss)方位的(110)〔001〕方位的晶粒优先地巨大生长。
以往，这种方向性电磁钢板可以经由如下的工序来制造。
即，将含有4.5质量％以下左右的Si和MnS、MnSe、AlN等抑制剂成分的板坯加热至1300℃以上，使抑制剂成分暂时固溶后，进行热轧，根据需要实施热轧板退火后，通过1次或隔着中间退火的2次以上的冷轧制成最终板厚。接下来，在湿润氢气氛中实施一次再结晶退火而进行一次再结晶和脱碳。其后，涂布以氧化镁(MgO)为主剂的退火分离剂后，为了提纯二次再结晶和抑制剂成分，以1200℃进行5h左右的最终退火(例如，专利文献1、专利文献2、专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第1965559号说明书
专利文献2：日本特公昭40－15644号公报
专利文献3：日本特公昭51－13469号公报
专利文献4：日本特开2000－129356号公报
专利文献5：日本特开2004－353036号公报
发明内容
如上所述，在以往的方向性电磁钢板的制造时，可以采用以下工序：在板坯阶段含有MnS、MnSe、AlN等析出物(抑制剂成分)，通过超过1300℃的高温的板坯加热，使这些抑制剂成分暂时固溶，在后续工序中使其微细析出，从而显现二次再结晶。这样，以往的方向性电磁钢板的制造工序中，需要超过1300℃的高温下的板坯加热，因此其制造成本极其高，因此在无法应对近年的制造成本减少的要求的方面存在问题。
与此相对，在专利文献4中开发了即使不含解决该问题的抑制剂成分也能够二次再结晶的技术(无抑制剂法)。该方法与以往的方向性电磁钢板的制造方法的技术思想完全不同。
即，以往的方向性电磁钢板利用MnS、AlN、MnSe等析出物(抑制剂)显现二次再结晶，与此相对，无抑制剂法是不使用这些抑制剂而进行高纯度化，从而通过织构(集合组织的控制)显现二次再结晶的技术。该无抑制剂法中，无需高温的板坯加热、高温长时间的二次再结晶退火，因此能够以低成本制造方向性电磁钢板。
但是，无抑制剂法具有能够以低成本制造方向性电磁钢板的优点，但不能说磁特性的水平和稳定性一定充分。
为了解决该问题，本发明的发明人等对板坯中不含抑制剂成分而显现二次再结晶的技术进一步进行了研究。其结果，开发并提出了即使在板坯中不含抑制剂成分的情况下，通过在一次再结晶退火后、二次再结晶结束前使基体铁中的S量增加，也能够稳定地显现二次再结晶的技术(“增硫法”)(专利文献5)。
通过使用上述增硫法来增加基体铁中的S量，向晶界偏析的S量增加，结果进一步抑制包围Goss方位以外的方位的晶界的移动，使二次再结晶稳定化，且二次粒子向Goss方位的尖锐性增加，可以使磁特性提高。
然而，存在如下问题：伴随着增硫药剂的大量添加，二次再结晶退火中的氧化反应过度发生，因此产生被称为火花或者霜降的基底被膜缺损部。
进而，众所周知，作为变压器的铁芯，主要使用单方向性电磁钢板，根据其铁芯结构而大致区分为叠铁芯变压器和卷铁芯变压器。
叠铁芯变压器通过将切断成所需的形状的钢板层叠而形成铁芯。另一方面，卷铁芯变压器通过将切割成所需的宽度的钢带进行卷绕重叠而形成铁芯。作为大容量用的变压器，使用专门叠铁芯变压器。
然而，作为变压器所要求的重要的特性，可举出变压器铁损。该变压器铁损是变压器铁芯被励磁时产生的能量损失，若其较大则功率损耗变大，因此需要尽量减少。
然而，有时伴随着钢板向变压器的加工而铁损变差。
例如，有时在将用于输送钢板的夹送辊、用于测量钢板的长度的测量辊推到钢板时，无法维持低铁损。因此，即使使用通过线状瑕疵等磁畴细分化效果进行了低铁损化的钢板来组合变压器，有时铁损值也不会如期待那样低。尤其是在用于叠铁芯变压器时，在铁芯加工后不进行去应力退火，因此担心有铁损值劣化、噪音增大等问题。
关于添加以往的增硫药剂的技术，由于难以形成基底被膜，因此也存在如下问题：伴随着在变压器中的加工的应变的影响较大，变压器铁损劣化。
本发明有利地解决了上述问题，其目的在于提出一种方向性电磁钢板以及其有利的制造方法，即，在制造方向性电磁钢板时，无需实施高温的板坯加热，能够以低成本制造磁特性优异的方向性电磁钢板，并且，减少伴随着变压器加工的应变的影响而有效地改善变压器铁损。
本发明的发明人等为了解决上述问题，对在板坯中不含抑制剂成分而显现二次再结晶，且通过增硫处理来提高磁特性的技术反复进行了深入研究。
其结果，开发了一种即使在进行了渗硫处理的情况下，通过使坯料成分适当化也能够稳定地实现良好的基底被膜形成的技术。
以下，对来自本发明的实验结果进行说明。应予说明，与成分相关的“％”表达只要没有特别说明则意味着质量％。
实验1
将以质量％计含有Si：3.3％、C：0.03％、Mn：0.07％、S：0.002％、Al：0.006％和N：0.003％，进而，在P：0～0.2％、Sb：0～0.2％的范围含有P和Sb的硅钢坯在1220℃加热30分钟后，通过热轧制成2.5mm厚的热轧板，在1025℃、1分钟的热轧板退火后，通过冷轧制成最终板厚。
接下来，一次再结晶退火后，将以MgO为主剂且含有10％的硫酸镁的退火分离剂以12.5g/m2涂布于一次再结晶板并干燥。其后，在升温速度：15℃/h，气氛气体：到900℃为止为N2气体、900℃以上为H2气体，均热处理：1160℃、5h的条件下实施二次再结晶退火。
对P添加量、Sb添加量与磁通密度的关系进行研究，将其结果示于图1。
根据图1，单独添加P时，不能期望磁通密度的提高效果，反而通过添加P，磁通密度存在劣化的趋势。在添加Sb的情况下得到如下结果：直至P的添加量达到Sb添加量为止，磁通密度随着P的添加而提高，若P添加量增加超过Sb添加量，则磁通密度缓慢地下降。即，可知通过将Sb和P添加至同等程度，可得到由添加P带来的磁通密度提高效果。
关于P和Sb的复合添加效果，虽然尚不明确，但本发明的发明人等推定如下。
P为晶界偏析元素，具有通过抑制来自晶界的再结晶核形成且促进来自晶粒内的再结晶核形成来增加一次再结晶集合组织中的高斯方位的作用，具有使二次再结晶核的形成稳定化而提高磁特性的效果。但是，通过添加P，存在如下不良影响：促进二次再结晶退火时的表面氧化，在阻碍渗硫效果的同时阻碍正常的基底被膜形成。
另一方面，Sb为表面偏析元素，具有通过抑制二次再结晶退火时的氧化使氧化量适当化而使二次再结晶显现和基底被膜形成稳定化的作用。即，具有缓和由添加P所致的不良影响的作用。
因此，认为为了发挥前述的由添加P所致的集合组织改善效果，Sb和P的复合添加是极其有效的。
此外，由于增硫而磁特性提高的现象是在板坯中不含抑制剂成分的钢的情况下特有的现象。即，钢中不存在AlN、MnS等抑制剂(析出物)时，一次再结晶组织中的包围Goss方位晶粒的晶界与包围其它方位的晶粒的晶界相比移动性较大，其结果，Goss方位优先生长(二次再结晶)。
通过在一次再结晶后增加基体铁中的S量来提高磁特性的理由尚不明确，但本发明的发明人等认为如下。
认为这是因为，若增加基体铁中的S量，则向晶界偏析的S量增加，其结果，进一步抑制包围Goss方位以外的方位的晶界的移动，使二次再结晶稳定化，并且，二次粒子向Goss方位的尖锐性增加。而且，同样地，认为这是因为，由于属于偏析于晶界的趋势强的元素的P和S共存，磁特性改善效果进一步提高。
进而，本发明的发明人等通过对减少伴随着变压器加工的应变的影响的方法研究平坦化退火的气氛的条件，获得如下见解：在轧制直角方向的磁特性产生变化，且在轧制直角方向的磁特性与伴随着变压器加工的应变的影响之间存在极高的相关关系。
然后，如下所述，发现了在减少应变的影响的方面有效的轧制直角方向的磁特性的优选范围，完成了本发明。
实验2
将以质量％计含有Si：3.3％、C：0.03％、Mn：0.07％、S：0.002％、Al：0.006％、N：0.003％、P：0.05％和Sb：0.05％的硅钢板坯在1220℃加热30分钟后，通过热轧制成2.5mm厚的热轧板，在1025℃、1分钟的热轧板退火后，通过冷轧制成最终板厚。
接下来，一次再结晶退火后，将以MgO为主剂且含有10％的硫酸镁的退火分离剂以12.5g/m2涂布于一次再结晶板并干燥。其后，在升温速度：15℃/h、气氛气体：到900℃为止为N2气体、900℃以上为H2、均热处理：1160℃、5h的条件下实施二次再结晶退火。
进而，涂布以胶体二氧化硅和磷酸镁为主成分的绝缘涂层后，按表1所示的条件变更平坦化退火的均热温度(均热时间10秒)和退火气氛中的H2分压(剩余为N2气氛)的实验。
对所得的制品的轧制方向和轧制直角方向的磁特性进行测定。在轧制方向，测定以50Hz励磁至1.7T时的铁损(W17/50)，在轧制直角方向，测定以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)。对于应变灵敏度，以一边以辊压下力：1.5MPa(15kgf/cm)按压由直径：100mm、宽度：50mm的钢辊构成的测量辊一边通板时的铁损W17/50值的变化量(ΔW)进行评价。
将所得的结果一并记于表1。
[表1]
[表1]
此外，将平坦化退火温度对轧制方向的铁损(W17/50)产生的影响和退火气氛中的H2分压对轧制方向的铁损(W17/50)产生的影响进行整理而示于图2中的(a)、(b)。
根据图2可知，平坦化退火温度对轧制方向的铁损(W17/50)的影响大，为了改善铁损，需要设为830℃以上。此外，可知平坦化退火气氛的H2分压对铁损(W17/50)几乎没有影响。
接着，将平坦化退火温度对压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)产生的影响和退火气氛中的H2分压对压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)产生的影响进行整理而示于图3中的(a)、(b)。
根据图3可知，平坦化退火温度对压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)的影响也大，为了减少铁损劣化量，需要设为820℃以上。此外，明确了平坦化退火气氛的H2分压对铁损劣化量(ΔW)的影响也大，在不导入氢气氛时，压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)变得极大。
此外，将平坦化退火温度对在轧制直角方向的铁损(TD-W10)的影响和退火气氛中的H2分压对轧制直角方向的铁损(TD-W10)的影响进行整理而示于图4中的(a)、(b)。
根据图4可知，平坦化退火温度对轧制直角方向的铁损(TD-W10)的影响大，越是高温化，轧制直角方向的铁损(TD-W10)越会增大。此外，可知平坦化退火气氛的H2分压对轧制直角方向的铁损(TD-W10)几乎没有影响。
进而，将平坦化退火温度对在轧制直角方向的磁化力(TD-H10)的影响和退火气氛中的H2分压对轧制直角方向的磁化力(TD-H10)的影响进行整理而示于图5。
根据图5可知，平坦化退火温度对轧制直角方向的磁化力(TD-H10)的影响大，越是高温化，轧制直角方向的磁化力(TD-H10)越会增大。此外，可知氢气氛的影响也大，在不导入氢气氛时，轧制直角方向的磁化力(TD-H10)减少。
由以上实验明确，平坦化退火温度和平坦化退火气氛的氢分压对轧制方向的铁损(W17/50)、压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)、轧制直角方向的铁损(TD-W10)、轧制直角方向的磁化力(TD-H10)产生影响，因此接下来对它们之间的相关关系进行研究。
图6中示出了对轧制直角方向的铁损(TD-W10)与轧制方向的铁损(W17/50)的关系进行研究的结果。
根据图6可知，若轧制直角方向的铁损增加，则轧制方向的铁损反而减少，将轧制直角方向的铁损(TD-W10)设为1.6W/kg以上对轧制方向的铁损(W17/50)的改善是有效的。如上述图4(a)所示，轧制直角方向的铁损在提高平坦化退火温度时增大。认为在残留因形状矫正所致的应变时，180°磁畴结构的稳定性下降，轧制直角方向的铁损增大。
即，轧制直角方向的铁损也被认为是残留应变的指标。
因此，由图6和图4的结果可知，为了改善轧制方向铁损，应该将轧制直角方向的铁损设为1.6W/kg以上，需要将平坦化退火温度升高至830℃以上。
接着，图7中示出了轧制直角方向的磁化力(TD-H10)与轧制方向的铁损劣化量(ΔW)的关系。
根据图7可知，若轧制直角方向的磁化力增大，则压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)减少。如上述图5所示，轧制直角方向的磁化力因提高平坦化退火温度和导入氢气氛而增大。
即，轧制直角方向的磁化力成为被膜张力的指标。
因此，由图7和图5的结果可知，为了将压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)抑制在0.01W/kg以下的低水平，要将轧制直角方向的磁化力(TD-H10)设为200A/m以上，需要将平坦化退火温度升高至810℃以上、优选升高至830℃以上，且在平坦化退火气氛中导入0.30％以上的氢。
推定升高平坦化退火温度和导入氢气氛是通过减少以磷酸盐为主体的涂层中的水分来强化涂层被膜张力。
本发明是基于上述2个实验结果进一步反复研究而完成的。
即，本发明的构成如下。
1.一种方向性电磁钢板，由如下组成构成：以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2.0～4.5％和Mn：0.5％以下，且在分别满足0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]的范围含有Sb和P，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，进而，在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)分别为(TD-H10)≥200A/m、(TD-W10)≥1.60W/kg。
2、如上述1所述的方向性电磁钢板，由如下组成构成：进一步以质量％计含有选自Ni：0.005～1.50％、Sn：0.03～0.20％、Cu：0.02～0.50％、Cr：0.02～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.002～0.01％中的1种或2种以上。
3、一种方向性电磁钢板的制造方法，将由如下组成构成的钢坯根据需要再加热后，进行热轧，根据需要实施热轧板退火后，实施1次或隔着中间退火的2次以上的冷轧而制成最终板厚，接下来，脱碳·一次再结晶退火后，涂布以MgO为主体的退火分离剂后，实施二次再结晶退火，进而，实施平坦化退火，上述组成为以质量％计含有C：0.08％以下、Si：2.0～4.5％和Mn：0.5％以下，且将S、Se和O抑制为分别小于50ppm，将N抑制为小于60ppm，将sol.Al抑制为小于100ppm，进而，在分别满足0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]的范围含有Sb和P，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
在上述退火分离剂中含有2.0～15.0质量％的硫酸镁，并且，
将平坦化退火温度设为830℃以上，且将平坦化退火气氛中的H2分压设为0.3％以上，将在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)分别设为(TD-H10)≥200A/m、(TD-W10)≥1.60W/kg。
如此，根据本发明，能够在工业上稳定且廉价地制造变压器铁损优异的方向性电磁钢板，其工业价值极高。
附图说明
图1是表示P添加量、Sb添加量与磁通密度的关系的图。
图2是表示平坦化退火温度和退火气氛中的H2分压对轧制方向的铁损(W17/50)的影响的图。
图3是表示平坦化退火温度和退火气氛中的H2分压对压下测量辊时的铁损劣化量(ΔW)的影响的图。
图4是表示平坦化退火温度和退火气氛中的H2分压对在轧制直角方向的铁损(TD-W10)的影响的图。
图5是表示平坦化退火温度和退火气氛中的H2分压对在轧制直角方向的磁化力(TD-H10)的影响的图。
图6是表示轧制直角方向的铁损(TD-W10)与轧制方向的铁损(W17/50)的关系的图。
图7是表示轧制直角方向的磁化力(TD-H10)与轧制方向的铁损劣化量(ΔW)的关系的图。
具体实施方式
以下，具体地说明本发明。
首先，对将本发明中钢坯的成分组成限定为上述范围的理由进行说明。
C：0.08％以下
C是在改善一次再结晶集合组织的方面有用的元素，但若其含量大于0.08％则反而会导致一次再结晶集合组织的劣化，因此C量限定于0.08％以下。从磁特性的观点出发的优选添加量为0.01～0.06％的范围是适合的。应予说明，在所需的磁特性的水平没有那么高的情况下，为了省略或者简化一次再结晶退火中的脱碳，也可以将C设为0.01％以下。
此外，最终的制品板中，为了防止磁时效，需要将C量减少至0.005％以下。
Si：2.0～4.5％
Si是通过提高电阻来改善铁损的有用元素，因此使其含有2.0％以上。但是，若C含量大于4.5％，则冷轧性显著劣化，因此Si量的上限设为4.5％。另外，也可以根据所需的铁损水平而不添加Si。
Mn：0.5％以下
Mn具有提高制造时的热加工性的效果，但在其含量大于0.5％时，一次再结晶集合组织变差而导致磁特性的劣化，因此Mn量限定为0.5％以下。Mn量的优选下限为0.05％。
S、Se和O：分别小于50ppm
若S、Se和O量分别为50ppm以上，则二次再结晶变难。其理由是因为，粗大的氧化物、或通过加热板坯而粗大化的MnS、MnSe使一次再结晶组织不均匀。因此，将S、Se和O均抑制为小于50ppm。
N：小于60ppm
若N也与S或Se、O同样地过量存在，则使二次再结晶变困难。尤其是若N量为60ppm以上，则难以产生二次再结晶，使磁特性劣化，因此将N抑制为小于60ppm。
sol.Al：小于100ppm
此外，若Al也过量地存在，则难以二次再结晶。尤其是若sol.Al量大于100ppm，则在低温板坯加热的条件下难以二次再结晶，使磁特性劣化，因此将Al抑制为以sol.Al量计小于100ppm。
Sb和P分别为0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]
本发明中，在分别满足上述条件的范围复合含有Sb和P是重要的。通过在上述范围复合地添加Sb和P，可有效地发挥本发明所期望的增硫效果，而且也抑制因表面氧化所致的磁性劣化，因此可以遍及钢卷(coil)全长地得到良好的磁特性和基底被膜特性。在Sb、P量低于上述范围的情况下没有效果，另一方面，在Sb、P量高于上述范围的情况下，不仅磁性会劣化，而且基底被膜的形成也变难。
以上，对必需成分进行了说明，但在本发明中，作为在工业上更稳定地改善磁特性的成分，可以适当含有以下元素。
Ni：0.005～1.50％
Ni具有通过提高热轧板组织的均匀性来改善磁特性的作用，为此，优选含有0.005％以上，但若其含量大于1.50％，则二次再结晶变难，磁特性劣化。所以，Ni优选在0.005～1.50％的范围含有。
Sn：0.03～0.20％
Sn具有抑制二次再结晶退火中的钢板的氮化、氧化，且促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶而有效地提高磁特性、尤其是铁损特性的作用，为此，优选含有0.03％以上，但若含有大于0.20％则会导致冷轧性的劣化。所以，Sn优选在0.03～0.20％的范围含有。
Cu：0.02～0.50％
Cu是抑制二次再结晶退火中的钢板的氮化、氧化，且促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶而有效地提高磁特性的有用元素，为了该目的，优选含有0.02％以上，但若含有大于0.50％则冷轧性会劣化。所以，Cu优选在0.02～0.50％的范围含有。
Cr：0.02～0.50％
Cr具有使镁橄榄石基底被膜的形成稳定化的作用，为此，优选含有0.02％以上，另一方面，若其含量大于0.50％，则二次再结晶变难，磁特性劣化。所以，Cr优选在0.02～0.50％的范围含有。
Mo：0.01～0.50％
Mo具有抑制高温氧化，且减少被称为起皮的表面缺陷的产生的作用，为此，优选含有0.01％以上，但若其含量大于0.50％，则冷轧性劣化。所以，Mo优选在0.01～0.50％的范围含有。
Nb：0.002～0.01％
Nb是抑制一次再结晶粒的生长，且促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶而提高磁特性的有用元素，为此，优选含有0.002％以上，但若含有大于0.01％则会在基体铁中残留而使铁损劣化。所以，Nb优选在0.002～0.01％的范围含有。
接着，对本发明的制造方法进行说明。
将调整为上述成分组成范围的钢坯不进行再加热或者进行再加热后，供给至热轧。应予说明，再加热板坯时，再加热温度设为1000℃以上，优选设为1300℃以下左右。因为大于1300℃的板坯加热在板坯中不含抑制剂的本发明中是无意义的，不仅成本上升，而且由于晶粒的巨大化而使磁特性显著劣化。另一方面，在小于1000℃时，轧制负荷变高，轧制变难。
接下来，对热轧板根据需要实施热轧板退火后，实施1次冷轧或隔着中间退火的2次以上的冷轧而制成最终冷延板。该冷轧可以在常温下进行，也可以为将钢板温度提高至高于常温的温度例如250℃左右而进行轧制的温轧。
接下来，对最终冷轧板实施脱碳·一次再结晶退火。
该脱碳·一次再结晶退火的第一目的是使具有轧制组织的冷轧板一次再结晶而调整为最适合于二次再结晶的一次再结晶集合组织。为此，一次再结晶退火的退火温度优选设为800℃以上且小于950℃左右。此外，此时的退火气氛优选设为湿氢氮气氛或者湿氢氩气氛。
第二目的是脱碳。若在制品板中含有超过0.005％的碳，则铁损劣化，因此碳优选减少至0.005％以下。
第三目的是形成由作为以镁橄榄石为主体的基底被膜的原料的SiO2的内部氧化层构成的内部氧化物(subscale)。这里，若脱碳退火的前段温度小于800℃，则氧化反应、脱碳反应没有充分进行而无法使必要的氧化量和脱碳完成。
上述脱碳·一次再结晶退火后，在钢板的表面涂布以氧化镁(MgO)为主体的退火分离剂。然后，在一次再结晶退火后到二次再结晶结束之间，为了通过使基体铁中的S量增加的增硫处理来提高磁特性，在以MgO为主体的退火分离剂中添加硫酸镁。
这里，若硫酸镁的添加量小于2.0％，则磁特性提高效果不充分。另一方面，若硫酸镁的添加量大于15.0％，则晶粒生长被过度抑制，磁特性提高效果仍然变得不充分，另外，对基底被膜的形成也不利。
应予说明，本发明中“氧化镁主体”是指退火分离剂中含有50％以上的氧化镁。此外，只要是少量，当然也可以通过常规方法在该退火分离剂中添加Na2S2O3、TiO2等副成分。
其后，进行二次再结晶退火。在该二次再结晶退火中硫酸镁分解，发挥增硫效果而成为在高斯方位高度地集聚的结晶组织，可得到良好的磁特性。
另外，如日本专利第4321120号公报所公开的那样，二次再结晶退火对于将升温速度设为30℃/H以下而使S在基体铁中扩散是有效的。此外，对于退火气氛而言，N2、Ar或它们的混合气体中的任一者均适合。但是，直至二次再结晶结束为止，不使用H2作为气氛气体。因为退火分离剂中的S以H2S(气体)的形式逸出至体系外，尤其是在钢卷的边缘增硫的效果变小。
上述二次再结晶退火后，在钢板表面进一步涂布、烧上绝缘被膜。对于上述绝缘被膜的种类，没有特别限定，以往公知的所有绝缘被膜均适合。例如，优选将日本特开昭50－79442号公报、日本特开昭48－39338号公报所记载的含有磷酸盐－铬酸盐－胶体二氧化硅的涂布液涂布于钢板，同时进行兼作平坦化退火的烧付的方法等。
接下来，实施平坦化退火，本发明中，该平坦化退火是重要的。
首先，平坦化退火温度需要升高至830℃以上。若平坦化退火温度小于830℃，用于形状矫正的应变会残留，TD方向的铁损下降，同时，RD方向的铁损也劣化。制品板中，不使RD方向的铁损劣化的TD方向的铁损为1.60W/kg以上。
此外，需要在平坦化退火气氛中导入0.30％以上的氢。若气氛中的氢分压小于0.30％，则涂层被膜张力下降，TD方向的磁化力减少，因此由伴随着变压器加工的应变赋予所致的变压器铁损的劣化量变大。为了减少由伴随着变压器加工的应变赋予所致的铁损劣化量而改善变压器铁损，需要在制品板中将在TD方向以1.0T励磁时的磁化力设为200A/m以上。
实施例
实施例1
将由含有C：0.03％、Si：3.5％、Mn：0.08％、sol.Al：75ppm、N：45ppm、S：30ppm、Se：1ppm、O：9ppm、P：0.06％和Sb：0.10％，剩余部分为Fe和不可避免的杂质的组成构成的连铸板坯再加热至1230℃后，通过热轧制成板厚：2.5mm的热轧板后，在1050℃实施10秒的热轧板退火。接下来，通过200℃下的冷轧，将板厚制成0.27mm后，将500～700℃之间的升温速度设为20℃/s，在H2：55％、N2：45％、露点：55℃的气氛下在850℃实施兼作120s的脱碳的一次再结晶退火。该退火后的C量为30ppm。
从所得的一次再结晶退火板采取样品，将以MgO为主剂且以表2所示的比例含有硫酸镁的退火分离剂以12.5g/m2涂布于板面，进行干燥。接下来，在以升温速度：15℃/h升温至800℃，在800℃～850℃之间以2.0℃/h升温，在850℃保持50小时后，以5.0℃/h升温至1160℃，均热5h的条件下实施二次再结晶退火。作为气氛气体，至850℃为止使用N2气体、850℃以上使用H2气体。
在以上述条件得到的二次再结晶退火板的表面涂布以质量比3：1：3的比例含有磷酸盐－铬酸盐－胶体二氧化硅的处理液后，在表2所示的条件下实施平坦化退火。
其后，研究所得的制品板的磁特性。磁特性是通过在轧制方向以800A/m励磁时的磁通密度B8和在50Hz下以交流励磁至1.7T时的铁损W17/50、在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)和应变灵敏度进行评价。
另外，应变灵敏度是通过一边以辊压下力：1.5MPa(15kgf/cm)按压由直径：100mm、宽度：50mm的钢辊构成的测量辊一边通板时的铁损W17/50值的变化量(ΔW)进行评价。
将所得的结果一并记于表2。应予说明，若磁通密度B8为1.94T以上、铁损W17/50为0.82W/kg以下、ΔW为0.005W/kg以下，则可以说这些特性优异。
[表2]
由表2可明确，按照本发明，通过使用复合添加了P和Sb的坯料，且涂布以MgO为主体、含有2.0％以上的硫酸镁的退火分离剂而进行二次再结晶退火，能够得到良好的磁通密度。此外，通过将平坦化退火温度升高至830℃以上，TD方向的铁损成为1.60W/kg以上，其结果，轧制方向的铁损也变得良好。进而，通过在平坦化退火气氛中导入0.30％以上的氢气氛，能够确保在轧制直角方向励磁至1.0T时的磁化力为200A/m以上，其结果，可以减小由伴随着变压器加工的应变赋予所致的铁损劣化量。
实施例2
将由表3所示的各种成分构成的连铸板坯再加热至1230℃后，通过热轧制成板厚：2.2mm的热轧板后，在1050℃实施10秒的热轧板退火。接下来，通过200℃下的冷轧制成板厚0.23mm后，将500～700℃之间的升温速度设为20℃/s，在H2：55％、N2：45％、露点：55℃的气氛下在850℃实施120s的脱碳退火。脱碳退火后的C量为30ppm。
从脱碳退火板采取样品，将以MgO为主剂且以表4所示的比例含有硫酸镁的退火分离剂以12.5g/m2涂布于板面，进行干燥。接下来，在以升温速度：15℃/h升温至800℃，在800℃～850℃之间以2.0℃/h升温，在850℃保持50小时后，以5.0℃/h升温至1160℃，均热5h的条件下实施二次再结晶退火。作为气氛气体，至850℃为止使用N2气体、850℃以上使用H2气体。
在以上述条件得到的二次再结晶退火板的表面涂布以质量比3：1：3的比例含有磷酸盐－铬酸盐－胶体二氧化硅的处理液，在表4所示的条件下实施平坦化退火。
其后，对所得的制品板的磁特性进行研究。磁特性的评价方法与实施例1的情况相同。
将所得的结果一并记于表4。
[表3]
[表4]
由表4可明确，按照本发明，通过使用复合添加了适当量的P和Sb的坯料，且涂布以MgO为主剂、含有2.0％以上的硫酸镁的退火分离剂而实施二次再结晶退火，进而，在按照本发明的适当条件下实施平坦化退火条件，从而可以不仅得到良好的磁通密度，而且减小由伴随着变压器加工的应变赋予所致的铁损劣化量。
Claims (3)
1.一种方向性电磁钢板，由如下组成构成：以质量％计含有C：0.005％以下、Si：2.0～4.5％和Mn：0.5％以下，且在分别满足0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]的范围含有Sb和P，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，进而，在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)分别为(TD-H10)≥200A/m、(TD-W10)≥1.60W/kg。
2.根据权利要求1所述的方向性电磁钢板，由如下组成构成：以质量％计进一步含有选自Ni：0.005～1.50％、Sn：0.03～0.20％、Cu：0.02～0.50％、Cr：0.02～0.50％、Mo：0.01～0.50％和Nb：0.002～0.01％中的1种或2种以上。
3.一种方向性电磁钢板的制造方法，将由如下组成构成的钢坯根据需要再加热后，进行热轧，根据需要实施热轧板退火后，实施1次或隔着中间退火的2次以上的冷轧而制成最终板厚，接下来，脱碳·一次再结晶退火后，涂布以MgO为主体的退火分离剂后，实施二次再结晶退火，进而，实施平坦化退火，
所述组成为以质量％计含有C：0.08％以下、Si：2.0～4.5％和Mn：0.5％以下，且将S、Se和O抑制为分别小于50ppm，将N抑制为小于60ppm，将sol.Al抑制为小于100ppm，进而，在分别满足0.01％≤[％Sb]≤0.20％、0.02％≤[％P]≤2.0×[％Sb]的范围含有Sb和P，剩余部分为Fe和不可避免的杂质，
在所述退火分离剂中含有2.0～15.0质量％的硫酸镁，并且，
将平坦化退火温度设为830℃以上，且将平坦化退火气氛中的H2分压设为0.3％以上，将在轧制直角方向以50Hz励磁至1.0T时的磁化力(TD-H10)和铁损(TD-W10)分别设为(TD-H10)≥200A/m、(TD-W10)≥1.60W/kg。
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