CN111133118A - 方向性电磁钢板 - Google Patents

Abstract

根据本发明，对于在钢板的表面和背面具有以规定的镁橄榄石为主成分的被膜、且在上述钢板的表面具有多个槽的方向性电磁钢板，上述槽的平均深度为上述钢板的厚度的6％以上，并且槽相互间的距离为1～15mm，以频率50Hz和最大磁通密度1.5T交流磁化时的相对磁导率μr_15/50为35000以上，将在上述钢板的与轧制方向正交的截面的、上述钢板与上述被膜的界面上述被膜的与连续部分分开而孤立的部分的存在频率设为0.3个/μm以下，能够实现方向性电磁钢板的进一步低铁损化。

Description

方向性电磁钢板

技术领域

本发明涉及主要用作变压器的铁心的方向性电磁钢板、特别是即使实施消除应力退火也不会损害铁损的减少效果的、实施了耐热型的磁畴细化的方向性电磁钢板。

背景技术

作为缩小方向性电磁钢板的磁畴宽度而改善铁损的方法，主要可举出以下所述的两种磁畴细化方法。

即，虽然将热应变区域设置成线状而改善了铁损，但利用其后的退火等加热损失了铁损改善余量(无耐热性)的非耐热型的磁畴细化方法，和在钢板表面设置规定深度的线状的槽的耐热型的磁畴细化方法。

特别是后者具有如下优点：即使进行热处理，磁畴细化效果也不会消失，也能够适用于卷绕铁心等。然而，利用现有的耐热型的磁畴细化方法得到的方向性电磁钢板存在如下问题：与利用激光、等离子体火焰照射的非耐热型的磁畴细化方法得到的方向性电磁钢板相比，铁损减少效果不充分。

为了改善由所述耐热型的磁畴细化导致的电磁钢板的铁损特性，以往有许多提案。例如，专利文献1中公开了在最终退火后的钢板形成适当形状的槽后，在还原性气氛中进行退火的方法。然而，为了得到适当的槽形状，用刀具进行的挤压处理很有效，但因刀具的损耗带来的成本增加成为问题，并且由于增加还原性气氛下的退火，因此存在成本进一步增加的问题。

另外，专利文献2中还提出了一种欲通过适当地控制槽的形状来改善因耐热型的磁畴细化导致的方向性电磁钢板的铁损的技术。然而，为了精度良好地控制槽形状，需要依赖于激光的照射，设备成本的增加是不可避免的，并且利用激光照射来形成槽在生产率方面存在问题。

如上所述，耐热型的磁畴细化的技术通常是着眼于用于磁畴细化的槽本身而得到的改善对策。

另一方面，专利文献3中公开了在钢板表面形成槽，并且将表面镜面化的技术。该技术中，对于使线状的槽与表面的镜面化组合并没有特别的协同效果，只不过是将多个铁损改善手段并列使用而已。另外，基体铁界面的镜面化处理带来成本的大幅增加成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-158166号公报

专利文献2：日本特表2013-510239号公报

专利文献3：日本特开平5-202450号公报。

发明内容

本发明为了解决上述的问题，目的在于提出一种在钢板的表面具有镁橄榄石被膜、实施了一般的耐热型的磁畴细化的方向性电磁钢板中，用于实现进一步低铁损化的方法。

在钢板表面形成槽的实施了耐热型的磁畴细化的方向性电磁钢板(以下表示为耐热型磁畴细化钢板)中，槽的部分(槽正下方的钢板部分)的截面积必然减少，因此槽的部分的磁通密度增大。例如，钢板整体的平均的励磁磁通密度为1.70T，槽的深度为板厚的10％时，在槽的部分的磁通密度达到1.89T。这里，若考虑方向性电磁钢板的磁畴结构由180°畴壁构成，则磁通密度并不是在槽部分整体平均地增加，而是在没有槽的表面的部分，畴壁位移变大，结果磁通密度增加。

另一方面，已知180°畴壁固定于钢板的内部、表面的钉扎位置，因此磁滞损耗增加，并且所述畴壁的移动不均匀化。作为这样的钉扎位置，有基体铁内部的非磁性异物、钢板表面的凹凸。

这里，参照图1对180°畴壁的移动进行说明。首先，对于理想的交流磁化条件(没有磁性钉扎位置时)下的畴壁移动，如图1中(0)→(A1)→(A2)→(A3)→(4)的系统所示，许多存在的180°畴壁以相同的速度以相同的量进行往复运动。因此，如果交流磁化的最大磁通密度相较于饱和磁化略低，则相邻的磁畴彼此将不会合并。

然而，对于畴壁移动不均匀时(有磁性钉扎位置时)的畴壁移动，如图1中(0)→(B1)→(B2)→(B3)→(4)的系统所示，畴壁移动变得不均匀。这样，部分地产生具有大位移的畴壁，即使在平均的磁通密度比较低的条件下，相邻的磁畴也合并(图1(B2))。此时，交流磁化中，需要在磁通密度逐渐降低的时间段，产生图1的(B3)中显示为磁畴c的相反方向的新磁畴。然而，新磁畴的产生需要驱动能量，因此与相反方向的磁畴残留的情况相比，相反方向的磁化成分的增加延迟。这样在畴壁位移不均等的情况下，与畴壁位移均等且在最大磁通密度附近也有相反方向的磁畴残留的理想的交流磁化的情况相比，磁通密度的变化(相位)延迟，结果铁损增加。

如前所述，耐热型磁畴细化钢板在钢板的单面(表面)具有槽，畴壁位移在钢板的表面侧和背面侧不同。因此，如果畴壁的位移不均匀，则认为在没有槽的一方的背面相邻的磁畴彼此合并，产生铁损的增加。

就这点而言，在实施了上述的非耐热型的磁畴细化的方向性电磁钢板(以下表示为非耐热型磁畴细化钢板)的情况下，成为磁畴细化起点的环流磁畴的宽度变薄(变窄)，并且直到板厚方向的较深区域也存在，因此钢板表面和背面的畴壁位移的差小。

另一方面，在钢板的表面具有槽的通常的耐热型磁畴细化钢板中，由于有槽的面的畴壁的位移小，所以需要畴壁在没有槽的面的附近大幅度移动。这样，耐热型磁畴细化钢板在畴壁位移的表面和背面的差大，因此推测部分地产生相邻磁畴的合并。认为这样的差导致非耐热型磁畴细化钢板与耐热型磁畴细化钢板的铁损差。

因此，发明人等反复研究了耐热型磁畴细化钢板的铁损改善对策。其结果是钢板的表面具有槽的耐热型磁畴细化钢板中，在交流励磁的过程中使各个畴壁的位移均匀化很重要，因此得到极力减少磁性钉扎位置很重要的结论。另外，在使用这样的槽的耐热型磁畴细化钢板的镁橄榄石被膜与钢板的界面(以下也称为基体铁界面)中，对与轧制方向正交的方向(以下称为轧制正交方向)的基体铁界面附近的截面进行观察。结果发现为了得到实用且有效的磁性平滑度，减少从镁橄榄石被膜主体孤立的被膜的部分(本发明中简称为孤立的部分)的个数频率是有效的，从而完成本发明。

本发明中，以现在许多作为变压器用铁心材料制造的、在表面具有镁橄榄石被膜的方向性电磁钢板作为对象。应予说明，通常在该镁橄榄石被膜上涂布、烧结绝缘张力涂层以供使用。

本发明在所述方向性电磁钢板中，通过排除畴壁移动的阻碍因素而改善磁滞损耗，并且考虑耐热型磁畴细化钢板所特有的现象(畴壁移动在表面和背面之差)，得到理想的铁损减少效果。

以往，为了提高镁橄榄石被膜的密合性，将基体铁界面形成为复杂的形状是有利的，另一方面，为了减少磁滞损耗，认为使基体铁界面平滑是合适的。

另外，还提出了一种在将钢板表面镜面化后在该表面设置线状的槽的技术，但这样的产品的制造成本过大，因此现状是达不到商业上的制造。因此，对作为现在的主要产品形态的、具有以镁橄榄石为主体的基底被膜的方向性电磁钢板有效的铁损改善方法也满足全世界的输配电效率提高的要求，因此其重要性高。

本发明的主要构成如下所述。

1.一种方向性电磁钢板，在钢板的表面和背面具有以Mg单位面积重量计为0.2g/m²以上的镁橄榄石作为主成分的被膜，在上述钢板的表面，具有多个槽，所述多个槽与正交于轧制方向的方向所成的角度为45°以下，在横穿轧制方向的方向呈线状地延伸并在轧制方向保持间隔地排列，

上述槽的平均深度为上述钢板的厚度的6％以上，且相邻的槽相互间的距离为1～15mm的范围，

以频率50Hz和最大磁通密度1.5T交流磁化时的相对磁导率μr_15/50为35000以上，

在上述钢板的与轧制方向正交的截面的、上述钢板与上述被膜的界面，从上述被膜的连续部分分离而孤立的部分的存在频率为0.3个/μm以下。

2.根据上述1所述的方向性电磁钢板，上述孤立的部分的存在频率为0.1个/μm以下。

3.根据上述1或2所述的方向性电磁钢板，上述孤立的部分的存在频率在与轧制方向正交的方向的分布的标准偏差为平均值的30％以下。

4.根据上述1～3中任一项所述的方向性电磁钢板，上述槽的平均深度为上述钢板的厚度的13％以上。

参照图2详细对上述孤立的部分进行说明。图2是表示钢板的轧制正交方向的截面的钢板(基体铁)1与被膜2的界面附近的示意图。这里，图示的截面中，镁橄榄石被膜2是在轧制正交方向延伸的膜。将在该轧制正交方向连续地延伸的被膜的部分设为被膜主体20，将所述部分的界面称为被膜的连续部分。图2所示的截面图(截面照片)中，是与该被膜主体20分离而看上去周围被钢板基体铁包围而孤立的被膜的界面的部分，图2中由a～e表示的部分是被膜的孤立部分(即，本发明的孤立的部分)。而且，该孤立的部分的个数N(个)，例如图2中a～e这5个为N。而且，将该区域的轧制正交方向的宽度设为L0(μm)时，将下式求得的n称为孤立的部分的存在频率。

n＝N/L0 …(1)

这里，从三维角度观察镁橄榄石被膜时，在轧制正交方向截面观察的图2的a～e的部分与镁橄榄石被膜主体连接的情况很多，但由于是从被膜主体复杂地伸出的结构，因此钉扎畴壁移动效果好。因此，在轧制正交方向截面观察时，该部分可以视为图2所示的孤立的部分。

根据本发明，在实施了耐热型的磁畴细化的方向性电磁钢板中，能够稳定地实现进一步的低铁损化。

附图说明

图1是表示畴壁移动的示意图。

图2是表示基体铁界面的镁橄榄石被膜的连续部分和孤立的部分的示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的各构成要件具体进行说明。

[以镁橄榄石为主成分的被膜]

如上所述，本发明中成为对象的钢板是用通常的制造方法大量生产的、在钢板表面涂布了以MgO为主成分的退火分离剂后实施了二次再结晶退火的方向性电磁钢板。如果以通过这样的现状的制造方法得到的方向性电磁钢板能够得到铁损的改善效果，则能够在不经过将钢板表面(基体铁)镜面化的特殊的工序的情况下，改善耐热型磁畴细化钢板整体的平均的铁损特性。并且，对于电磁钢板产品的使用者而言也具有降低成本的优点。因此，以二次再结晶退火后在钢板表面形成以镁橄榄石为主成分的被膜(本发明中简称为镁橄榄石被膜)的方向性电磁钢板作为对象。此时，优选使钢板的表面和背面的Mg单位面积重量为每单面0.2g/m ²以上。这是因为如果MgO单位面积重量小于该值，则无法充分确保在镁橄榄石被膜上涂布的绝缘张力涂层(通常，磷酸盐系玻璃质)与钢板表面和背面(基体铁)的粘合剂效果，绝缘张力涂层剥离，或被膜施加到钢板表面和背面(基体铁)的张力不足。应予说明，以MgO为主成分的退火分离剂是Mg单位面积重量例如钢板每单面成为0.2g/m²以上的组成即可。更优选为在以MgO为主成分的退火分离剂中添加1～20质量％的TiO₂，并且添加作为以往公知的添加物的、选自Ca、Sr、Mn、Mo、Fe、Cu、Zn、Ni、Al、K和Li的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐、硼酸盐、氯化物和硫化物等中的1种或多种即可。这里，退火分离剂中的MgO以外的添加成分优选为30质量％以下。

[在横穿轧制方向的方向线状地延伸且在轧制方向保持间隔地排列的多个槽]

用于磁畴细化的槽在横穿轧制方向的方向线状地延伸。另外，将槽的延伸方向与轧制正交方向所成的角度设为45°以下。如果超过该值，则无法充分产生由在槽壁面产生的磁极带来的磁畴细化效果，铁损特性劣化。应予说明，槽优选在横穿轧制方向的方向连续地延伸，但也可以断续地延伸。

另外，槽的深度根据钢板的板厚进行设定是合适的，优选钢板的厚度越厚，越增加槽的深度。这是因为槽越深，磁畴细化效果越高，但如果过度加深槽，则穿过比槽更靠下方的部分的磁通密度会增加，导致磁导率和铁损的劣化。因此，槽的深度可以与板厚成比例地增加。具体而言，如果使槽的深度为板厚的6％以上，则得到充分的磁畴细化效果，铁损的改善变得充分。应予说明，槽的深度的适合值根据用作变压器时的磁通密度的水平变化。另外，槽的深度的最大值大体可以为板厚的30％。

这里，就耐热型磁畴细化钢板而言，虽然钢板表面的槽越深，磁畴细化效果越高，但提高磁化的磁通密度时的铁损有劣化的趋势。这是因为钢板整体的磁导率降低而磁滞损耗劣化，并且槽的某个面的附近的畴壁移动延迟，因此在没有槽的面的一侧相邻的磁畴彼此合并的频率变高。与此相对，如后所述通过适当地控制基体铁界面的孤立的部分的存在频率，能够降低在畴壁移动中相邻的磁畴合并的频率。因此，即使将设置于钢板单面的槽设为深的情况下也能够防止磁滞损耗的劣化，能够有效地减少铁损。另外，在适当地控制孤立的部分的存在频率的基础上，通过将槽的平均深度设为比以往的深度深，优选为板厚的13％以上，能够得到优异的铁损特性的电磁钢板。特别是能够更为有效地改善作为使用耐热型磁畴细化钢板的卷铁心变压器的设计磁通密度为通常的1.5T的铁损。

按照上述条件的槽向轧制方向以保持间隔地设置有多个。此时，相邻的槽彼此间的距离(也称为槽间隔)优选为15mm以下。通过将上述槽间隔设为15mm以下，得到充分的磁畴细化效果，改善铁损。对于该槽间隔，也根据使用本发明的电磁钢板的变压器的磁通密度的水平而变化，但槽间隔的最小值优选为1mm。因此，如果间隔比1mm窄，则有可能导致磁特性的劣化。

应予说明，优选槽间隔在任意的部分都是基本均匀的。在槽间隔变化的情况下，即使有平均槽间隔的±50％左右的变动也不损害本发明的效果，因此是被允许的。

[与被膜的连续部分分离而孤立的部分的存在频率为0.3个/μm以下]

如上所述，如果基体铁界面的凹凸大则畴壁移动时产生移动距离大的畴壁和移动距离小的畴壁，相反方向的磁畴消失的可能性增加。在这样的情况下，相反方向的磁化逐渐增加时，需要新产生相反方向的磁畴，但由于新磁畴产生的时机延迟，因此导致铁损的增加。特别是在具有槽的表面和其相反侧的背面畴壁需要大幅移动。因此，在(钢板单面的)带槽的耐热型磁畴细化钢板中，在钢板表面有严重的凹凸的情况下，畴壁移动变得更不均匀，在最大磁通密度附近相反方向的磁畴容易消失，容易导致铁损的增加。因此，特别是为了改善耐热型磁畴细化钢板的铁损，新发现了与不具有槽的通常的电磁钢板相比，将基体铁界面的凹凸度、尤其是将被膜下表面的凹凸形态优化很重要，从而完成了本发明。

即，如果在钢板表面的轧制正交方向截面存在图2的a～e的孤立的部分，则畴壁容易在该部分被牢固地钉扎。这里，如果从三维角度观察镁橄榄石被膜，则图2的a～e的部分没有完全孤立而与镁橄榄石被膜主体连接的情况很多。然而，由于是从被膜主体复杂伸出的结构，钉扎畴壁移动的作用强。因此，作为基体铁界面的凹凸度、换言之作为用于将阻碍均匀的畴壁移动的因素定量化的指标，本发明中使用上述的式(1)所定义的孤立的部分的存在频率n。

这里，畴壁在与轧制方向正交的方向移动，因此存在频率n适合通过轧制正交方向的厚度截面进行评价。另外，存在频率的测定优选将宽度60μm以上的截面研磨成平滑后，利用光学显微镜、扫描式电子显微镜以10个视场以上进行观察而求得。另外，从得到钢板的平均信息的观点出发，各视场优选彼此分开1mm以上。如果观察视场数少，则仅能够评价局部的状态，磁效应不清楚。

为了防止交流励磁过程中的相反方向的磁畴的消失而抑制铁损的增加，将存在频率n设为0.3个/μm以下。为了进一步得到低铁损，优选将存在频率n设为0.1个/μm以下。

另外，上述存在频率n的下限没有特别限定，从确保被膜的密合性的观点出发，优选0.02个/μm左右。

[存在频率n的轧制正交方向上的分布的标准偏差为平均值的30％以下]

首先，存在频率n的轧制正交方向上的分布的标准偏差基于如下得到的全部计测结果，即，对在钢板的轧制正交方向例如以每宽度100μm划分的区域内的存在频率进行计测，在轧制正交方向例如在10个区域进行该宽度100μm的区域的计测而得到全部计测结果。应予说明，测定上述存在频率的区域宽度可以为交流励磁过程中的畴壁移动的最小宽度左右。通常，畴壁间隔为200～1000μm左右，因此上述区域宽度优选为50～100μm左右。同样地，测定存在频率的区域数优选为10以上。另外，轧制正交方向的测定部位优选利用在轧制方向设有1～50μm左右的间隔的多个部位进行。

如此求得的标准偏差优选为平均值的30％以下(0.3以下)。这里，如果上述存在频率在轧制正交方向上不均匀地分布则畴壁移动也变得不均匀，在最大磁通密度附近产生相邻的磁畴彼此合并的部分的可能性增加。即，在与磁畴宽度和畴壁移动宽度同程度地在轧制正交方向划分的区域，存在多个上述存在频率明显不同的部分时，产生畴壁的位移大的部分和畴壁的位移小的部分，交流磁化中相邻的磁畴合并的可能性增加，可能促进铁损的增加。因此，将上述存在频率的轧制正交方向的分布作为标准偏差整理之后，发现如果该标准偏差为平均值的30％以下(0.3以下)，则可防止因畴壁移动的不均匀化导致的铁损的增加。更优选为15％以下(0.15以下)。

[以50Hz和1.5T交流磁化时的相对磁导率μr_15/50为35000以上]

为了使磁畴细化处理后的方向性电磁钢板达到足够低的铁损值，需要二次再结晶组织的取向以高集成度与高斯(GOSS)取向一致。

通常，关于方向性电磁钢板的取向集成度的磁性指标使用以磁场的强度800A/m磁化时的磁通密度即B₈。但是，在钢板的表面具有槽的情况下，B₈与取向集成度无关地受到槽的深度的影响。另一方面，在励磁磁通密度较低的条件下的磁导率不易受到槽的有无的影响。因此，用于判断本发明的带槽的方向性电磁钢板中充分的集成度的二次再结晶组织发展的指标适用于最大磁通密度1.5T下的磁导率(频率50Hz)。因此，本发明中，将以50Hz和1.5T交流磁化时的相对磁导率μr_15/50设为基体铁部分的结晶取向的指标。

如果使用该指标，根据本发明的钢板能够实现相对磁导率μr_15/50为35000以上。

接下来，对于上述电磁钢板的制造方法，没有特别地限定，但优选根据以下的方法进行制造。

即，本发明对含有C：0.002～0.10质量％、Si：2.0～8.0质量％和Mn：0.005～1.0质量％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的钢坯材(钢坯)进行加热后，热轧，进行热轧板退火。接着，实施冷轧，利用1次或夹着中间退火的2次以上的冷轧制成最终板厚的冷轧板后，进行脱碳退火，之后涂布以MgO为主成分的退火分离剂，实施兼具二次再结晶、镁橄榄石被膜形成和纯化的最终退火。进一步使用除去残留的退火分离剂，实施兼具绝缘涂层烧结和平坦化的连续退火的方向性电磁钢板的制造方法。特别是本发明中，在冷轧后或脱碳退火后或二次再结晶退火后或平坦化退火后的任一阶段在钢板表面以槽间的间隔1mm～15mm形成与轧制正交方向所成的角度45°以下、深度为板厚的6％以上的槽。

作为上述退火分离剂，向粒径0.6μm以上的粒子的含有率为50质量％以上的MgO中添加1～20质量％的TiO₂，与水混合制成浆料状而涂布于钢板表面。此时，优选将涂布、干燥后的钢板的每单位面积的退火分离剂中的H₂O的单位面积重量(水分量)S(g/m²)设为0.4g/m²以下。进一步可以在上述方法中可以在退火分离剂中添加以Sr换算计0.2～5质量％的Sr化合物。进一步优选可以将涂布于脱碳退火板的钢板表面时的退火分离剂的粘度设为2～40cP。

即，退火分离剂的TiO₂是对镁橄榄石被膜形成促进有效的MgO的添加剂，如果小于1质量％则镁橄榄石被膜的形成变得不充分而磁特性和外观受损。另一方面，如果超过20质量％而添加，则二次再结晶变得不稳定而磁特性损失，因此优选相对于水合处理前的MgO的添加量为1～20质量％。

另外，用作退火分离剂的MgO可以将粒径0.6μm以上的粒子的个数比率r_0.6设为50％～95％，进一步将涂布于脱碳退火板的退火分离剂的涂布、干燥后的钢板每单面的H₂O的单位面积重量S(g/m²)为0.02～0.4g/m²。通过将r_0.6设为50％以上且将S设为0.4g/m²以下，促进最终退火中基体铁界面附近的二氧化硅的浮上，镁橄榄石被膜下部的凹凸的发展被抑制。其结果，能够将基体铁界面的镁橄榄石被膜的孤立部分的存在频率n抑制在0.3以下。另一方面，在r_0.6超过95％或S小于0.02g/m²的情况下，镁橄榄石被膜的形成变得不良，磁特性和外观受损，因此这些范围不优选。

并且，通过在退火分离剂中添加以Sr换算计0.2～5质量％的Sr化合物，进一步提高基体铁界面的平滑度，能够将镁橄榄石孤立部分的存在频率n减少到0.1以下，因而优选。推测该效果是通过Sr在基体铁界面附近稠化而得到的。

将涂布于脱碳退火板时的退火分离剂的粘度设为2～40cP的范围对将在轧制正交方向上的存在频率分布的标准偏差设为平均值的30％以下是有效的。对于其原因并不明确，但认为是由于在涂布粘度高的退火分离剂的情况下，在钢板的宽度方向产生位置的不均匀，最终退火中二氧化硅在钢板表面附近浮出的行为会发生位置变化。另外，在粘度小于2cP的情况下，不能稳定地涂布退火分离剂，产生镁橄榄石被膜的不良而产品的外观受损，优选该范围。

退火分离剂的浆料的粘度大体根据MgO的物性决定。因此，通过测定对所使用的MgO进行规定的处理时的粘度而能够决定涂布时的粘度。应予说明，为了稳定地评价粘度，优选将MgO和水进行混合后，以旋转速度100rpm的叶轮搅拌30分钟后进行测定。

接下来，对适用于本发明的钢坯材的成分组成进行说明。

C：0.002～0.10质量％

C是利用相变而改善热轧组织，并且对产生高斯核有用的元素，C优选含有0.002质量％以上。另一方面，如果超过0.10质量％，则难以通过脱碳退火减少到不发生磁时效的0.005质量％以下。因此，C优选为0.002～0.10质量％的范围。更优选为0.010～0.080质量％的范围。应予说明，优选C基本上不残留在产品的基体铁成分中，虽然可利用脱碳退火等制造工序除去，但有时在产品中作为基体铁中不可避免的杂质残留有50ppm以下。

Si：2.0～8.0质量％

Si是对提高钢的电阻率、减少铁损有效的元素。上述效果在小于2.0质量％时不充分。另一方面，如果超过8.0质量％，则加工性降低，进行轧制而制造很困难。因此，Si优选为2.0～8.0质量％的范围。更优选为2.5～4.5质量％的范围。

应予说明，Si用作镁橄榄石被膜形成的材料。因此，产品的基体铁中的Si浓度虽然略低于板坯中的含量，但该量很小，板坯中的成分和产品基体铁中的成分可以基本相等。

Mn：0.005～1.0质量％

Mn是为了改善钢的热加工性有效的元素。上述效果在小于0.005质量％时不充分。另一方面，如果超过1.0质量％，产品板的磁通密度降低。因此，Mn优选为0.005～1.0质量％的范围。更优选为0.02～0.20质量％的范围。应予说明，几乎所有添加于板坯中的Mn的量均残留在产品基体铁中。

对于上述Si、C和Mn以外的成分，分为利用抑制剂来产生二次再结晶的情况和不利用抑制剂而产生二次再结晶的情况。

首先，在利用抑制剂来产生二次再结晶的情况下，例如利用AlN系抑制剂时，优选将Al和N分别以Al：0.010～0.050质量％、N：0.003～0.020质量％的范围含有。另外，在利用MnS·MnSe系抑制剂的情况下，优选含有上述量的Mn、S：0.002～0.030质量％和Se：0.003～0.030质量％中的1种或2种。各自的添加量小于上述下限值时，不能充分得到抑制剂效果。另一方面，如果超过上限值，则抑制剂成分在加热板坯时未固溶地残存，导致磁特性的降低。应予说明，AlN系和MnS·MnSe系的抑制剂可以并用。

另一方面，在不利用上述抑制剂元素而产生二次再结晶的情况下，优选使用如下的钢坯材，即极力减少作为上述抑制剂形成成分的Al、N、S和Se的含量，且减少到Al：小于0.01质量％，N：小于0.0050质量％，S：小于0.0050质量％以及Se：小于0.0030质量％。

以上阐述的Al、N、S和Se在高温长时间的最终退火中在镁橄榄石被膜中或未反应退火分离剂、退火气氛中被吸收，而从钢中除去，在产品中作为10ppm以下左右的不可避免的杂质成分残留在钢中。

除上述之外，作为可添加在钢坯中的元素，可举出以下的元素。

Cu：0.01～0.50质量％、P：0.005～0.50质量％、Sb：0.005～0.50质量％、Sn：0.005～0.50质量％、Bi：0.005～0.50质量％、B：0.0002～0.0025质量％、Te：0.0005～0.0100质量％、Nb：0.0010～0.0100质量％、V：0.001～0.010质量％以及Ta：0.001～0.010质量％

这些均在晶界偏析，或为辅助性析出物分散型的抑制剂元素，但通过添加这些辅助性抑制剂元素而进一步强化晶粒生长抑制力，能够提高磁通密度的稳定性。对于任一元素，如果含量小于下限值则不能充分得到辅助晶粒生长抑制力的效果，另一方面，如果超过上限值添加则饱和磁通密度的降低、使AlN等主抑制剂的析出状态变化而导致磁特性的劣化，因此分别优选以上述的范围含有。

应予说明，这些添加元素全部或一部分残留在产品的钢中。

另外，Cr：0.01～0.50质量％、Ni：0.010～1.50质量％和Mo：0.005～0.100质量％的添加通过优化钢的强度、γ相变行为而有助于产品的磁特性、表面性状的改善。应予说明，这些添加元素全部或一部分残留在产品的钢中。

另外，用于耐热型的磁畴细化的槽需要以本发明范围的条件设置在钢板表面。如此的槽能够在最终的冷轧后、或者脱碳退火后、或者最终退火后、平坦化退火后中的任一阶段设置于钢板表面。另外，作为槽的形成方法，可以使用蚀刻、凸型刀具的挤压、激光和电子束加工等。

实施例1

将以质量％计，含有C：0.06％、Si：3.3％、Mn：0.06％、P：0.002％、S：0.002％、Al：0.025％、Se：0.020％、Sb：0.030％、Cu：0.05％和N：0.0095％的钢坯装入气体炉，加热到1230℃后保持60分钟后，利用感应加热炉在1400℃加热30分钟，利用热轧制成厚度2.5mm的热轧板。对该热轧板在1000℃实施1分钟的热轧板退火后进行酸洗，实施1次冷轧而形成厚度1.7mm后，在1050℃实施1分钟的中间退火后，进行酸洗后，利用二次冷轧制成0.23mm的最终板厚，接着在使氢、氮、水蒸气混合的氧化性气氛中以850℃×100秒钟进行脱碳退火。进一步将在MgO中添加了TiO₂和其它试剂的退火分离剂与水混合而制成浆料状后，对钢板表面涂布、干燥后卷绕成卷状。此时，使用粒径各不同的MgO，利用它们和TiO₂的混合物的水合量和水合时间的调整来调整涂布前的退火分离剂浆料的粘度，并且调整对钢板表面的涂布量，从而改变使每单面的H₂O的单位面积重量(每单位面积的附着量)在钢板表面和背面。H₂O的单位面积重量是通过测定涂布干燥后的退火分离剂中含有的水分量，并根据退火分离剂的涂布量，计算钢板每单面的H₂O的单位面积重量S。

利用箱型退火炉将上述卷材进行最终退火，水洗除去残留的退火分离剂后，实施的平坦化退火，制成产品，该平坦化退火进行以磷酸镁和胶体二氧化硅为主成分的绝缘涂层的涂布、烧结。

从上述得到的产品，切出宽度30mm和长度(轧制方向)280mm的试验片，实施在800℃×2h、N₂中的消除应力退火后，利用爱泼斯坦试验法评价磁特性。另外，为了调查与轧制方向正交的方向的基体铁界面，所以切出轧制正交方向12mm、轧制方向8mm的样品，埋入树脂后进行研磨，利用光学显微镜观察轧制正交方向的基体铁界面，以15个视场观察宽度100μm的区域并计算镁橄榄石孤立部分的存在频率n的平均值和标准偏差。

另外，利用加热的氢氧化钠除去绝缘张力涂层后，通过对在表面附着了镁橄榄石被膜的状态的钢板进行化学分析，测定钢板表面的Mg单位面积重量(钢板每单面)。

表1中记载各条件和得到的材料的磁特性(μr_15/50、W_17/50、W_15/60)。根据表1所示的结果，基于本发明的钢板稳定地得到W_17/50：0.73W/kg以下的铁损，特别是存在频率满足0.1以下的钢板可稳定地得到W_17/50：0.70W/kg以下的铁损值，而存在频率的标准偏差满足平均值的0.3以下的钢板稳定地得到W_17/50：0.68W/kg以下的铁损值。另外，槽的深度满足板厚的13％以上的钢板可得到W_15/60：0.65W/kg以下的优异的铁损值。

[表1]

实施例2

对具有表2-1中记载的成分组成、剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的钢坯利用连续铸造法进行制造，加热到1380℃的温度后，进行热轧而制成板厚2.0mm的热轧板，实施1030℃×10秒的热轧板退火后，进行冷轧，精加工成最终板厚为0.20mm的冷轧板。之后，实施脱碳退火。脱碳退火在50vol％H₂-50vol％N₂、露点55℃的湿润气氛下保持840℃×100秒。接着，将下述(A)、(B)和(C)这3种浆料涂布于各个材料，即(A)以MgO的r_0.6＝65％、粘度(100rpm叶轮搅拌30分钟后)30cP的MgO为主成分，添加了10％的TiO₂的退火分离剂浆料，或(B)以MgO的r_0.6＝65％、粘度(100rpm叶轮搅拌30分钟后)50cP的MgO为主成分，添加了10％的TiO₂的退火分离剂浆料，(C)以MgO的r_0.6＝40％，粘度(100rpm叶轮搅拌30分钟后)50cP的MgO为主成分，添加了10％的TiO₂的退火分离剂浆料。接着，实施最终退火，之后除去未反应的退火分离剂后，通过利用线状的带有突起的辊进行挤压而形成线状的槽(间隔4mm，深度：板厚的9％，与轧制正交方向的角度5°)后，实施平坦化退火，制成产品，该平坦化退火进行以磷酸镁和胶体二氧化硅为主成分的绝缘涂层的涂布、烧结。

从上述中得到的产品切出宽度30mm和长度(轧制方向)280mm的试验片，实施800℃×2h、N₂中的消除应力退火后，利用爱泼斯坦试验法评价磁特性。另外，为了检查与轧制方向正交的方向的基体铁界面，切出轧制正交方向12mm、轧制方向8mm的样品，埋入树脂后进行研磨，通过利用扫描式电子显微镜观察(宽度60μm×20个视场)轧制正交方向的基体铁界面，计算式(1)的存在频率n的平均值和标准偏差。

另外，通过利用加热的氢氧化钠除去绝缘张力涂层后，对在表面附着了镁橄榄石被膜的状态的钢板进行化学分析，测定钢板表面的Mg单位面积重量(钢板每单面)，结果任一钢板均是每钢板的单面为0.35～0.65g/m²的范围的Mg单位面积重量。

另外，除去产品的绝缘涂层和镁橄榄石被膜后，对基体铁部分进行化学分析而确定基体铁成分。将基体铁成分的分析结果示于表2-2。不论退火分离剂条件如何变化，基体铁成分相同。

表3-1、表3-2和表3-3中记载了利用退火分离剂条件和由各退火分离剂条件得到的材料的磁特性(μr_15/50，W_17/50)。根据表3-1、表3-2和表3-3所示的结果，在基于本发明的钢板中可得到W_17/50：0.67W/kg以下。特别是n的标准偏差满足平均值的0.3以下的钢板稳定地得到W_17/50：0.65W/kg以下的产品。

[表2-1]

[表2-2]

[表3-1]

[表3-1]

注)有下划线部分表示在发明范围外。

[表3-2]

[表3-2]

注)有下划线部分表示在发明范围外。

[表3-3]

[表3-3]

注)有下划线部分表示在发明范围外。

符号说明

1 钢板(基体铁)

2 镁橄榄石被膜

20 被膜主体

a～e 被膜的孤立部分(本发明的孤立的部分)

Claims (4)

1.一种方向性电磁钢板，在钢板的表面和背面具有以Mg单位面积重量计为0.2g/m²以上的镁橄榄石作为主成分的被膜，在所述钢板的表面具有多个槽，所述多个槽与正交于轧制方向的方向所成的角度为45°以下，在横穿轧制方向的方向线状地延伸并在轧制方向保持间隔地排列，

所述槽的平均深度为所述钢板的厚度的6％以上，且相邻的槽相互间的距离为1～15mm的范围，

以频率50Hz和最大磁通密度1.5T使其交流磁化时的相对磁导率μr_15/50为35000以上，

在所述钢板的与轧制方向正交的截面的、所述钢板与所述被膜的界面，所述被膜的与连续部分分开而孤立的部分的存在频率为0.3个/μm以下。

2.根据权利要求1所述的方向性电磁钢板，其中，所述孤立的部分的存在频率为0.1个/μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的方向性电磁钢板，其中，所述孤立的部分的存在频率在与轧制方向正交的方向的分布中的标准偏差为平均值的30％以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的方向性电磁钢板，其中，所述槽的平均深度为所述钢板的厚度的13％以上。

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