CN113286906B - 方向性电磁钢板及成为方向性电磁钢板原板的钢板 - Google Patents

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Abstract

本发明一个方式的方向性电磁钢板是具有基底钢板和配置于所述基底钢板的表面上的张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板，其特征在于，利用碱溶液从所述方向性电磁钢板中除去所述张力绝缘覆膜、接着在轧制方向上测定所述基底钢板的表面所获得的L方向十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下。

Description

方向性电磁钢板及成为方向性电磁钢板原板的钢板
技术领域
本发明涉及方向性电磁钢板及成为方向性电磁钢板用原板的钢板。
本申请基于2019年1月16日在日本提出的日本特愿2019-5127号主张优先权，将其内容援引至此。
背景技术
一般来说，方向性电磁钢板作为变压器等的铁芯使用，由于方向性电磁钢板的磁特性对变压器的性能有很大的影响，因此进行了改善磁特性的各种研究开发。作为减少方向性电磁钢板的铁损的手段，例如在下述的专利文献1中公开了下述技术：在最终退火后的钢板表面上涂布以胶体状二氧化硅和磷酸盐为主成分的溶液后进行烧结，从而形成张力赋予涂层，减少铁损。进而，下述的专利文献2中公开了下述技术：使最终退火后的材料表面的平均粗糙度Ra为0.4μm以下，对其表面照射激光束，对钢板赋予局部变形，从而将磁畴细分化，减少铁损。通过下述专利文献1或专利文献2所示的这些技术，铁损变得极为良好。
然而，近年来，变压器的小型化及高性能化的要求增高，为了变压器的小型化，对方向性电磁钢板要求即便是在磁通密度较高的情况下铁损也良好。作为改善铁损的手段，研究了使通常存在于方向性电磁钢板的无机质系覆膜消失、进而赋予张力。由于之后要形成张力赋予涂层，因此也有时将无机质系覆膜称作1次覆膜、将赋予了张力的绝缘涂层称作2次覆膜。
在方向性电磁钢板的表面上，以脱碳退火工序中生成的二氧化硅为主成分的氧化层和为了防止烧焦而涂布在表面上的氧化镁在最终退火中进行反应，从而生成以镁橄榄石为主成分的无机质系覆膜。无机质系覆膜具有若干的张力效果，具有改善方向性电磁钢板的铁损的效果。但是，之前的研究结果表明，由于无机质系覆膜为非磁性层，因此会对磁特性造成不良影响。因此，研究了通过使用研磨等机械手段或酸洗等化学手段将无机质系覆膜除去、或者防止高温最终退火中的无机质系覆膜的生成，从而制造没有无机质系覆膜的方向性电磁钢板或者使钢板表面变为镜面状态的技术。
作为这种防止无机质系覆膜的生成或者钢板表面的平滑化技术，例如下述的专利文献3中公开了在通常的最终退火后进行酸洗而将表面形成物除去后，利用化学研磨或电解研磨使钢板表面变为镜面状态的技术。另外，近年来有例如下述专利文献4所公开的那样、通过在最终退火时使用的退火分离剂中添加铋或铋化合物、从而防止无机质系覆膜的生成的技术等。
可知通过对于由这些公知的方法获得的、没有无机质系覆膜或磁平滑性优异的方向性电磁钢板的表面实施张力赋予涂层，可获得更为优异的铁损改善效果。
但是，仅靠上述技术，无法充分地满足近年来对方向性电磁钢板的高性能化的要求。
进而，作为通过表面粗糙度Ra的控制来改善特性的技术，专利文献5中公开了一种方向性电磁钢板，其具备设置于方向性电磁钢板表面的张力赋予型绝缘覆膜，所述方向性电磁钢板的表面的一部分或全部没有无机质系覆膜，设有所述张力赋予型绝缘覆膜的那侧的所述方向性电磁钢板的表面具有矩形状的微细结构，作为所述方向性电磁钢板表面中所述微细结构所占面积的比例的面积率为50％以上，轧制方向的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.10～0.35μm，作为垂直于轧制方向的方向的直角方向的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为0.15～0.45μm。
专利文献6中公开了一种表面覆膜的润滑性良好、卷铁芯的加工性优异的方向性电磁钢板的绝缘覆膜形成方法，其为在对硅钢坯进行热轧、退火后，通过1次或夹着中间退火的2次以上的冷轧制成最终板厚，对该材料进行脱碳退火，涂布退火分离剂之后，实施最后的最终退火，接着涂布绝缘覆膜剂并实施热压平的方向性电磁钢板的制造方法，其特征在于，在涂布所述绝缘覆膜剂之前的阶段，对钢板(带钢)实施表面加工，使钢板表面粗糙度以Ra值计为0.25～0.70μm且使带钢的轧制方向的表面粗糙度LRa与轧制方向的直行方向的表面粗糙度CRa之比为LRa/CRa≥0.7。
专利文献7中公开了一种层叠铁芯用电磁钢板，其特征在于，基底金属表面的三维表面粗糙度以中心面平均粗糙度SRa计为0.5μm以下，且利用频率解析获得的波长域：2730～1024μm中的功率谱和为0.04μm2以上，在其表面具备有机树脂系的绝缘覆膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭48-39338号公报
专利文献2：日本专利第2671076号公报
专利文献3：日本特开昭49-96920号公报
专利文献4：日本特开平7-54155号公报
专利文献5：日本特开2018-62682号公报
专利文献6：日本特开平3-28321号公报
专利文献7：日本特开平5-295491号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
根据这些技术，即便是控制基底钢板的算术平均粗糙度Ra、使B-W特性(B与W的平衡)良好，也有磁通密度低、无法获得良好的低铁损化效果的情况。对避免该磁通密度降低的技术进行深入探讨时，在通过控制L方向粗糙度以维持良好的B-W平衡的过程中，成功地抑制了磁通密度的降低、获得良好的铁损改善效果。
本发明鉴于上述问题及发现而作出，本发明的目的在于提供B-W特性优异、且具有良好的铁损特性的方向性电磁钢板、及成为其原板的钢板。
用于解决技术问题的手段
本发明的主旨如下所述。
(1)本发明一个方式的方向性电磁钢板具有基底钢板和配置于所述基底钢板的表面上的张力绝缘覆膜，利用碱溶液从所述方向性电磁钢板中除去所述张力绝缘覆膜后的所述基底钢板的轧制方向的十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下。
(2)上述(1)所述的方向性电磁钢板，其特征在于，利用所述碱溶液从所述方向性电磁钢板中除去所述张力绝缘覆膜后的所述基底钢板的轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC为8.0μm以下。
(3)上述(1)或(2)所述的方向性电磁钢板，其特征在于，所述轧制方向的十点平均粗糙度RzL与所述轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC满足RzL/RzC<1.0。
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的方向性电磁钢板，其特征在于，轧制方向的算术平均粗糙度RaL小于0.4μm。
(5)上述(1)～(4)中任一项所述的方向性电磁钢板，其特征在于，轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
(6)本发明另一方式的钢板是成为上述(1)～(5)中任一项所述的方向性电磁钢板的原板的钢板，其中，轧制方向的十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下。
(7)上述(6)所述的钢板，其特征在于，轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC为8.0μm以下。
(8)上述(6)或(7)所述的钢板，其特征在于，所述轧制方向的十点平均粗糙度RzL与所述轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC满足RzL/RzC<1.0。
(9)上述(6)～(8)中任一项所述的钢板，其特征在于，轧制方向的算术平均粗糙度RaL小于0.4μm。
(10)上述(6)～(9)中任一项所述的钢板，其特征在于，轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
发明效果
根据本发明，可以提供B-W特性优异且具有优异铁损特性的方向性电磁钢板及成为其材料的原板(钢板)。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施方式进行详细说明。
(方向性电磁钢板)
本实施方式的方向性电磁钢板具有基底钢板和配置于该基底钢板的表面上的张力绝缘覆膜。一般来说，构成方向性电磁钢板的基底钢板中作为钢成分含有硅。该硅元素极易被氧化，因此在方向性电磁钢板的制造工序中实施的脱碳退火后的基底钢板的表面上会形成含有硅元素的氧化覆膜。一般的方向性电磁钢板的制造工序中，在脱碳退火后，在基底钢板的表面上涂布退火分离剂后，将基底钢板卷成线圈状，对其进行最终退火。这里，将以MgO为主成分的退火分离剂涂布在基底钢板上时，在最终退火中，MgO与基底钢板表面的氧化覆膜进行反应，以镁橄榄石为主成分的无机质系覆膜形成于基底钢板的表面上。但是，本发明人等发现，为了实现优异的高磁场铁损，在方向性电磁钢板的表面上不存在镁橄榄石等无机质系覆膜时，铁损减少效果更大。
进而，本发明人等反复进行进一步的探讨。结果发现，通过适当地控制基底钢板的表面粗糙度、特别是十点平均粗糙度，可以进一步提高磁特性。具体地说，通过进行使方向性电磁钢板的表面上不存在无机质系覆膜的上述处理(镜面化处理)，同一磁通密度B8下的铁损特性变得良好(将此状态称作“B-W特性良好”)，但除此之外，本发明人等发现，若按照满足规定条件的方式控制十点平均粗糙度，则可以在良好地保持B-W特性的情况下，进一步提高磁通密度B8，可以改善铁损特性。本发明基于这种发现而完成。
这里，本实施方式的十点平均粗糙度(ten point height of roughnessprofile)并非是JIS B 0601：2013中的定义，而是基于旧标准JIS B 0660：1998中的定义“在应用截止值λc的相位补偿高通滤波器(不应用截止值λs的相位补偿低通滤波器)获得的基准长度的轮廓曲线(旧标准JIS B 0601：1994的粗糙度曲线)中，从最高山顶至按照由高到低的顺序的第5个山顶的山高的平均值与从最深谷底至按照由深到浅的顺序的第5个谷底的谷深的平均值之和”而测定的值(即，RzJIS94)。本实施方式中，对算术平均粗糙度(arithmetic average roughness)Ra也进行了探讨，其定义与旧标准JIS B 0660：1998中的中心线平均粗糙度Ra75的定义“使用粗糙度曲线(75％)获得的下述的算术平均高度，用μm进行表示，其中Z(x)：粗糙度曲线(75％)ln：评价长度”是相同的。
[数学式1]
十点平均粗糙度Rz及算术平均粗糙度Ra均有时仅简称为“表面粗糙度”。本实施方式中，作为包括十点平均粗糙度Rz及算术平均粗糙度Ra的概念，有时也使用“表面粗糙度”这一用语。但是，十点平均粗糙度Rz及算术平均粗糙度Ra是应该被区分的参数。本发明人等当初对算术平均粗糙度Ra与铁损的关系进行了探讨，但清楚的是仅靠算术平均粗糙度Ra还是无法说明铁损的偏差。本发明人等在各种条件下制作的基底钢板的评价结果中，在使用算术平均粗糙度Ra实质上一致的基底钢板获得的方向性电磁钢板中确认到了铁损有偏差的现象。因此，本发明人等反复进行进一步的探讨，结果发现，上述的铁损偏差可以通过基底钢板的轧制方向的十点平均粗糙度RzL和轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC来进行说明。这里，应该着眼的是应该利用十点平均粗糙度Rz来评价基底钢板的表面粗糙度、以及应该着眼于基底钢板的轧制方向的粗糙度与轧制直角方向的粗糙度的关系。
以下的说明中，有时将十点平均粗糙度记为“Rz”、将轧制方向的十点平均粗糙度记为“RzL”、将轧制直角方向的十点平均粗糙度记为“RzC”、将算术平均粗糙度记为“Ra”、将轧制方向的算术平均粗糙度记为“RaL”、将轧制直角方向的算术平均粗糙度记为“RaC”。
Rz的大小和Ra的大小并不显示必须一致的倾向。例如，在基底钢板的RaL约为0.20μm的各种方向性电磁钢板中，基底钢板的RzL有偏差的情况。进而，这些方向性电磁钢板中，对应于基底钢板的RzL的大小、铁损的大小随之发生。
由上述定义可知，Ra表示粗糙度曲线的平均值，这里，并不反映粗糙度曲线中的山高及谷深。但是，本发明人等推测，正是基底钢板的粗糙度曲线中的谷深会影响铁损。基底钢板的表面中，在相当于晶界或不均匀的表面氧化、以及含有元素的偏析或位移等晶格缺陷的不均匀存在的位置等处，会产生粗糙度曲线的谷。粗糙度曲线的谷是将作为磁性体的钢板被分割的位置，在钢板表面露出的状态下变成空隙，若钢板表面被张力绝缘覆膜等覆盖，则作为非磁性体的张力绝缘覆膜会进入到粗糙度曲线的谷中。如此将作为磁性体的Fe相分割的粗糙度曲线的谷部在钢板被磁化时，在钢板表面区域中成为磁束通过的障碍。即，基底钢板的表面附近的磁束在通过作为空隙的谷部或被非磁性体填满的谷部时，成为阻力，发生钢板的磁通密度降低及铁损的上升。
这种影响可以通过注意较深的谷部而识别到，如果是Ra这样的数值，因它们的影响所导致的特性变化会被埋没在偏差中，不会作为应该被控制的构成而被识别到(以下的说明中，有时将上述“钢板表面的粗糙度曲线的谷(部)”仅记为“谷(部)”)。基于这种理由，本发明人等认为，可以通过基于山高及谷深算出的十点平均粗糙度Rz来说明铁损的偏差。
一般来说，沿着轧制方向、即L方向测定的算术平均粗糙度RaL小于沿着C方向测定的算术平均粗糙度RaC。在现有技术中，存在着眼于算术平均粗糙度与铁损的关系的例子，但这里仅着眼于算术平均粗糙度Ra的大小，因此认为C方向算术平均粗糙度RaC更为重要。具体地说，通过减小RaC的值，减小了具有相同磁通密度B8的钢板的W17/50值(获得了良好的B-W特性)。
但是，本发明人等着眼于十点平均粗糙度Rz，调查了表面粗糙度与铁损的关系，结果发现，与其即便相同B8下的W17/50值是相同的、也无法获得良好的B8自身，反而在L方向十点平均粗糙度RzL与铁损之间观察到了良好的相关性。因此，本实施方式的方向性电磁钢板中，将基底钢板的L方向十点平均粗糙度RzL控制在6.0μm以下。
此外，本实施方式的方向性电磁钢板中，探讨了基底钢板的RzC(在沿着C方向的十点平均粗糙度测定中检测到的谷)的影响的结果是，优选C方向十点平均粗糙度RzC大于L方向十点平均粗糙度RzL。但是，当过于增大RzC时，有沿着C方向的十点平均粗糙度测定中检测到的谷所导致的不良影响变得明显的情况，另外还有L方向十点平均粗糙度RzL也粗大化的危险。
因此，当要获得上述效果时，优选使C方向十点平均粗糙度RzC的上限值为8.0μm以下。
另外弄清楚了：在将RzC控制为8.0μm以下的过程中，进一步优选使L方向的十点平均粗糙度RzL与C方向的十点平均粗糙度RzC之比的RzL/RzC小于1.0。即，进一步优选满足RzL/RzC<1.0的关系。推测其原因在于，当C方向的十点平均粗糙度RzC大于L方向的十点平均粗糙度RzL时，在沿着L方向的十点平均粗糙度测定中检测到的谷(沿着C方向的谷)的形状变得不规则。由于谷的形状变得不规则，磁束的移动变得顺畅，缓和了在沿着L方向的十点平均粗糙度测定中检测到的谷的不良影响，可以实现进一步的铁损特性的提高。
此外，进一步优选RzL/RzC<0.9、或RzL/RzC<0.7。
直观上可以理解成为磁束通过的障碍指标的Rz越小、则磁特性越提高，因此越优选，但RzC大、则磁特性变得良好的理由还不明确。目前发明人等如下考虑。
利用RzL及RzC评价的谷部在形态上是在各个测定方向的垂直方向上延伸的。例如，利用RzL评价的轧制方向上测量的谷部认为是测量在轧制直角方向上延伸的线状(或条纹状)的凹部。另外，利用RzC评价的轧制直角方向上测量的谷部认为是测量在轧制方向上延伸的线状(或条纹状)的凹部。
此状况下，当从轧制方向上通过的磁束进行观察时，利用RzL评价的谷部在通过方向上如墙壁一样、成为阻挡的区域。这对于理解RzL增大时、磁特性劣化这一定性的特征是方便的。另一方面，利用RzC评价的谷部在通过轧制方向的磁束中如墙壁一样成为沿顺着的区域。认为这种区域具有抑制磁束偏离轧制方向的效果，对于理解RzC增大时、磁特性提高这一定性的特征是方便的。
以上显示了以磁束的通过这一观点来理解RzC对谷部的影响的可能性，但还可以利用另一个、即电阻的观点来理解本发明的机制。磁束在轧制方向上通过时，在与其垂直的方向、即沿着钢板表面的轧制直角方向上有电流流过，这是电磁学的基本现象。该电流在电磁钢板中被称作涡电流，成为铁损的原因之一。一般来说，通过在钢板中以高浓度添加Si等元素、可提高电阻、可抑制涡电流的发生，从而抑制了铁损。
认为本发明中控制的用RzC进行评价的在钢板表面上在轧制方向上延伸的谷部是作为导电物质的Fe相的分割区域，相对于该涡电流的发生成为阻力，从而有助于磁特性的提高、特别是铁损降低。
以上的机制虽未完全清楚，但本发明的“增大轧制直角方向的粗糙度会带来磁特性提高”这一现象是全新观点，期待机制在日后的阐明。
另外，本实施方式的方向性电磁钢板中，优选基底钢板的L方向算术平均粗糙度RaL及C方向算术平均粗糙度RaC小。本实施方式中，虽然最为着眼于基底钢板表面的粗糙度曲线中的谷，但由于粗糙度曲线的平均值也会对铁损有某种程度的影响，因此优选将它们一并进行规定。优选RaL小于0.4μm、RaC小于0.6μm。
此外，本发明实施方式的方向性电磁钢板是具有基底钢板和配置于所述基底钢板的表面侧的张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板。
<关于基底钢板>
本实施方式的方向性电磁钢板中，作为张力绝缘覆膜的母料钢板使用的基底钢板并无特别限定。例如，可以将包含公知的钢成分的方向性电磁钢板作为基底钢板。作为这种方向性电磁钢板，例如可以举出至少含有2～7质量％的Si的方向性电磁钢板。通过使钢成分中的Si浓度为2％以上，可以实现所希望的磁特性。另一方面，钢成分中的Si浓度超过7％时，由于基底钢板的脆性低、制造变难，因此优选钢成分中的Si浓度为7％以下。
本实施方式的方向性电磁钢板中，在基底钢板与张力绝缘覆膜之间可以有玻璃覆膜(镁橄榄石覆膜)、也可以没有。基底钢板与张力绝缘覆膜之间没有玻璃覆膜时，可以实现方向性电磁钢板的铁损特性的进一步提高。此外，没有玻璃覆膜的方向性电磁钢板可以换而言之为在基底钢板的正上方配置有张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板、或基底钢板为无玻璃钢板的方向性电磁钢板。另一方面，通过在基底钢板与张力绝缘覆膜之间形成玻璃覆膜，可以提高张力绝缘覆膜的密合性。
基底钢板的表面的Rz以及Ra是使用碱溶液等将形成于方向性电磁钢板表面的张力绝缘覆膜除去后测定。该张力绝缘覆膜的除去通过以下步骤实施。首先，以体积比6：4将48％苛性钠(氢氧化钠水溶液、比重1.5)与水混合，制作33％苛性钠水溶液(氢氧化钠水溶液)。使该33％苛性钠水溶液的温度为85℃以上。进而，在该苛性钠水溶液中浸渍带有绝缘覆膜的方向性电磁钢板20分钟。之后，对方向性电磁钢板进行水洗并使其干燥，从而可以将方向性电磁钢板的绝缘覆膜除去。另外，根据绝缘覆膜的厚度，反复进行该浸渍、水洗、干燥操作，将绝缘覆膜除去。
Rz以及Ra可以根据JIS B 0660：1998、利用公知的方法测定。本发明中，在基底钢板的表面的5个位置处，分别对轧制方向及轧制直角方向实施Rz及Ra的测定。将所得的多个测定值的平均值作为所着眼的方向性电磁钢板的基底钢板的RzL及RzC、以及RaL及RaC。
(方向性电磁钢板的制造方法)
接着，详细地说明本实施方式的方向性电磁钢板的制造方法。根据以下说明的制造方法，可优选地获得本实施方式的方向性电磁钢板。但是，即便是用不同于以下说明的制造方法的方法获得的方向性电磁钢板，只要满足上述要件，当然也属于本实施方式的方向性电磁钢板。
本实施方式的方向性电磁钢板的制造方法中，首先利用通常的手段制造方向性电磁钢板的基底钢板。用于制造基底钢板的条件并无特别限定，可以采用通常的条件。例如，将具有适于方向性电磁钢板的化学成分的钢水作为原料，实施锻造、热轧、热轧板退火、冷轧、脱碳退火、退火分离剂涂布及最终退火，从而可以获得基底钢板。
<关于张力绝缘覆膜>
方向性电磁钢板具有形成于基底钢板上的张力赋予覆膜(张力绝缘覆膜)。此外，有时会在基底钢板的表面上形成有一点点厚度的氧化膜等。该张力赋予覆膜并无特别限定，可以应用以往作为方向性电磁钢板的张力赋予覆膜使用的膜。作为这种张力赋予覆膜，例如可举出以磷酸盐或胶体二氧化硅中的至少一者为主成分的覆膜等。
对于该张力赋予覆膜的附着量而言，并无特别限定，优选是能够实现通常为0.4kgf/mm2以上、进一步为0.8kgf/mm2以上的高张力的附着量。本实施方式的张力赋予覆膜的附着量例如为2.0g/m2～7.0g/m2左右。
(基底钢板的表面粗糙度的控制)
以上说明的本实施方式的方向性电磁钢板通过具有上述特定的表面粗糙度，可以将铁损保持在极低。
控制Ra的方法并无特别限定，只要适当使用公知的方法即可。例如，通过适当控制热轧钢板及冷轧钢板的轧辊粗糙度、或者对基底钢板的表面进行研削，可以控制基底钢板的Ra。
关于Rz也是，可以适当使用公知的方法，以下说明获得本发明的适度形状(深度，进而宽度、延展长度等)的方法之一例。
这里，特别地说明使用了钢板的表面反应的控制方法。基本的控制方针是，在热处理过程中的晶界等的组织控制、元素偏析、表面氧化等中，形成适度的不均匀区域，通过对其实施酸洗等表面处理，从而控制表面形态。作为一例，示出经过最终退火时的表面控制和最终退火结束后的除粉酸洗处理的例子。
Rz由于作为钢板制造工序的各种表面反应的结果而获得，因此难以一概地决定用于获得所希望的Rz的制造条件。虽是这样，但只要示出上述的基本控制方针以及下述的具体例子，在参照它们的基础上，只要是一边日常地实施热处理、酸洗或表面处理一边调整产品的表面粗糙度的本领域技术人员，则一边观察实际制造的钢板的表面状况、一边获得最终目标的Rz并不困难。
<最终退火>
最终退火工序中，作为控制表面反应的因子，可举出退火分离剂的氧化镁添加量和退火气氛的氮分压。关于退火分离剂的氧化镁添加量，使用包含氧化铝和氧化镁的退火分离剂时，虽然也取决于其它条件，但优选以相对于氧化铝的质量％计、使氧化镁添加量为10～50％。在该范围内及附近区域中，当氧化镁添加量接近于上限区域或下限区域时，有Rz增大的倾向。认为其原因在于，根据氧化镁添加量，氧化镁与钢中Si的局部反应以及与其相伴的Si从钢板内部向钢板表面的扩散移动状况会发生变化。
但是，表面粗糙度也会受后述的BAF气氛条件及酸洗条件所影响。即便是以相对于氧化铝的质量％计的氧化镁添加量超过50％时，通过BAF气氛条件及酸洗条件的合理化，也可实现优选的表面粗糙度。
对于退火气氛(BAF气氛)的氮分压，当使气氛为氮与氢的混合气体时，当增高氮分压时，则氧化电位提高。由此，钢板的氧化主要在钢板表面发生，可以按照减小除粉酸洗处理后的Rz的方式进行控制。另一方面，当氮分压降低时，氧化在钢板的内部也发生，除粉酸洗处理后的Rz会增大。虽然也取决于其它条件，但基本上来说，相比较RzC、氮分压特别是对RzL的影响更大。
<最终退火结束后的除粉酸洗处理>
对最终退火结束后的基底钢板进行除粉酸洗。除粉通过一边利用刷子刷洗基底钢板一边水洗来进行。通过一边考虑最终退火结束时的基底钢板的表面状态(退火分离剂的残留或最终退火中形成于钢板表面的氧化物的除去状态)、一边控制此时的刷子的挤按压力等，由此可以控制Rz。水洗时的洗涤液可以是通常的工业用水。虽然取决于其它条件，但基本上来说，相比较于RzL、除粉条件特别是对RzC的影响更大。
接着，对除粉结束后的基底钢板进行酸洗。酸洗必须是在将因水洗而附着于基底钢板的洗涤液干燥之前来实施。另外，酸洗优选使用酸浓度为3％以下的硫酸、在温度90℃以下实施1～60秒钟。酸洗时间优选为45秒以下。通过如上地组合酸浓度、酸洗温度及酸洗时间，多可以使L方向的十点平均粗糙度RzL为规定范围内。
但是，表面粗糙度也受上述氧化镁添加量及BAF气氛条件的影响。即便是酸洗时间超过60秒，通过BAF气氛条件及酸洗条件的合理化，也可实现优选的表面粗糙度。另一方面，即便是上述酸洗条件的范围内，在将增大表面粗糙度的条件彼此组合时，也有无法获得良好表面状态的情况。
(原板)
接着，以下说明本发明另一方式的成为方向性电磁钢板原板的钢板(以下简记为“原板”)。通过在本实施方式的方向性电磁钢板的原板的表面上形成张力绝缘覆膜，获得上述本实施方式的方向性电磁钢板。即，本实施方式的原板与本实施方式的方向性电磁钢板的基底钢板实质上相同，其特征在于，通过在轧制方向上测定原板的表面所获得的L方向十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下。
上述钢板中，轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC(μm)可以为8.0μm以下，另外在上述钢板中，RzL/RzC的值可以小于1.0。上述钢板中，轧制方向的算术平均粗糙度RaL可以小于0.4μm。上述钢板中，轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC可以小于0.6μm。
这些特征点相关的技术效果与本实施方式的方向性电磁钢板的基底钢板的特征点相关的技术效果相同。本实施方式的原板当在其表面上形成有张力绝缘覆膜时，显示极为优异的铁损。
实施例
接着，一边示出实施例及比较例一边具体地说明本发明的方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的张力绝缘覆膜形成方法。此外，以下示出的实施例不过是本发明的方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的张力绝缘覆膜形成方法的一例，本发明的方向性电磁钢板及方向性电磁钢板的张力绝缘覆膜形成方法并不限于下述例子。
(实施例1)
对板厚为0.23mm及Si：3.2质量％的方向性电磁钢板制造用的冷轧钢板实施脱碳退火，在该脱碳退火钢板的表面上涂布具有表1记载的成分的退火分离剂的水浆料，使其干燥后，卷成线圈状。接着，在干燥氮气气氛中使脱碳退火钢板二次再结晶，在表1记载的BAF气氛中进行1200℃的纯化退火(最终退火)，获得已经最终退火的方向性硅钢板。
对这些已经最终退火的钢板在表1所示各种条件下实施除粉酸洗处理。然后，对酸洗后的钢板实施烧结退火。烧结退火的条件如下所述。每单面涂布5g/m2的包含磷酸铝和胶体二氧化硅的张力绝缘覆膜。之后，在包含氢75％氮25％、露点为30℃的退火气氛中，在850℃的温度下保持30秒进行烧结。
通过上述步骤，获得各种具有基底钢板和配置于该基底钢板的表面上的张力绝缘覆膜的方向性电磁钢板。对它们进行利用激光照射的磁畴控制，实施以下评价。
(1)磁特性评价
磁特性通过JIS C 2553：2012规定的B8(磁场强度800A/m下的材料固有的磁通密度)及W17/50(频率为50Hz、最大磁通密度为1.7T下的每千克的瓦特值(W/kg))来评价。
此次的实施例中，B8为1.93T以上且W17/50为0.70W/kg以下的方向性电磁钢板判定其磁特性是优异的。
但是，该合格与否的标准由于随板厚或Si量等的成分而变动，因此并非是本发明的方向性电磁钢板的绝对标准。例如，若B8为相同原材料，则在板厚薄至0.025mm左右时，有铁损值变好0.05W/kg左右的倾向，若Si量增加0.1％，则铁损值进一步变好0.02W/kg左右。即，上述合格与否的标准是本发明的方向性电磁钢板、即板厚为0.23mm及Si：3.2质量％的方向性电磁钢板的评价用阈值。
(2)基底钢板的表面粗糙度测定
通过以下步骤，将方向性电磁钢板的张力绝缘覆膜除去。首先，以体积比6：4将48％苛性钠(氢氧化钠水溶液、比重1.5)与水混合，制作33％苛性钠水溶液(氢氧化钠水溶液)。将该33％苛性钠水溶液的温度加热至85℃以上。进而，在该苛性钠水溶液中浸渍带有绝缘覆膜的方向性电磁钢板20分钟。之后，对方向性电磁钢板进行水洗并使其干燥，从而可以将方向性电磁钢板的绝缘覆膜除去。
接着，根据JIS B 0660：1998，测定沿着L方向(基底钢板的轧制方向)的十点平均粗糙度RzL及算术平均粗糙度RaL、以及沿着C方向(垂直于基底钢板轧制方向的方向)的十点平均粗糙度RzC及算术平均粗糙度RaC。
此外，表面粗糙度测定也对马上要形成张力绝缘覆膜之前的基底钢板(原板)实施。结果确认到，从方向性电磁钢板除去张力绝缘覆膜后的基底钢板的表面粗糙度与形成张力绝缘覆膜之前的原板的表面粗糙度实质上相同。
将它们的评价结果示于表1中。
由具有本发明范围内RzL的基底钢板构成的方向性电磁钢板全部呈现良好的磁特性。
另一方面，由于制造方法未满足本发明的制造条件而使得RzL为本发明范围外的方向性电磁钢板中，磁特性受损。具体地说，由原板A0及A6制造的方向性电磁钢板由于不满足RzL≤6.0，因此磁特性受损。
由原板A0制造的方向性电磁钢板的基底钢板的表面粗糙度未被优选地控制的理由认为是因为退火分离剂中的氧化镁量过少。由原板A6制造的方向性电磁钢板的基底钢板的表面粗糙度未被优选地控制的理由认为是因为退火分离剂中的氧化镁量过多。但是，在退火分离剂中的氧化镁量与A6为同量的A5中，通过降低BAF气氛中的氮分压，控制了基底钢板的表面粗糙度。
(实施例2)
利用与实施例1相同的步骤，在如表2记载的那样改变酸洗时间的制造条件下，制作方向性电磁钢板。此外，表2未记载的制造条件与表1的原板A4相同。将它们的评价结果示于表2中。
表2
由具有本发明范围内的RzL的基底钢板构成的方向性电磁钢板全部呈现良好的磁特性。
另一方面，由于不满足本发明的制造条件而使得L方向表面粗糙度为本发明范围外的方向性电磁钢板的磁特性受损。具体地说，酸洗时间为120秒的方向性电磁钢板由于不满足RzL≤6.0，因此磁特性受损。推测其原因在于酸洗时间过长。
(实施例3)
利用与实施例1相同的步骤，在如表3记载的那样各种改变酸洗温度及酸浓度的制造条件下，制作方向性电磁钢板。此外，表3未记载的制造条件与表1的原板A3相同。将它们的评价结果示于表3中。
表3
由具有本发明范围内的RzL的基底钢板构成的方向性电磁钢板全部呈现良好的磁特性。
另一方面，由于不满足本发明的制造条件而使得RzL为本发明范围外的方向性电磁钢板的磁特性受损。具体地说，酸洗溶液的温度高达为90℃时，酸浓度的影响变得明显，因此使用3％H2SO4进行酸洗时，RzL超过6.0μm。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供具有优异磁特性的方向性电磁钢板及成为其材料的原板。因此，本发明具有极大的产业上的可利用性。

Claims (10)

1.一种方向性电磁钢板，其具有基底钢板和配置于所述基底钢板的表面上的张力绝缘覆膜，其特征在于，
利用碱溶液从所述方向性电磁钢板中除去所述张力绝缘覆膜后的所述基底钢板的基于JIS B 0660：1998测定的轧制方向的十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下，
所述轧制方向的十点平均粗糙度RzL与基于JIS B 0660：1998测定的轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC满足RzL/RzC<1.0。
2.根据权利要求1所述的方向性电磁钢板，其特征在于，利用所述碱溶液从所述方向性电磁钢板中除去所述张力绝缘覆膜后的所述基底钢板的所述轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC为8.0μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的方向性电磁钢板，其特征在于，基于JIS B 0660：1998测定的轧制方向的算术平均粗糙度RaL小于0.4μm。
4.根据权利要求1或2所述的方向性电磁钢板，其特征在于，基于JIS B 0660：1998测定的轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
5.根据权利要求3所述的方向性电磁钢板，其特征在于，基于JIS B0660：1998测定的轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
6.一种钢板，其是成为权利要求1～5中任一项所述方向性电磁钢板的原板的钢板，其特征在于，
成为所述原板的钢板的基于JIS B 0660：1998测定的轧制方向的十点平均粗糙度RzL为6.0μm以下，
所述轧制方向的十点平均粗糙度RzL与基于JIS B 0660：1998测定的所述轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC满足RzL/RzC<1.0。
7.根据权利要求6所述的钢板，其特征在于，所述轧制直角方向的十点平均粗糙度RzC为8.0μm以下。
8.根据权利要求6或7所述的钢板，其特征在于，基于JIS B 0660：1998测定的轧制方向的算术平均粗糙度RaL小于0.4μm。
9.根据权利要求6或7所述的钢板，其特征在于，基于JIS B 0660：1998测定的轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
10.根据权利要求8所述的钢板，其特征在于，基于JIS B 0660：1998测定的轧制直角方向的算术平均粗糙度RaC小于0.6μm。
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