CN117015627A - 方向性电磁钢板及其制造方法 - Google Patents

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CN117015627A CN202280022501.2A CN202280022501A CN117015627A CN 117015627 A CN117015627 A CN 117015627A CN 202280022501 A CN202280022501 A CN 202280022501A CN 117015627 A CN117015627 A CN 117015627A
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electrical steel
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岩城将嵩
片冈隆史
田中智仁
滨村秀行
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Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
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Abstract

本方向性电磁钢板具备母材钢板、形成于上述母材钢板上的玻璃被膜、和形成于上述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜,在上述母材钢板中,存在沿与轧制方向交叉的方向连续地或断续地延伸的多个线状应变区域,上述多个线状应变区域各自在上述轧制方向上的宽度为210μm以下,上述多个线状应变区域彼此平行,相邻的线状应变区域的上述轧制方向上的间隔为10mm以下,励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0‑pb与在800℃下实施了4小时的热处理后励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0‑pa满足0.02≤λ0‑pb‑λ0‑pa≤0.20。

Description

方向性电磁钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及方向性电磁钢板及其制造方法。
本申请基于2021年03月26日在日本申请的特愿2021-053619号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
方向性电磁钢板为软磁性材料,主要作为变压器的铁芯材料来使用。因此,对于方向性电磁钢板,要求高磁化特性及低铁损这样的磁特性。
所谓铁损是在将铁芯在交流磁场中励磁的情况下作为热能被消耗的电力损耗,从节能的观点出发,要求铁损尽可能低。磁化率、板厚、被膜张力、杂质量、电阻率、结晶粒径、磁畴尺寸等对铁损的高低有影响。关于方向性电磁钢板,即使是已经开发了各种技术的现在,也为了提高能量转换效率而持续着降低铁损的研究开发。
例如,在专利文献1中公开了一种通过激光的照射而控制了磁畴的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,具有以下工序:对方向性电磁钢板的表面一边沿从上述方向性电磁钢板的轧制方向倾斜的方向进行扫描一边照射聚光后的连续波激光的工序;一边将扫描上述连续波激光的部分以规定的间隔错开一边反复进行的工序,将上述连续波激光的平均功率表示为P(W),将上述扫描的速度表示为Vc(mm/s),将上述规定的间隔表示为PL(mm),将平均照射能量密度Ua定义为Ua=P/(Vc×PL)(mJ/mm2)时,满足1.0mm≤PL≤3.0mm、及0.8mJ/mm2≤Ua≤2.0mJ/mm2
就专利文献1而言,显示出能够容易地并且确保高生产率,同时降低方向性电磁钢板的L方向及C方向这两个方向上的铁损。
此外,在专利文献2中,公开了一种方向性电磁钢板的制造方法,其通过连续振荡激光束的扫描照射,相对于钢板的轧制方向大概垂直、并且以大概恒定间隔形成线状的闭合磁畴而改善了铁损特性。
专利文献2中示出:通过激光为与束传播方向垂直的截面内的激光强度分布在光轴中心附近具有最大强度的TEM00模式,照射束的轧制方向聚光径d[mm]、激光束的扫描线速度V[mm/s]、激光的平均输出功率P[W]为0<d≤0.2、0.001≤P/V≤0.012的范围,可得到铁损降低了的方向性电磁钢板。
此外,在专利文献3中,公开了一种方向性电磁钢板的制造方法,其对方向性电磁钢板的表面以等间隔照射激光束来改善磁特性。
专利文献3中示出:激光为脉冲振荡Q开关CO2激光,照射束形状为在板宽方向上具有长轴的椭圆,通过将激光脉冲的照射功率密度设定为钢板表面的皮膜损伤阈值以下来抑制激光照射痕的产生,并且通过将椭圆束的长轴长设定为板宽方向的脉冲束照射间隔以上而使连续的脉冲束在钢板表面重叠,提供磁特性改善所需的充分的累积照射能量,抑制激光照射痕,可得到有效的磁畴控制效果。
另一方面,近年来,对于变压器等电磁应用设备也逐渐变得要求噪音、振动的降低,对于变压器的铁芯中使用的方向性电磁钢板,变得要求为低铁损、并且适于低噪音、低振动的材料。作为针对变压器的噪音、振动的原材料中的原因之一,据称有方向性电磁钢板的磁致伸缩。这里所谓的磁致伸缩是在将方向性电磁钢板以交流进行励磁时伴随该磁化的强度的变化而方向性电磁钢板的外形稍微发生变化所引起的在方向性电磁钢板的轧制方向中可见到的振动,该磁致伸缩的大小为10-6数量级而非常小,但该磁致伸缩会使铁芯中产生振动,其在变压器的箱体等外部结构物中传播而变成噪音。
上述的专利文献1~3中提出的那样的对方向性电磁钢板的激光照射虽然对铁损的降低是有效的,但存在下述课题:通过激光照射而形成的闭合磁畴会增大磁致伸缩,从而噪音特性劣化。
针对这样的课题,例如在专利文献4中,公开了一种低铁损、且组装到变压器中时的噪音小的方向性电磁钢板。
专利文献4中示出:通过形成钢板表面中的轧制方向的宽度周期性变化的闭合磁畴区域,各个上述闭合磁畴区域满足下述条件:钢板表面中的轧制方向的最大宽度Wmax相对于最小宽度Wmin之比(Wmax/Wmin)为1.2以上且2.2以下,钢板表面中的轧制方向的平均宽度Wave为80μm以上且200μm以下,板厚方向的最大深度D为32μm以上,(Wave×D)/s为0.0007mm以上且0.0016mm以下,能够实现比以往更良好的铁损/噪音平衡。
此外,在专利文献5中,公开了一种方向性电磁钢板,其是相对于轧制方向以周期性间隔、沿将轧制方向横切的方向导入有局部应变的方向性电磁钢板,在上述应变的附近形成线状的闭合磁畴部,并且在消磁状态下,具有从该闭合磁畴部沿轧制方向延伸的轧制方向长度为1.2mm以上的磁畴,进而,在沿着该闭合磁畴部的区域中每1mm平均形成1.8条以上该磁畴,在将上述闭合磁畴部的线间隔设定为s(mm)的情况下,在上述闭合磁畴部的宽度:w(mm)与上述闭合磁畴部的板厚方向的深度:h(μm)之间,满足4mm≤s≤1.5mm、及hw/s≤0.9μm的关系。
在专利文献5中,暗示了以hw/s表示的应变导入量指标对铁损及噪音产生影响。
然而,本发明人们的研究的结果获知,就专利文献4及5的技术而言,噪音特性的改善对于近年来要求的更优异的铁损/噪音平衡并不充分。进而获知,磁畴控制也导致对为了对方向性电磁钢板赋予绝缘性和张力而形成于钢板表面的被膜造成损伤,因此使被膜密合性降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4669565号公报
专利文献2:日本专利第4510757号公报
专利文献3:日本专利第3361709号公报
专利文献4:日本专利第6060988号公报
专利文献5:日本专利第6176282号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述,以往没有公开同时充分提高铁损特性和噪音特性、并且也考虑了被膜密合性的确保的方向性电磁钢板及其制造方法。
本发明的课题是提供铁损特性和噪音特性优异的(由磁畴细分化带来的铁损改善率大、组装到变压器中时的噪音小:铁损/噪音平衡优异的)方向性电磁钢板及其制造方法。课题是优选提供铁损特性和噪音特性优异、进而被膜密合性优异的方向性电磁钢板。
用于解决课题的手段
本发明人们对用于得到铁损特性与噪音特性的平衡(铁损/噪音平衡)优异的方向性电磁钢板的磁畴控制条件进行了研究。其结果见识到,对于为了磁畴控制而照射能量射线时的条件,在控制能量射线在照射面的形状的基础上,提高投入能量、并且降低功率密度的情况下,成为良好的铁损/噪音平衡。但获知,这些钢板容易产生以能量射线照射部作为起点的被膜剥离。
方向性电磁钢板通过能量射线(激光束、电子束等)的照射,照射部被快速加热及快速冷却。其结果是,从照射部附近的表面至钢板内部产生残余应变,形成应变区域(残余应变区域)。被膜剥离容易以能量射线照射部作为起点而产生,但认为其除了照射部的被膜受到损伤以外,而且照射部附近的残余应变也成为原因。考虑到这些,本发明人们尝试将能量射线照射条件调整为可维持良好的铁损/噪音平衡的应变量。其结果获知,通过能量射线照射条件的调整,将应变区域的宽度、形成间隔设定为适宜的范围,由此可得到良好的铁损/噪音平衡。
此外,本发明人们尝试在进行了提高投入能量、并且降低功率密度的能量射线照射的方向性电磁钢板中对应变量以与磁致伸缩的大小的关联进行定量化。其结果获知,通过将特定的热处理前后的磁致伸缩的变化量控制为一定的范围,能够确保良好的被膜密合性。
此外,本发明人们对于被膜的改质,也着眼于构成被膜的化合物相的结构与被膜密合性的关系,进行了深入调查。研究的结果获知,通过使被膜中形成的MgAl2O4相停留于玻璃被膜下部,能够确保更良好的被膜密合性。
本发明鉴于上述的见识而进行。本发明的主旨如下所述。
[1]本发明的一个方案的方向性电磁钢板为一种方向性电磁钢板,其具备:母材钢板、形成于上述母材钢板上的玻璃被膜、和形成于上述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜,在上述母材钢板中,存在沿与轧制方向交叉的方向连续地或断续地延伸的多个线状应变区域,上述多个线状应变区域各自在上述轧制方向上的宽度为210μm以下,上述多个线状应变区域彼此平行,相邻的线状应变区域的上述轧制方向上的间隔为10mm以下,励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0-pb与在800℃下实施了4小时的热处理后励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0-pa满足以下的式(1)。
0.02≤λ0-pb0-pa≤0.20 (1)
[2]根据[1]所述的方向性电磁钢板,也可以的是:上述玻璃被膜含有包含MgAl2O4相和作为主相的Mg2SiO4相的组织,在板厚方向截面中,将上述玻璃被膜沿板厚方向分割成3个相等厚度的区域,将各区域从母材钢板侧朝向张力赋予绝缘被膜侧设定为1/3区域、2/3区域、3/3区域,将上述1/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S1,将上述2/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S2,将上述3/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S3时,上述S1、上述S2、上述S3满足以下的式(2)~(4)。
S1>S2>S3 (2)
(S1+S2+S3)/3<0.50 (3)
S3<0.10 (4)
[3]本发明的另一方案的方向性电磁钢板的制造方法是[1]或[2]所述的方向性电磁钢板的制造方法,其具有以下工序:将钢坯加热,通过热轧制成热轧钢板的热轧工序;对上述热轧钢板实施热轧板退火的热轧板退火工序;将上述热轧板退火工序后的上述热轧钢板进行酸洗的酸洗工序;对上述酸洗工序后的上述热轧钢板进行一次冷轧或插有退火的多次冷轧而制成冷轧钢板的冷轧工序;对上述冷轧钢板实施脱碳退火的脱碳退火工序;在作为母材钢板的上述脱碳退火工序后的冷轧钢板的表背面涂布以MgO粉末作为主要成分的退火分离剂并使其干燥后,实施最终退火而形成玻璃被膜的最终退火工序;在上述玻璃被膜上形成张力赋予绝缘被膜,得到具备上述母材钢板、形成于上述母材钢板上的玻璃被膜和形成于上述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜的方向性电磁钢板的被膜形成工序;和对上述方向性电磁钢板的上述张力赋予绝缘被膜的表面照射能量射线,在上述母材钢板中形成多个线状应变区域的磁畴细分化工序,其中,在上述磁畴细分化工序中,上述多个线状应变区域中相邻的线状应变区域的轧制方向的间隔为10mm以下,使用以单位W计的能量射线输出功率P和以单位mm2计的能量射线照射截面积S,由(P/S)定义的以单位W/mm2计的能量射线功率密度Ip满足下述式(5),使用上述能量射线输出功率P和以单位mm/秒计的能量射线扫描速度Vs,由P/Vs定义的单位J/mm的能量射线投入能量Up满足下述式(6),并且,
使用上述能量射线的以单位μm计的与束扫描方向垂直的方向的直径dl及上述束扫描方向的直径dc,由(dl/dc)定义的束长宽比、以及上述dl分别满足下述式(7)及下述式(8)。
250≤Ip≤2000 (5)
0.010<Up≤0.050 (6)
0.0010<dl/dc<1.0000(7)
10<dl<200 (8)
[4]根据[3]所述的方向性电磁钢板的制造方法,也可以的是:上述能量射线为激光束。
[5]根据[4]所述的方向性电磁钢板的制造方法,也可以的是:上述激光束为纤维激光束。
[6]根据[3]~[5]中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,也可以的是:上述钢坯以质量%计含有C:0.010~0.200%、Si:3.00~4.00%、sol.Al:0.010~0.040%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、S:0.005~0.040%、P:0.030%以下、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.500%、Mo:0~0.10%,剩余部分包含Fe及杂质。
[7]根据[3]~[6]中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,也可以的是:上述脱碳退火工序具有升温过程和均热过程,将上述升温过程中的550~750℃下的升温速度设定为700~2000℃/秒,将氧势设定为0.0001~0.0100,上述均热过程包含在氧势为0.4以上且0.8以下的气氛中、将退火温度设定为800~900℃、将退火时间设定为100~500秒的第1均热过程、和在氧势为0.1以下的气氛中、将退火温度设定为850℃以上且1000℃以下、将退火时间设定为5秒以上且100秒以下的第2均热过程。
[8]根据[3]~[7]中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,也可以的是:在上述脱碳退火工序中或上述脱碳退火工序后,进一步具有对上述冷轧钢板实施氮化处理的氮化处理工序。
发明效果
根据本发明的上述方案,能够提供具有良好的铁损/噪音平衡的方向性电磁钢板及其制造方法。此外,根据本发明的优选的方案,能够提供具有良好的铁损/噪音平衡、并且被膜密合性也优异的方向性电磁钢板。
具体实施方式
本发明的一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)具备具有规定的化学组成的母材钢板、形成于上述母材钢板上的玻璃被膜和形成于上述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜。
此外,在母材钢板中,大致平行地形成有沿与轧制方向交叉的方向连续地或断续地延伸的多个线状应变(残余应变)区域。线状的各应变区域的宽度(轧制方向的宽度)为210μm以下,多个线状应变区域的相邻的线状应变区域的轧制方向上的间隔分别为10mm以下。
以下,对本实施方式的方向性电磁钢板进行说明。
<母材钢板>
(化学组成)
本实施方式的方向性电磁钢板在应变区域(线状应变区域)、玻璃被膜中的化合物相的结构上具有大的特征,对方向性电磁钢板所具备的母材钢板的化学组成没有限定,为公知的范围为宜。例如,为了得到作为方向性电磁钢板一般所要求的特性,作为化学成分,优选包含以下成分。本实施方式中,化学成分所涉及的%只要没有事先说明则为质量%。
C:0.010%以下
C(碳)是对制造工序中的至脱碳退火工序的完成为止的工序中的钢板的组织控制有效的元素。然而,若C含量超过0.010%,则作为制品板的方向性电磁钢板的磁特性降低。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,C含量优选设定为0.010%以下。C含量更优选为0.005%以下。C含量越低越优选,但即使将C含量降低至低于0.0001%,组织控制的效果也饱和,仅制造成本提高。因此,C含量也可以设定为0.0001%以上。
Si:3.00~4.00%
Si(硅)是提高方向性电磁钢板的电阻、改善铁损特性的元素。Si含量低于3.00%时,不能得到充分的涡流损耗降低效果。因此,Si含量优选设定为3.00%以上。Si含量更优选为3.10%以上,进一步优选为3.20%以上。
另一方面,若Si含量超过4.00%,则方向性电磁钢板脆化,通板性显著劣化。此外,方向性电磁钢板的加工性降低,在轧制时钢板可能断裂。因此,Si含量优选设定为4.00%以下。Si含量更优选为3.80%以下,进一步优选为3.70%以下。
Mn:0.01~0.50%
Mn(锰)是在制造工序中与S结合而形成MnS的元素。这些析出物作为抑制剂(正常晶粒生长的抑制剂)发挥功能,在钢中,表现出二次再结晶。Mn进而是也提高钢的热加工性的元素。在Mn含量低于0.01%的情况下,无法充分得到上述那样的效果。因此,Mn含量优选设定为0.01%以上。Mn含量更优选为0.02%以上。
另一方面,若Mn含量超过0.50%,则不会表现出二次再结晶,钢的磁特性降低。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,Mn含量优选设定为0.50%以下。Mn含量更优选为0.20%以下,进一步优选为0.10%以下。
N:0.010%以下
N(氮)是在制造工序中与Al结合而形成作为抑制剂发挥功能的AlN的元素。然而,若N含量超过0.010%,则因在母材钢板中过量残存的抑制剂,磁特性降低。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,N含量优选设定为0.010%以下。N含量更优选为0.008%以下。
另一方面,N含量的下限值没有特别规定,但即使降低至低于0.001%,也仅制造成本提高。因此,N含量也可以设定为0.001%以上。
sol.Al:0.020%以下
sol.Al(酸可溶性铝)是在方向性电磁钢板的制造工序中与N结合而形成作为抑制剂发挥功能的AlN的元素。然而,若母材钢板的Sol.Al含量超过0.020%,则因在母材钢板中过量残存的抑制剂,磁特性降低。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,sol.Al含量优选设定为0.020%以下。sol.Al含量更优选为0.010%以下,进一步优选为低于0.001%。sol.Al含量的下限值没有特别规定,但即使降低至低于0.0001%,也仅制造成本提高。因此,sol.Al含量也可以设定为0.0001%以上。
S:0.010%以下
S(硫)是在制造工序中与Mn结合而形成作为抑制剂发挥功能的MnS的元素。然而,在S含量超过0.010%的情况下,因过量残存的抑制剂,磁特性降低。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,S含量优选设定为0.010%以下。方向性电磁钢板中的S含量优选尽可能低。例如低于0.001%。然而,即使将方向性电磁钢板中的S含量降低至低于0.0001%,也仅制造成本提高。因此,方向性电磁钢板中的S含量也可以为0.0001%以上。
P:0.030%以下
P(磷)是降低轧制中的加工性的元素。通过将P含量设定为0.030%以下,能够抑制轧制加工性过度降低,能够抑制制造时的断裂。从这样的观点出发,P含量优选设定为0.030%以下。P含量更优选为0.020%以下,进一步优选为0.010%以下。
P含量的下限可包含0%,但由于化学分析的检测限值为0.0001%,因此在实用钢板中,实质性的P含量的下限值为0.0001%。此外,P也是具有改善织构、改善磁特性的效果的元素。为了得到该效果,也可以将P含量设定为0.001%以上,也可以设定为0.005%以上。
剩余部分:Fe及杂质
本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板的化学组成也可以含有上述的元素,且剩余部分为Fe及杂质。然而,以提高磁特性等作为目的,也可以进一步在以下所示的范围内含有Cu、Cr、Sn、Se、Sb、Mo。这些元素也容许作为杂质而含有。
此外,作为这些以外的元素,例如即使含有合计1.0%以下的W、Nb、Ti、Ni、Bi、Co、V中的任1种或2种以上,也不会阻碍本实施方式的方向性电磁钢板的效果。
这里,所谓杂质是指在工业上制造母材钢板时从作为原料的矿石、废铁、或从制造环境等中混入的元素,是容许以对本实施方式的方向性电磁钢板的作用不造成不良影响的含量含有的元素。
Cr:0~0.50%
Cr(铬)是有助于二次再结晶组织中的Goss取向占有率的增加而提高磁特性的元素。为了得到上述效果,优选将Cr含量设定为0.01%以上,更优选设定为0.02%以上,进一步优选设定为0.03%以上。
另一方面,在Cr含量超过0.50%的情况下,会形成Cr氧化物,磁特性降低。因此,Cr含量优选设定为0.50%以下。Cr含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Sn:0~0.50%
Sn(锡)是经过一次再结晶组织控制而有助于磁特性改善的元素。为了得到磁特性改善效果,优选将Sn含量设定为0.01%以上。Sn含量更优选为0.02%以上,进一步优选为0.03%以上。
另一方面,在Sn含量超过0.50%的情况下,二次再结晶变得不稳定,磁特性劣化。因此,Sn含量优选设定为0.50%以下。Sn含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Cu:0~0.50%
Cu(铜)是有助于二次再结晶组织中的Goss取向占有率的增加的元素。Cu在本实施方式的母材钢板中为任选元素。因此,其含量的下限值成为0%,但为了得到上述效果,优选将Cu含量设定为0.01%以上。Cu含量更优选为0.02%以上,进一步优选为0.03%以上。
另一方面,在Cu含量超过0.50%的情况下,在热轧中钢板脆化。因此,在本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板中,优选将Cu含量设定为0.50%以下。Cu含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Se:0~0.020%
Se(硒)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Se的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将含量设定为0.001%以上。Se含量优选为0.003%以上,更优选为0.006%以上。
另一方面,若Se含量超过0.020%,则玻璃被膜的密合性劣化。因此,优选将Se含量设定为0.020%以下。Se含量更优选为0.015%以下,更优选为0.010%以下。
Sb:0~0.500%
Sb(锑)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Sb的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将含量设定为0.005%以上。Sb含量更优选为0.010%以上,进一步优选为0.020%以上。
另一方面,若Sb含量超过0.500%,则玻璃被膜的密合性显著劣化。因此,优选将Sb含量设定为0.500%以下。Sb含量更优选为0.300%以下,进一步优选为0.100%以下。
Mo:0~0.10%
Mo(钼)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Mo的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将Mo含量设定为0.01%以上。Mo含量更优选为0.02%以上,进一步优选为0.03%以上。
另一方面,若Mo含量超过0.10%,则有可能冷轧性劣化,导致断裂。因此,优选将Mo含量设定为0.10%以下。Mo含量更优选为0.08%以下,进一步优选为0.05%以下。
如上所述,本实施方式中例示出方向性电磁钢板的母材钢板的化学组成含有上述的必须的元素、且剩余部分包含Fe及杂质、或含有上述的必须的元素、进一步含有任选元素中的1种以上、且剩余部分包含Fe及杂质。
本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板的化学组成可以将形成于表面的玻璃被膜及张力赋予绝缘被膜除去后进行测定。
具体而言,通过将方向性电磁钢板在含有NaOH:30~50质量%及H2O:50~70质量%且80~90℃的氢氧化钠水溶液中浸渍7~10分钟,将张力赋予绝缘被膜除去。
将除去了张力赋予绝缘被膜后的方向性电磁钢板进行水洗,水洗后,通过温风的鼓风机进行不足1分钟干燥。通过将干燥后的方向性电磁钢板(不具备张力赋予绝缘被膜的方向性电磁钢板)在含有30~40质量%的HCl且80~90℃的盐酸水溶液中浸渍1~10分钟,将玻璃被膜除去。
将浸渍后的母材钢板进行水洗,水洗后,通过温风的鼓风机进行不足1分钟干燥。
通过以上的工序,能够从方向性电磁钢板中取出母材钢板。
这样的母材钢板的化学组成通过周知的成分分析法来求出。具体而言,使用钻孔机,由母材钢板生成切粉,采集该切粉,使所采集的切粉溶解于酸中而得到溶液。对溶液实施ICP-AES,实施化学组成的元素分析。
这里,对于母材钢板的化学组成中的Si,通过JIS G 1212(1997)中规定的方法(硅定量方法)来求出。具体而言,若将上述的切粉溶解于酸中,则氧化硅作为沉淀物析出,因此用滤纸滤取该沉淀物(氧化硅),测定质量,求出Si含量。
对于C含量及S含量,通过周知的高频燃烧法(燃烧-红外线吸收法)来求出。具体而言,将上述的溶液在氧气流中通过高频加热进行燃烧,检测所产生的二氧化碳、二氧化硫,求出C含量及S含量。
对于N含量,使用周知的不活性气体熔化-热导法来求出。
(应变区域)
在本实施方式的方向性电磁钢板所具备的母材钢板中,存在通过能量射线照射而形成的多个线状应变区域(残余应变区域)。
该多个线状应变区域在母材钢板的表面中沿与轧制方向交叉的方向延伸,各个应变区域平行(在实际制造上容许5°左右的偏差),轧制方向的宽度为210μm以下,各个相邻的线状应变区域在轧制方向上以10mm以下的间隔形成。通过将应变区域设定为如上所述,可得到良好的铁损/噪音平衡。
应变的存在部位可以使用利用X射线衍射法的残余应变测定技术(例如K.Iwata,et.al,J.Appl.Phys.117.17A910(2015))来进行分析。此外,在钢板表面可确认到能量射线照射痕的情况下,也可以将该照射痕直接判断为应变区域。
此外,已知在该应变(残余应变)特别是在轧制方向上为压缩应变、在板厚方向上为拉伸应变的情况下,在存在应变的区域(应变区域)形成被称为闭合磁畴的沿板厚方向磁化了的区域。
本实施方式中,所谓沿与轧制方向交叉的方向延伸表示应变区域的延伸方向相对于与轧制方向成直角的方向以偏离角度计在30°以内的范围内。若脱离该角度范围,则钢板的180°磁畴细分化作用变少,不能得到充分的铁损降低效果。
应变区域可以连续地以直线状存在,也可以断续地沿一个方向延伸(例如以虚线状)存在,但从铁损的改善的方面出发,优选连续地存在。线状应变区域的形成通过能量射线的照射来进行。能量射线的种类没有特别限定,但优选一般实用化的激光或电子束。在照射电子束的情况下,需要将电子束照射时的气氛设定为真空度在一定值以下的真空,担心生产成本上升。
此外,若相邻的多个线状应变区域的轧制方向的间隔超过10mm,则180°磁畴的磁畴细分化效果减少,因此铁损改善效果不足。因此,各自相邻的线状应变区域的轧制方向的间隔设定为10mm以下。多个线状应变区域的间隔优选为大致等间隔。
若缩窄照射间距则基本上铁损变小,但若过度变小则磁畴细分化效果饱和,涡流损耗基本变得不降低,另一方面,由应变引起的磁滞损耗的增加变得显著,铁损恶化。此外,有时噪音特性劣化。因此,各个相邻的线状应变区域的轧制方向的间隔优选设定为3mm以上。
这里,相邻的应变区域的轧制方向的间隔是轧制方向上的、线状应变区域的中心与相邻的线状应变区域的中心之间的距离。
板宽方向上的应变的长度没有限定,但优选从母材钢板的宽度方向的一端形成至另一个端部为止。在不连续(断续)地进行能量射线照射的情况下,相对于宽度方向,以特定间距在钢板上进行能量射线照射时,能量射线照射部的长径(沿着宽度方向的长度)d0与被2个能量射线照射部夹持的能量射线非照射区间的沿着宽度方向的长度d1满足d1≤3×d0即可。d0为50μm以上且50mm以下的范围即可。
此外,若母材钢板的表面中的应变区域所占的比例过度变大,则母材钢板整体的应变增大,全磁滞损耗增加而铁损劣化,并且噪音特性劣化。因此,将应变区域的宽度设定为210μm以下。优选为200μm以下,更优选为150μm以下,进一步优选为100μm以下。
在本实施方式的方向性电磁钢板中,进一步通过实施特定的热处理时的磁致伸缩的变化量来规定与应变相关联的状态。具体而言,励磁至1.7T时的磁致伸缩λ0-pb与在800℃下实施了4小时的热处理后励磁至1.7T时的磁致伸缩λ0-pa满足以下的式(1)。
0.02≤λ0-pb0-pa≤0.20(μm/m) (1)
在满足上述的式(1)的情况下,变得能够确保良好的铁损/噪音平衡。
认为该式成为对基本上通过能量射线照射而导入母材钢板中的应变不仅评价应变量而且一并评价应变的分布、进而构成应变的晶格缺陷的状态等的式子。通过设定为由800℃且4小时的热处理引起的应变的释放因与磁致伸缩的关系在式(1)的范围内的应变,变得能够实现良好的铁损/噪音平衡。
热处理前后的磁致伸缩的变化低于0.02μm/m意味着在能量射线照射时刻没有导入适宜量的应变、或成为通过热处理而不易引起应变释放的应变状态。该情况下,不能得到良好的铁损/噪音平衡。另一方面,热处理前后的磁致伸缩的变化超过0.20μm/m意味着在能量射线照射时刻导入了过度量的应变、或成为通过热处理容易过度引起应变释放的应变状态。该情况也不能得到良好的铁损/噪音平衡。
<玻璃被膜>
在本实施方式的方向性电磁钢板中,在母材钢板的表面上形成有玻璃被膜。
玻璃被膜为以硅酸镁作为主要成分的无机质的被膜。玻璃被膜通过在最终退火中涂布于母材钢板的表面的包含氧化镁(MgO)的退火分离剂与母材钢板的表面的成分发生反应而形成,具有来源于退火分离剂及母材钢板的成分的组成,含有包含作为主相的(为50面积%以上)Mg2SiO4相、和MgAl2O4相的组织。除了这些相以外,有时还包含1%以下左右的析出物。
各相所占的区域(面积率)由在玻璃被膜的板厚截面观察中通过扫描型电子显微镜中附属的能量色散型X射线分析装置而得到的氧化物的组成来决定。将存在Mg、Al、O、且Al浓度为5%以上的区域设定为MgAl2O4相,将Si浓度为5%以上的区域设定为Mg2SiO4相。
本实施方式的方向性电磁钢板优选构成玻璃被膜的化合物相具有规定的结构。具体而言,在方向性电磁钢板的板厚方向的截面中,将玻璃被膜沿板厚方向分割成3个相等厚度的区域,将各区域从母材钢板侧朝向钢板表面设定为1/3区域、2/3区域、3/3区域,进而将该1/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S1,将2/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S2,将3/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S3时,优选满足以下的式(2)~(4)。
在截面观察中玻璃被膜前端也观察到剧烈的凹凸或分离的岛状区域。在本实施方式中,沿与钢板表面平行的方向观察20mm以上的充分的长度,将最深地侵入母材钢板内部的玻璃被膜位置与存在玻璃被膜的位置的板厚方向的钢板的最表面之间的距离设定为玻璃被膜的总厚度,确定上述1/3区域、2/3区域、3/3区域(的厚度)。此外,在各区域的MgAl2O4相的面积率的计算中,成为分母的各区域的总面积为也包括岛状区域的“作为玻璃被膜的区域”。即,在玻璃被膜前端区域即1/3区域中,“作为玻璃被膜的区域”容易成为剧烈的凹凸形状或分离的岛状区域,虽然在相同厚度范围内存在不少Fe相,但在MgAl2O4相的面积率的计算中Fe相区域不包含于成为分母的区域面积(总面积)中。因而,1/3区域的总面积一般变得比2/3区域、3/3区域的总面积小。
S1>S2>S3 (2)
(S1+S2+S3)/3<0.50 (3)
S3<0.10 (4)
在满足式(2)~(4)的情况下,表示作为混合存在相的MgAl2O4相在玻璃被膜中不均匀存在于母材钢板侧。
在1/3区域中MgAl2O4相是提高被膜的密合性的化合物相。玻璃被膜中1/3区域是与母材钢板接合的区域。玻璃被膜与母材钢板的界面一般呈也表现为“根”的复杂的凹凸形状。通过该形态,玻璃被膜与母材钢板通过所谓的锚固效应被强烈结合。因此,即使在该区域中以一定程度混合存在MgAl2O4相,也不易产生成为被膜剥离的起点那样的裂纹。
因此,优选在玻璃被膜中的1/3区域中不均匀存在MgAl2O4相。从密合性的观点出发,优选在1/3区域中MgAl2O4相也尽可能不均匀存在于母材钢板侧的形态,MgAl2O4相(仅)不均匀存在于玻璃被膜与母材钢板的界面的形态可以说是最优选的形态之一。
另一方面,在3/3区域中,MgAl2O4相是应该避免形成的化合物相。若在玻璃被膜的3/3区域中存在MgAl2O4相,则MgAl2O4相成为裂纹产生的起点,被膜密合性显著降低。因此,优选为S3<0.10,更优选为S3<0.05,S3=0是最优选的形态。此外,若整体中的MgAl2O4相的比例成为0.50以上,则在MgAl2O4相与Mg2SiO4相之间产生剥离的起点。因此,MgAl2O4相的玻璃被膜中的面积率(S1+S2+S3)/3优选为低于0.50,更优选为0.30以下。
通过一次被膜具有这样的形态,在具有上述的应变(由热处理引起的磁致伸缩变化)的钢板中,能够确保良好的铁损/噪音平衡,并且进一步得到良好的被膜密合性。该理由并不清楚,但如以下那样考虑。
本实施方式的方向性电磁钢板通过以提高投入能量、并且降低功率密度的能量射线照射为代表的照射条件来实现良好的铁损/噪音平衡,但也变得容易引起来自激光照射部的被膜剥离。这暗示了本实施方式的方向性电磁钢板中形成的应变与迄今为止的一般的应变分布不同。因此,预想在应力作用于方向性电磁钢板时,在应变区域中比以往高的剥离应力作用于母材钢板与玻璃被膜的界面。认为该剥离应力通过在玻璃被膜中MgAl2O4相不均匀存在于母材钢板侧而被缓和。该缓和是由通过异种相的不均匀存在配置而产生的应力将起因于残余应变的剥离应力缓和所引起、还是异种相的不均匀存在配置本身相对于剥离应力具有强的抵抗力并不清楚。然而,若考虑由本实施方式中规定的MgAl2O4相的不均匀存在配置带来的被膜密合性提高效果在本实施方式中所示的具有应变的磁畴控制材中显著地起作用,则认为该组合具有特殊的优选的相互作用。
进而,还考虑下述可能性:不仅能量射线照射条件,而且玻璃被膜中的MgAl2O4相的不均匀存在配置本身也对能量射线照射部的应变造成质的影响,使铁损/噪音平衡变得更优选。关于应变与玻璃被膜形态的相互作用对铁损/噪音平衡或密合性造成的影响的阐明,期待于今后的详细解析。
在本实施方式的方向性电磁钢板中,即使是通过以提高投入能量、并且降低功率密度的能量射线照射为代表的照射条件而实现了良好的铁损/噪音平衡的方向性电磁钢板,也可得到充分的被膜密合性。具体而言,将方向性电磁钢板卷绕到直径为20mm的圆棒上且弯曲复原时的被膜残存面积率成为90~100%。该被膜残存面积率成为表示被膜密合性的好坏的指标。被膜残存面积率优选为95%以上。
被膜残存面积率通过弯曲密合性试验来评价。将从带被膜的方向性电磁钢板采集的80mm×80mm的平板状的试验片卷绕到直径为20mm的圆棒上后,平坦地展开,测定没有从该电磁钢板剥离的被膜(玻璃被膜及或张力绝缘被膜)的面积,将没有剥离的面积除以钢板的面积而得到的值定义为被膜残存面积率(%)。例如,只要将带1mm方格刻度的透明膜放置于试验片上,测定被膜没有剥离的面积即可。
<张力赋予绝缘被膜>
在本实施方式的方向性电磁钢板中,在玻璃被膜的表面上形成有张力赋予绝缘被膜。
张力赋予绝缘被膜通过对方向性电磁钢板赋予电绝缘性而降低涡流损耗,提高方向性电磁钢板的铁损。此外,根据张力赋予绝缘被膜,除了可得到上述那样的电绝缘性以外,还可得到耐蚀性、耐热性、光滑性之类的各种特性。
进而,张力赋予绝缘被膜具有对方向性电磁钢板赋予张力的功能。通过对方向性电磁钢板赋予张力而使方向性电磁钢板中的磁畴壁移动变得容易,能够提高方向性电磁钢板的铁损。
张力赋予绝缘被膜例如为通过将以金属磷酸盐和二氧化硅作为主要成分的涂敷液涂布于玻璃被膜的表面并烘烤而形成的公知的被膜为宜。
<母材钢板的板厚:0.17~0.30mm>
本实施方式的方向性电磁钢板的母材钢板的板厚没有限定,但在考虑在要求低铁损、并且低噪音、低振动的变压器的铁芯中的适用的情况下,优选为0.17~0.30mm。板厚越薄则越能够享受涡流损耗的降低效果,可得到良好的铁损,因此母材钢板的优选的板厚上限为0.30mm。但是,为了制造低于0.17mm的母材钢板变得需要特殊的设备,制造成本提高等在生产方面不优选。因此,在工业上优选的板厚的下限为0.17mm。
<制造方法>
本实施方式的方向性电磁钢板可以通过包含以下的工序的制造方法来制造。
(i)将钢坯加热,通过热轧制成热轧钢板的热轧工序;
(ii)对上述热轧钢板实施热轧板退火的热轧板退火工序;
(iii)将上述热轧板退火工序后的上述热轧钢板进行酸洗的酸洗工序;
(iv)对上述酸洗工序后的上述热轧钢板进行一次冷轧或插有退火的多次(两次以上)的冷轧而制成冷轧钢板的冷轧工序;
(v)对上述冷轧钢板实施脱碳退火的脱碳退火工序;
(vi)在作为母材钢板的上述脱碳退火工序后的冷轧钢板的表背面涂布以MgO粉末作为主要成分的退火分离剂并使其干燥后,实施最终退火而形成玻璃被膜的最终退火工序;
(vii)在上述玻璃被膜上形成张力赋予绝缘被膜,得到具备上述母材钢板、形成于上述母材钢板上的玻璃被膜和形成于上述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜的方向性电磁钢板的被膜形成工序;
(viii)对上述方向性电磁钢板的上述张力赋予绝缘被膜的表面照射能量射线,在上述母材钢板中形成多个线状应变区域的磁畴细分化工序。
在本实施方式的方向性电磁钢板的制造方法中,特别地控制应变的状态的磁畴细分化工序中的条件和特别地控制玻璃被膜中的MgAl2O4相的形态的脱碳退火工序中的条件成为特征性的条件。
以下,对这些工序进行详细说明。在以下的说明中,在没有记载各工序中的某个条件的情况下,可以适宜适用公知的条件来进行各工序。
<关于钢坯的化学组成>
供于加热工序的钢坯的化学组成没有限定,但为了得到作为方向性电磁钢板一般所要求的特性,作为化学成分,优选包含以下成分。在以下的说明中,只要没有特别说明,则“%”的表述设定为表示“质量%”。钢坯例如为板坯。
C:0.010~0.200%
C(碳)是显示出磁通密度的改善效果的元素。然而,在钢坯的C含量超过0.200%的情况下,在二次再结晶退火(即,最终退火)中钢发生相变,二次再结晶没有充分进行,不能得到良好的磁通密度和铁损特性。因此,优选将钢坯的C含量设定为0.200%以下。C含量越少则对于铁损降低而言越优选。从铁损降低的观点出发,C含量更优选为0.150%以下,进一步优选为0.100%以下。
另一方面,在钢坯的C含量低于0.010%的情况下,无法得到磁通密度的改善效果。因此,钢坯的C含量设定为0.010%以上。C含量优选为0.040%以上,更优选为0.060%以上。
Si:3.00~4.00%
Si(硅)是对于提高钢的电阻(电阻率)而降低构成铁损的一部分的涡流损耗极为有效的元素。在钢坯的Si含量低于3.00%的情况下,在二次再结晶退火中钢发生相变,二次再结晶没有充分进行,不能得到良好的磁通密度和铁损特性。因此,钢坯的Si含量优选设定为3.00%以上。钢坯的Si含量更优选为3.10%以上,进一步优选为3.20%以上。
另一方面,在Si含量超过4.00%的情况下,钢板脆化,制造工序中的通板性显著劣化。因此,钢坯的Si含量优选设定为4.00%以下。钢坯的Si含量更优选为3.80%以下,进一步优选为3.60%以下。
sol.Al:0.010~0.040%
sol.Al(酸可溶性铝)是在方向性电磁钢板中左右二次再结晶的被称为抑制剂的化合物中主要的抑制剂的构成元素,在本实施方式的母材钢板中,从二次再结晶表现的观点出发是必须的元素。在钢坯的sol.Al含量低于0.010%的情况下,没有充分生成作为抑制剂发挥功能的AlN,二次再结晶变得不充分,铁损特性不提高。因此,在钢坯中,sol.Al含量优选设定为0.010%以上。sol.Al含量更优选为0.015%以上,进一步优选为0.020%。
另一方面,在sol.Al含量超过0.040%的情况下,钢板的脆化变得显著。因此,钢坯的sol.Al含量优选设定为0.040%以下。sol.Al含量更优选为0.035%以下,进一步优选为0.030%以下。
Mn:0.01~0.50%
Mn(锰)是形成作为主要的抑制剂之一的MnS的重要的元素。在钢坯的Mn含量低于0.01%的情况下,对于产生二次再结晶所需的MnS的绝对量不足。因此,钢坯的Mn含量优选设定为0.01%以上。Mn含量更优选为0.03%以上,更优选为0.06%以上。
另一方面,在钢坯的Mn含量超过0.50%的情况下,在二次再结晶退火中钢发生相变,二次再结晶没有充分进行,不能得到良好的磁通密度和铁损特性。因此,钢坯的Mn含量设定为0.50%以下。Mn含量更优选为0.40%以下,进一步优选为0.30%以下。
N:0.020%以下
N(氮)是与上述的酸可溶性Al反应而形成作为抑制剂发挥功能的AlN的元素。在钢坯的N含量超过0.020%的情况下,在冷轧时,在钢板中产生泡疤(空孔),而且强度上升,制造时的通板性恶化。因此,优选将钢坯的N含量设定为0.020%以下。N含量更优选为0.015%以下,进一步优选为0.010%以下。只要不将AlN作为抑制剂来利用,则N含量的下限值可包含0%。然而,由于化学分析的检测限值为0.0001%,因此在实用钢板中,实质性的N含量的下限值为0.0001%。另一方面,为了与Al结合而形成作为抑制剂发挥功能的AlN,钢坯的N含量优选为0.001%以上,更优选为0.005%以上。
S:0.005~0.040%
S(硫)是通过与上述Mn反应而形成作为抑制剂的MnS的重要的元素。在钢坯的S含量低于0.005%的情况下,无法得到充分的抑制剂效果。因此,优选将钢坯的S含量设定为0.005%以上。S含量更优选为0.010%以上,进一步优选为0.020%以上。
另一方面,在钢坯的S含量超过0.040%的情况下,成为热脆性的原因,热轧显著变得困难。因此,钢坯的S含量优选设定为0.040%以下。S含量更优选为0.035%以下,进一步优选为0.030%以下。
P:0.030%以下
P(磷)是降低轧制中的加工性的元素。通过将P含量设定为0.030%以下,能够抑制轧制加工性过度降低,能够抑制制造时的断裂。从这样的观点出发,P含量优选设定为0.030%以下。P含量更优选为0.020%以下,进一步优选为0.010%以下。
P含量的下限可包含0%,但由于化学分析的检测限值为0.0001%,因此在实用钢板中,实质性的P含量的下限值为0.0001%。此外,P也是具有改善织构、改善磁特性的效果的元素。为了得到该效果,也可以将P含量设定为0.001%以上,也可以设定为0.005%以上。
剩余部分:Fe及杂质
本实施方式的方向性电磁钢板的制造中使用的钢坯的化学组成以含有上述的元素、且剩余部分为Fe及杂质作为基本。然而,以提高磁特性等作为目的,也可以进一步在以下所示的范围内含有Cu、Cr、Sn、Se、Sb、Mo。
这里,所谓杂质是指在工业上制造母材钢板时从作为原料的矿石、废铁、或制造环境等中混入的元素,是容许以对本实施方式的方向性电磁钢板的作用不造成不良影响的含量含有的元素。
Cu:0~0.50%
Cu(铜)是有助于二次再结晶组织中的Goss取向占有率的增加、并且有助于玻璃被膜密合性的提高的元素。在得到上述效果的情况下,优选将Cu含量设定为0.02%以上。Cu含量更优选为0.03%以上。
另一方面,在Cu含量超过0.50%的情况下,在热轧中钢板脆化。因此,优选将钢坯的Cu含量设定为0.50%以下。Cu含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Cr:0~0.50%
Cr(铬)与后述的Sn及Cu同样地是有助于二次再结晶组织中的Goss取向占有率的增加而提高磁特性、并且有助于玻璃被膜密合性的提高的元素。为了得到上述效果,优选将Cr含量设定为0.02%以上,更优选设定为0.03%以上。
另一方面,在Cr含量超过0.50%的情况下,会形成Cr氧化物,磁特性降低。因此,Cr含量优选设定为0.50%以下。Cr含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Sn:0~0.50%
Sn(锡)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Sn的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将含量设定为0.005%以上。若考虑磁特性与被膜密合性的兼顾,则Sn含量优选为0.02%以上,更优选为0.03%以上。
另一方面,若Sn含量超过0.50%,则玻璃被膜的密合性显著劣化。因此,优选将Sb含量设定为0.50%以下。Sn含量更优选为0.30%以下,进一步优选为0.10%以下。
Se:0~0.020%
Se(硒)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Se的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将含量设定为0.001%以上。若考虑磁特性与被膜密合性的兼顾,则Se含量更优选为0.003%以上,进一步优选为0.006%以上。
另一方面,若Se含量超过0.020%,则玻璃被膜显著劣化。因此,优选将Se含量的上限设定为0.020%。Se含量更优选为0.015%以下,进一步优选为0.010%以下。
Sb:0~0.500%
Sb(锑)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Sb的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将其含量设定为0.001%以上。若考虑磁特性与被膜密合性的兼顾,则Sb含量更优选为0.005%以上,进一步优选为0.010%以上。
另一方面,若Sb含量超过0.500%,则玻璃被膜显著劣化。因此,优选将Sb含量的上限设定为0.500%。Sb含量更优选为0.300%以下,进一步优选为0.100%以下。
Mo:0~0.10%
Mo(钼)是具有磁特性改善效果的元素。因此,也可以含有。在含有Mo的情况下,为了良好地发挥磁特性改善效果,优选将Mo含量设定为0.01%以上。Mo含量更优选为0.02%以上,进一步优选为0.03%以上。
另一方面,若Mo含量超过0.10%,则有可能冷轧性劣化,导致断裂。因此,优选将Mo含量设定为0.10%以下。Mo含量更优选为0.08%以下,进一步优选为0.05%以下。
<热轧工序>
在热轧工序中,将具有规定的化学组成的钢坯加热后进行热轧,得到热轧钢板。钢坯的加热温度优选设定为1100~1450℃的范围内。加热温度更优选为1300~1400℃。
对于热轧条件,没有特别限定,只要基于所要求的特性适当设定即可。热轧钢板的板厚例如优选为2.0mm以上且3.0mm以下的范围内。
<热轧板退火工序>
热轧板退火工序是将经过热轧工序而制造的热轧钢板进行退火而制成热轧退火钢板的工序。通过实施这样的退火处理,在钢板组织中产生再结晶,变得能够实现良好的磁特性。
在本实施方式的热轧板退火工序中,只要按照公知的方法,将经过热轧工序而制造的热轧钢板进行退火而制成热轧退火钢板即可。对于在退火时将热轧钢板加热的手段,没有特别限定,可以采用公知的加热方式。此外,对于退火条件,也没有特别限定,例如,可以对热轧钢板在900~1200℃的温度区域中进行10秒~5分钟的退火。
<冷轧工序>
在冷轧工序中,对于热轧板退火后的热轧退火钢板,实施包含多个道次的冷轧,得到板厚为0.17~0.30mm的冷轧钢板。冷轧可以是一次的(不插有中间退火的一连串的)冷轧,也可以在冷轧工序的最终道次之前,将冷轧中断而实施至少1次或2次以上的中间退火,从而实施插有中间退火的多个冷轧。
在进行中间退火的情况下,优选设定为1000~1200℃的温度且5秒以上且180秒以下。退火气氛没有特别限定。中间退火的次数若考虑制造成本则优选为3次以内。
此外,也可以在冷轧工序之前对热轧退火钢板的表面实施酸洗。
在本实施方式的冷轧工序中,只要按照公知的方法,将热轧退火钢板进行冷轧而制成冷轧钢板即可。例如,最终压下率可以设定为80%以上且95%以下的范围内。在最终压下率低于80%的情况下,无法得到{110}<001>取向在轧制方向上具有高聚集度的Goss核的可能性变高,不优选。另一方面,在最终压下率超过95%的情况下,在作为后工序的最终退火工序中,二次再结晶变得不稳定的可能性变高,因此不优选。通过将最终压下率设定为上述范围内,能够得到{110}<001>取向在轧制方向上具有高聚集度的Goss核,并且抑制二次再结晶的不稳定化。
所谓最终压下率是冷轧的累积压下率,在进行中间退火的情况下,是最终中间退火后的冷轧的累积压下率。
<脱碳退火工序>
脱碳退火工序是用于控制玻璃被膜中的MgAl2O4相的状态的重要的工序。在设定为上述的MgAl2O4相的存在状态的情况下,必须在包含升温过程及均热过程的脱碳退火工序的升温过程中,将550~750℃下的升温速度设定为700~2000℃/秒,将氧势设定为0.0001~0.0100,均热过程包含在氧势为0.4以上且0.8以下的气氛中、将退火温度设定为800~900℃、将退火时间设定为100~500秒的第1均热过程、和在氧势为0.1以下的气氛中、将退火温度设定为850℃以上且1000℃以下、将退火时间设定为5秒以上且100秒以下的第2均热过程。
第2均热过程(第二热处理)可以在第1均热过程(第一热处理)之后一度降低温度后实施,也可以在第一热处理之后不使温度降低而连续地实施。
通过在上述范围内实施脱碳退火而玻璃被膜中的MgAl2O4相的状态成为上述的优选状态的理由并不明确,但如以下那样考虑。
玻璃被膜是作为退火分离剂而涂布于最终退火前的钢板的表面的MgO与母材钢板中含有的Si反应而形成的。通过伴随着最终退火的进行而进行反应,玻璃被膜与母材钢板的界面在母材钢板中前进,最终玻璃被膜的母材钢板侧的前端按照呈上述的“根”那样的复杂的凹凸形状的方式发达。
在该过程中MgAl2O4相是MgO与母材钢板中的Al反应而形成的,但认为其路径大致存在两个。一个是退火分离剂中的MgO与从母材钢板供给的Al直接反应而形成的情况。另一个是退火分离剂中的MgO首先与母材钢板起因的Si反应而形成Mg2SiO4相,之后,进一步与Al反应而变化成MgAl2O4相的情况。就前者而言,认为MgAl2O4相在玻璃被膜形成过程的较早的阶段产生。另一方面,在后者的情况下,认为由于Mg及O暂时作为与Si的氧化物而被固定,因此MgAl2O4相的形成在玻璃被膜形成过程的较晚的阶段产生。若认为最终以Mg2SiO4相作为主相的玻璃被膜的形成以氧化区域在母材钢板中前进的形式产生,则认为在较早的阶段形成的MgAl2O4相变成残留在玻璃被膜的表面侧那样的配置。相反,认为在较晚的阶段形成的MgAl2O4相变成配置于玻璃被膜与母材钢板的界面侧。若考虑这样的事项,则可以推定设定为在最终退火中存在于母材钢板表面的MgO与Si优先反应的状况为了使形成于玻璃被膜中的MgAl2O4相停留于母材钢板侧是优选的。
认为本实施方式的脱碳退火条件成为在结束了脱碳退火工序后的钢板的表面形成充分量的SiO2的条件。即,如果结束了脱碳退火工序后的钢板的表面被充分量的SiO2覆盖,则在其表面进一步涂布以MgO作为主体的退火分离剂而在最终退火中开始退火分离剂的反应的情况下,MgO变得在反应的初期阶段优先形成Mg2SiO4相。其结果是,玻璃被膜中的MgAl2O4相的存在状态成为优选的状态。相反,在脱离上述的脱碳退火条件的情况下,由于在结束了脱碳退火工序后的钢板的表面不存在充分量的SiO2,因此在最终退火中开始退火分离剂的反应的情况下,MgO变得在反应的初期阶段与含有Al的母材钢板直接反应,形成MgAl2O4相。其结果是,玻璃被膜中的MgAl2O4相的存在状态成为不优选的状态。
通过在脱碳退火工序中经过上述的热历程,之后形成于母材钢板的表面的玻璃被膜成为优选的形态,通过以适宜的激光处理条件实施磁畴控制,变得能够制造具备良好的铁损/噪音平衡和更优异的被膜密合性的方向性电磁钢板。
<氮化处理工序>
也可以在脱碳退火工序中、或脱碳退火工序后且后述的最终退火工序之前进行氮化处理。
在氮化处理工序中,例如将脱碳退火工序的均热过程之后的冷轧钢板在氮化处理气氛(含有氢、氮、及氨等具有氮化能力的气体的气氛)内维持在700~850℃左右。优选按照冷轧钢板的N含量以质量基准计成为40~1000ppm的方式对钢板实施氮化处理。氮化处理后的冷轧钢板的N含量低于40ppm时,有可能在冷轧钢板内没有充分析出AlN,AlN不作为抑制剂发挥功能。因此,在将AlN作为抑制剂利用的情况下,氮化处理后的冷轧钢板的N含量优选设定为40ppm以上。
另一方面,在冷轧钢板的N含量变得超过1000ppm的情况下,在最终退火中即使是二次再结晶完成后也在钢板内过量存在AlN。这样的AlN会成为铁损劣化的原因。因此,氮化处理后的冷轧钢板的N含量优选设定为1000ppm以下。
<最终退火工序>
在最终退火工序中,相对于脱碳退火工序中得到的、或进一步进行了氮化处理的冷轧钢板涂布规定的退火分离剂后,实施最终退火。最终退火一般在将钢板卷成卷材状的状态下进行长时间。因此,在最终退火之前,为了防止卷材的卷的内与外的粘着,将退火分离剂涂布于冷轧钢板上并使其干燥。
作为涂布的退火分离剂,使用以MgO作为主要成分的(例如包含80质量%以上)退火分离剂。通过使用以MgO作为主要成分的退火分离剂,能够在母材钢板的表面形成玻璃被膜。在不以MgO作为主要成分的情况下,不会形成一次被膜(玻璃被膜)。原因在于,一次被膜为Mg2SiO4或MgAl2O4化合物,因此形成反应所需的Mg缺乏。
最终退火例如只要以在含有氢及氮的气氛气体中、升温至1150~1250℃、进行10~60小时退火的条件来进行即可。
<绝缘被膜形成工序>
在绝缘被膜形成工序中,相对于最终退火后的冷轧钢板的单面或两面,形成张力赋予绝缘被膜。对于张力赋予绝缘被膜的形成的条件,没有特别限定,只要使用公知的绝缘被膜处理液,通过公知的方法进行处理液的涂布及干燥即可。通过在钢板表面形成张力赋予绝缘被膜,变得能够进一步提高方向性电磁钢板的磁特性。
形成绝缘被膜(张力赋予绝缘被膜)的钢板的表面可以是在涂布处理液之前实施了利用碱等的脱脂处理、或利用盐酸、硫酸、磷酸等的酸洗处理等任意的前处理的表面,也可以是没有实施前处理的最终退火后的原样的表面。
形成于玻璃被膜的表面的(介由玻璃被膜而形成于母材钢板上的)张力赋予绝缘被膜只要是作为方向性电磁钢板的绝缘被膜而使用的绝缘被膜,则没有特别限定,可以使用公知的绝缘被膜。作为这样的绝缘被膜,例如可列举出以无机物作为主体、且进一步包含有机物的复合绝缘被膜。这里,所谓复合绝缘被膜例如是以铬酸金属盐、磷酸金属盐或胶体二氧化硅、Zr化合物、Ti化合物等无机物中的至少任一者作为主体、且分散有微细的有机树脂的粒子的绝缘被膜。特别是从近年来需求提高的制造时的环境负荷降低的观点出发,优选采用使用磷酸金属盐或Zr或Ti的偶联剂、或它们的碳酸盐或铵盐作为起始物质的绝缘被膜。
<磁畴细分化工序>
在磁畴细分化工序中,通过对张力赋予绝缘被膜的表面照射能量射线,在母材钢板的表面,导入沿与轧制方向交叉的方向延伸的多个线状应变。在磁畴细分化工序中,在母材钢板中,形成沿轧制方向以规定的间隔存在大致平行的多个线状应变(通过利用能量射线照射的快速加热和之后的快速冷却而产生的热应变)的区域(应变区域),但其间隔(即,相邻的应变区域的间隔)在轧制方向上设定为10mm以下。
若多个线状应变区域的轧制方向的间隔超过10mm,则铁损改善效果不足。因此,沿各个轧制方向以10mm以下的间隔照射能量射线,形成应变(残余应变)。
能量射线的种类没有特别限定。可以适用一般实用化的激光或电子束。
在适用激光照射的情况下,激光束可以为连续波激光,也可以为脉冲激光,但优选连续波激光。此外,就激光束和电子束而言,优选激光束。这是由于,在照射电子束的工序中真空环境是必须的,生产成本增大。因此,本实施方式中实施使用了激光束的磁畴细分化处理。激光束例如为纤维激光束。
此外,如上所述,为了得到兼顾低铁损和低噪音、且被膜密合性优异的方向性电磁钢板,相对于母材钢板导入应变。
具体而言,使用以单位W计的能量射线输出功率P和以单位mm2计的能量射线照射截面积S,按照由P/S定义的能量射线功率密度Ip满足下述式(5)的方式,并且,使用能量射线输出功率P和以单位mm/秒计的能量射线扫描速度Vs,按照由P/Vs定义的单位J/mm的能量射线投入能量Up满足下述式(6)的方式,照射能量射线。
250≤Ip≤2000式(5)
0.010<Up≤0.050式(6)
Ip低于250时,没有投入充分的能量,不能得到磁畴细分化效果(铁损改善效果)。因此,Ip为250以上。Ip优选为500以上。
另一方面,若Ip变得超过2000,则超出磁畴细分化效果而导入剩余的热应变,从而噪音特性劣化。因此,Ip为2000以下。Ip优选为1750以下,更优选为1500以下。
此外,Up低于0.010时,没有充分得到照射效果,铁损没有改善。另一方面,若Up超过0.050,则噪音特性劣化。
进而,在本实施方式的方向性电磁钢板的制造方法中,在能量射线的照射时,使用能量射线的以单位μm计的与束扫描方向(扫描方向)垂直的方向的直径dl及束扫描方向的直径dc,按照由(dl/dc)定义的束长宽比满足下述式(7)的方式进行控制。
0.0010<dl/dc<1.0000(7)
束长宽比为0.0010以下时,伴随束照射而引起除热,投入能量的投入效率下降,不能得到充分的磁畴细分化效果(铁损改善效果)。因此,束长宽比超过0.0010。
另一方面,若束长宽比为1.0000以上,则不会引起伴随束照射的除热,但取而代之,产生残留应力,不能得到低噪音效果。因此,束长宽比低于1.0000。束长宽比优选为低于0.0500,更优选为低于0.0050。
此外,能量射线的以单位μm计的与束扫描方向垂直的方向的直径dl满足下述(8)式。
10<dl<200(8)
就一般的激光源而言,难以将束径设定为10μm以下。因此,dl超过10。
另一方面,若dl成为200以上,则超出磁畴细分化效果而导入剩余的热应变,从而噪音特性劣化。因此,dl低于200。dl优选为低于150,更优选为低于100。
在本实施方式的方向性电磁钢板的制造方法中,如上所述,以束长宽比小的状态照射比较强的Ip的能量射线。这样的照射通常不进行。原因在于,认为减小束长宽比会造成使照射能量分散,提高Ip的效果降低。
然而,本发明人们基于应变的空间分布控制从同时降低铁损和噪音的观点考虑是重要的这样的新见识进行了研究,结果首次发现了优选上述的照射条件。
实施例
制造具有表1记载的化学组成的板坯。对该板坯实施热轧工序。具体而言,将板坯加热至1350℃后,对板坯实施热轧,制造板厚为2.3mm的热轧钢板。
对热轧工序后的热轧钢板在900~1200℃的退火温度下实施保持时间10~300秒的热轧板退火工序。
之后,实施多个冷轧,得到0.17~0.27mm的冷轧钢板。
对该冷轧钢板以表2A、表2B中所示的条件进行脱碳退火。
脱碳退火后,对于试验No.11、13、15,在周知的氮化处理气氛(含有氢、氮、及氨等具有氮化能力的气体的气氛)内在700~850℃下保持10~60秒,使脱碳退火后的冷轧钢板的N含量成为40ppm以上且1000ppm以下。
对于试验No.11、13、15,在氮化处理后,对于除此以外,在脱碳退火后,在钢板表面,将以氧化镁(MgO)作为主要成分的退火分离剂涂布于钢板表面,实施最终退火工序。最终退火工序中的最终退火温度为1200℃,最终退火温度下的保持时间为20小时。
在最终退火工序的冷却后的钢板(方向性电磁钢板)的表面(玻璃被膜上)涂布以胶体状二氧化硅及磷酸盐作为主体的绝缘涂敷剂后,实施烘烤而形成张力赋予绝缘被膜。通过以上的工序,制造各试验No.的方向性电磁钢板。
表2A
表2B
[母材钢板的化学组成的分析]
通过下述的方法来求出按照上述的要领得到的磁畴细分化前的各试验No.的方向性电磁钢板的母材钢板的化学组成。首先,从各试验No.的方向性电磁钢板中除去张力赋予绝缘被膜。具体而言,将方向性电磁钢板在含有NaOH:30~50质量%及H2O:50~70质量%且80~90℃的氢氧化钠水溶液中浸渍7~10分钟。将浸渍后的方向性电磁钢板(除去张力赋予绝缘被膜后的方向性电磁钢板)进行水洗。水洗后,通过温风的鼓风机进行不足1分钟干燥。
接着,从不具备张力赋予绝缘被膜的方向性电磁钢板中除去玻璃被膜。具体而言,将方向性电磁钢板在含有30~40质量%的HCl且80~90℃的盐酸水溶液中浸渍1~10分钟。由此,从母材钢板上除去玻璃被膜。将浸渍后的母材钢板进行水洗。水洗后,通过温风的鼓风机进行不足1分钟干燥。通过以上的工序,从方向性电磁钢板中取出母材钢板。
通过周知的成分分析法来求出所取出的母材钢板的化学组成。具体而言,使用钻孔机,由母材钢板生成切粉,采集该切粉。使所采集的切粉溶解于酸中而得到溶液。对溶液实施ICP-AES,实施化学组成的元素分析。对于母材钢板的化学组成中的Si,通过JIS G1212:1997中规定的方法(硅定量方法)来求出。具体而言,若将上述的切粉溶解于酸中,则氧化硅作为沉淀物而析出。用滤纸滤取该沉淀物(氧化硅),测定质量,求出Si含量。对于C含量及S含量,通过周知的高频燃烧法(燃烧-红外线吸收法)来求出。具体而言,将上述的溶液在氧气流中通过高频加热进行燃烧,检测所产生的二氧化碳、二氧化硫,求出C含量及S含量。对于N含量,使用周知的不活性气体熔化-热导法来求出。通过以上的分析法,求出母材钢板的化学组成。各试验No.的钢板(母材钢板)的化学组成如表3中所示的那样。表3中的“-”表示所对应的元素含量低于检测限。
[磁特性评价]
虽然未示于表中,但从各试验No.的方向性电磁钢板采集包含板宽中央位置的宽度60mm×长度300mm的样品。样品的长度设定为与轧制方向平行。所采集的样品在露点为0℃以下的氮气氛中进行800℃、2小时保持,实施在样品采集时导入的应变除去。
使用该样品,依据JIS C2556(2015),通过单板磁特性试验(SST试验)来求出磁通密度(T)。具体而言,对样品赋予800A/m的磁场,求出磁通密度(T)。
进而,使用上述样品,依据JIS C2556(2015),测定将频率设定为50Hz、将最大磁通密度设定为1.7T时的铁损W17/50(W/kg)。
表3
此外,对于所得到的各试验No.的方向性电磁钢板(张力赋予绝缘被膜形成后),通过以表4A、表4B中所示的条件,使用激光(纤维激光或脉冲激光)、或电子束,对钢板表面进行能量射线照射,从而进行磁畴细分化,实施噪音特性和磁特性的评价试验。此外,通过上述的方法测定玻璃被膜的总厚度后,还测定各区域中的MgAl2O4相的面积率S1、S2、S3。
表4A
表4B
[噪音特性及磁致伸缩评价]
从各方向性电磁钢板采集宽度100mm×长度500mm的样品。样品的长度方向对应于轧制方向RD,宽度方向对应于板宽方向TD。
对于样品,使用磁致伸缩测定装置,通过交流磁致伸缩测定法来测定磁致伸缩。磁致伸缩测定装置设定为具备激光多普勒测振仪、励磁线圈、励磁电源、磁通检测线圈、放大器和示波器的装置。
具体而言,按照在轧制方向上最大磁通密度成为1.7T、频率成为50Hz的方式,对样品施加交流磁场。用激光多普勒测振仪测定由磁畴的伸缩引起的样品的长度的变化,得到磁致伸缩信号。对所得到的磁致伸缩信号进行傅里叶解析,求出磁致伸缩信号的各频率成分fn(n为1以上的自然数)的振幅Cn。使用各频率成分fn的A修正系数αn,求出下式所示的磁致伸缩速度水平LVA(dB)。
LVA=20×Log(√(Σ(ρc×2π×fn×αn×Cn/√2)2)/Pe0)
其中,ρc为固有声阻抗,设定为ρc=400。Pe0为最小测声压,使用Pe0=2×10-5(Pa)。A修正系数αn使用JIS C 1509-1(2005)的表2中记载的值。
对于所得到的磁致伸缩速度水平(LVA),按照以下的基准来评价噪音特性。如果磁致伸缩速度水平低于60dBA,则判断为噪音特性优异。
进而,由上述磁致伸缩信号求出磁致伸缩λ0-p(μm/m)。具体而言,由上述的励磁条件下的磁通密度为1.7T时的试验片(钢板)的长度Lp(μm)及磁通密度0T时的试验片的长度L0(m),通过λ0-p=(Lp-L0)/L0来算出。
进而,对于实施了800℃4小时的热处理的钢板,同样地测定将频率设定为50Hz、将最大磁通密度设定为1.7T时的磁致伸缩λ0-p(μm/m)。而且,将热处理前的磁致伸缩设定为λ0-pb,将热处理后的磁致伸缩设定为λ0-pa,求出λ0-pb0-pa
将结果示于表5A、表5B、表6A、表6B中。
[磁特性评价]
从各试验No.的方向性电磁钢板采集包含板宽中央位置的宽度60mm×长度300mm的样品。样品的长度设定为与轧制方向平行。所采集的样品在露点为0℃以下的氮气氛中进行800℃、2小时保持,实施在样品采集时导入的应变除去。
使用该样品,依据JIS C2556(2015),通过单板磁特性试验(SST试验)来求出磁通密度(T)。具体而言,对样品赋予800A/m的磁场,求出磁通密度(T)。
进而,使用上述样品,依据JIS C2556(2015),测定将频率设定为50Hz、将最大磁通密度设定为1.7T时的铁损W17/50(W/kg)。在铁损改善率满足5.0%以上的情况下判断为铁损改善率优异。将测定结果示于表6A、表6B中。
[被膜密合性]
通过上述的方法来测定方向性电磁钢板的被膜密合性(被膜残存面积率)。如果被膜残存面积率为50%以上则判断为被膜密合性及格(评价〇),如果为90%以上则判断为被膜密合性优异(评价◎)。将评价结果记载于表6A、表6B中。
表5A
表5B
表6A
表6B
如由表1~表6B获知的那样,就优选存在应变区域、λ0-pb0-pa为本发明范围内的钢板(发明例)而言,能够确保良好的铁损/噪音平衡。进而就λ0-pb0-pa为本发明范围内且能够确保良好的铁损/噪音平衡的钢板而言,在各区域的玻璃被膜中的MgAl2O4相的面积率满足优选的关系的情况下被膜残存面积率充分高,能够兼顾良好的密合性。
另一方面,就λ0-pb0-pa为本发明范围外且无法确保良好的铁损/噪音平衡的钢板而言,玻璃被膜中的MgAl2O4相的面积率对被膜残存面积率造成的影响不明确。
产业上的可利用性
根据本发明,能够提供具有良好的铁损/噪音平衡的方向性电磁钢板及其制造方法。此外,根据本发明的优选的方案,能够提供具有良好的铁损/噪音平衡、并且被膜密合性也优异的方向性电磁钢板。因此,产业的可利用性高。

Claims (8)

1.一种方向性电磁钢板,其特征在于,其具备:
母材钢板、
形成于所述母材钢板上的玻璃被膜、和
形成于所述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜,
在所述母材钢板中,存在沿与轧制方向交叉的方向连续地或断续地延伸的多个线状应变区域,
所述多个线状应变区域各自在所述轧制方向上的宽度为210μm以下,
所述多个线状应变区域彼此平行,相邻的线状应变区域的所述轧制方向上的间隔为10mm以下,
励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0-pb与在800℃下实施了4小时的热处理后励磁至1.7T时的以单位μm/m计的磁致伸缩λ0-pa满足以下的式(1),
0.02≤λ0-pb0-pa≤0.20 (1)。
2.根据权利要求1所述的方向性电磁钢板,其特征在于,所述玻璃被膜含有包含MgAl2O4相和作为主相的Mg2SiO4相的组织,
在板厚方向截面中,将所述玻璃被膜沿板厚方向分割成3个相等厚度的区域,将各区域从母材钢板侧朝向张力赋予绝缘被膜侧设定为1/3区域、2/3区域、3/3区域,将所述1/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S1,将所述2/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S2,将所述3/3区域中的MgAl2O4相的面积率设定为S3时,
所述S1、所述S2、所述S3满足以下的式(2)~(4),
S1>S2>S3 (2)
(S1+S2+S3)/3<0.50 (3)
S3<0.10 (4)。
3.一种方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,其是权利要求1或2所述的方向性电磁钢板的制造方法,具有以下工序:
将钢坯加热,通过热轧制成热轧钢板的热轧工序;
对所述热轧钢板实施热轧板退火的热轧板退火工序;
将所述热轧板退火工序后的所述热轧钢板进行酸洗的酸洗工序;
对所述酸洗工序后的所述热轧钢板进行一次冷轧或插有退火的多次冷轧而制成冷轧钢板的冷轧工序;
对所述冷轧钢板实施脱碳退火的脱碳退火工序;
在作为母材钢板的所述脱碳退火工序后的冷轧钢板的表背面涂布以MgO粉末作为主要成分的退火分离剂并使其干燥后,实施最终退火而形成玻璃被膜的最终退火工序;
在所述玻璃被膜上形成张力赋予绝缘被膜,得到具备所述母材钢板、形成于所述母材钢板上的玻璃被膜和形成于所述玻璃被膜上的张力赋予绝缘被膜的方向性电磁钢板的被膜形成工序;和
对所述方向性电磁钢板的所述张力赋予绝缘被膜的表面照射能量射线,在所述母材钢板中形成多个线状应变区域的磁畴细分化工序,
在所述磁畴细分化工序中,
所述多个线状应变区域中相邻的线状应变区域的轧制方向的间隔为10mm以下,
使用以单位W计的能量射线输出功率P和以单位mm2计的能量射线照射截面积S,由(P/S)定义的以单位W/mm2计的能量射线功率密度Ip满足下述式(5),
使用所述能量射线输出功率P和以单位mm/秒计的能量射线扫描速度Vs,由P/Vs定义的单位J/mm的能量射线投入能量Up满足下述式(6),并且,
使用所述能量射线的以单位μm计的与束扫描方向垂直的方向的直径dl及所述束扫描方向的直径dc,由(dl/dc)定义的束长宽比、以及所述dl分别满足下述式(7)及下述式(8),
250≤Ip≤2000 (5)
0.010<Up≤0.050 (6)
0.0010<dl/dc<1.0000 (7)
10<dl<200 (8)。
4.根据权利要求3所述的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,所述能量射线为激光束。
5.根据权利要求4所述的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,所述激光束为纤维激光束。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,所述钢坯以质量%计含有C:0.010~0.200%、Si:3.00~4.00%、sol.Al:0.010~0.040%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、S:0.005~0.040%、P:0.030%以下、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.500%、Mo:0~0.10%,剩余部分包含Fe及杂质。
7.根据权利要求3~6中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,所述脱碳退火工序具有升温过程和均热过程,
将所述升温过程中的550~750℃下的升温速度设定为700~2000℃/秒,将氧势设定为0.0001~0.0100,
所述均热过程包含在氧势为0.4以上且0.8以下的气氛中、将退火温度设定为800~900℃、将退火时间设定为100~500秒的第1均热过程、和在氧势为0.1以下的气氛中、将退火温度设定为850℃以上且1000℃以下、将退火时间设定为5秒以上且100秒以下的第2均热过程。
8.根据权利要求3~7中任一项所述的方向性电磁钢板的制造方法,其特征在于,在所述脱碳退火工序中或所述脱碳退火工序后,进一步具有对所述冷轧钢板实施氮化处理的氮化处理工序。
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