JP2012102344A - Grain-oriented electromagnetic steel sheet - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel sheet capable of being reduced in deterioration of magnetic properties after being sheared even when the electromagnetic steel sheet has a thickness of 0.220 mm or less, in the electromagnetic steel sheet used for a large transformer of a size as large as several meters.SOLUTION: The electromagnetic steel sheet has a composition containing, by mass, 0.005% or less C, 1.0-8.0% Si, and 0.005-1.0% Mn, further 10-50 mass ppm, in total, of one or more elements selected from among Nb, Ta, V and Zr, with the balance consisting of Fe and inevitable impurities, and is characterized in that at least 10% of each content of the Nb Ta, V and Zr is present in a precipitated state, the precipitated objects have diameters (circle-equivalent diameters) of 0.02-3 μm on the average, the number of intervening objects having diameters of 10 μm or more is less than 1 piece/mm, and the average grain diameter of the secondary recrystallization grains in the steel sheet is 5 mm or more.

Description

本発明は、変圧器の鉄心材料等に用いて好適な方向性電磁鋼板に関し、特に剪断加工を施した場合における磁気特性の劣化を軽減しようとするものである。   The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet suitable for use as a core material of a transformer, and the like, particularly to reduce deterioration of magnetic properties when shearing is performed.

電磁鋼板は、各種変圧器やモータ等の鉄心として広く用いられている材料であり、特に方向性電磁鋼板と呼ばれるものは、その結晶粒の方位がゴス方位と呼ばれる(110)[001]方位に集積している。   Electrical steel sheet is a material that is widely used as iron cores for various transformers, motors, etc. Especially, what is called grain-oriented electrical steel sheet, the orientation of its crystal grains is called the Goth orientation (110) [001] orientation Accumulated.

このような方向性電磁鋼板を製造するに当っては、インヒビターと呼ばれる析出物を用いて、仕上焼鈍中にゴス方位を有する結晶粒を二次再結晶させることが一般的な技術として使用されている。
例えば、上記のインヒビター成分として、特許文献1にはAlN、MnSを使用する方法が、また特許文献2にはMnS、MnSeを使用する方法がそれぞれ開示され 工業的に使用されている。さらに最近では、特許文献3において提案されているように、インヒビター成分を含有しない鋼板であっても、ゴス方位結晶粒を二次再結晶の作用によって発達させる技術がある。
In producing such grain-oriented electrical steel sheets, it is a common technique to use secondary precipitates called inhibitors to recrystallize crystal grains having goth orientation during finish annealing. Yes.
For example, Patent Document 1 discloses a method of using AlN and MnS, and Patent Document 2 discloses a method of using MnS and MnSe, respectively, as the inhibitor component, and is used industrially. More recently, as proposed in Patent Document 3, there is a technique for developing Goss-oriented crystal grains by the action of secondary recrystallization even for steel sheets that do not contain an inhibitor component.

特許文献3に記載の技術は、インヒビター成分等の不純物を極力排除することで、一次再結晶を生じる時の、結晶粒界が持っている粒界エネルギーの粒界方位差角依存性を顕在化させて、インヒビターを用いなくても、ゴス方位を有する粒を二次再結晶させる技術である。
この方法では、インヒビター成分が不要なため、インヒビター成分を純化する工程が不必要となる。また、純化焼鈍を高温化する必要がなく、インヒビター成分の鋼中微細分散工程が不必要なため、微細分散のために必須であった高温スラブ加熱も不要となるなど、工程およびコスト面でも、また設備等のメンテナンス面でも大きなメリットを有する方法である。
The technology described in Patent Document 3 reveals the grain boundary orientation angle dependence of the grain boundary energy possessed by the grain boundary when primary recrystallization occurs by eliminating impurities such as inhibitor components as much as possible. Thus, the secondary recrystallization of grains having Goth orientation is possible without using an inhibitor.
In this method, since the inhibitor component is unnecessary, a step of purifying the inhibitor component is unnecessary. In addition, there is no need to increase the temperature of the purification annealing, and the fine dispersion step in the steel of the inhibitor component is unnecessary, so the high-temperature slab heating that is essential for fine dispersion is no longer necessary. In addition, this method has a great merit in terms of maintenance of facilities and the like.

方向性電磁鋼板の諸特性のなかでも、鉄損特性は製品のエネルギーロスに直接つながる特性であり、最も重要とされる。その鉄損特性を改善するためには、W17/50(励磁磁束密度1.7T、励磁周波数50Hzにおけるエネルギー損失)に代表される値を低減することが良いとされる。
また、方向性電磁鋼板が使用されている変圧器においても、この鉄損特性は重視されており、変圧器を作製した後でも、実機での鉄損特性を管理するために、その測定を定期的に実施する必要がある。
Among the characteristics of grain-oriented electrical steel sheets, the iron loss characteristic is the characteristic that directly leads to the energy loss of the product and is regarded as the most important. In order to improve the iron loss characteristic, it is preferable to reduce a value represented by W 17/50 (energy loss at excitation magnetic flux density 1.7 T, excitation frequency 50 Hz).
Moreover, even in transformers that use grain-oriented electrical steel sheets, this iron loss characteristic is regarded as important, and even after the transformer is manufactured, its measurement is performed periodically in order to manage the iron loss characteristics in the actual machine. Need to be implemented.

特公昭40−15644号公報Japanese Patent Publication No. 40-15644 特公昭51−13469号公報Japanese Patent Publication No. 51-13469 特開2000−129356号公報JP 2000-129356 A

一般に、電磁鋼板の製品はシート状になっており、変圧器を作製する際には、所定の大きさに切断加工する。切断加工の方法としては、はさみのように2枚の刃を上下から押し付け合う(最終的に刃同士はすれ違う)剪断加工(スリット加工とも呼ばれる)方法が一般的である。
このように剪断された鋼板は、その加工面が剪断力により引きちぎられ、鋼板内に歪が多量に導入されることになる。そのため、剪断された電磁鋼板は、導入歪に由来する磁気特性の劣化が生じやすく問題となっていた。
Generally, products of electromagnetic steel sheets are in sheet form, and are cut into a predetermined size when producing a transformer. As a cutting method, a shearing method (also referred to as slit processing) in which two blades are pressed from above and below like scissors (finally the blades pass each other) is generally used.
The processed surface of the steel plate thus sheared is torn off by the shearing force, and a large amount of strain is introduced into the steel plate. For this reason, the sheared electrical steel sheet has been a problem in that it tends to cause deterioration of magnetic properties due to the introduced strain.

この剪断加工に起因した磁気特性劣化を低減する方法として、剪断加工後に700〜900℃で数時間焼鈍する歪取焼鈍を適用する場合がある。しかし、歪取焼鈍を行うのは、大きさ(長さ)が500mm以下の小さい変圧器に限られ、数mの大きさの大型変圧器用の鉄心等に
は適用できなかった。
それ故、数mの大きさの大型変圧器用電磁鋼板においても、剪断加工を行った際の磁気特性劣化を低減できる技術が望まれていた。
さらに、近年、特に使用が増えてきている、板厚が0.220mm以下と薄い電磁鋼板の場合には、剪断加工がより困難であるため、歪導入量が増大する結果、剪断加工した後の鉄損の劣化がより大きくなってしまうという問題があった。
As a method of reducing the deterioration of the magnetic characteristics due to the shearing process, there is a case where a strain relief annealing is performed in which annealing is performed at 700 to 900 ° C. for several hours after the shearing process. However, strain relief annealing is limited to small transformers with a size (length) of 500 mm or less, and cannot be applied to iron cores for large transformers with a size of several meters.
Therefore, there is a demand for a technique that can reduce the deterioration of magnetic properties when shearing is performed even in a magnetic steel sheet for large transformers having a size of several meters.
Furthermore, in recent years, the use of magnetic steel sheets with a thin plate thickness of 0.220 mm or less, which has been increasingly used in recent years, is more difficult to shear, so the amount of strain introduced increases, resulting in increased iron after shearing. There was a problem that the deterioration of the loss becomes larger.

発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、Nb等の元素を微量含有させて、析出物量を増やすと共にその析出サイズを制御し、加えて粗大な介在物の存在頻度を制限することによって、前記したような薄い電磁鋼板(薄物材)を剪断加工する際の鉄損劣化を大幅に低減できることを見出した。
以下、本発明を成功に至らしめた実験について説明する。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have included a small amount of an element such as Nb to increase the amount of precipitates and control the size of the precipitates, in addition to the presence frequency of coarse inclusions. It was found that the iron loss deterioration at the time of shearing a thin electromagnetic steel sheet (thin material) as described above can be significantly reduced by limiting the above.
Hereinafter, experiments that have made the present invention successful will be described.

<実験1>
質量%で、C:0.022%、Si:3.39%、Mn:0.08%、Sb:0.030%、Sn:0.050%、Cr:0.05%およびP:0.010%を含み、かつ質量ppmで、Al:50ppm、N:50ppm、S:50ppmおよびNb:41ppmを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、連続鋳造にて製造し、1220℃でスラブ加熱を施したのち、熱間圧延により2.4mm厚とした。ついで、1050℃で30秒の熱延板焼鈍を施し、冷間圧延により1.8mmの板厚として、1000℃で40秒の中間焼鈍を施したのち、冷間圧延により0.15mmの板厚に仕上げた。その後、均熱条件が850℃で60秒、50体積%N2−50体積%H2湿潤雰囲気での再結晶焼鈍(一次再結晶焼鈍)を施し、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布したのち、1200℃で10時間保定する最終仕上焼鈍(純化焼鈍)を施した。最終仕上焼鈍(純化焼鈍)の際、鋼板の最高到達温度を1200℃として保定の後、900℃から500℃までの冷却速度を平均で5〜300℃/hと種々変化させて、常温まで降温した。ここに、上記冷却速度を変化させたのは、最終仕上焼鈍後にも地鉄中に残存するNb系の析出物量を種々に変化させるためである。
その後、リン酸マグネシウムとほう酸を主体とした張力付与コーティング形成を兼ねた平坦化焼鈍を900℃、15秒の条件で施した。
<Experiment 1>
In mass%, C: 0.022%, Si: 3.39%, Mn: 0.08%, Sb: 0.030%, Sn: 0.050%, Cr: 0.05% and P: 0.010%, and in mass ppm, Al: 50ppm, A steel slab containing N: 50 ppm, S: 50 ppm and Nb: 41 ppm, the balance being Fe and unavoidable impurities is manufactured by continuous casting, and after slab heating at 1220 ° C., it is 2.4 by hot rolling. The thickness was mm. Next, hot-rolled sheet annealing was performed at 1050 ° C for 30 seconds, cold rolled to a thickness of 1.8 mm, and then subjected to intermediate annealing at 1000 ° C for 40 seconds, and then finished to a thickness of 0.15 mm by cold rolling. It was. After that, recrystallization annealing (primary recrystallization annealing) was performed in soaking conditions at 850 ° C. for 60 seconds and 50% by volume N 2 -50% by volume H 2 , and an annealing separator mainly composed of MgO was applied. After that, a final finish annealing (purification annealing) was performed for 10 hours at 1200 ° C. During final finish annealing (purification annealing), after maintaining the maximum temperature of the steel sheet at 1200 ° C, the cooling rate from 900 ° C to 500 ° C is variously changed from 5 to 300 ° C / h on average, and the temperature is lowered to room temperature. did. The reason why the cooling rate is changed is to variously change the amount of Nb-based precipitates remaining in the base iron even after the final finish annealing.
Thereafter, flattening annealing was performed under conditions of 900 ° C. and 15 seconds, which also served as a tension-imparting coating mainly composed of magnesium phosphate and boric acid.

このようにして得られた方向性電磁鋼板を、エプスタイン試験片と呼ばれる30mm×280mmサイズに切断した。このとき、ワイヤーカッターで、ゆっくりと鋼に歪が入らないように切断した場合と、前述したように、一般的な方向性電磁鋼板の切断方法である上刃と下刃を用いる剪断機により切断した場合との2通りの試験片を用意した。得られたサンプルの鉄損W17/50をJIS C 2550に記載の方法に従って測定した。 The grain-oriented electrical steel sheet thus obtained was cut into a 30 mm × 280 mm size called an Epstein test piece. At this time, when cutting with a wire cutter slowly so as not to strain the steel, as described above, cutting with a shearing machine using an upper blade and a lower blade, which is a general cutting method of grain-oriented electrical steel sheets Two kinds of test pieces were prepared. The iron loss W 17/50 of the obtained sample was measured according to the method described in JIS C 2550.

図1に、剪断機で切断したサンプルの鉄損値から、ワイヤーカッターで切断したサンプルの鉄損値を引いた値をΔW(以下、本発明について同じ)とし、このΔWと、鋼中のNbの含有量との関係について調べた結果を示す。
剪断機で切断した場合は、前述したとおり、鋼板に歪が残存し鉄損が劣化した。一方、ワイヤーカッターによる切断は、時間がかかったものの、鋼板に、歪をほとんど残存させることなく切断できた。
したがって、同図に示したΔWは、歪残存により劣化した鉄損量を、ほぼ示していると考えられる。それ故、同図から、Nbを含有させることで、剪断により劣化する鉄損量を低減できることが分かる。但し、Nb含有量を多くしても、ΔWが未だ大きい場合があることも同時に明らかになった。
In FIG. 1, the value obtained by subtracting the iron loss value of the sample cut with the wire cutter from the iron loss value of the sample cut with the shearing machine is ΔW (hereinafter, the same applies to the present invention), and this ΔW and Nb in the steel The result of having investigated about the relationship with content of is shown.
When cut with a shearing machine, as described above, strain remained in the steel sheet and the iron loss deteriorated. On the other hand, although cutting with a wire cutter took time, the steel sheet could be cut with almost no strain remaining.
Therefore, it is considered that ΔW shown in the figure substantially shows the iron loss amount deteriorated due to residual strain. Therefore, it can be seen from the figure that the amount of iron loss deteriorated by shearing can be reduced by containing Nb. However, it became clear at the same time that even if the Nb content was increased, ΔW might still be large.

上記したようなNbを含んだサンプルが、剪断による鉄損劣化を低減できた理由は必ずしも明らかでないが、発明者らは下記のように考えている。
今回の実験で用いたNb含有材の組織調査を行ったところ、Nbは析出物を形成して、鋼中に分散していることが明らかとなった。その析出物径は、小さい物で0.02μm程度、大きい物で3μm程度であった。通常の方向性電磁鋼板には、このような鋼中の析出物は、ほとんど存在しないことから、この析出物の存在が剪断による鉄損劣化の低減に寄与したのではないかと推測される。
The reason why the sample containing Nb as described above can reduce the iron loss deterioration due to shearing is not necessarily clear, but the inventors consider as follows.
A structural investigation of the Nb-containing material used in this experiment revealed that Nb formed precipitates and was dispersed in the steel. The diameter of the precipitate was about 0.02 μm for the small one and about 3 μm for the large one. In ordinary grain-oriented electrical steel sheets, there are almost no precipitates in such steel, and it is assumed that the presence of these precipitates contributed to the reduction of iron loss deterioration due to shearing.

一方、剪断により鉄損が劣化するのは、剪断した箇所において歪が蓄積するためである。ここに、歪の蓄積とは、鉄の結晶粒内において、鉄の原子が規則正しく配列されているところに、外部からの応力等が作用して、鉄の原子の配列が、歪むもしくは不規則になるという現象である。
しかし、この規則正しく配列している鉄の原子の中に、上記したような析出物が存在すると、剪断加工のような応力が加わった場合に、この析出物の周辺に応力集中が生じて、鉄の原子の配列をゆがめる前に亀裂が生じることが考えられる。そして、この作用により上記した歪の蓄積が緩和されると考えれば、上記した現象についての説明ができる。
On the other hand, the iron loss is deteriorated by shearing because strain accumulates at the sheared portion. Here, the accumulation of strain means that the iron atoms are regularly arranged in the iron crystal grains, the stress from the outside acts on the iron atoms and the iron atoms are distorted or irregularly arranged. It is a phenomenon that becomes.
However, if such precipitates exist in the regularly arranged iron atoms, when stress such as shearing is applied, stress concentration occurs around the precipitates, resulting in iron It is conceivable that a crack will occur before the arrangement of atoms is distorted. And if it thinks that accumulation | storage of the above-mentioned distortion will be relieved by this effect | action, the above-mentioned phenomenon can be demonstrated.

鋼板中に含有されているNbは、固溶状態と析出物を形成している状態の二種類が考えられるが、上述したとおり、析出物を形成することが重要であると考えられる。そこで、Nbを22ppm含有する試料について、Nb析出割合(全Nb含有量に対する析出物中に含
まれるNbの含有量の割合)を調査した。
There are two types of Nb contained in the steel sheet, a solid solution state and a state in which precipitates are formed. As described above, it is considered important to form precipitates. Therefore, the Nb precipitation ratio (ratio of Nb content contained in the precipitate with respect to the total Nb content) was investigated for the sample containing 22 ppm of Nb.

Nb析出物中のNb析出割合を求めるには、まず全Nb含有量(鋼板における含有量:質量%)を求める必要がある。全Nb含有量は、JIS G 1237記載の誘導結合プラズマ発光分光分析方法(ICP発光分光分析方法)から求めることができる。なお、Taの場合はJIS G 1236、同じくVはJIS G 1221、ZrはJIS G 1232に記載の各方法で含有量が求められる。
一方、析出物中に含まれるNbの含有量(鋼板における含有量:質量%)は、鋼板を電解で溶かして析出物だけ捕捉(ろ過)し、その析出物の中のNb重量を測定し、電解されて減少した鋼板の重量と、その析出物の中のNb重量とから計算することができる。
このような析出物中に含まれるNbの含有量の定量値は、具体的に、以下の方法で求める。
In order to obtain the Nb precipitation ratio in the Nb precipitate, it is first necessary to obtain the total Nb content (content in the steel sheet: mass%). The total Nb content can be determined from the inductively coupled plasma emission spectroscopic analysis method (ICP emission spectroscopic analysis method) described in JIS G 1237. In the case of Ta, the content is determined by each method described in JIS G 1236, V in JIS G 1221, and Zr in JIS G 1232.
On the other hand, the content of Nb contained in the precipitate (content in the steel plate: mass%) is obtained by dissolving the steel plate by electrolysis and capturing (filtering) only the precipitate, and measuring the Nb weight in the precipitate, It can be calculated from the weight of the steel plate reduced by electrolysis and the Nb weight in the precipitate.
The quantitative value of the content of Nb contained in such a precipitate is specifically determined by the following method.

まず、製品板を50mm×20mmの大きさに切断し、85℃に温めた10質量%HCl水溶液に2分間浸漬することで、製品のコーティングや被膜を除去する。その後、重量測定を行い、市販の電解液(10質量%AA液:10質量%アセチルアセトン−1質量%テトラメチルアンモニウムクロライド−メタノール)を用いて約1g程度電解されるまで電解を行う。さらに、電解に供した製品板表面に付着している析出物を剥離させるために、製品板をエタノール溶液に浸漬させて、超音波を付与する。
このエタノール溶液と前記の電解で使用した電解液の中には析出物が含まれており、これらを0.1μmメッシュのろ紙(nmオーダーの析出物まで捕捉可能)を用いてろ過するこ
とで析出物を捕捉する。ろ過後、ろ取された析出物をろ紙ごと白金るつぼに入れて700℃
で1時間加熱し、さらにNa2B4O7とNaCO3を加え900℃で15分間加熱する。これを一旦冷却した後、さらに1000℃で15分間加熱する。
First, a product plate is cut into a size of 50 mm × 20 mm, and immersed in a 10% by mass HCl aqueous solution heated to 85 ° C. for 2 minutes to remove the product coating or film. Thereafter, the weight is measured, and electrolysis is performed using a commercially available electrolytic solution (10% by mass AA solution: 10% by mass acetylacetone-1% by mass tetramethylammonium chloride-methanol) until about 1 g is electrolyzed. Furthermore, in order to peel the deposit adhering to the product plate surface subjected to electrolysis, the product plate is immersed in an ethanol solution and ultrasonic waves are applied.
This ethanol solution and the electrolyte used in the above electrolysis contain precipitates, which are filtered by using 0.1 μm mesh filter paper (capable of capturing precipitates in the order of nm). To capture. After filtration, deposit the filtered precipitate together with filter paper in a platinum crucible at 700 ° C
Then, add Na 2 B 4 O 7 and NaCO 3 and heat at 900 ° C. for 15 minutes. After cooling this, it is further heated at 1000 ° C. for 15 minutes.

るつぼの中は飴状に固まっているので、るつぼごと25質量%HCl水溶液に加え、そのまま約90℃で30分間加熱し、飴状の物質をすべて溶解する。この溶液をJIS G1237記載のICP発光分光分析方法で分析することにより、析出物の中のNb質量が求められる。
そして、このNb質量を、電解により減少した製品板(鋼板)の質量で除することにより、析出物中に含まれるNbの含有量(質量%)を求める。
このようにして求めた析出物中に含まれるNbの含有量(質量%)を、さらに前記した全Nb含有量(質量%)で除することにより、Nb析出割合を求めることができる。
Since the crucible is hardened in a bowl shape, the crucible is added to a 25 mass% HCl aqueous solution and heated at about 90 ° C. for 30 minutes to dissolve all the bowl-like substances. By analyzing this solution by the ICP emission spectroscopic analysis method described in JIS G1237, the mass of Nb in the precipitate is determined.
And this Nb mass is remove | divided by the mass of the product board (steel plate) decreased by electrolysis, and content (mass%) of Nb contained in a precipitate is calculated | required.
The Nb precipitation ratio can be obtained by further dividing the Nb content (mass%) contained in the precipitate thus obtained by the total Nb content (mass%) described above.

前記サンプルにおけるNb析出割合は65%であった。そこで、さらに調査を進めたところ、全Nb含有量のうち、少なくとも10%が析出していることが、本発明の効果を発現するために必要であることが明らかとなった。   The Nb precipitation rate in the sample was 65%. As a result of further investigations, it was found that at least 10% of the total Nb content is required to exhibit the effects of the present invention.

前述したΔW特性向上のメカニズムからは、Nbのような析出物形成元素が鋼中に残存する量が多いほど、ΔW特性が良好であるように思えるが、析出物は加工前の素材自体の鉄損特性を劣化させる作用もある。したがって、剪断加工による鉄損劣化が小さい範囲では、析出物量が少ないほうが好ましい。本実験では、Nb含有量が50ppmを超える素材では素材自体の鉄損が劣化していたことから、含有量は50ppm以下に抑える必要があると考えられる。   From the above-described mechanism of improving the ΔW characteristic, it seems that the more the amount of precipitate-forming elements such as Nb remaining in the steel, the better the ΔW characteristic, but the precipitate is the iron itself of the raw material before processing. It also has the effect of deteriorating the loss characteristics. Therefore, it is preferable that the amount of precipitates is small in the range where the iron loss deterioration due to shearing is small. In this experiment, since the iron loss of the material itself was deteriorated in a material having an Nb content exceeding 50 ppm, it is considered that the content needs to be suppressed to 50 ppm or less.

また、板厚が0.220mm以下の薄物材の場合には、析出物量が前述した所定量を満足していても、剪断加工における磁気特性の劣化が大きくなる場合が認められた。そこで、発明者らは、さらに、その原因について以下の調査を進めた。   Further, in the case of a thin material having a plate thickness of 0.220 mm or less, even when the amount of precipitates satisfied the above-mentioned predetermined amount, there was a case where the deterioration of magnetic properties in shearing process was increased. Therefore, the inventors further conducted the following investigation on the cause.

前記の実験で得られたサンプルのうち、剪断機で切断したサンプルの切断面を光学顕微鏡で調査した。その結果、析出物中のNb量が多いにもかかわらず、ΔWが大きいサンプルは、10μm以上の極めて粗大な介在物が観察された。
そこで、板厚:0.15mmの切断面を、およそ100mm長に渡って観察したところ、ΔWが大きい2種類のサンプルでは、10μm以上の粗大な介在物がそれぞれ7個および12個観察された。一方、同程度の析出物中のNb量を含有しつつ、ΔWが小さいサンプルでは、粗大な介在物が観測されなかった。したがって、粗大な介在物の存在が剪断加工による鉄損劣化を増大させていると言える。
Among the samples obtained in the above experiment, the cut surface of the sample cut with a shearing machine was examined with an optical microscope. As a result, despite the large amount of Nb in the precipitate, extremely coarse inclusions of 10 μm or more were observed in the sample having a large ΔW.
Accordingly, when the cut surface having a thickness of 0.15 mm was observed over a length of about 100 mm, 7 and 12 coarse inclusions of 10 μm or more were observed in the two types of samples having a large ΔW, respectively. On the other hand, coarse inclusions were not observed in the samples containing the same amount of Nb in the precipitates and having a small ΔW. Therefore, it can be said that the presence of coarse inclusions increases iron loss deterioration due to shearing.

ここに、薄物材の場合において、上記したような現象が発生する原因について、発明者らは次のように考えている。
前述したとおり、本発明では、剪断加工による歪の蓄積を析出物によって緩和しているが、粗大な介在物があると、そこに新たな応力集中が生じ、その付近で鉄原子の配列が大きく歪んでしまい、その結果としてΔWが劣化してしまうことが考えられる。したがって、特に薄物材の場合では、粗大な介在物は極力なくす必要がある。さらに、調査を進めたところ、粗大な介在物の存在頻度は15mm2の面積の内に15個未満(すなわち1mm2の面積中に1個未満)とする必要があることが分かった。
なお、本発明では、鋼板を剪断した際の剪断面に、介在物が少ないことが重要であるため、粗大な介在物は、単位体積当たりの個数ではなく、任意の断面の単位面積当たりの介在物の個数を規定するものとする。
Here, in the case of a thin material, the inventors consider the cause of the phenomenon as described above as follows.
As described above, in the present invention, accumulation of strain due to shearing is relaxed by precipitates, but if there are coarse inclusions, new stress concentration occurs there, and the arrangement of iron atoms is large in the vicinity thereof. It may be distorted, and as a result, ΔW may be deteriorated. Therefore, particularly in the case of a thin material, it is necessary to eliminate coarse inclusions as much as possible. Furthermore, as a result of investigating the presence frequency of coarse inclusions it was found that it is necessary to be less than 15 within an area of 15 mm 2 (i.e., less than one in an area of 1 mm 2).
In the present invention, since it is important that there are few inclusions on the shear plane when the steel plate is sheared, coarse inclusions are not the number per unit volume, but the inclusion per unit area of an arbitrary cross section. The number of objects shall be specified.

続いて、ΔWに及ぼす二次再結晶粒の結晶粒径の影響について調査した。これは、結晶粒界が多数存在することによっても、上記したような剪断による歪蓄積が緩和されると予想され、したがって、結晶粒径が小さく粒界が多い場合は、そもそも剪断加工による鉄損劣化が小さく、上述の析出物による歪蓄積緩和メカニズムが効果を発現しない可能性があると考えられるからである。   Subsequently, the influence of the crystal grain size of secondary recrystallized grains on ΔW was investigated. This is because the strain accumulation due to shearing as described above is expected to be alleviated by the presence of a large number of crystal grain boundaries. Therefore, when the crystal grain size is small and there are many grain boundaries, the iron loss due to shearing is essentially the case. This is because the deterioration is small and the strain accumulation mitigation mechanism due to the precipitates described above may not be effective.

<実験2>
質量%で、C:0.037%、Si:3.15%、Mn:0.15%、Sb:0.039%を含み、かつAl:31質量ppm、N:12質量ppm、S:21質量ppmを含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造にて製造し、1250℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.0mmの厚さとし、1000℃、15秒間の熱延板焼鈍を施したのち、冷間圧延により0.20mmの板厚に仕上げた。
ついで、50体積%N2-50体積%H2湿潤雰囲気中にて、800〜880℃の温度範囲、60秒間の均熱条件で、再結晶焼鈍を施した後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布してから、1050〜1230℃の温度範囲で10時間保定する純化焼鈍(最終仕上焼鈍)を行った。
再結晶焼鈍と純化焼鈍の温度を変更したのは、純化焼鈍で起こる二次再結晶の結晶粒径を変化させるためである。
<Experiment 2>
% By mass, C: 0.037%, Si: 3.15%, Mn: 0.15%, Sb: 0.039%, Al: 31 mass ppm, N: 12 mass ppm, S: 21 mass ppm, and the balance Fe A steel slab made of unavoidable impurities is manufactured by continuous casting, heated to 1250 ° C, then hot rolled to a thickness of 2.0 mm, annealed at 1000 ° C for 15 seconds, and then cooled. Finished to a thickness of 0.20 mm by hot rolling.
Next, after recrystallization annealing in a 50% by volume N 2 -50% by volume H 2 humidified atmosphere at a temperature range of 800 to 880 ° C. and a soaking condition for 60 seconds, annealing separation mainly composed of MgO is performed. After the agent was applied, purification annealing (final finishing annealing) was performed for 10 hours in the temperature range of 1050 to 1230 ° C.
The reason for changing the recrystallization annealing temperature and the purification annealing temperature is to change the crystal grain size of the secondary recrystallization that occurs in the purification annealing.

次に、リン酸マグネシウムとほう酸を主体とした張力付与コーティングの形成を兼ねた平坦化焼鈍を、900℃、30秒間の条件で行った。さらに、前記したエプスタイン試験片(30mm×280mm)サイズに切断した。このとき、実験1と同様に、ワイヤーカッター切断と、剪断機による切断とを行った。得られたサンプルの鉄損を、JIS C 2550に記載の方法に従い測定した。   Next, flattening annealing was performed under the conditions of 900 ° C. for 30 seconds, which also served to form a tension-imparting coating mainly composed of magnesium phosphate and boric acid. Furthermore, it cut | disconnected to the above-mentioned Epstein test piece (30 mm x 280 mm) size. At this time, similarly to Experiment 1, wire cutter cutting and shearing were performed. The iron loss of the obtained sample was measured according to the method described in JIS C 2550.

その後、酸洗により地鉄を露出させ、二次再結晶粒の結晶粒径を測定した。結晶粒径は、各条件についてエプスタイン試験片4枚分の粒径を測定し、それらを平均した。なお、地鉄の成分分析を行ったところ、質量%で、C:0.0014%、Si:3.15%、Mn:0.15%、Sb:0.039%、Cr:0.05%、P:0.011%であって、その他元素は検出限界以下であった。ここに、前述した方法で求めたΔWと結晶粒径との関係を図2に示す。   Thereafter, the base iron was exposed by pickling, and the crystal grain size of the secondary recrystallized grains was measured. As for the crystal grain size, the grain sizes of four Epstein test pieces were measured for each condition and averaged. In addition, when the component analysis of the ground iron was conducted, it was found that the mass% was C: 0.0014%, Si: 3.15%, Mn: 0.15%, Sb: 0.039%, Cr: 0.05%, P: 0.011%. The element was below the detection limit. FIG. 2 shows the relationship between ΔW obtained by the above-described method and the crystal grain size.

この実験では、Nbのような析出物形成元素が残っていないため、実験1で得られた効果は発揮されない。したがって、平均粒径が大きい場合に、ΔWが大きい結果となり、平均粒径が小さくなるとΔWが小さくなる結果となった。すなわち、Nb等の析出物を形成する元素の添加によるΔW低減効果は、二次再結晶粒の平均粒径が5mm以上の場合にその効果を発揮すると考えられる。   In this experiment, since no precipitate forming element such as Nb remains, the effect obtained in Experiment 1 is not exhibited. Therefore, when the average particle size is large, ΔW is large, and when the average particle size is small, ΔW is small. That is, it is considered that the ΔW reduction effect due to the addition of an element that forms a precipitate such as Nb is exhibited when the average secondary grain size is 5 mm or more.

以上の実験から、発明者らは、二次再結晶粒の粒径が大きく、かつ薄い方向性電磁鋼板の最終製品板に、Nbのような元素を10〜50ppm含有させ、かつ少なくともその10%を析出物の形で存在させ、さらには析出物のサイズや、粗大介在物の量を制御することによって、剪断加工時における鉄損劣化が抑制できることを知見した。
本発明は上記知見に立脚するものである。
From the above experiments, the inventors have included 10 to 50 ppm of an element such as Nb in the final product plate of the grain-oriented electrical steel sheet having a large secondary recrystallized grain size and at least 10% thereof. It was found that iron loss deterioration during shearing can be suppressed by controlling the size of the precipitate and the amount of coarse inclusions.
The present invention is based on the above findings.

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
1.質量%で、C:0.005%以下、Si:1.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含み、かつNb、Ta、VおよびZrのうちから選んだ1種または2種以上を合計で10〜50質量ppm含有して、残部がFeおよび不可避的不純物からなる板厚:0.220mm以下の鋼板であって、上記Nb、Ta、VおよびZrは含有量の少なくとも10%が析出物として存在し、該析出物の直径(円相当径)が平均で0.02〜3μmであり、かつ直径:10μm以上の介在物が1mm2当たり1個未満であって、さらに該鋼板の二次再結晶粒の平均粒径が5mm以上であることを特徴とする方向性電磁鋼板。
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
1. In mass%, C: 0.005% or less, Si: 1.0 to 8.0% and Mn: 0.005 to 1.0%, and one or more selected from Nb, Ta, V and Zr in a total of 10 to A steel plate with a content of 50 ppm by mass, the balance being Fe and inevitable impurities: 0.220 mm or less, and Nb, Ta, V and Zr are present as precipitates in at least 10% of the content, The diameter of the precipitate (equivalent circle diameter) is 0.02 to 3 μm on average, and the number of inclusions having a diameter of 10 μm or more is less than 1 per 1 mm 2 , and the average grain size of secondary recrystallized grains of the steel sheet A grain-oriented electrical steel sheet having a diameter of 5 mm or more.

2.質量%で、さらにNi:0.010〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、P:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Sb:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%およびMo:0.005〜0.100%のうちから選んだ少なくとも一種を含有することを特徴とする前記1に記載の方向性電磁鋼板。 2. Further, Ni: 0.010 to 1.50%, Cr: 0.01 to 0.50%, Cu: 0.01 to 0.50%, P: 0.005 to 0.50%, Sn: 0.005 to 0.50%, Sb: 0.005 to 0.50%, Bi: 0.005 The grain-oriented electrical steel sheet according to 1 above, containing at least one selected from ˜0.50% and Mo: 0.005 to 0.100%.

3.鋼板表面に、鋼板の圧延直角方向に対して15°以内の角度で圧延方向と交差する、幅:50〜1000μm 、深さ:10〜50μm の直線状の溝を有することを特徴とする前記1または2に記載の方向性電磁鋼板。 3. The above-mentioned 1 characterized in that the steel sheet has linear grooves having a width of 50 to 1000 μm and a depth of 10 to 50 μm that intersect the rolling direction at an angle of 15 ° or less with respect to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet. Or the grain-oriented electrical steel sheet according to 2.

本発明によれば、薄物材の方向性電磁鋼板において、剪断加工に起因した磁気特性劣化を効果的に抑制することができる。その結果、エネルギー損失の少ない変圧器用の鉄心とすることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic characteristic deterioration resulting from a shearing process can be effectively suppressed in the grain-oriented electrical steel sheet of a thin material. As a result, it can be set as the iron core for transformers with little energy loss.

鋼中のNb含有量と剪断加工による鉄損劣化量(ΔW)との関係を示した図 である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the Nb content in steel and the iron loss deterioration amount (ΔW) due to shearing. 二次再結晶粒の結晶粒径と剪断加工による鉄損劣化量(ΔW)との関係を示 した図である。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the crystal grain size of secondary recrystallized grains and the amount of iron loss deterioration (ΔW) caused by shearing.

以下、本発明を具体的に説明する。
まず、本発明において鋼板の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。なお、鋼板(地鉄)成分における%表示およびppm表示は、特に断らない限り、それぞれ質量%および質量ppmを表すものとする。
Hereinafter, the present invention will be specifically described.
First, the reason why the component composition of the steel sheet is limited to the above range in the present invention will be described. In addition, unless otherwise indicated, the% display and ppm display in a steel plate (base iron) component represent mass% and mass ppm, respectively.

C:0.005%以下
Cは、鋼中に不可避的に混入する元素であるが、磁気時効による磁気特性劣化が発生するため極力低減することが望ましい。しかし、完全に除去することは困難であり、製造コスト面からも0.005%以下であれば許容される。好ましくは0.002%以下である。C含有量の下限をとくに限定すべき理由はないが、工業的にはCは零を超えて含まれる。
C: 0.005% or less C is an element inevitably mixed in steel, but it is desirable to reduce it as much as possible because magnetic property deterioration occurs due to magnetic aging. However, it is difficult to remove completely, and 0.005% or less is acceptable from the viewpoint of manufacturing cost. Preferably it is 0.002% or less. Although there is no reason to specifically limit the lower limit of the C content, industrially, C is contained exceeding zero.

Si:1.0〜8.0%
Siは、最終製品板において、鋼の比抵抗を高め、鉄損を改善させるために必要な元素であるが、1.0%未満ではその効果に乏しい。一方、8.0%を超えた場合には、鋼板の飽和磁束密度が顕著に低下する。従って、Siは1.0〜8.0%に限定する。Si含有量の好ましい下限は3.0%である。またSi含有量の好ましい上限は3.5%である。
Si: 1.0-8.0%
Si is an element necessary for increasing the specific resistance of steel and improving iron loss in the final product plate, but its effect is poor at less than 1.0%. On the other hand, when it exceeds 8.0%, the saturation magnetic flux density of a steel plate falls remarkably. Therefore, Si is limited to 1.0 to 8.0%. A preferable lower limit of the Si content is 3.0%. Moreover, the upper limit with preferable Si content is 3.5%.

Mn:0.005〜1.0%
Mnは、熱間圧延時の加工性を良くするために必要な元素であるが、添加量が0.005%
未満では加工性改善効果に乏しい、一方、1.0%を超えると二次再結晶が不安定になり磁
気特性が劣化する。したがって、Mnは0.005〜1.0%に限定する。Mn含有量の好ましい下限は0.02%である。またMn含有量の好ましい上限は0.20%である。
Mn: 0.005 to 1.0%
Mn is an element necessary for improving workability during hot rolling, but the amount added is 0.005%.
If the ratio is less than 1.0%, the workability improving effect is poor. On the other hand, if it exceeds 1.0%, secondary recrystallization becomes unstable and the magnetic properties deteriorate. Therefore, Mn is limited to 0.005 to 1.0%. The minimum with preferable Mn content is 0.02%. Moreover, the upper limit with preferable Mn content is 0.20%.

本発明では、析出物形成元素として、Nb、Ta、VおよびZrのうちから選んだ1種または2種以上(以下「Nb等」と呼ぶ)を合計で、10〜50ppmの範囲で含有させることが不可欠である。というのは、Nb等が合計で10ppm未満では、本発明の最大の特徴である、鉄損改善のための析出物が充分に生成しないからである。一方、Nb等が合計で50ppmを越えると、前述したとおり、素材自体の鉄損特性が劣化してしまうため、50ppmをその上限とする。好ましくは、10〜30ppmの範囲である。   In the present invention, as a precipitate forming element, one or more selected from Nb, Ta, V and Zr (hereinafter referred to as “Nb etc.”) are contained in a total range of 10 to 50 ppm. Is essential. This is because if Nb or the like is less than 10 ppm in total, precipitates for improving iron loss, which is the greatest feature of the present invention, are not generated sufficiently. On the other hand, if Nb and the like exceed 50 ppm in total, the iron loss characteristics of the material itself deteriorate as described above, so 50 ppm is set as the upper limit. Preferably, it is the range of 10-30 ppm.

また、上記したNb等の析出物の存在比率(割合)は10%以上であって、その析出物の平均径(円相当径)は0.02〜3μmの範囲とすることが必要である。
ここに、平均径が0.02μmに満たないと、析出物が小さすぎて応力集中が起こりにくくなる。一方、3μmを超えると、析出物の存在頻度(個数)自体が減少して、応力集中が起こる箇所が少なくなってしまう。好ましい析出物の平均径は0.05〜3μmである。より好ましい下限は0.12μm、さらに好ましい下限は0.33μmである。また、より好ましい上限は1.2μm、さらに好ましい上限は0.78μmである。
なお、Nb等の析出物の析出の割合は 20%以上であることが好ましく、31%以上であることがより好ましい。さらに好ましくは48%以上である。上限は定める必要が無く、100%析出していても問題はない。
The abundance (ratio) of the precipitates such as Nb described above is 10% or more, and the average diameter (equivalent circle diameter) of the precipitates needs to be in the range of 0.02 to 3 μm.
If the average diameter is less than 0.02 μm, the precipitates are too small and stress concentration is difficult to occur. On the other hand, if it exceeds 3 μm, the frequency (number) of the precipitates itself decreases, and the number of places where stress concentration occurs is reduced. A preferable average diameter of the precipitate is 0.05 to 3 μm. A more preferred lower limit is 0.12 μm, and a still more preferred lower limit is 0.33 μm. A more preferred upper limit is 1.2 μm, and a more preferred upper limit is 0.78 μm.
In addition, the rate of precipitation of precipitates such as Nb is preferably 20% or more, and more preferably 31% or more. More preferably, it is 48% or more. There is no need to set an upper limit, and there is no problem even if 100% is deposited.

Nb等の析出物の平均径は、得られたサンプルの断面を走査型電子顕微鏡で観察し、10000倍程度の倍率で10視野程度撮影し、画像解析により円相当径の平均を求めることが好ましい。また、析出物の割合(析出割合)は実験1に記載した方法で測定することができる。   The average diameter of the precipitates such as Nb is preferably obtained by observing the cross section of the obtained sample with a scanning electron microscope, photographing about 10 fields of view at a magnification of about 10000 times, and obtaining the average equivalent circle diameter by image analysis. . Further, the ratio of precipitates (precipitation ratio) can be measured by the method described in Experiment 1.

析出物形成元素としてはNb、VおよびZrから選んだ1種又は2種以上が熱間圧延時に鋼板の欠陥を作りにくいという点から好ましい。特にNbは、熱間圧延時の欠陥を低減できる点から好ましい。   As the precipitate forming element, one or more selected from Nb, V and Zr are preferable from the viewpoint that it is difficult to form defects in the steel sheet during hot rolling. Nb is particularly preferable from the viewpoint of reducing defects during hot rolling.

ここで、Nb等の析出物径や析出割合を調整するためには、純化焼鈍時における最高到達鋼板温度、およびその後の900℃から500℃までの冷却速度を制御することが有効である。というのは、これら析出物は、純化焼鈍を高温にして、一旦固溶させ、冷却する時に再析出をさせることによって、その径の大きさや析出割合を調整できるからである。
以上の現象においては、一般の析出現象と同様に、冷却速度が速い場合は、析出物量が少なくなり(一部固溶したまま残る)、かつ析出物の径も小さくなる。一方、冷却速度が遅い場合は、その逆の状態になる。
Here, in order to adjust the precipitate diameter and precipitation ratio of Nb and the like, it is effective to control the maximum attained steel plate temperature during the purification annealing and the subsequent cooling rate from 900 ° C. to 500 ° C. The reason for this is that these precipitates can be adjusted in size and ratio by bringing the purification annealing to a high temperature, once forming a solid solution, and reprecipitation when cooled.
In the above phenomenon, as in the general precipitation phenomenon, when the cooling rate is fast, the amount of the precipitate is reduced (partly remains in solid solution), and the diameter of the precipitate is also reduced. On the other hand, when the cooling rate is low, the opposite is true.

さらに、本発明では、前述したように、粗大な介在物を極力低減する必要がある。具体的には、直径(円相当径)が10μm以上の介在物の存在頻度を、1mm2当たり1個未満に制限する必要がある。というのは、前述したように、剪断加工による歪の蓄積は析出物によって緩和されているが、粗大な介在物が存在した場合、そこに応力集中が生じるために、粗大な介在物付近で鉄原子の配列が大きく歪んでしまうからである。 Furthermore, in the present invention, as described above, it is necessary to reduce coarse inclusions as much as possible. Specifically, it is necessary to limit the presence frequency of inclusions having a diameter (equivalent circle diameter) of 10 μm or more to less than 1 per 1 mm 2 . This is because, as described above, the strain accumulation due to the shearing process is alleviated by the precipitates, but when coarse inclusions exist, stress concentration occurs there, so iron near the coarse inclusions. This is because the atomic arrangement is greatly distorted.

なお、粗大な介在物の個数密度は、剪断機で切断したサンプルの切断面を、100mmの長さ程度、光学顕微鏡で観察して、その領域に存在する直径(円相当径)10μm以上の粗大な介在物を計数し、それを1mm2当たりに換算して求めることができる。
ここに、本発明において、析出物とは、主に、Nb等の炭化物や酸化物、窒化物であり、粗大な介在物とは、主に、溶鋼中のフラックスやアルミナ等の不純物、および上記析出物が10μm以上に粗大化したものである。
Note that the number density of coarse inclusions is roughly 100 mm in length when the cut surface of the sample cut with a shearing machine is observed with an optical microscope, and the diameter (equivalent circle diameter) present in the region is 10 μm or more. It is possible to calculate the number of inclusions and convert them per mm 2 .
Here, in the present invention, precipitates are mainly carbides, oxides and nitrides such as Nb, and coarse inclusions are mainly impurities such as flux and alumina in the molten steel, and the above The precipitate is coarsened to 10 μm or more.

加えて、析出物形成元素の添加によるΔW低減効果の発現のためには、前述したように、素材の二次再結晶粒の平均粒径は、5mm以上とする必要がある。なお、この粒径は、本発明の解決課題でも挙げた、数mの大きさの大型変圧器用電磁鋼板で一般的なものであるが、変圧器の大きさに限らず二次再結晶の昇温速度および雰囲気を制御することで、平均粒径:5mm以上に制御することができる。また、二次再結晶粒の平均粒径は、実験2に記載した方法で測定することが好ましい。
ここで、二次再結晶粒の平均粒径を5mm未満としてΔWを低減する方法も考えられるが、鉄損や磁束密度の絶対値が低下するなどの問題が生じてしまうために、好ましくない。
In addition, in order to achieve the ΔW reduction effect due to the addition of the precipitate forming element, as described above, the average particle size of the secondary recrystallized grains of the material needs to be 5 mm or more. Note that this grain size is generally used for electrical steel sheets for large transformers of several meters, which was also mentioned in the problem to be solved by the present invention. By controlling the temperature rate and atmosphere, the average particle size can be controlled to 5 mm or more. Further, the average particle size of the secondary recrystallized grains is preferably measured by the method described in Experiment 2.
Here, a method of reducing ΔW by setting the average grain size of secondary recrystallized grains to less than 5 mm is also possible, but this is not preferable because problems such as a decrease in the absolute value of iron loss and magnetic flux density occur.

以上、本発明の基本的な成分や構成等を説明した。
本発明では、さらに必要に応じ、以下に述べる元素を適宜含有させることができる。
Ni:0.010〜1.50%
磁気特性を向上させるために、Niを添加することができる。この場合、添加量が0.010%未満では磁気特性の向上幅が小さい。一方、1.50%を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化するおそれがある。したがって、Niは、0.010〜1.50%の範囲とすることが好ましい。
The basic components and configurations of the present invention have been described above.
In the present invention, the elements described below can be appropriately contained as required.
Ni: 0.010-1.50%
Ni can be added to improve the magnetic properties. In this case, when the addition amount is less than 0.010%, the improvement width of the magnetic characteristics is small. On the other hand, if it exceeds 1.50%, secondary recrystallization may become unstable and the magnetic properties may deteriorate. Therefore, Ni is preferably in the range of 0.010 to 1.50%.

Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、 P:0.005〜0.50%
鉄損を低減させる目的で、Cr、CuおよびPのうちの少なくとも一種を添加することができる。
ただし、それぞれの添加量が上記の下限量より少ない場合には、鉄損の低減効果に乏しい。一方、上記の上限量を超えた場合には、二次再結晶粒の発達が抑制され、逆に鉄損が増大する。したがって、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。
Cr: 0.01 to 0.50%, Cu: 0.01 to 0.50%, P: 0.005 to 0.50%
In order to reduce the iron loss, at least one of Cr, Cu and P can be added.
However, when each addition amount is less than the above lower limit amount, the effect of reducing iron loss is poor. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the development of secondary recrystallized grains is suppressed, and the iron loss increases. Therefore, it is preferable to make it contain in said range, respectively.

Sn:0.005〜0.50%、 Sb:0.005〜0.50%、 Bi:0.005〜0.50%、Mo:0.005〜0.100%
磁束密度を向上させる目的で、Sn、Sb、BiおよびMoのうち少なくとも一種を添加することができる。
ただし、それぞれの添加量が上記の下限量より少ない場合には、磁気特性の向上効果に乏しい。一方、上記の上限量を超えた場合には、二次再結晶粒の発達が抑制され磁気特性が劣化する。したがって、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。
Sn: 0.005-0.50%, Sb: 0.005-0.50%, Bi: 0.005-0.50%, Mo: 0.005-0.100%
For the purpose of improving the magnetic flux density, at least one of Sn, Sb, Bi and Mo can be added.
However, when the amount of each additive is less than the above lower limit, the effect of improving the magnetic properties is poor. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the development of secondary recrystallized grains is suppressed and the magnetic properties are deteriorated. Therefore, it is preferable to make it contain in said range, respectively.

さらに、本発明では、鋼板の表面に、圧延直角方向(本発明において、圧延方向と直角な方向を意味する。)に対して15°以内の角度であり、圧延方向と交差する方向に、幅:50〜1000μm 、深さ:10〜50μm の直線状の溝を形成することが好ましい。かかる溝形成により、磁区細分化効果が発揮されて、鉄損の一層の低減が達成される。なお、その溝の間隔(ピッチ)は2〜7mm程度とするのが好ましい。また、「直線状」とは、実線だけでなく、線状に連なる点線や破線なども含むものとする。   Furthermore, in the present invention, the surface of the steel sheet has an angle within 15 ° with respect to the direction perpendicular to the rolling direction (in the present invention, the direction perpendicular to the rolling direction), and the width in the direction intersecting with the rolling direction. : It is preferable to form a linear groove having a depth of 50 to 1000 μm and a depth of 10 to 50 μm. By such groove formation, the magnetic domain subdivision effect is exhibited, and the iron loss is further reduced. The groove interval (pitch) is preferably about 2 to 7 mm. The “straight line shape” includes not only a solid line but also a dotted line and a broken line that are continuous in a line shape.

次に、本発明の方向性電磁鋼板の好適な製造方法について述べる。この製造方法の主要な工程は、通常の方向性電磁鋼板の製造工程を利用することができる。すなわち、前記したような所定の成分調整がなされた溶鋼を用いて製造したスラブを、熱間圧延し、得られた熱延板に必要に応じて熱延板焼鈍を施したのち、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して、最終板厚とし、ついで鋼板に再結晶焼鈍を施した後、純化焼鈍を施し、必要に応じて平坦化焼鈍を行ったのち、コーティングを付与するという一連の工程である。   Next, the suitable manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet of this invention is described. The main process of this manufacturing method can utilize the manufacturing process of a normal grain-oriented electrical steel sheet. That is, the slab manufactured using the molten steel with the predetermined component adjustment as described above is hot-rolled and subjected to hot-rolled sheet annealing as necessary on the obtained hot-rolled sheet once or Apply cold rolling at least twice with intermediate annealing to the final sheet thickness, then recrystallize the steel sheet, and then perform purification annealing, flattening annealing as necessary, and then coating It is a series of steps of giving.

溶鋼での成分調整を行う場合であるが、Cの添加量が0.10%を超えると、以後の工程で磁気時効の起こらない50ppm(0.005%)以下に低減することが困難になるので、溶鋼段階では0.10%以下とすることが望ましい。
また、Siは、最終的に必要な量である1.0〜8.0%を、溶鋼での成分調整の段階で調節しても問題はない。一方、スラブ製造以後の工程で浸珪処理等によりSi量を増加させる方法を利用する場合には、溶鋼でのSi量を最終的に必要な量よりも抑えて添加することもできる。
This is the case of adjusting the components in molten steel. However, if the amount of C exceeds 0.10%, it will be difficult to reduce it to 50 ppm (0.005%) or less, which does not cause magnetic aging in the subsequent processes. Then, it is desirable to set it as 0.10% or less.
Further, there is no problem even if Si is finally adjusted in an amount of 1.0 to 8.0%, which is a necessary amount, at the stage of component adjustment in molten steel. On the other hand, when using a method of increasing the amount of Si by siliconizing or the like in the process after the slab manufacturing, the amount of Si in the molten steel can be finally suppressed to be less than the necessary amount.

本発明の主要成分であるNb、Ta、VおよびZrについては、溶鋼段階以後の工程中で添加・削減することが困難であり、上記した溶鋼での成分調整の段階で必要量を添加することが、最も望ましい。
上記以外に、必要に応じてインヒビター成分(AlN形成元素であるAlおよびN、MnS形成元素であるMnおよびS、MnSe形成元素であるMnおよびSe、TiN形成元素であるTiおよびNなど)を少なくとも1組、常法に従い、適量を含有することができる。
Nb, Ta, V and Zr, which are the main components of the present invention, are difficult to add and reduce in the process after the molten steel stage, and the necessary amount should be added at the stage of component adjustment in the molten steel described above. Is most desirable.
In addition to the above, at least inhibitor components (Al and N that are AlN forming elements, Mn and S that are MnS forming elements, Mn and Se that are MnSe forming elements, Ti and N that are TiN forming elements, etc.) One set can contain appropriate amounts according to conventional methods.

ここで、粗大な介在物を極力低減することが本発明では重要である。そのためには、製鋼段階で真空中での二次精錬を実施し、さらにその二次精錬の時間を10分以上とし、望ましくは20分以上とする。また、連鋳機で鋳込む際は、鋳込み開始時に電磁撹拌等を行ない、溶鋼中の不溶性の介在物浮上促進および介在物沈降抑制を行なうことが望ましい。   Here, it is important in the present invention to reduce coarse inclusions as much as possible. For that purpose, secondary refining in vacuum is carried out at the steelmaking stage, and the time for the secondary refining is 10 minutes or more, preferably 20 minutes or more. In addition, when casting with a continuous casting machine, it is desirable to perform electromagnetic stirring or the like at the start of casting to promote floating of insoluble inclusions in molten steel and suppress inclusion settling.

上記した成分を有する溶鋼は、通常の造塊法、連続鋳造法でスラブを製造してもよいし、100mm以下の厚さの薄鋳片を直接鋳造法で製造してもよい。スラブは通常の方法で加熱して熱間圧延するが、鋳造後加熱せずに直ちに熱延してもよい。薄鋳片の場合には熱間圧延してもよいし、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進んでもよい。
熱間圧延前のスラブ加熱温度としては、インヒビター成分を含む成分系では約1400℃の高温が通常採用される。一方、インヒビター成分を含まない成分系では1250℃以下の低温が通常採用され、コストの面で有利である。
The molten steel having the above-described components may be produced as a slab by a normal ingot-making method or a continuous casting method, or a thin cast piece having a thickness of 100 mm or less may be produced by a direct casting method. The slab is heated and hot-rolled by a normal method, but may be hot-rolled immediately without being heated after casting. In the case of a thin slab, hot rolling may be performed, or the hot rolling may be omitted and the process may proceed as it is.
As the slab heating temperature before hot rolling, a high temperature of about 1400 ° C. is usually employed in a component system including an inhibitor component. On the other hand, in a component system that does not contain an inhibitor component, a low temperature of 1250 ° C. or lower is usually employed, which is advantageous in terms of cost.

次いで、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。良好な磁性を得るためには、熱延板焼鈍温度は800℃以上1150℃以下が好適である。というのは、熱延板焼鈍温度が800℃未満であると、熱延でのバンド組織が残留し、整粒した一次再結晶組織を実現することが困難となるため、熱延板焼鈍を施しても二次再結晶の発達を促進する効果が相対的に小さいからである。一方、熱延板焼鈍温度が1150℃を超えると、熱延板焼鈍後の結晶粒が粗大化してしまう。したがって、この場合にも、整粒した一次再結晶組織を実現することが困難となる。   Next, hot-rolled sheet annealing is performed as necessary. In order to obtain good magnetism, the hot-rolled sheet annealing temperature is preferably 800 ° C or higher and 1150 ° C or lower. This is because when the hot-rolled sheet annealing temperature is less than 800 ° C, the band structure in the hot-rolled remains, and it becomes difficult to realize a sized primary recrystallized structure. However, the effect of promoting the development of secondary recrystallization is relatively small. On the other hand, when the hot-rolled sheet annealing temperature exceeds 1150 ° C., the crystal grains after the hot-rolled sheet annealing are coarsened. Therefore, also in this case, it becomes difficult to realize a primary recrystallized structure having a sized particle.

熱延板焼鈍後、必要に応じて中間焼鈍を挟む1回以上の冷延を施した後、再結晶焼鈍を行う。冷間圧延の温度を100℃〜300℃の範囲とし、また冷間圧延途中で100〜300℃の範囲での時効処理を1回または複数回行うことが、磁気特性をさらに向上させる点で有効である。再結晶焼鈍を施す場合において、脱炭が必要なときには、その雰囲気を湿潤雰囲気とするが、脱炭を必要としないときには、乾燥雰囲気で行ってもよい。再結晶焼鈍後は、浸珪法によってSi量を増加させる技術をさらに適用してもよい。   After hot-rolled sheet annealing, re-annealing is performed after performing at least one cold rolling with intermediate annealing as required. It is effective for further improving the magnetic properties that the temperature of the cold rolling is in the range of 100 ° C to 300 ° C and that the aging treatment in the range of 100 to 300 ° C is performed once or multiple times during the cold rolling. It is. In the case of performing recrystallization annealing, when decarburization is necessary, the atmosphere is a moist atmosphere, but when decarburization is not necessary, it may be performed in a dry atmosphere. After recrystallization annealing, a technique for increasing the amount of Si by a silicon immersion method may be further applied.

その後、鉄損を重視してフォルステライト被膜を形成させる場合には、MgOを主体とする焼鈍分離剤を適用した後に仕上焼鈍を施すことにより、二次再結晶組織を発達させると共にフォルステライト被膜を形成させることが可能である。
打ち抜き加工性を重視してフォルステライト被膜を積極的に形成しない場合には、焼鈍分離剤を適用しないか、適用する場合でもフォルステライト被膜を形成するMgOは使用せずにシリカやアルミナ等を用いるのがよい。これら焼鈍分離剤を塗布する際は、水分を持ち込まない静電塗布を行うことなどが有効である。また耐熱無機材料シート(シリカ、アルミナ、マイカ)を用いてもよい。
After that, when forming a forsterite film with an emphasis on iron loss, a secondary recrystallized structure is developed and a forsterite film is developed by applying a finish annealing after applying an annealing separator mainly composed of MgO. It is possible to form.
If the forsterite film is not actively formed with emphasis on punchability, do not use the annealing separator or use silica or alumina without using MgO that forms the forsterite film even if it is applied. It is good. When applying these annealing separators, it is effective to perform electrostatic coating that does not bring in moisture. Further, a heat resistant inorganic material sheet (silica, alumina, mica) may be used.

仕上焼鈍は、二次再結晶が発現する温度であれば充分であるが、800℃以上で行うことが望ましい。また、二次再結晶を完了させる焼鈍条件が望ましく、800℃以上の温度で20時間以上保持することが望ましい。打ち抜き性を重視してフォルステライト被膜を形成させない場合には、二次再結晶が完了すればよいので、保持温度は850〜950℃程度が望ましく、この保持処理までで仕上焼鈍を終了することも可能である。鉄損を重視して、あるいはトランスの騒音を低下させるためにフォルステライト被膜を形成させる場合は、1200℃程度まで昇温させることが有利である。   The finish annealing is sufficient if it is a temperature at which secondary recrystallization occurs, but it is desirable to perform the annealing at 800 ° C. or higher. Also, the annealing conditions for completing the secondary recrystallization are desirable, and it is desirable to hold at a temperature of 800 ° C. or higher for 20 hours or longer. If the forsterite film is not formed with emphasis on punchability, the secondary recrystallization should be completed, so the holding temperature is preferably about 850 to 950 ° C, and the finish annealing may be completed by this holding treatment. Is possible. When a forsterite film is formed in order to emphasize iron loss or reduce transformer noise, it is advantageous to raise the temperature to about 1200 ° C.

なお、かかる高温焼鈍の冷却に際し、少なくとも900℃から500℃の温度域については、5〜100℃/hの速度で冷却することが望ましい。900℃未満の保持温度から冷却する際はその保持温度から500℃までの温度域について、5〜100℃/hの速度で冷却することが望ましい。というのは、上記の温度域における冷却速度が、100℃/hを超えると、析出物が細かくなりすぎたり、固溶したまま析出しないおそれがあるからである。一方、5℃/hに満たないと、析出物の径が大きくなりすぎたり、またその冷却時間が長大となり生産性を低下させる等のおそれがある。
なお、より好ましい冷却速度の下限は7.8℃/hである。また、より好ましい冷却速度の上限は30℃/hであり、安定した結果を得る観点からさらに好ましい冷却速度の上限は14℃/hである。
In cooling the high-temperature annealing, it is desirable to cool at a rate of 5 to 100 ° C./h in a temperature range of at least 900 ° C. to 500 ° C. When cooling from a holding temperature of less than 900 ° C., it is desirable to cool at a rate of 5 to 100 ° C./h in the temperature range from the holding temperature to 500 ° C. This is because if the cooling rate in the above temperature range exceeds 100 ° C./h, the precipitates may become too fine or may not precipitate in a solid solution. On the other hand, if it is less than 5 ° C./h, the diameter of the precipitate becomes too large, or the cooling time becomes long and the productivity may be lowered.
A more preferable lower limit of the cooling rate is 7.8 ° C./h. A more preferable upper limit of the cooling rate is 30 ° C./h, and a more preferable upper limit of the cooling rate is 14 ° C./h from the viewpoint of obtaining a stable result.

仕上焼鈍後には、付着した焼鈍分離剤を除去するため、水洗やブラッシング、酸洗を行うことが望ましい。その後、平坦化焼鈍を行い形状を矯正することが鉄損低減のために有効である。   After finish annealing, it is desirable to perform water washing, brushing, and pickling in order to remove the attached annealing separator. After that, it is effective to reduce the iron loss by performing flattening annealing to correct the shape.

鋼板を積層して使用する場合には、鉄損を改善するために、平坦化焼鈍前もしくは後に、鋼板表面に絶縁コーティングを施すことが有効である。鉄損低減のためには、鋼板に張力を付与できるコーティングが望ましい。バインダーを介した張力コーティング塗布方法や物理蒸着法、化学蒸着法等により、無機物を鋼板表層にコーティングする方法を採用すると、コーティング膜の密着性に優れ、かつ著しい鉄損低減効果があるため、特に望ましい。   In the case where the steel plates are laminated and used, in order to improve iron loss, it is effective to apply an insulating coating to the steel plate surface before or after the flattening annealing. In order to reduce iron loss, a coating that can impart tension to the steel sheet is desirable. Adopting a method of coating the surface of the steel sheet with an inorganic substance by a tension coating application method, physical vapor deposition method, chemical vapor deposition method, etc., through a binder is particularly effective because it has excellent coating film adhesion and a significant iron loss reduction effect. desirable.

鉄損低減のためには、磁区細分化処理を行うことが望ましい。その処理方法としては、一般的に実施されているように、最終製品板に溝をいれたり、レーザーやプラズマにより線状に熱歪や衝撃歪を導入したりする方法や、最終仕上板厚に達した冷間圧延板などの中間製品にあらかじめ溝をいれたりする方法が例示される。   In order to reduce iron loss, it is desirable to perform magnetic domain fragmentation. As the treatment method, as is generally done, a groove is formed in the final product plate, thermal strain or impact strain is introduced linearly by laser or plasma, and the final finished plate thickness is adjusted. The method of putting a groove | channel beforehand in intermediate products, such as a cold-rolled board which reached | attained, is illustrated.

また、本発明の鋼板を用いた好適な鉄心の製造方法としては、例えば、本発明の鋼板を剪断し、歪取焼鈍することなく積層して鉄心を製造する方法が挙げられる。この製造方法はとくに大形(例えば最長辺の長さが500mm超え)の板に剪断して、大型の鉄心を製造する場合、とくに有利である。鋼板の積層数、前記剪断により得る鋼板の寸法・形状、前記溝の有無やその寸法、さらにはコーティングの有無や種類などは、従来の知識に基づき、適宜選択すればよい。   Moreover, as a suitable manufacturing method of the iron core using the steel plate of the present invention, for example, there is a method of manufacturing the iron core by shearing the steel plate of the present invention and laminating without strain relief annealing. This manufacturing method is particularly advantageous when a large iron core is manufactured by shearing into a large plate (for example, the longest side is longer than 500 mm). The number of steel plates stacked, the size and shape of the steel plates obtained by shearing, the presence or absence of the grooves and their dimensions, and the presence and type of coating may be selected as appropriate based on conventional knowledge.

<実施例1>
表1記載の成分を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼片を溶製し、連続鋳造にて鋼スラブを製造した。溶製時、真空中での二次精錬を行い、その時間を変化させて介在物の存在頻度を調整した。1400℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.4mmの厚さに仕上げた。その後1000℃で40秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延により1.8mmの板厚とし、さらに900℃の中間焼鈍を施した後、冷間圧延により0.20mm厚に仕上げた。
<Example 1>
Steel slabs were produced by continuous casting by melting steel slabs containing the components shown in Table 1 and the balance Fe and unavoidable impurities. At the time of smelting, secondary refining was performed in vacuum, and the frequency of inclusions was adjusted by changing the time. After slab heating at 1400 ° C., it was finished to a thickness of 2.4 mm by hot rolling. Thereafter, hot-rolled sheet annealing was performed at 1000 ° C. for 40 seconds, and then a thickness of 1.8 mm was obtained by cold rolling. Further, an intermediate annealing at 900 ° C. was performed, and then a thickness of 0.20 mm was finished by cold rolling.

その後、60体積%N2-40体積%H2湿潤雰囲気中にて、850℃で90秒間の均熱条件の再結晶焼鈍を施した後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布して1220℃で6時間の純化焼鈍を行った。純化焼鈍では900℃から500℃までの冷却速度を1〜50℃/hの範囲に制御して、Nbの析出物径や析出割合を操作した。その後、850℃で20秒間の平坦化焼鈍を施した。 Then, after recrystallization annealing under a soaking condition at 850 ° C. for 90 seconds in a 60% by volume N 2 -40% by volume H 2 wet atmosphere, an annealing separator mainly composed of MgO is applied. Purification annealing was performed at 6 ° C. for 6 hours. In the purification annealing, the cooling rate from 900 ° C. to 500 ° C. was controlled in the range of 1 to 50 ° C./h, and the Nb precipitate diameter and precipitation ratio were manipulated. Thereafter, planarization annealing was performed at 850 ° C. for 20 seconds.

得られたサンプルを30mm×280mmサイズに切断した。このときの切断は、ワイヤーカッター切断と、剪断機による切断と2条件で行った。得られたサンプルの磁気特性をJIS C 2550に記載の方法で測定し、ワイヤーカッターによる切断で得られたサンプルの磁気特性を表1に記す。   The obtained sample was cut into a size of 30 mm × 280 mm. The cutting at this time was performed under two conditions: wire cutter cutting and shearing. The magnetic properties of the obtained samples are measured by the method described in JIS C 2550, and the magnetic properties of the samples obtained by cutting with a wire cutter are shown in Table 1.

さらに、2条件の切断方法で各々得られた鉄損について、剪断機で切断したサンプルの鉄損から、ワイヤーカッターによる切断で得られたサンプルの鉄損を引く方法で求めたΔWを、表1に併記する。次に、磁気測定後のサンプルを酸洗処理して被膜を除去し、二次再結晶粒の結晶粒径を測定した。その結果を、Nbの析出物径、析出割合および10μm以上の介在物の存在頻度を調査した結果と共に表1に併記する。   Furthermore, for each of the iron losses obtained by the two cutting methods, ΔW obtained by subtracting the iron loss of the sample obtained by cutting with the wire cutter from the iron loss of the sample cut by the shearing machine is shown in Table 1. It is written together. Next, the sample after the magnetic measurement was pickled to remove the film, and the crystal grain size of the secondary recrystallized grains was measured. The results are also shown in Table 1 together with the results of investigating the Nb precipitate size, the precipitation ratio, and the presence frequency of inclusions of 10 μm or more.

Figure 2012102344
Figure 2012102344

同表に示したように、結晶粒径、Nbの析出物径や析出割合および介在物の存在頻度が、本発明の適正範囲を満足する発明例は、いずれも磁気特性が良好であり、かつΔWが小さく剪断加工による鉄損劣化が小さいことが分かる。   As shown in the table, all of the invention examples in which the crystal grain size, the Nb precipitate size and precipitation ratio, and the presence frequency of inclusions satisfy the appropriate range of the present invention have good magnetic properties, and It can be seen that ΔW is small and iron loss deterioration due to shearing is small.

<実施例2>
表2記載の成分を含有し、二次精錬の時間を変化させて介在物の存在頻度を調整して製造した方向性電磁鋼板の製品板を90℃の熱塩酸に6分浸漬することで、コーティングとフォルステライト被膜を除去し、かつ板厚を0.10mmに減厚した。その後、均熱条件が850℃で70秒、60体積%N2-40体積%H2湿潤雰囲気で焼鈍を行ってSiO2の内部酸化層を付与し、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布した後に1200℃で2時間の純化焼鈍を行うことで再度フォルステライト被膜を形成した。
その後、リン酸マグネシウムとほう酸を主体とした張力付与コーティング形成を兼ねた平坦化焼鈍を900℃で30秒の条件で施した。このようにして0.10mm厚のサンプルを得た。得られたサンプルをエプスタイン試験片の30mm×280mmサイズに切断した。このとき、ワイヤーカッターで鋼に歪が入らないように切断した場合と、剪断機による切断と2条件で行った。
<Example 2>
By immersing the product plate of grain-oriented electrical steel sheet containing the components shown in Table 2 and adjusting the frequency of inclusions by changing the secondary refining time in hot hydrochloric acid at 90 ° C. for 6 minutes, The coating and forsterite film were removed and the plate thickness was reduced to 0.10 mm. After that, annealing is performed in a humidified atmosphere at 850 ° C for 70 seconds and 60% by volume N 2 -40% by volume H 2 wet atmosphere to provide an internal oxide layer of SiO 2 and an annealing separator mainly composed of MgO is applied. After that, a forsterite film was formed again by carrying out purification annealing at 1200 ° C. for 2 hours.
Thereafter, planarization annealing was performed at 900 ° C. for 30 seconds under the condition of forming a tension-imparting coating mainly composed of magnesium phosphate and boric acid. In this way, a sample having a thickness of 0.10 mm was obtained. The obtained sample was cut into a 30 mm × 280 mm size of an Epstein test piece. At this time, the cutting was performed under two conditions, that is, cutting with a wire cutter so that the steel was not distorted and cutting with a shearing machine.

2条件の切断方法で各々得られた鉄損等の磁気特性およびΔWを実施例1と同様の手順にて求め、得られたΔWを表2に併記する。また、二次再結晶粒の結晶粒径は板厚を減じても変化はないので実施例1の値とした。その値も表2に併記する。   The magnetic properties such as iron loss and ΔW obtained by the two cutting methods are obtained in the same procedure as in Example 1, and the obtained ΔW is also shown in Table 2. Further, since the crystal grain size of the secondary recrystallized grains does not change even when the plate thickness is reduced, the value of Example 1 is used. The values are also shown in Table 2.

ここに、表2の地鉄中の成分とは、この酸洗処理後に被膜を除去したサンプルで成分調査を行った結果である。また、析出物等の調査を行った結果、平均の析出物径は0.60〜1.77μmであり、本発明範囲内であった。その他の調査結果を、表2に併記する。   Here, the components in the ground iron in Table 2 are the results of a component survey performed on a sample from which the film has been removed after the pickling treatment. Moreover, as a result of investigating precipitates and the like, the average precipitate diameter was 0.60 to 1.77 μm, which was within the scope of the present invention. The other survey results are also shown in Table 2.

Figure 2012102344
Figure 2012102344

上記したとおりに、Nbの析出物径が本発明範囲内であり、かつ表2に示したように、二次再結晶粒の結晶粒径やNb等の析出割合、さらには介在物の存在頻度が本発明の適正範囲を満足する発明例は、いずれも磁気特性が良好であり、ΔWが小さく、剪断加工による鉄損劣化が小さいことが分かる。   As described above, the precipitate diameter of Nb is within the scope of the present invention, and as shown in Table 2, the crystal diameter of secondary recrystallized grains, the precipitation ratio of Nb, etc., and the frequency of inclusions However, it can be seen that all of the invention examples satisfying the appropriate range of the present invention have good magnetic properties, small ΔW, and small iron loss deterioration due to shearing.

<実施例3>
C:0.052%、Si:3.35%、Mn:0.20%、Cr:0.06%、Al:250ppm、N:80ppm、S:35ppm、P:0.008%、Sb:0.036%およびNb:30ppmを含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、連続鋳造にて製造し、溶製時、真空中での二次精錬の時間を変化させて介在物の存在頻度を調整した。さらに1400℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.4mmの厚さとした。ついで、1000℃で40秒の熱延板焼鈍を施したのち、冷間圧延により1.8mmの板厚として、700〜1020℃の温度範囲で中間焼鈍を施した後、冷間圧延により0.18mm厚の鋼板に仕上げた。
<Example 3>
Contains C: 0.052%, Si: 3.35%, Mn: 0.20%, Cr: 0.06%, Al: 250ppm, N: 80ppm, S: 35ppm, P: 0.008%, Sb: 0.036% and Nb: 30ppm, the balance A steel slab composed of Fe and inevitable impurities was produced by continuous casting, and the frequency of inclusions was adjusted by changing the time of secondary refining in vacuum during melting. Further, after slab heating at 1400 ° C., the thickness was 2.4 mm by hot rolling. Next, after hot-rolled sheet annealing at 1000 ° C. for 40 seconds, it was cold rolled to a thickness of 1.8 mm, intermediate annealed at a temperature range of 700 to 120 ° C., and then cold rolled to a thickness of 0.18 mm Finished in steel plate.

続いて、鋼板表面に局所的電解エッチングで、幅:100μm、深さ:25μmの線状溝を、圧延方向と80°の角度をなすように8mmピッチで形成した。その後、60体積%N2-40体積%H2湿潤雰囲気中にて、800〜900℃で90秒の均熱条件の再結晶焼鈍を施したのち、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、1220℃で6時間の純化焼鈍を行った。 Subsequently, linear grooves having a width of 100 μm and a depth of 25 μm were formed on the surface of the steel plate at an 8 mm pitch so as to form an angle of 80 ° with the rolling direction. Then, after applying recrystallization annealing at 800-900 ° C for 90 seconds in a 60% by volume N 2 -40% by volume H 2 humidified atmosphere, an annealing separator mainly composed of MgO is applied. Then, purification annealing was performed at 1220 ° C. for 6 hours.

その後、850℃で20秒間の平坦化焼鈍を施した。ここに、中間焼鈍温度と再結晶焼鈍温度を種々変更したのは、二次再結晶後の粒径の大きさを変更するためである。
なお、得られたサンプルはエプスタイン試験片の30mm×280mmサイズに切断した。このとき、ワイヤーカッター切断した場合と、剪断機による切断の場合との2条件で行った。
Thereafter, planarization annealing was performed at 850 ° C. for 20 seconds. The reason why the intermediate annealing temperature and the recrystallization annealing temperature are variously changed is to change the size of the grain size after the secondary recrystallization.
The obtained sample was cut into an Epstein test piece of 30 mm × 280 mm size. At this time, it performed on two conditions, the case where a wire cutter is cut | disconnected, and the case of the cutting | disconnection by a shearing machine.

さらに、上記試験片の磁気特性をJIS C 2550に記載の方法で測定した。ワイヤーカッターによる切断で得られたサンプルの磁気特性を表3に記す。さらに、2条件の切断方法で各々得られた鉄損について、剪断機で切断したサンプルの鉄損からワイヤーカッターで切断したサンプルの鉄損を差し引く事で得られた値ΔWを表3に併記する。   Further, the magnetic properties of the test piece were measured by the method described in JIS C 2550. Table 3 shows the magnetic properties of the samples obtained by cutting with a wire cutter. Furthermore, for each of the iron losses obtained by the two cutting methods, the value ΔW obtained by subtracting the iron loss of the sample cut by the wire cutter from the iron loss of the sample cut by the shearing machine is also shown in Table 3. .

また、磁気測定後のサンプルを酸洗処理して被膜を除去し、二次再結晶粒の結晶粒径を測定した。その結果を、Nbの析出物径、析出割合および介在物の存在頻度の調査結果と共に表3に併記する。
上記被膜を除去したサンプルで、鋼板中の成分調査を行った結果は、C:0.0016%、Si:3.35%、Mn:0.20%、Cr:0.06%、P:0.008%、Sb:0.036%、Nb:19ppmであり、本発明の要件を満足する成分組成であった。さらに、析出物調査を行った結果、平均の析出物径は0.52〜1.22μmであり、本発明範囲内であった。
Further, the sample after the magnetic measurement was pickled to remove the film, and the crystal grain size of the secondary recrystallized grains was measured. The results are also shown in Table 3 together with the results of investigation of the Nb precipitate diameter, the precipitation ratio, and the existence frequency of inclusions.
The results of the investigation of the components in the steel sheet with the above-mentioned coating removed were as follows: C: 0.0016%, Si: 3.35%, Mn: 0.20%, Cr: 0.06%, P: 0.008%, Sb: 0.036%, Nb : 19 ppm, and the component composition satisfied the requirements of the present invention. Furthermore, as a result of conducting a precipitate investigation, the average precipitate diameter was 0.52 to 1.22 μm, which was within the scope of the present invention.

Figure 2012102344
Figure 2012102344

同表に示したように、結晶粒径、Nbの析出割合および介在物の存在頻度が、本発明の適正範囲を満足する発明例は、いずれも磁気特性が良好であり、かつΔWが小さく剪断加工による鉄損劣化が小さいことが分かる。   As shown in the table, all of the invention examples in which the crystal grain size, the precipitation ratio of Nb, and the frequency of inclusions satisfy the appropriate range of the present invention have good magnetic properties, and have small ΔW and shearing. It can be seen that the iron loss deterioration due to processing is small.

本発明によれば、剪断加工時の磁気特性劣化を効果的に軽減した薄物材の方向性電磁鋼板を得ることができる。その結果、鉄損の少ない鉄心を得ることができ、もって、エネルギー効率の高い大型変圧器等の作製が可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the grain-oriented electrical steel sheet of the thin material which reduced effectively the magnetic characteristic degradation at the time of a shearing process can be obtained. As a result, an iron core with less iron loss can be obtained, and thus a large-scale transformer with high energy efficiency can be manufactured.

Claims (3)

質量%で、C:0.005%以下、Si:1.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含み、かつNb、Ta、VおよびZrのうちから選んだ1種または2種以上を合計で10〜50質量ppm含有して、残部がFeおよび不可避的不純物からなる板厚:0.220mm以下の鋼板であって、上記Nb、Ta、VおよびZrは含有量の少なくとも10%が析出物として存在し、該析出物の直径(円相当径)が平均で0.02〜3μmであり、かつ直径:10μm以上の介在物が1mm2当たり1個未満であって、さらに該鋼板の二次再結晶粒の平均粒径が5mm以上であることを特徴とする方向性電磁鋼板。 In mass%, C: 0.005% or less, Si: 1.0 to 8.0% and Mn: 0.005 to 1.0%, and one or more selected from Nb, Ta, V and Zr in a total of 10 to A steel plate with a content of 50 ppm by mass, the balance being Fe and inevitable impurities: 0.220 mm or less, and Nb, Ta, V and Zr are present as precipitates in at least 10% of the content, The diameter of the precipitate (equivalent circle diameter) is 0.02 to 3 μm on average, and the number of inclusions having a diameter of 10 μm or more is less than 1 per 1 mm 2 , and the average grain size of secondary recrystallized grains of the steel sheet A grain-oriented electrical steel sheet having a diameter of 5 mm or more. 質量%で、さらにNi:0.010〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、P:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Sb:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%およびMo:0.005〜0.100%のうちから選んだ少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板。   Further, Ni: 0.010 to 1.50%, Cr: 0.01 to 0.50%, Cu: 0.01 to 0.50%, P: 0.005 to 0.50%, Sn: 0.005 to 0.50%, Sb: 0.005 to 0.50%, Bi: 0.005 The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, comprising at least one selected from -0.50% and Mo: 0.005-0.100%. 鋼板表面に、鋼板の圧延直角方向に対して15°以内の角度で圧延方向と交差する、幅:50〜1000μm 、深さ:10〜50μm の直線状の溝を有することを特徴とする請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板。

A straight groove having a width of 50 to 1000 µm and a depth of 10 to 50 µm intersecting with the rolling direction at an angle of 15 ° or less with respect to the direction perpendicular to the rolling direction of the steel plate is provided on the surface of the steel plate. The grain-oriented electrical steel sheet according to 1 or 2.

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