JP2020111813A - Directional electromagnetic steel sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変圧器の鉄心材料として好適な方向性電磁鋼板に関し、とくに、張力絶縁被膜と母材鋼板との間にフォルステライト系被膜以外の中間被膜であって且つ張力絶縁被膜の密着性を高めることが可能な中間被膜を有する方向性電磁鋼板に関する。 The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet suitable as an iron core material of a transformer, and in particular, is an intermediate coating other than a forsterite-based coating between a tension insulating coating and a base material steel sheet, and improves adhesion of the tension insulating coating. A grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate coating that can be enhanced.
変圧器の鉄心材料として好適な方向性電磁鋼板は、一般的に、7質量%以下のSiを含有し且つGoss方位と呼ばれる{110}<001>方位に各結晶粒の結晶方位が一致するように制御された集合組織を有する母材鋼板と、この母材鋼板に絶縁性を付与するための絶縁被膜とを有する。このような方向性電磁鋼板では、二次再結晶とよばれる粒成長現象を利用して、結晶方位がGoss方位に一致するように結晶粒の配向を制御することが一般的である。 A grain-oriented electrical steel sheet suitable as an iron core material for a transformer generally contains 7 mass% or less of Si and has a crystal orientation of each crystal grain that matches a {110}<001> orientation called a Goss orientation. The base material steel plate having a controlled texture and the insulating coating for imparting insulation to the base material steel plate. In such a grain-oriented electrical steel sheet, it is common to control the orientation of crystal grains so that the crystal orientation coincides with the Goss orientation by utilizing a grain growth phenomenon called secondary recrystallization.
方向性電磁鋼板は、磁気特性として、圧延方向の磁束密度が高く、且つ鉄損が低いことが要求される。近年では、省エネルギーの観点から、電力損失の低減、即ち、鉄損の低減に対する要求が一層高まっている。一般的に、磁束密度を評価する指標としてB8値が用いられ、鉄損を評価する指標としてW17/50値が用いられる。 The grain-oriented electrical steel sheet is required to have high magnetic flux density in the rolling direction and low iron loss as magnetic characteristics. In recent years, from the viewpoint of energy saving, there is an increasing demand for reduction of power loss, that is, reduction of iron loss. Generally, the B 8 value is used as an index for evaluating the magnetic flux density, and the W 17/50 value is used as an index for evaluating the iron loss.
従来から、母材鋼板に張力を付与することが鉄損の低減に有効であることが知られている。母材鋼板に張力を付与するための方法として、母材鋼板より熱膨張係数の小さい被膜を、母材鋼板と絶縁被膜との間に高温下で形成する方法が知られている。例えば、母材鋼板の仕上げ焼鈍工程において、母材鋼板の表面に存在する酸化物が焼鈍分離剤と反応することで生成されるフォルステライト系被膜は、母材鋼板に張力を与えることができる。このフォルステライト系被膜と母材鋼板との界面には凹凸が存在するため、この凹凸によるアンカー効果により、フォルステライト系被膜は、絶縁被膜と母材鋼板との密着性を高める中間被膜としても機能する。 It has been conventionally known that applying tension to a base steel sheet is effective in reducing iron loss. As a method for applying tension to the base steel sheet, a method is known in which a coating film having a smaller thermal expansion coefficient than the base steel sheet is formed at a high temperature between the base steel sheet and the insulating coating. For example, in the finish annealing step of the base steel sheet, the forsterite-based coating film generated by the reaction of the oxide present on the surface of the base steel sheet with the annealing separating agent can give tension to the base steel sheet. Since there are irregularities at the interface between the forsterite-based coating and the base steel sheet, the forsterite-based coating also functions as an intermediate coating that enhances the adhesion between the insulating coating and the base steel sheet due to the anchor effect due to this irregularity. To do.
特許文献20で開示された、コロイド状シリカとリン酸塩とを主体とするコーティング液を焼き付けることによって絶縁被膜を形成する方法は、母材鋼板に対する張力付与の効果が大きく、鉄損低減に有効である。したがって、仕上げ焼鈍工程で生じたフォルステライト系被膜を残した上で、リン酸塩を主体とする絶縁コーティングを施すことが、一般的な方向性電磁鋼板の製造方法となっている。なお、本願明細書では、母材鋼板に絶縁性のみならず、張力を与えることが可能な絶縁被膜を張力絶縁被膜と呼称する。
The method disclosed in
一方、近年、フォルステライト系被膜により磁壁の移動が阻害され、鉄損に悪影響を及ぼすことが明らかになってきた。方向性電磁鋼板において、磁区は、交流磁場の下では磁壁の移動を伴って変化する。この磁壁の移動がスムーズに行われることが、鉄損改善に効果的であるが、フォルステライト系被膜と母材鋼板との界面に凹凸が存在することに起因して磁壁の移動が妨げられ、その結果、張力付与による鉄損改善効果がキャンセルされて十分な鉄損改善効果が得られないことが判明した。 On the other hand, in recent years, it has been revealed that the forsterite coating hinders the movement of the domain wall and adversely affects the iron loss. In the grain-oriented electrical steel sheet, the magnetic domain changes with the movement of the domain wall under an alternating magnetic field. Smooth movement of this domain wall is effective in improving iron loss, but movement of the domain wall is hindered due to the presence of irregularities at the interface between the forsterite-based coating and the base steel sheet, As a result, it was found that the iron loss improving effect due to the application of tension was canceled and the sufficient iron loss improving effect was not obtained.
磁壁の移動が阻害されることを防止するために、フォルステライト系被膜と母材鋼板との界面に存在する凹凸によるアンカー効果を低減することが有効である。当然ながら、フォルステライト系被膜を形成しなければ、アンカー効果を完全に消失させることができる。 In order to prevent the movement of the domain wall from being hindered, it is effective to reduce the anchor effect due to the unevenness present at the interface between the forsterite coating and the base steel sheet. As a matter of course, the anchor effect can be completely eliminated without forming the forsterite coating.
アンカー効果を低減する方法として、例えば、特許文献1〜19に、脱炭焼鈍雰囲気の露点を制御することにより、脱炭焼鈍時に母材鋼板の表面に生成される酸化層において、Fe系酸化物(Fe2SiO4、FeO等)を生成させないこと、及び、焼鈍分離剤として、シリカと反応しないアルミナ等の物質を用いて、仕上げ焼鈍後の母材鋼板の表面を平滑化することが開示されている。 As a method of reducing the anchor effect, for example, in Patent Documents 1 to 19, by controlling the dew point of the decarburization annealing atmosphere, in the oxide layer formed on the surface of the base steel sheet during decarburization annealing, Fe-based oxide It is disclosed that (Fe 2 SiO 4 , FeO, etc.) is not produced, and that a material such as alumina that does not react with silica is used as an annealing separator to smooth the surface of the base steel sheet after finish annealing. ing.
張力絶縁被膜をフォルステライト系被膜の上に形成した場合、フォルステライト系被膜のアンカー効果により、張力絶縁被膜の密着性は向上する。フォルステライト系被膜を除去した場合、又は、仕上げ焼鈍工程で意図的にフォルステライト系被膜を形成しなかった場合などのように、母材鋼板の表面にフォルステライト系被膜が存在しない場合、磁壁の移動を阻害する凹凸が母材鋼板の表面から消失するため、鉄損を改善させることができる。しかしながら、この場合、張力絶縁被膜が母材鋼板の表面に直接形成されることから、張力絶縁被膜の密着性が低下するという問題がある。 When the tension insulation coating is formed on the forsterite coating, the adhesion of the tension insulation coating is improved due to the anchor effect of the forsterite coating. When the forsterite-based coating does not exist on the surface of the base steel sheet, such as when the forsterite-based coating is removed or when the forsterite-based coating is not intentionally formed in the finish annealing step, Since the unevenness that hinders movement disappears from the surface of the base steel sheet, iron loss can be improved. However, in this case, since the tension insulating coating is directly formed on the surface of the base steel sheet, there is a problem that the adhesion of the tension insulating coating is lowered.
フォルステライト系被膜は、それ自身でも、母材鋼板に張力を付与することができるが、フォルステライト系被膜が存在しない場合、張力絶縁被膜のみで、母材鋼板に付与する所要の張力を確保する必要がある。それ故、張力絶縁被膜を必然的に厚膜化しなければならないが、その結果、母材鋼板と張力絶縁被膜との界面に、より応力が集中することになるので、張力絶縁被膜の密着性を、より一層高める必要がある。 The forsterite coating can impart tension to the base steel sheet by itself, but when the forsterite coating is not present, the tension insulating coating alone ensures the required tension to be applied to the base steel sheet. There is a need. Therefore, it is necessary to thicken the tension insulation coating, but as a result, stress is more concentrated at the interface between the base steel sheet and the tension insulation coating, so the adhesion of the tension insulation coating is improved. , It is necessary to raise it further.
従来の絶縁被膜形成法では、母材鋼板の表面を鏡面化することの効果を十分に引き出し得る被膜張力を達成し、かつ、絶縁被膜の密着性を十分に確保することは困難であり、方向性電磁鋼板の鉄損を十分に低減することができていなかった。そこで、張力絶縁被膜の密着性を確保する技術として、張力絶縁被膜を母材鋼板の表面に形成する前に、仕上げ焼鈍後の母材鋼板の表面に、ごく薄い酸化膜を形成する方法が、例えば、特許文献20〜29にて提案された。
With the conventional insulating coating formation method, it is difficult to achieve coating tension that can sufficiently bring out the effect of mirror-finishing the surface of the base steel sheet, and to secure sufficient adhesion of the insulating coating. The iron loss of the magnetic electrical steel sheet could not be reduced sufficiently. Therefore, as a technique for ensuring the adhesion of the tension insulating coating, a method of forming a very thin oxide film on the surface of the base steel sheet after finish annealing before forming the tension insulating coating on the surface of the base steel sheet, For example, it was proposed in
例えば、特許文献22には、母材鋼板の表面を鏡面化する、又は、鏡面に近い状態に平滑化する工程を経て得られた仕上げ焼鈍後の母材鋼板に、温度毎に特定の雰囲気で焼鈍を施して、母材鋼板の表面に外部酸化型の酸化膜を形成し、この酸化膜により、張力絶縁被膜と母材鋼板との密着性を確保する技術が提案されている。 For example, in Patent Document 22, the base material steel sheet after finish annealing obtained through a step of mirror-finishing the surface of the base material steel sheet, or smoothing to a state close to a mirror surface, in a specific atmosphere for each temperature A technique has been proposed in which an external oxidation type oxide film is formed on the surface of a base material steel sheet by performing annealing and the adhesion between the tension insulating coating and the base material steel sheet is secured by this oxide film.
特許文献23には、張力絶縁被膜が結晶質である場合において、無機鉱物質被膜(フォルステライト系被膜)の存在しない仕上げ焼鈍後の母材鋼板の表面に、非晶質酸化物の下地被膜を形成して、結晶質の張力絶縁被膜を形成する際に起きる母材鋼板の酸化、即ち、鏡面度の減退を防止する技術が提案されている。 In Patent Document 23, when the tension insulating coating is crystalline, an amorphous oxide base coating is formed on the surface of the base steel sheet after finish annealing without the inorganic mineral coating (forsterite coating). There has been proposed a technique for preventing the base material steel sheet from being oxidized, that is, a decrease in specularity, which occurs when the crystalline tension insulating film is formed.
特許文献25には、母材鋼板の表面に外部酸化型の酸化膜を形成し、その内部に粒状酸化物を形成して、張力絶縁被膜の密着性を改善する技術が提案されている。特許文献26には、母材鋼板の表面に、Fe、Al、Mn、Ti、及びCrの酸化物を50%以下の断面面積率で含むシリカ外部酸化膜を形成し、張力絶縁被膜の密着性を改善する技術が提案されている。 Patent Document 25 proposes a technique of forming an oxide film of an external oxidation type on the surface of a base steel sheet and forming a granular oxide inside thereof to improve the adhesion of the tension insulating coating. In Patent Document 26, a silica outer oxide film containing oxides of Fe, Al, Mn, Ti, and Cr in a cross-sectional area ratio of 50% or less is formed on the surface of a base steel sheet, and the adhesion of the tension insulating film is improved. Techniques for improving the are proposed.
変圧器の鉄心として、積鉄心及び巻鉄心があることは周知であるが、近年、特に、巻鉄心で製造した変圧器に、一層の高効率化が求められている。そのため、巻鉄心用の方向性電磁鋼板には、鉄損の低減に加え、巻鉄心製造時、方向性電磁鋼板を湾曲状に塑性加工する際の張力絶縁被膜の密着性の向上が強く求められており、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板においても、同様に、張力絶縁被膜の密着性の向上が強く求められている。 It is well known that the iron core of a transformer includes a laminated iron core and a wound iron core, but in recent years, a transformer manufactured by the wound iron core is required to have higher efficiency. Therefore, in addition to reducing iron loss, the grain-oriented electrical steel sheet for wound cores is strongly required to have improved adhesion of the tension insulating coating when the grain-oriented electrical steel sheet is plastically processed into a curved shape during manufacturing of the wound core. Therefore, also in the grain-oriented electrical steel sheet having no forsterite-based coating, similarly, improvement in the adhesion of the tension insulating coating is strongly demanded.
しかし、フォルステライト系被膜を有しない方向性電磁鋼板に従来技術を適用しても、巻鉄心製造時、張力絶縁被膜の密着性を十分に確保できないことが解った。これは、巻鉄心の製造方法が変化し、方向性電磁鋼板の塑性加工(鉄心加工)において曲げ径が小さくなり、方向性電磁鋼板に厳しい塑性加工が要求されることが原因で、張力絶縁被膜の剥離が生じることによるものである。 However, it has been found that even if the conventional technique is applied to the grain-oriented electrical steel sheet having no forsterite coating, the adhesion of the tension insulating coating cannot be sufficiently secured at the time of manufacturing the wound core. This is because the manufacturing method of the wound core has changed, the bending diameter becomes smaller in the plastic working (iron core processing) of the grain-oriented electrical steel sheet, and the grain-oriented electrical steel sheet requires severe plastic working. This is due to the peeling of.
また、巻鉄心は、方向性電磁鋼板に一定の曲率半径で曲げ加工を施し、方向性電磁鋼板を、曲げ加工部の外側に順次巻き付けて製造するが、単に、曲げ加工のみでは被膜剥離が生じない場合でも、方向性電磁鋼板を巻き付けていく過程で生じる鋼板間の摩擦力が重畳することが原因で、被膜剥離が生じることが解った。上記摩擦力の重畳による被膜剥離は、従来の張力絶縁被膜の密着性評価では知見し得なかった剥離現象であり、上記被膜剥離を抑制する必要性が高まっている。本願明細書では、母材鋼板に対する張力絶縁被膜の密着性を被膜密着性と略称する。 Further, the wound core is manufactured by bending the grain-oriented electrical steel sheet with a constant radius of curvature and sequentially winding the grain-oriented electrical steel sheet on the outside of the bending portion. It was found that the film peeling occurred due to the superposition of the frictional force between the steel sheets generated in the process of winding the grain-oriented electrical steel sheet, even when there was not. The peeling of the coating film due to the superposition of the frictional force is a peeling phenomenon that could not be found in the conventional adhesion evaluation of the tension insulating coating film, and the necessity of suppressing the peeling of the coating film is increasing. In the present specification, the adhesion of the tension insulating coating to the base steel sheet is abbreviated as coating adhesion.
鉄損低減のため、フォルステライト系被膜の生成を意図的に抑制したり、フォルステライト系被膜を研削や酸洗等の手段で除去したり、さらに、鏡面状態となるまで平滑化した母材鋼板の表面に張力絶縁被膜を形成した場合、張力絶縁被膜には、巻鉄心製造時に必要な、曲げ加工部における高度な被膜密着性、及び、曲げ加工後、摩擦力が重畳する環境における高度な被膜密着性が要求されるが、このように方向性電磁鋼板に要求される高度な被膜密着性を従来技術によって実現することは困難である。 In order to reduce iron loss, the formation of forsterite coatings is intentionally suppressed, the forsterite coatings are removed by means such as grinding or pickling, and the base steel sheet is smoothed to a mirror finish. When a tension insulation coating is formed on the surface of, the tension insulation coating has a high degree of film adhesion in the bending part, which is necessary at the time of manufacturing the wound core, and a high degree of coating in the environment where frictional force is superimposed after bending. Adhesion is required, but it is difficult to realize the high degree of film adhesion required for a grain-oriented electrical steel sheet by the conventional technique.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、張力絶縁被膜と母材鋼板との間にフォルステライト系被膜以外の中間被膜であって且つ被膜密着性を高めることが可能な中間被膜を有する方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。すなわち、本発明は、優れた被膜密着性及び磁気特性を有する方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an intermediate coating other than a forsterite coating and capable of improving coating adhesion between the tension insulating coating and the base steel sheet. It is intended to provide a grain-oriented electrical steel sheet. That is, an object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet having excellent coating adhesion and magnetic properties.
本発明者らは、上記課題を解決するため、張力絶縁被膜と母材鋼板との間に挟まれる中間被膜として、フォルステライト系被膜以外の被膜であって且つ被膜密着性を高めることが可能な被膜という条件を満たす被膜の化学組成及び構造について鋭意研究した。 MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors can solve the above-mentioned problems, and as the intermediate film sandwiched between the tension insulating film and the base material steel plate, it is a film other than the forsterite-based film and can improve the film adhesion. The inventors have earnestly studied the chemical composition and structure of a coating that satisfies the condition of coating.
その結果、本発明者らは、先行技術文献(例えば、特許文献22、25等)に開示された酸化珪素主体の外部酸化膜が母材鋼板の表面に形成されたとき、その外部酸化膜が、張力絶縁被膜と同じ成分を含む領域を、特定の条件を満たすように内包している場合に限り、その外部酸化膜上に形成される張力絶縁被膜の密着性が顕著に向上することを見出した。具体的には、外部酸化膜内において、張力絶縁被膜と同じ成分を含有する領域が、母材鋼板と外部酸化膜との界面から離れた状態で、前記界面に平行な方向である界面方向に断続的に存在するという条件下において、張力絶縁被膜の密着性が顕著に向上する。 As a result, the present inventors have found that when the external oxide film mainly composed of silicon oxide disclosed in the prior art documents (for example, Patent Documents 22 and 25) is formed on the surface of the base steel sheet, the external oxide film is It was found that the adhesion of the tension insulating film formed on the outer oxide film is significantly improved only when the region containing the same component as the tension insulating film is included so as to satisfy a specific condition. It was Specifically, in the external oxide film, a region containing the same component as the tension insulating film is separated from the interface between the base material steel sheet and the external oxide film in the direction of the interface parallel to the interface. Under the condition that it is present intermittently, the adhesion of the tension insulating coating is remarkably improved.
本発明者らは、上記のような特定の条件を満たす外部酸化膜を、母材鋼板と張力絶縁被膜との間の中間被膜として使用することで張力絶縁被膜の密着性が向上する理由を以下のように考察した。
すなわち、上記のように、張力絶縁被膜と同じ成分を含有し且つ母材鋼板と外部酸化膜との界面から離れた状態で、前記界面に平行な方向である界面方向に断続的に存在する領域(不連続領域)を内包する外部酸化膜(酸化珪素主体の酸化物被膜)を中間被膜として使った場合、不連続領域を介して外部酸化膜と張力絶縁被膜とが互いに嵌合する構造が発現することにより、外部酸化膜と張力絶縁被膜との間の機械的結合力が強化され、その結果、張力絶縁被膜の密着性が向上すると考えられる。
The present inventors will explain the reason why the adhesion of the tension insulating coating is improved by using the external oxide film satisfying the above specific conditions as an intermediate coating between the base steel sheet and the tension insulating coating. Considered as.
That is, as described above, a region containing the same components as the tension insulating coating and separated from the interface between the base steel sheet and the external oxide film and existing intermittently in the interface direction which is a direction parallel to the interface. When an external oxide film (oxide film mainly composed of silicon oxide) including (discontinuous region) is used as an intermediate film, a structure in which the external oxide film and the tension insulating film are fitted to each other through the discontinuous region appears. By doing so, it is considered that the mechanical coupling force between the external oxide film and the tension insulating coating is strengthened, and as a result, the adhesion of the tension insulating coating is improved.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。 The present invention has been made based on the above findings, and the summary thereof is as follows.
(1)本発明の一態様に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板と、張力絶縁被膜と、前記母材鋼板と前記張力絶縁被膜との間に挟まれ且つ酸化珪素を含有する中間被膜と、を備える。前記母材鋼板は、化学組成として、質量%で、C:0.100%以下、Si:0.80〜7.00%、Mn:1.00%以下、酸可溶性Al:0.010〜0.070%、S:0.080%以下、N:0.012%以下、B:0〜0.010%、Sn:0〜0.20%、Cr:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、を含有し、残部がFe及び不純物からなる。前記中間被膜は、前記母材鋼板と前記中間被膜との界面から離れた状態で、前記界面に平行な方向である界面方向に断続的に存在する不連続領域を内包し、前記不連続領域は、前記張力絶縁被膜と同じ成分を含む。 (1) A grain-oriented electrical steel sheet according to an aspect of the present invention includes a base material steel sheet, a tension insulating coating, and an intermediate coating sandwiched between the base material steel sheet and the tension insulating coating and containing silicon oxide. , Is provided. The base steel sheet has a chemical composition of, in mass%, C: 0.100% or less, Si: 0.80 to 7.00%, Mn: 1.00% or less, acid-soluble Al: 0.010 to 0. 0.070%, S: 0.080% or less, N: 0.012% or less, B:0 to 0.010%, Sn:0 to 0.20%, Cr:0 to 0.50%, Cu:0. .About.0.50%, with the balance consisting of Fe and impurities. The intermediate coating, in a state of being separated from the interface between the base steel sheet and the intermediate coating, includes a discontinuous region that is present intermittently in the interface direction that is a direction parallel to the interface, and the discontinuous region is , Containing the same components as the tension insulating coating.
(2)上記(1)に記載の方向性電磁鋼板において、前記母材鋼板の圧延方向に直交する方向に長さLを有する断面をみた場合に、前記断面内に現れる前記不連続領域の前記界面方向の長さの合計値をΣLkとしたとき、下記(1)式で定義される前記不連続領域の線分率Mが1〜50%であってもよい。
M=(ΣLk/L)×100 …(1)
(2) In the grain-oriented electrical steel sheet according to (1) above, when a cross section having a length L in a direction orthogonal to the rolling direction of the base steel sheet is viewed, the discontinuous region appears in the cross section. When the total value of the lengths in the interface direction is ΣLk, the line segment ratio M of the discontinuous region defined by the following equation (1) may be 1 to 50%.
M=(ΣLk/L)×100 (1)
(3)上記(1)または(2)に記載の方向性電磁鋼板において、前記中間被膜の平均膜厚が10〜200nmであってもよい。 (3) In the grain-oriented electrical steel sheet according to (1) or (2) above, the intermediate coating may have an average thickness of 10 to 200 nm.
(4)上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の方向性電磁鋼板において、前記中間被膜の膜厚方向における前記不連続領域の平均厚さが2〜50nmであってもよい。 (4) In the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (3) above, the average thickness of the discontinuous region in the thickness direction of the intermediate coating may be 2 to 50 nm. ..
(5)上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の方向性電磁鋼板において、前記母材鋼板と前記不連続領域との間の平均距離TA(nm)と、前記張力絶縁被膜と前記不連続領域との間の平均距離TB(nm)とが、下記(2)式を満たしていてもよい。
TA ≧ TB …(2)
(5) In the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (4) above, the average distance T A (nm) between the base material steel sheet and the discontinuous region, and the tension insulation. The average distance T B (nm) between the coating film and the discontinuous region may satisfy the following formula (2).
T A ≧T B (2)
(6)上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の方向性電磁鋼板において、前記母材鋼板が、前記化学組成として、質量%で、B:0.001〜0.010%、Sn:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.50%、及び、Cu:0.01〜0.50%の1種または2種以上を含有していてもよい。 (6) In the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (5) above, the base steel sheet has a chemical composition of mass% B: 0.001 to 0.010%. , Sn: 0.01 to 0.20%, Cr: 0.01 to 0.50%, and Cu: 0.01 to 0.50%, or one or more of them may be contained.
本発明の上記態様によれば、張力絶縁被膜と母材鋼板との間にフォルステライト系被膜以外の中間被膜であって且つ被膜密着性を高めることが可能な中間被膜を有する方向性電磁鋼板を提供することができる。すなわち、本発明の上記態様によれば、優れた被膜密着性及び磁気特性を有する方向性電磁鋼板を提供することができる。 According to the above aspect of the present invention, a grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate coating which is an intermediate coating other than the forsterite-based coating and which can enhance coating adhesion between the tension insulating coating and the base material steel sheet is provided. Can be provided. That is, according to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having excellent coating adhesion and magnetic properties.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板1の要部断面を模式的に示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板1は、母材鋼板10と、中間被膜20と、張力絶縁被膜30とを有する。なお、図1は、母材鋼板10の圧延方向に直交する方向に長さLを有する断面で方向性電磁鋼板1をみた図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a main part of a grain-oriented electrical steel sheet 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the grain-oriented electrical steel sheet 1 according to the present embodiment includes a base
〔母材鋼板10の説明〕
母材鋼板10は、方向性電磁鋼板1の母材となる鋼板であり、Goss方位と呼ばれる{110}<001>方位に各結晶粒の結晶方位が一致するように制御された集合組織を有する。母材鋼板10は、化学組成として、質量%で、C:0.100%以下、Si:0.80〜7.00%、Mn:1.00%以下、酸可溶性Al:0.010〜0.070%、S:0.080%以下、N:0.012%以下、B:0〜0.010%、Sn:0〜0.20%、Cr:0〜0.50%、Cu:0〜0.50%、を含有し、残部がFe及び不純物からなる。
[Description of base material steel plate 10]
The base
以下、母材鋼板10の化学組成について詳細に説明する。以下の説明において、成分組成に係る%は、質量%を意味する。
Hereinafter, the chemical composition of the base
<C:0.100%以下>
Cは、一次再結晶の制御に有効な元素であるが、磁気時効によって鉄損を増大させるので、仕上げ焼鈍前に脱炭焼鈍で除去される元素である。C含有量が0.100%を超えると、仕上げ焼鈍において鋼が相変態し、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と鉄損特性が得られないので、C含有量は0.100%以下とする。
<C: 0.100% or less>
C is an element effective in controlling primary recrystallization, but since it increases iron loss by magnetic aging, it is an element removed by decarburization annealing before finish annealing. If the C content exceeds 0.100%, the steel undergoes phase transformation during finish annealing, secondary recrystallization does not proceed sufficiently, and good magnetic flux density and iron loss characteristics cannot be obtained, so the C content is 0.100% or less.
C含有量は、少ないほど、鉄損低減の点で好ましいので、好ましくは0.045%以下、より好ましくは0.038%以下である。C含有量の下限は0%を含むが、C含有量の検出限界が0.0001%程度であり、また、C含有量が0.0001%未満に低減すると、製造コストが大幅に上昇するので、実用上、0.0001%が実質的なC含有量の下限である。 The lower the C content is, the more preferable it is from the viewpoint of reducing iron loss. Therefore, the C content is preferably 0.045% or less, and more preferably 0.038% or less. Although the lower limit of the C content includes 0%, the detection limit of the C content is about 0.0001%, and if the C content is reduced to less than 0.0001%, the manufacturing cost increases significantly. In practice, 0.0001% is the lower limit of the substantial C content.
<Si:0.80〜7.00%>
Siは、母材鋼板10の電気抵抗を高めて、鉄損の低減に寄与する元素である。Si含有量が0.80%未満であると、仕上げ焼鈍において鋼が相変態して、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と鉄損特性が得られないので、Si含有量は0.80%以上とする。Si含有量の好ましい値は2.50%以上であり、Si含有量のより好ましい値は3.00%以上である。
<Si: 0.80 to 7.00%>
Si is an element that increases the electrical resistance of the
一方、Si含有量が7.00%を超えると、母材鋼板10が脆化し、製造工程での通板性が顕著に劣化するので、Si含有量は7.00%以下とする。Si含有量の好ましい値は4.50%以下であり、Si含有量のより好ましい値は4.00%以下である。
On the other hand, if the Si content exceeds 7.00%, the
<酸可溶性Al:0.010〜0.070%>
酸可溶性Al(sol.Al)は、Nと結合して、インヒビターとして機能する(Al、Si)Nを生成し、仕上げ焼鈍での二次再結晶の進行に寄与する元素である。
<Acid-soluble Al: 0.010 to 0.070%>
Acid-soluble Al (sol.Al) is an element that combines with N to generate (Al, Si)N that functions as an inhibitor, and contributes to the progress of secondary recrystallization in finish annealing.
酸可溶性Al含有量が0.010%未満であると、二次再結晶が十分に進行せず、鉄損特性が向上しないので、酸可溶性Al含有量は0.010%以上とする。酸可溶性Al含有量の好ましい値は0.015%以上であり、酸可溶性Al含有量のより好ましい値は0.020%以上である。 When the acid-soluble Al content is less than 0.010%, secondary recrystallization does not proceed sufficiently and the iron loss characteristics are not improved, so the acid-soluble Al content is set to 0.010% or more. The preferable value of the acid-soluble Al content is 0.015% or more, and the more preferable value of the acid-soluble Al content is 0.020% or more.
一方、酸可溶性Al含有量が0.070%を超えると、母材鋼板10が脆化し、特に、Si含有量が多い方向性電磁鋼板1では、脆化が顕著となるので、酸可溶性Al含有量は0.070%以下とする。酸可溶性Al含有量の好ましい値は0.050%以下であり、酸可溶性Al含有量のより好ましい値は0.040%以下である。
On the other hand, when the acid-soluble Al content exceeds 0.070%, the base
<N:0.012%以下>
Nは、Alと結合して、インヒビターとしての機能するAlNを形成する元素であるが、一方で、冷延時に、母材鋼板10の内部にブリスター(空孔)を形成する元素でもある。
<N: 0.012% or less>
N is an element that combines with Al to form AlN that functions as an inhibitor, but is also an element that forms blisters (holes) inside the
N含有量が0.012%を超えると、冷延時に、母材鋼板10の内部にブリスター(空孔)が生じるうえに、母材鋼板10の強度が上昇し、製造時の通板性が悪化するので、N含有量は0.012%以下とする。N含有量の好ましい値は0.010%以下であり、N含有量のより好ましい値は0.009%以下である。
When the N content exceeds 0.012%, blisters (holes) are generated inside the base
一方、NとAlとが結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成するためには、N含有量は0.004%以上が好ましい。N含有量のより好ましい値は0.006%以上である。 On the other hand, in order for N and Al to combine with each other to form AlN that functions as an inhibitor, the N content is preferably 0.004% or more. The more preferable value of N content is 0.006% or more.
<Mn:1.00%以下>
Mnは、オーステナイト形成元素であり、熱間圧延時の割れを防止するとともに、S及びSeの少なくとも一方と結合して、インヒビターとして機能するMnSを形成する元素である。
<Mn: 1.00% or less>
Mn is an austenite forming element, which is an element that prevents cracking during hot rolling and forms MnS that functions as an inhibitor by combining with at least one of S and Se.
Mn含有量が1.00%を超えると、仕上げ焼鈍における二次再結晶において鋼が相変態し、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と鉄損特性が得られないので、Mn含有量は1.00%以下とする。Mn含有量の好ましい値は0.70%以下であり、Mn含有量のより好ましい値は0.40%以下である。 If the Mn content exceeds 1.00%, the steel undergoes phase transformation in the secondary recrystallization in finish annealing, secondary recrystallization does not proceed sufficiently, and good magnetic flux density and iron loss characteristics cannot be obtained. , Mn content is 1.00% or less. The preferable value of Mn content is 0.70% or less, and the more preferable value of Mn content is 0.40% or less.
MnSを、二次再結晶時に、インヒビターとして活用することができるが、AlNをインヒビターとして活用する場合、MnSは必須でないので、Mn含有量の下限は0%を含む。MnSをインヒビターとして活用する場合、Mn含有量は0.02%以上とする。Mn含有量の好ましい値は0.05%以上であり、Mn含有量のより好ましい値は0.07%以上である。 MnS can be utilized as an inhibitor during secondary recrystallization, but when AlN is utilized as an inhibitor, MnS is not essential, so the lower limit of the Mn content includes 0%. When utilizing MnS as an inhibitor, the Mn content is 0.02% or more. A preferable value of Mn content is 0.05% or more, and a more preferable value of Mn content is 0.07% or more.
<S:0.080%以下>
Sは、Mnと結合して、インヒビターとして機能するMnSを形成する元素である。S含有量が0.080%を超えると、熱間脆性の原因となり、熱延が著しく困難になるので、S含有量は0.080%以下とする。S含有量の好ましい値は0.050%以下であり、S含有量のより好ましい値は0.030%以下である。
<S: 0.080% or less>
S is an element that combines with Mn to form MnS that functions as an inhibitor. If the S content exceeds 0.080%, hot brittleness is caused, and hot rolling becomes extremely difficult. Therefore, the S content is set to 0.080% or less. The preferable value of S content is 0.050% or less, and the more preferable value of S content is 0.030% or less.
AlNをインヒビターとして活用する場合、MnSは必須でないので、S含有量の下限は0%を含むが、MnSを、二次再結晶時のインヒビターとして活用する場合、S含有量は0.005%以上とする。S含有量の好ましい値は0.010%以上であり、S含有量のより好ましい値は0.020%以上である。 When utilizing AlN as an inhibitor, MnS is not essential, so the lower limit of the S content includes 0%, but when utilizing MnS as an inhibitor during secondary recrystallization, the S content is 0.005% or more. And The preferred value of S content is 0.010% or more, and the more preferred value of S content is 0.020% or more.
Sの一部を、Se又はSbで置き換えてもよく、その場合は、原子量比を考慮して規定した式、Seq=S+0.406・Se、又は、Seq=S+0.406・Sbで換算した値を用いる。 A part of S may be replaced by Se or Sb. In that case, a formula defined in consideration of the atomic weight ratio, Seq=S+0.406·Se, or a value converted by Seq=S+0.406·Sb To use.
また、方向性電磁鋼板1の特性を向上させるために、母材鋼板10が、上記の元素に加えて、B:0.001〜0.010%、Sn:0.01〜0.20%、Cr:0.01〜0.50%、及び、Cu:0.01〜0.50%の1種又は2種以上を含有してもよい。これらのB、Sn、Cr、及びCuは、必須の元素ではないので、それぞれの含有量の下限は0%である。
Moreover, in order to improve the characteristic of the grain-oriented electrical steel sheet 1, the base
<B:0.001〜0.010%>
Bは、Sn、Cr、Cuとともに、被膜密着性の向上に寄与する元素である。B含有量が0.001%未満では、その向上効果が十分に得られないので、B含有量は0.001%以上とする。B含有量の好ましい値は0.002%以上であり、B含有量のより好ましい値は0.004%以上である。一方、B含有量が0.010%を超えると、母材鋼板10の強度が増加し、冷延時の通板性が低下するので、B含有量は0.010%以下とする。B含有量の好ましい値は0.008%以下であり、B含有量のより好ましい値は0.006%以下である。
<B: 0.001 to 0.010%>
B, together with Sn, Cr, and Cu, is an element that contributes to the improvement of coating adhesion. If the B content is less than 0.001%, the improvement effect cannot be sufficiently obtained, so the B content is set to 0.001% or more. The preferable value of B content is 0.002% or more, and the more preferable value of B content is 0.004% or more. On the other hand, if the B content exceeds 0.010%, the strength of the
<Sn:0.01〜0.20%>
Snは、B、Cr、Cuとともに、被膜密着性の向上に寄与する元素である。Snの被膜密着性の向上機構は明らかでないが、Snの添加により母材鋼板10の表面の平滑度の向上が認められるので、Snは、母材鋼板10の表面の平滑化に寄与すると考えられる。
<Sn: 0.01 to 0.20%>
Sn, together with B, Cr and Cu, is an element that contributes to the improvement of coating adhesion. Although the mechanism for improving the coating adhesion of Sn is not clear, the improvement of the smoothness of the surface of the
Sn含有量が0.01%未満では、平滑化の効果が十分に得られないので、Sn含有量は0.01%以上とする。Sn含有量の好ましい値は0.02%以上であり、Sn含有量のより好ましい値は0.03%以上である。一方、Sn含有量が0.20%を超えると、二次再結晶が不安定となり、磁気特性が低下するので、Sn含有量は0.20%以下とする。Sn含有量の好ましい値は0.15%以下であり、Sn含有量のより好ましい値は0.10%以下である。 If the Sn content is less than 0.01%, the effect of smoothing cannot be sufficiently obtained, so the Sn content is set to 0.01% or more. The preferable value of Sn content is 0.02% or more, and the more preferable value of Sn content is 0.03% or more. On the other hand, when the Sn content exceeds 0.20%, the secondary recrystallization becomes unstable and the magnetic properties deteriorate, so the Sn content is set to 0.20% or less. The preferable value of Sn content is 0.15% or less, and the more preferable value of Sn content is 0.10% or less.
<Cr:0.01〜0.50%>
Crは、B、Sn、Cuとともに、被膜密着性の向上に寄与する元素である。Cr含有量が0.01%未満では、被膜密着性の向上効果が十分に得られないので、Cr含有量は0.01%以上とする。Cr含有量の好ましい値は0.05%以上であり、Cr含有量のより好ましい値は0.10%以上である。一方、Cr含有量が0.50%を超えると、Crは易酸化性元素であるため、酸化珪素を含有する中間被膜20の形成を阻害することがあるので、Cr含有量は0.50%以下とする。Cr含有量の好ましい値は0.30%以下であり、Cr含有量のより好ましい値は0.20%以下である。
<Cr: 0.01 to 0.50%>
Cr, together with B, Sn, and Cu, is an element that contributes to the improvement of coating adhesion. If the Cr content is less than 0.01%, the effect of improving the coating adhesion cannot be sufficiently obtained, so the Cr content is set to 0.01% or more. The preferable value of Cr content is 0.05% or more, and the more preferable value of Cr content is 0.10% or more. On the other hand, if the Cr content exceeds 0.50%, since Cr is an easily oxidizable element, it may hinder the formation of the
<Cu:0.01〜0.50%>
Cuは、B、Sn、Crとともに、被膜密着性の向上に寄与する元素である。Cu含有量が0.01%未満では、被膜密着性の向上効果が十分に得られないので、Cu含有量は0.01%以上とする。Cu含有量の好ましい値は0.05%以上であり、Cu含有量のより好ましい値は0.10%以上である。一方、Cu含有量が0.50%を超えると、熱延中、母材鋼板10が脆化するので、Cu含有量は0.50%以下とする。Cu含有量の好ましい値は0.40%以下であり、Cu含有量のより好ましい値は0.30%以下である。
<Cu: 0.01 to 0.50%>
Cu is an element that contributes to the improvement of coating adhesion, together with B, Sn, and Cr. If the Cu content is less than 0.01%, the effect of improving the coating adhesion cannot be sufficiently obtained, so the Cu content is set to 0.01% or more. A preferable value of Cu content is 0.05% or more, and a more preferable value of Cu content is 0.10% or more. On the other hand, when the Cu content exceeds 0.50%, the
母材鋼板10において、上記元素を除く残部は、Fe及び不純物である。不純物は、鋼原料から不可避的に混入する元素及び製鋼過程で不可避的に混入する元素の少なくとも一方を含み、方向性電磁鋼板1の特性を阻害しない範囲で混入が許容される元素である。
In the base
さらに、磁気特性の向上、強度、耐食性、疲労特性などの構造部材に求められる特性の向上、鋳造性や通板性の向上、スクラップ等使用による生産性の向上を目的として、母材鋼板10が、Mo、W、In、Bi、Sb、Ag、Te、Ce、V、Co、Ni、Se、Ca、Re、Os、Nb、Zr、Hf、Ta、Y、及びLaの1種又は2種以上を、合計で5.00%以下、好ましくは3.00%以下、より好ましくは1.00%以下含有してもよい。 Further, for the purpose of improving magnetic properties, improving properties required for structural members such as strength, corrosion resistance, and fatigue properties, improving castability and stripability, and improving productivity by using scraps, etc. , Mo, W, In, Bi, Sb, Ag, Te, Ce, V, Co, Ni, Se, Ca, Re, Os, Nb, Zr, Hf, Ta, Y, and La, or two or more thereof. May be contained in a total of 5.00% or less, preferably 3.00% or less, more preferably 1.00% or less.
〔中間被膜20の説明〕
中間被膜20は、母材鋼板10の表面に設けられた酸化珪素(例えばSiO2)主体の外部酸化膜である。この中間被膜20は、母材鋼板10と張力絶縁被膜30との間に挟まれている。中間被膜20は、フォルステライト系被膜以外の被膜であるので、母材鋼板10と中間被膜20との界面40に凹凸はほとんど存在しない。つまり、フォルステライト系被膜を中間被膜として使用する従来の方向性電磁鋼板と比較して、本実施形態の方向性電磁鋼板1では、上記界面40の平坦度が極めて高く、交流磁場下での磁壁の移動がスムーズに行われるため、鉄損低減に寄与する。また、以下で説明するように、中間被膜20は、特定の構造を有する外部酸化膜であるため、張力絶縁被膜30の密着性向上にも寄与する。
[Description of Intermediate Coating 20]
The
図1に示すように、中間被膜20は、母材鋼板10と中間被膜20との界面40から離れた状態で、界面40に平行な方向である界面方向に断続的に存在する不連続領域21を内包する。それぞれの不連続領域21は、後述の張力絶縁被膜30と同じ成分を含む。図1では、隣り合う不連続領域21の間隔が一定であるように示されているが、隣り合う不連続領域21の間隔が異なる場合もある。中間被膜20の内部において不連続領域21以外の領域は、酸化珪素(例えばSiO2)を主体の酸化物として含む。
As shown in FIG. 1, the
<中間被膜20の化学組成>
中間被膜20は酸化珪素を主体の酸化物として含有する。酸化珪素の化学組成はSiOαである。化学的安定性の観点から、α=1.0〜2.0が好ましい。α=1.5〜2.0が、より好ましく、α≒2.0が、化学的安定性に加え、被膜密着性の観点から、さらに好ましい。
<Chemical composition of the
The
中間被膜20の存在及び膜厚は、方向性電磁鋼板1の断面を物理的に研磨し、研磨面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して確認することができる。酸化珪素の確認は、EDS分析等の元素分析で行うことができる。酸化珪素の結晶化温度は約1500℃で、通常の製造工程では、そこまでの高温に達しないため、結晶性の酸化珪素は形成されない。この場合、結晶回折線で酸化珪素を同定することは困難であるので、EDS分析による元素分析値の比、即ち、SiとOの原子比で確認する。
The existence and thickness of the
<中間被膜20の平均膜厚TD:10〜200nm>
中間被膜20の膜厚は、母材鋼板の焼鈍条件に依存するので、その平均膜厚TDは、特定の値に限定されないが、高度な被膜密着性を確保する観点から、10〜200nmが好ましい。
<Average film thickness T D of the intermediate coating 20: 10 to 200 nm>
Thickness of the
中間被膜20の平均膜厚TDが10nm未満であると、母材鋼板10と中間被膜20との界面40の密着性が不十分となり、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて、張力絶縁被膜30が剥離し易くなるので、中間被膜20の平均膜厚TDは10nm以上が好ましい。中間被膜20の平均膜厚TDのより好ましい値は15nm以上であり、さらに好ましい値は25nm以上である。
When the average film thickness T D of the
一方、中間被膜20の平均膜厚TDが200nmを超えると、中間被膜20自体の凝集力が大きくなり、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて、張力絶縁被膜30が、中間被膜20内を起点に剥離し易くなるので、中間被膜20の平均膜厚TDは200nm以下が好ましい。中間被膜20の平均膜厚TDのより好ましい値は150nm以下であり、さらに好ましい値は100nm以下である。
On the other hand, when the average film thickness T D of the
中間被膜20の平均膜厚TDの特定方法は以下の通りである。
The method of specifying the average film thickness T D of the
まず、方向性電磁鋼板1から、母材鋼板10の圧延方向に直交する断面が露出するようにサンプルを採取する。そのサンプル断面を研磨することにより、母材鋼板10と中間被膜20との界面40の長さが約10μm程度含まれる断面を現出させた後、図1に示すように、母材鋼板10の表面と張力絶縁被膜30との間の中間被膜20の平均膜厚TDを、次のように測定する。
First, a sample is taken from the grain-oriented electrical steel sheet 1 so that the cross section of the
母材鋼板10と中間被膜20との界面40に、フォルステライト系被膜を使った場合のような凹凸は存在しないが、界面40の形状が、長周期で山部と谷部が現れる波形状となっている場合が多い。同じく、張力絶縁被膜30と中間被膜20との界面50の形状も、長周期で山部と谷部が現れる波形状となっている場合が多い。
そこで、波形状を有する界面40及び界面50のそれぞれについて波中心線を引く。ここで、波曲線の平均線に平行な直線を引いたとき、この直線と波曲線で囲まれる面積が、この直線の両側で等しくなる直線を波中心線とする。これら2本の波中心線間の距離を中間被膜20の膜厚と定義する。
そして、中間被膜20の内部において、第1領域21に重ならないように、界面40に垂直な線を、界面40に平行な方向に10本以上引き、その線上で、上記定義に従う膜厚を測定し、その平均を、中間被膜20の平均膜厚TDとする。
The
Therefore, a wave center line is drawn for each of the
Then, inside the
次に、中間被膜20に内包される不連続領域21について説明する。
Next, the discontinuous area 21 included in the
<不連続領域21の化学組成>
不連続領域21は、図1に示すように、中間被膜20内に部分的に形成され、中間被膜20の内部において、不連続の形態で内包されて存在する。不連続領域21は、中間被膜20及び張力絶縁被膜30の形成と同時に形成されるので、張力絶縁被膜30と同じ成分を含有する。
<Chemical composition of discontinuous region 21>
As shown in FIG. 1, the discontinuous region 21 is partially formed in the
例えば、不連続領域21は、張力絶縁被膜30と同じ成分として、りん酸マグネシウム又はりん酸アルミニウムとクロム酸、及び、コロイダルシリカからなる絶縁被膜の成分、又は、結晶質のほう酸とアルミナ酸化物からなる絶縁被膜の成分を含有する。その組成は、断面TEM像のEDS元素分析で確認できる。不連続領域21の形成方法は後述する。
For example, the discontinuous region 21 is composed of the same component as the
<不連続領域21の線分率M:1〜50%>
不連続領域21の存在態様は、下記式(1)で定義する線分率Mで規定する。具体的には、図1に示すように、母材鋼板10の圧延方向に直交する方向に長さLを有する断面をみた場合に、その断面内に現れる不連続領域21の界面方向(界面40に平行な方向)の長さの合計値をΣLkとしたとき、下記(1)式で定義される不連続領域21の線分率Mが1〜50%であることが好ましい。
M=(ΣLk/L)×100 …(1)
<Line segment ratio M of the discontinuous region 21: 1 to 50%>
The existence mode of the discontinuous region 21 is defined by the line segment ratio M defined by the following equation (1). Specifically, as shown in FIG. 1, when a cross section having a length L in the direction orthogonal to the rolling direction of the base
M=(ΣLk/L)×100 (1)
上記(1)式において、ΣLkは下記(1a)式で定義される。(1a)式において、Liは、長さLを有する断面内に現れるi番目の不連続領域21の界面方向の長さである(図1参照)。長さLは、少なくとも10μm程度必要である。
ΣLk=L1+L2+L3+・・+Li+・・+Lk …(1a)
In the above equation (1), ΣLk is defined by the following equation (1a). In the formula (1a), Li is the length in the interface direction of the i-th discontinuous region 21 that appears in the cross section having the length L (see FIG. 1). The length L needs to be at least about 10 μm.
ΣLk=L 1 +L 2 +L 3 +...+Li+...+L k (1a)
線分率Mが1%未満であると、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて必要な被膜密着性を得ることが困難になるので、線分率Mは1%以上が好ましい。線分率Mのより好ましい値は3%以上であり、さらに好ましい値は5%以上である。 If the line segment ratio M is less than 1%, it will be difficult to obtain the required film adhesion at the time of manufacturing a wound core or at the time of other excessive plastic working, and in an environment where frictional force is superimposed between steel sheets. Therefore, the line segment ratio M is preferably 1% or more. A more preferable value of the line segment ratio M is 3% or more, and a further preferable value is 5% or more.
一方、線分率Mが50%を超えると、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて、不連続領域21の内部に応力が集中して、張力絶縁被膜30が剥離し易くなるので、線分率Mは50%以下が好ましい。線分率Mのより好ましい値は40%以下であり、さらに好ましい値は30%以下である。
On the other hand, when the line segment ratio M exceeds 50%, stress is concentrated inside the discontinuous region 21 during manufacturing of the wound core or other excessive plastic working, and in an environment where frictional force is superimposed between the steel plates. Then, the
次に、中間被膜20の膜厚方向における不連続領域21の平均厚さについて説明する。
Next, the average thickness of the discontinuous region 21 in the thickness direction of the
<不連続領域21の平均厚さTC:2〜50nm>
中間被膜20の膜厚方向における不連続領域21の平均厚さTCは、2〜50nmであることが好ましい。
不連続領域21の平均厚さTCを特定する方法は、中間被膜20の平均膜厚TDを特定する方法と同様である。ただし、不連続領域21は、中間被膜20内で不連続の形態で存在しているので、不連続領域21の平均厚さTCを測定する間隔は、不連続領域21の厚さの凡そ2倍以上の間隔が好ましい。
<Average thickness of the discontinuous area 21 T C: 2~50nm>
The average thickness T C of the discrete regions 21 in the thickness direction of the
The method of specifying the average thickness T C of the discontinuous region 21 is the same as the method of specifying the average film thickness T D of the
不連続領域21の平均厚さTCが2nm未満であると、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて必要な被膜密着性を得ることが困難になるので、不連続領域21の平均厚さTCは2nm以上が好ましい。不連続領域21の平均厚さTCのより好ましい値は5nm以上であり、さらに好ましい値は8nm以上である。 When the average thickness T C of the discontinuous region 21 is less than 2 nm, the coating adhesion required in the winding core production or other excessive plastic working and in the environment where the frictional force is superimposed between the steel plates is obtained. Therefore, the average thickness T C of the discontinuous region 21 is preferably 2 nm or more. A more preferable value of the average thickness T C of the discontinuous region 21 is 5 nm or more, and a further preferable value is 8 nm or more.
一方、不連続領域21の平均厚さTCが50nmを超えると、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて、不連続領域21の内部に応力が集中して、同様に、張力絶縁被膜30が剥離し易くなるので、不連続領域21の平均厚さTCは50nm以下が好ましい。不連続領域21の平均厚さTCのより好ましい値は40nm以下であり、さらに好ましい値は35nm以下である。
On the other hand, when the average thickness T C of the discontinuous region 21 exceeds 50 nm, the discontinuous region 21 has a discontinuous region 21 at the time of manufacturing the wound core or during other excessive plastic working, and in an environment where frictional force is superimposed between the steel plates. Since the stress is concentrated inside and the tensile insulating
次に、母材鋼板10と不連続領域21との間の平均距離TA(nm)と、張力絶縁被膜30と不連続領域21との間の平均距離TB(nm)との関係について説明する。
Then, the average distance T A between
<TAとTBとの関係>
TAとTBは、下記式(2)を満たすことが好ましい。
TA≧TB ・・・(2)
<Relationship between T A and T B >
It is preferable that T A and T B satisfy the following formula (2).
T A ≧T B (2)
図1に示すように、TAとTBの大小関係により、中間被膜20の膜厚方向における不連続領域21の存在位置が解かる。TA≧TBであると、巻鉄心製造時又は他の過度な塑性加工時、及び、鋼板間に摩擦力が重畳する環境にて必要となる被膜密着性がより向上する。
As shown in FIG. 1, the existence position of the discontinuous region 21 in the film thickness direction of the
即ち、不連続領域21が、中間被膜20内において、張力絶縁被膜30側に位置して存在することで、張力絶縁被膜30の密着性がより向上する。この理由については確認できていないが、TA≧TBであると、張力絶縁被膜30が、不連続領域21を介して、中間被膜20と篏合する層構造となって、中間被膜20と張力絶縁被膜30との間の機械的結合力が強くなり、張力絶縁被膜30の密着力が向上すると考えられる。
That is, since the discontinuous region 21 exists in the
〔張力絶縁被膜30の説明〕
次に、中間被膜20の表面に形成される張力絶縁被膜30について説明する。
[Explanation of Tension Insulation Coating 30]
Next, the
<張力絶縁被膜30の化学組成>
張力絶縁被膜30として、りん酸マグネシウム又はりん酸アルミニウムと、クロム酸及びコロイダルシリカからなる絶縁被膜(特許文献20、参照)や、該絶縁被膜より高張力が得られる、結晶質のほう酸とアルミナ酸化物からなる絶縁被膜(特許文献23、参照)等を用いることができる。
<Chemical composition of
As the tensile insulating
<張力絶縁被膜30の平均膜厚TE:0.5〜10μm>
張力絶縁被膜30の膜厚は、磁気特性の改善に必要な張力、及び、鉄心における方向性電磁鋼板1の占積率等を勘案して設定するが、その平均膜厚TEは0.5〜10μmが好ましい。
<Average film thickness T E of the tension insulating coating 30: 0.5 to 10 μm>
The film thickness of the
張力絶縁被膜30の平均膜厚TEが0.5μm未満であると、張力付与による鉄損低減効果が十分に得られないので、張力絶縁被膜30の平均膜厚TEは0.5μm以上が好ましい。張力絶縁被膜30の平均膜厚TEのより好ましい値は0.8μm以上であり、さらに好ましい値は1.5μm以上である。
If the average film thickness T E of the
一方、張力絶縁被膜30の平均膜厚TEが10μmを超えると、中間被膜20及び不連続領域21が適切に形成されていても、十分な被膜密着性が得られない場合があり、また、上記占積率が低下するので、張力絶縁被膜30の平均膜厚TEは10μm以下が好ましい。張力絶縁被膜30の平均膜厚TEのより好ましい値は8μm以下であり、さらに好ましい値は5μm以下である。
On the other hand, if the average film thickness T E of the
〔方向性電磁鋼板1の製造方法〕
次に、方向性電磁鋼板1の製造方法について説明する。
[Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheet 1]
Next, a method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet 1 will be described.
<製造方法>
(i)(a)仕上げ焼鈍で、鋼板表面に生成したフォルステライト等の無機鉱物質の被膜を、酸洗、研削等の手段で除去した鋼板、(b)仕上げ焼鈍で上記無機鉱物質の被膜の生成を意図的に抑制した鋼板、又は、(c)鋼板表面を鏡面光沢を呈するまで平滑化した鋼板、即ち、鋼板表面にフォルステライト系被膜が実質的に存在しない鋼板を基材(母材鋼板10)とし、
(ii)上記基材表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて張力絶縁被膜30を形成する際、焼付け時の加熱及び雰囲気を適切に制御し、
(ii-1)鋼板表面を酸化して酸化珪素を主体の酸化物として含有する中間被膜20を形成するとともに、中間被膜20内に、張力絶縁被膜30と同じ成分を含む不連続領域21を形成し、さらに、
(ii-2)中間被膜20の上に張力絶縁被膜30を形成する。
<Manufacturing method>
(I) (a) A steel sheet obtained by removing the coating of inorganic mineral substances such as forsterite formed on the surface of the steel sheet by finish annealing by means such as pickling and grinding, and (b) coating of the above inorganic mineral substance by finish annealing. Steel sheet that intentionally suppresses the formation of the steel sheet, or (c) a steel sheet that is a steel sheet surface that is smoothed until it exhibits specular gloss, that is, a steel sheet that does not substantially have a forsterite coating on the steel sheet surface (base material Steel plate 10),
(Ii) When the forming liquid for the
(Ii-1) The surface of the steel sheet is oxidized to form an
(Ii-2) The
フォルステライト等の無機鉱物質の被膜を酸洗、研削等の手段で除去した鋼板、及び、上記無機鉱物質の被膜の生成を意図的に抑制した鋼板は、例えば、次のように作製する。 A steel sheet in which a film of an inorganic mineral substance such as forsterite is removed by a method such as pickling and grinding, and a steel plate in which the formation of the inorganic mineral substance film is intentionally suppressed are produced, for example, as follows.
Siを2.0〜4.0質量%程度含有する珪素鋼片を熱間圧延に供して熱延鋼板とし、必要に応じ、熱延鋼板に焼鈍を施し、その後、熱延鋼板又は焼鈍熱延鋼板に、1回又は中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して、最終板厚の鋼板に仕上げ、次いで、該鋼板に脱炭焼鈍を施すとともに、一次再結晶を進行させる。脱炭焼鈍により、鋼板表面には、酸化層が形成される。 A silicon steel piece containing about 2.0 to 4.0 mass% of Si is subjected to hot rolling to form a hot-rolled steel sheet, and if necessary, the hot-rolled steel sheet is annealed, and thereafter, the hot-rolled steel sheet or the annealed hot-rolled steel sheet. The steel sheet is cold-rolled once or twice or more with intervening intermediate annealing to finish the steel sheet to the final thickness, and then the steel sheet is decarburized and annealed, and primary recrystallization proceeds. The decarburization annealing forms an oxide layer on the surface of the steel sheet.
酸化層を有する鋼板の表面に、マグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤を塗布して乾燥し、乾燥後、コイル状に巻き取って、仕上げ焼鈍(二次再結晶)に供する。仕上げ焼鈍で、鋼板表面に生成した、フォルステライト(Mg2SiO4)を主体とする無機鉱物質の被膜を、酸洗、研削等の手段で除去する。被膜除去後、好ましくは、化学研磨又は電解研磨で、鋼板表面を平滑に仕上げる。 An annealing separator having magnesia (MgO) as a main component is applied to the surface of a steel sheet having an oxide layer, dried, and then dried, wound into a coil, and subjected to finish annealing (secondary recrystallization). The film of the inorganic mineral substance mainly composed of forsterite (Mg 2 SiO 4 ) formed on the surface of the steel sheet by the finish annealing is removed by means such as pickling and grinding. After removing the coating, the surface of the steel sheet is preferably finished by chemical polishing or electrolytic polishing.
マグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤の代わりに、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して乾燥し、乾燥後、コイル状に巻き取って、仕上げ焼鈍(二次再結晶)に供する。仕上げ焼鈍により、フォルステライト等の無機鉱物質被膜の生成を意図的に抑制した鋼板を得ることができる。仕上げ焼鈍後、好ましくは、化学研磨又は電解研磨で、鋼板表面を平滑に仕上げる。 Instead of the annealing separating agent containing magnesia (MgO) as a main component, an annealing separating agent containing alumina as a main component is applied and dried, and after drying, it is wound into a coil and finish annealing (secondary recrystallization). To serve. By finish annealing, it is possible to obtain a steel sheet in which the formation of an inorganic mineral coating such as forsterite is intentionally suppressed. After the finish annealing, preferably, the surface of the steel sheet is finished smooth by chemical polishing or electrolytic polishing.
上記(a)〜(c)の、鋼板表面にフォルステライト系被膜が実質的に存在しない鋼板(基材)の表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて張力絶縁被膜30を形成する際、焼付け時の加熱及び雰囲気を適切に制御し、
(ii-1)鋼板表面を酸化して酸化珪素を主体の酸化物として含有する中間被膜20を形成するとともに、中間被膜20内に、張力絶縁被膜30と同じ成分を含む不連続領域21を形成し、さらに、
(ii-2)中間被膜20の上に張力絶縁被膜30を形成する。
The
(Ii-1) The surface of the steel sheet is oxidized to form an
(Ii-2) The
最初に、鋼板表面に中間被膜20を形成する方法について説明する。
First, a method of forming the
<中間被膜20の形成>
図2に、鋼板表面に中間被膜20を形成する方法の概略を示す。鋼板表面にフォルステライト系被膜が実質的に存在しない基材鋼板(工程x1:基材作製)を、高露点雰囲気で焼鈍して鋼板表面を酸化し、鋼板表面に酸化物層(Fe系主体)を形成する(工程x2:高露点焼鈍)。
<Formation of
FIG. 2 schematically shows a method for forming the
鋼板表面に酸化物層(Fe系主体)を有する鋼板を、低露点雰囲気で焼鈍し、酸化物層(Fe系主体)を還元し、酸素濃度の低い鋼板側に、酸化珪素層を形成し、表面側に、“酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層”を形成する(工程x3:低露点焼鈍)。 A steel sheet having an oxide layer (mainly Fe-based) on the surface of the steel sheet is annealed in a low dew point atmosphere to reduce the oxide layer (mainly Fe-based) and form a silicon oxide layer on the steel sheet side having a low oxygen concentration, An "oxide layer (mainly Fe-based)+reduced Fe layer" is formed on the surface side (step x3: low dew point annealing).
高露点焼鈍(工程x2)、次いで、低露点焼鈍(工程x3)を施した鋼板の表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて、酸化珪素層の上に張力絶縁被膜30を形成する(工程x4:絶縁被膜形成液塗布・焼付)。
A high-dew-point annealing (step x2) and then a low-dew-point annealing (step x3) surface of the steel sheet are coated with a forming liquid for the
工程x4において、工程x3で生成した“酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層”は、張力絶縁被膜30に溶解して取り込まれるので、鋼板表面の層構造は、鋼板側から、酸化珪素層(つまり中間被膜20)と、その上の張力絶縁被膜30からなる。
In step x4, the “oxide layer (mainly Fe-based)+reduced Fe layer” generated in step x3 is dissolved and taken in by the
次に、鋼板表面に中間被膜20を形成するとともに、中間被膜20内に不連続領域21を形成する方法について説明する。
Next, a method of forming the
<中間被膜20と不連続領域21の形成>
図3に、鋼板表面に中間被膜20を形成するとともに、酸化珪素層中間被膜20内に不連続領域21を形成する方法の概略を示す。
<Formation of
FIG. 3 schematically shows a method of forming the
鋼板表面にフォルステライト系被膜が実質的に存在しない基材鋼板(工程y1:基材作製)を、高露点雰囲気で焼鈍し、鋼板表面を酸化し、鋼板表面に酸化物層(Fe系主体)を形成する(工程y2:高露点焼鈍)。ここまでは、図2に示す工程(x1とx2)と同じであるが、次の工程y3以降が、方向性電磁鋼板1の製造において特徴的な工程である。 A base steel sheet (process y1: base material preparation) in which the forsterite-based coating is not substantially present on the steel sheet surface is annealed in a high dew point atmosphere to oxidize the steel sheet surface, and an oxide layer (mainly Fe-based) on the steel sheet surface. Are formed (step y2: high dew point annealing). Up to this point, the steps are the same as the steps (x1 and x2) shown in FIG. 2, but the subsequent step y3 and subsequent steps are characteristic steps in the production of the grain-oriented electrical steel sheet 1.
鋼板表面に酸化物層(Fe系主体)を有する鋼板を、低露点雰囲気で、短時間、焼鈍する(工程y3:低露点焼鈍(短時間))。工程y3の低露点焼鈍(短時間)では、焼鈍時間が短時間であるが故、鋼板側の酸化物層(Fe系主体)に含まれる酸化物(Fe系主体)及び還元Feの拡散が不十分となり、酸化珪素層の内部に、“酸化物(Fe系主体)と還元Feを含む不連続介挿層”が形成される。 A steel sheet having an oxide layer (mainly Fe-based) on the steel sheet surface is annealed in a low dew point atmosphere for a short time (step y3: low dew point annealing (short time)). In the low dew point annealing (short time) of step y3, since the annealing time is short, diffusion of oxides (mainly Fe-based) and reduced Fe contained in the oxide layer (mainly Fe-based) on the steel sheet side is not possible. This is sufficient, and a "discontinuous interposing layer containing an oxide (mainly Fe-based) and reduced Fe" is formed inside the silicon oxide layer.
このとき、酸化物層(Fe系主体)の表層に含まれているFeが一部還元されて、図2に示す方法と同様に、酸化物層(Fe系主体)の最表層に、“酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層”が形成される。 At this time, Fe contained in the surface layer of the oxide layer (mainly Fe-based) is partially reduced, and “oxidation is performed on the outermost surface layer of the oxide layer (mainly Fe-based) as in the method shown in FIG. Object layer (mainly Fe-based)+reduced Fe layer" is formed.
高露点焼鈍(工程y2)、次いで、低露点焼鈍(短時間)(工程y3)を施した鋼板の表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて、酸化珪素層の上に、張力絶縁被膜30を形成する(工程y4:絶縁被膜形成液塗布・焼付)。
On the surface of the steel sheet that has been subjected to high dew point annealing (step y2) and then low dew point annealing (short time) (step y3), a forming liquid for the
このとき、上記“酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層”が、図2の工程x4と同様に、張力絶縁被膜30に溶解して取り込まれる。また、酸化珪素層の内部に形成された“酸化物(Fe系主体)と還元Feを含む不連続介挿層”に、張力絶縁被膜30用の形成液が浸透していき、酸化珪素層(つまり中間被膜20)の内部に、“絶縁被膜成分を含む不連続介挿層(つまり張力絶縁被膜30と同じ成分を含有する不連続領域21)”が形成される。
At this time, the above “oxide layer (mainly Fe-based)+reduced Fe layer” is dissolved and incorporated in the tension insulating
“酸化物(Fe系主体)+還元Feを含む不連続介挿層”は、酸化珪素層内において、独立して存在するが、“酸化物(Fe系主体)+還元Feを含む不連続介挿層”に張力絶縁被膜30用の形成液が浸透していく現象を鑑みると、“酸化物(Fe系主体)+還元Feを含む不連続介挿層”の一部は、表面の“酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層”と微小領域にて連結している可能性もある。
The "discontinuous interposing layer containing oxide (mainly Fe-based)+reduced Fe" exists independently in the silicon oxide layer, but "discontinuous interposing layer containing oxide (mainly Fe-based)+reduced Fe". Considering the phenomenon that the forming liquid for the tensile insulating
酸化珪素層の内部における“絶縁被膜成分を含む不連続介挿層”の形成は、図3に示すように、鋼板表面に、“酸化物(Fe系主体)と+還元Feを含む不連続介挿層”を内包する酸化珪素層を形成した後、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて行ってもよいし、また、鋼板表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布し、その後、高露点焼鈍(工程y2)を施し、次いで、低露点焼鈍(短時間)(工程y3)を施して行ってもよい。
As shown in FIG. 3, the formation of the "discontinuous interposition layer containing the insulating coating component" inside the silicon oxide layer is performed by discontinuous interposition of "oxide (mainly Fe-based) and +reduced Fe" on the surface of the steel sheet. After forming the silicon oxide layer including the "intercalation layer", the forming liquid for the
鋼板表面に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布し、その後、高露点焼鈍、次いで、低露点焼鈍(短時間)を施して、酸化珪素層の内部に“絶縁被膜成分を含む不連続介挿層”を形成する場合、各焼鈍は、張力絶縁被膜30用の形成液を乾燥し、焼き付ける工程を兼ねることとなる。上記焼付けの温度・時間は、絶縁被膜成分の熱分解を抑制するため、650〜950℃、1〜300秒が好ましい。
The surface of the steel sheet is coated with a forming liquid for the tensile insulating
ここで、工程y2の高露点焼鈍(以下「1段目焼鈍」ということがある。)、及び、工程y3の低露点焼鈍(短時間)(以下「2段目焼鈍」ということがある。)について説明する。 Here, the high dew point annealing in step y2 (hereinafter sometimes referred to as "first stage annealing") and the low dew point annealing in step y3 (short time) (hereinafter sometimes referred to as "second stage annealing"). Will be described.
<工程y2:高露点焼鈍(1段目焼鈍)>
加熱保持温度:650〜950℃
加熱保持時間:1〜300秒
焼鈍雰囲気:窒素、又は、窒素+水素
雰囲気露点(T1):30〜50℃
<Process y2: High dew point annealing (first stage annealing)>
Heat retention temperature: 650-950°C
Heating time: 1 to 300 seconds Annealing Atmosphere: nitrogen, or nitrogen and hydrogen atmosphere dew point (
鋼板表面にフォルステライト系被膜が実質的に存在しない基材鋼板を、高露点の窒素雰囲気、又は、窒素+水素混合雰囲気で、好ましくは650〜950℃に加熱保持し、鋼板表面に、酸化物層(Fe系主体)を形成する。加熱保持時間は1〜300秒が好ましいが、鋼板の幅方向の均熱を確保する点で、5秒以上が好ましい。加熱保持温度までの昇温速度は特に限定されないが、5℃/秒以上が好ましく、10℃/秒以上がより好ましい。 A base steel sheet having substantially no forsterite coating on the steel sheet surface is heated and maintained at 650 to 950° C. in a high dew point nitrogen atmosphere or a nitrogen+hydrogen mixed atmosphere, and an oxide is formed on the steel sheet surface. A layer (mainly Fe-based) is formed. The heating and holding time is preferably 1 to 300 seconds, but is preferably 5 seconds or more from the viewpoint of ensuring uniform heating in the width direction of the steel sheet. The heating rate up to the heating and holding temperature is not particularly limited, but is preferably 5° C./sec or more, more preferably 10° C./sec or more.
焼鈍雰囲気は、酸化物層(Fe系主体)の過度な形成を抑制するため、窒素雰囲気、又は、窒素+水素混合雰囲気を用いる。窒素+水素混合雰囲気は、25%窒素:75%水素の雰囲気が好ましい。 As the annealing atmosphere, a nitrogen atmosphere or a nitrogen+hydrogen mixed atmosphere is used in order to suppress excessive formation of an oxide layer (mainly Fe-based). The nitrogen+hydrogen mixed atmosphere is preferably an atmosphere of 25% nitrogen:75% hydrogen.
雰囲気露点は、焼鈍雰囲気および焼鈍温度にもよるが、30〜50℃が好ましい。雰囲気露点が、この範囲を超えると、酸化物層(Fe系主体)の形成量又は層厚が増大して、酸化物層(Fe系主体)内を拡散し鋼板表面に到達する酸素の量が減少し、次の工程y3(低露点焼鈍(短時間)[2段目焼鈍])で、酸化珪素層の内部に、“酸化物(Fe系主体)と還元Fe”を含む不連続介挿層が形成され難くなり、また、形成されても、その線分率Mが50%を超えることがある。 The atmosphere dew point is preferably 30 to 50° C., though it depends on the annealing atmosphere and the annealing temperature. When the atmospheric dew point exceeds this range, the amount of the oxide layer (mainly Fe-based) formed or the layer thickness increases, and the amount of oxygen that diffuses in the oxide layer (mainly Fe-based) and reaches the surface of the steel sheet is increased. In the next step y3 (low dew point annealing (short time) [second step annealing]), the discontinuous insertion layer containing "oxide (mainly Fe-based) and reduced Fe" inside the silicon oxide layer. Is less likely to be formed, and even if it is formed, the line segment ratio M thereof may exceed 50%.
雰囲気露点は、窒素+水素混合雰囲気は、25%窒素:75%水素の雰囲気、焼鈍温度が650〜800℃であれば、30〜50℃が好ましく、焼鈍温度が750〜950℃であれば、40〜50℃が好ましい。 As for the atmosphere dew point, the nitrogen+hydrogen mixed atmosphere is an atmosphere of 25% nitrogen:75% hydrogen, 30 to 50° C. is preferable if the annealing temperature is 650 to 800° C., and the annealing temperature is 750 to 950° C. 40-50 degreeC is preferable.
<工程y3:低露点焼鈍(短時間)(2段目焼鈍)>
加熱保持温度:800〜1100℃
加熱保持時間:1〜60秒
昇温速度:10〜400℃/秒
焼鈍雰囲気:窒素、又は、窒素+水素
雰囲気露点(T2):−20〜30℃
<Process y3: Low dew point annealing (short time) (second stage annealing)>
Heat retention temperature: 800-1100°C
Heating holding time: 1 to 60 seconds Temperature rising rate: 10 to 400°C/second Annealing atmosphere: Nitrogen or nitrogen + hydrogen Atmosphere dew point (T 2 ): -20 to 30°C
工程y3では、工程y2を経た鋼板を、低露点の窒素雰囲気、又は、窒素+水素混合雰囲気で、好ましくは800〜1100℃に加熱して短時間保持し、工程y2で形成した酸化珪素層の内部に、“酸化物(Fe系主体)と還元Fe”を含む不連続介挿層を形成し、鋼板表面に、該不連続介挿層を内包する酸化珪素層を形成する。 In step y3, the steel sheet that has been subjected to step y2 is heated to preferably 800 to 1100° C. in a nitrogen atmosphere with a low dew point or a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen and held for a short time to form the silicon oxide layer formed in step y2. A discontinuous insertion layer containing "oxide (mainly Fe-based) and reduced Fe" is formed inside, and a silicon oxide layer including the discontinuous insertion layer is formed on the surface of the steel sheet.
加熱保持時間は、1秒以上であるが、鋼板の幅方向の均熱を確保する点、及び、不連続介挿層の層厚を2nm以上確保する点から、5秒以上が好ましく、Feの拡散を抑制し、また、不連続介挿層の層厚を50nm以下にする点から、60秒以下が好ましく、30秒以下がより好ましい。
The heating and holding time is 1 second or more, but 5 seconds or more is preferable from the viewpoint of ensuring uniform heating in the width direction of the steel sheet and the thickness of 2 nm or more of the discontinuous interposing layer. From the viewpoint of suppressing diffusion and making the layer thickness of the
加熱保持温度までの昇温速度は、不連続介挿層の線分率Mを1〜50%に制御する点で、10℃/秒以上が好ましい。昇温速度が10℃/秒未満であると、FeとSiの相対的な拡散速度の差が小さくなって、不連続介挿層が形成され難くなり、上記線分率が1%に達しない。より好ましくは15℃/秒以上である。 The rate of temperature increase up to the heating and holding temperature is preferably 10° C./sec or more in order to control the line segment ratio M of the discontinuous interposing layer to 1 to 50%. If the rate of temperature increase is less than 10° C./sec, the difference in relative diffusion rate between Fe and Si becomes small, making it difficult to form a discontinuous interposition layer, and the above line segment ratio does not reach 1%. .. It is more preferably 15° C./second or more.
昇温速度が速いと、酸化物層(Fe系主体)に含まれるFe及び酸化物の表面への拡散・酸化速度に対して、鋼板に含まれるSiの拡散・酸化速度が相対的に大きくなって、Feの拡散が遅れ、酸化物(Fe系主体)と還元Feを含む不連続介挿層が効率的に形成される。しかし、昇温速度が速すぎると、より密な酸化珪素層が形成され、その層厚は薄くなる。昇温速度は、鋼板の幅方向の均熱を確保する観点も踏まえ、400℃/秒以下が好ましい。 When the temperature rising rate is high, the diffusion/oxidation rate of Si contained in the steel sheet is relatively high with respect to the diffusion/oxidation rate of Fe and oxide contained in the oxide layer (mainly Fe-based) to the surface. As a result, diffusion of Fe is delayed, and a discontinuous interposing layer containing oxide (mainly Fe-based) and reduced Fe is efficiently formed. However, if the heating rate is too fast, a denser silicon oxide layer is formed, and the layer thickness becomes thinner. The rate of temperature increase is preferably 400° C./sec or less in consideration of ensuring uniform heating in the width direction of the steel sheet.
焼鈍雰囲気は、酸化物層(Fe系主体)+還元Fe層の過度な形成を抑制するため、窒素雰囲気、又は、窒素+水素混合雰囲気を用いる。窒素+水素混合雰囲気は、25%窒素:75%水素の雰囲気が好ましい。 As the annealing atmosphere, a nitrogen atmosphere or a nitrogen+hydrogen mixed atmosphere is used in order to suppress the excessive formation of the oxide layer (mainly Fe-based)+reduced Fe layer. The nitrogen+hydrogen mixed atmosphere is preferably an atmosphere of 25% nitrogen:75% hydrogen.
雰囲気露点T2℃は、加熱温度にもよるが、−20〜30℃が好ましい。工程y2の雰囲気露点T1℃との関係で、T2≦T1−20が好ましい。 Dew point T 2 ° C., depending on the heating temperature, preferably -20 to 30 ° C.. In relation to the atmosphere dew point T 1 °C in the process y2, T 2 ≤T 1 -20 is preferable.
“絶縁被膜成分を含む不連続介挿層”と鋼板に挟まれた酸化珪素層の平均層厚(母材鋼板10と不連続領域21との間の平均距離TA)と、張力絶縁被膜30と“絶縁被膜成分を含む不連続介挿層”に挟まれた酸化珪素層の平均層厚(張力絶縁被膜30と不連続領域21との間の平均距離TB)の関係において、TA≧TBを安定して確保する点で、雰囲気露点は低い方がよく、−20〜+15℃が好ましい。
The average layer thickness (average distance T A between the base
焼鈍後は、酸化珪素層、及び、“酸化物(Fe系主体)部+還元Fe”を含む不連続介挿層が変質しないように、雰囲気の酸化度(露点)を制御して、鋼板を冷却する。鋼板の酸化に影響を与える500℃までの冷却は、水素:窒素が75%:25%で、露点:−20〜30℃(工程y3(2段目焼鈍)の雰囲気と同様の露点とすることで、酸化珪素層の変質を抑制することができる。)の雰囲気で行う。 After annealing, the degree of oxidation (dew point) of the atmosphere is controlled so that the silicon oxide layer and the discontinuous insertion layer containing the “oxide (mainly Fe-based) part+reduced Fe” do not deteriorate, and the steel sheet is Cooling. Cooling to 500° C. that affects the oxidation of the steel sheet should be 75%:25% of hydrogen:nitrogen, and a dew point of −20 to 30° C. (similar to the atmosphere of the process y3 (second annealing)). Therefore, the deterioration of the silicon oxide layer can be suppressed).
冷却速度は速い方が、鋼板の酸化を抑制する点で好ましいが、冷却速度が過度に速いと、鋼板の歪み量が増大し、磁気特性が低下するので、冷却速度は5〜100℃/秒が好ましい。 A higher cooling rate is preferable from the viewpoint of suppressing the oxidation of the steel sheet, but if the cooling rate is excessively high, the distortion amount of the steel sheet increases and the magnetic properties deteriorate, so the cooling rate is 5 to 100°C/sec. Is preferred.
<工程y4:絶縁被膜形成液塗布・焼付>
液pH:0.5〜4.0
塗布量:乾燥被膜厚で0.5〜10μm
焼付雰囲気:水素:窒素が75%:25%
雰囲気露点:−20〜40℃
焼付温度・時間:650〜950℃・5〜300秒、
<Process y4: Insulating film forming liquid application/baking>
Liquid pH: 0.5-4.0
Coating amount: 0.5-10 μm in dry film thickness
Baking atmosphere: Hydrogen: 75% nitrogen: 25%
Atmospheric dew point: -20 to 40°C
Baking temperature/time: 650-950°C, 5-300 seconds,
工程y3で、鋼板表面に、“酸化物(Fe系主体)部+還元Fe”を含む不連続介挿層を内包する酸化珪素層を形成した鋼板に、張力絶縁被膜30用の形成液を塗布して焼き付けて、張力絶縁被膜30を形成する。
In step y3, the forming liquid for the tensile insulating
張力絶縁被膜30用の形成液としては、例えば、燐酸塩とコロイド状シリカを主体とする液が好ましい。張力絶縁被膜30用の形成液のpHは4.0以下が好ましい。該pHが4.0以下であると、酸化珪素層内の“酸化物(Fe系主体)部+還元Fe”を含む不連続介挿層と張力絶縁被膜30用の形成液との反応がより進行する。より好ましくは3.0以下である。
As the forming liquid for the
しかし、張力絶縁被膜30用の形成液のpHが低くなりすぎると、酸化珪素層及び素地鋼板が腐食されるので、張力絶縁被膜30用の形成液のpHは0.5以上が好ましい。張力絶縁被膜30用の形成液を、乾燥被膜厚で0.5〜10μmとなるよう、鋼板表面に塗布して焼き付け、張力絶縁被膜30を形成する。
However, if the pH of the forming liquid for the
張力絶縁被膜30用の形成液を塗布した後の焼付けは、好ましくは、水素:窒素が75%:25%で、露点が−20〜20℃の窒素−水素混合雰囲気で、650〜950℃、5〜300秒、加熱して行う。
The baking after applying the forming liquid for the
1段目焼鈍(高露点焼鈍)及び2段目焼鈍(低露点焼鈍(短時間))で、酸化物(Fe系主体)部+還元Feを含む不連続介挿層の形成と張力絶縁被膜30の形成を同時に行う場合は、例えば、水素:窒素が75%:25%、露点が−20〜40℃の雰囲気で、650〜950℃、5〜300秒、加熱する必要がある。加熱保持温度までの昇温速度は、特に限定されないが、5℃/秒以上が好ましく、10℃/秒以上がより好ましい。
In the first-stage annealing (high dew point annealing) and the second-stage annealing (low dew point annealing (short time)), formation of a discontinuous insertion layer containing an oxide (mainly Fe-based) portion+reduced Fe and a
昇温速度の上限は特に限定されないが、十分に被膜を硬化させる点、及び、鋼板の幅方向の均熱性を確保する点から、昇温速度は100℃/秒以下が好ましい。 The upper limit of the rate of temperature increase is not particularly limited, but the rate of temperature increase is preferably 100° C./sec or less from the viewpoint of sufficiently hardening the coating film and ensuring the heat uniformity in the width direction of the steel sheet.
塗布焼付が終了した鋼板の冷却は、同様に、鋼板の酸化に影響を与える500℃までの冷却は、水素:窒素が75%:25%、露点が−20〜20℃の雰囲気で冷却するのが好ましい。冷却速度は速い方が、鋼板の表面酸化を抑制する点で好ましいが、冷却速度が過度に速いと、鋼板の歪み量が増大して、磁気特性が低下するので、5℃/秒以上が好ましい。 Similarly, the cooling of the steel sheet after the application and baking is performed in an atmosphere of hydrogen:nitrogen 75%:25% and dew point of -20 to 20°C, which affects the oxidation of the steel sheet to 500°C. Is preferred. A higher cooling rate is preferable in terms of suppressing surface oxidation of the steel sheet, but if the cooling rate is excessively high, the strain amount of the steel sheet increases and the magnetic properties deteriorate, so 5° C./sec or more is preferable. ..
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, an example of the present invention will be described. The condition in the example is one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is based on this one condition example. It is not limited. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.
<実施例1>
表1に示す成分組成の珪素鋼片を、1200℃で60分加熱して熱間圧延に供し、板厚2.30mmの熱延鋼板とし、該熱延鋼板に1080℃で180秒の熱延板焼鈍を施し、その後、冷間圧延を施して、板厚0.23mmの冷延鋼板を得た。該冷延鋼板に、脱炭焼鈍と窒化焼鈍を施した後、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、水素雰囲気で、1200℃の仕上げ焼鈍を施し、自然冷却して、平滑な表面の鋼板を得た。
<Example 1>
A silicon steel piece having the composition shown in Table 1 is heated at 1200° C. for 60 minutes and subjected to hot rolling to obtain a hot-rolled steel sheet having a plate thickness of 2.30 mm. The hot-rolled steel sheet is hot-rolled at 1080° C. for 180 seconds. The plate was annealed and then cold-rolled to obtain a cold-rolled steel plate having a plate thickness of 0.23 mm. The cold-rolled steel sheet is subjected to decarburization annealing and nitriding annealing, and then an annealing separating agent containing alumina as a main component is applied, finish annealing is performed at 1200° C. in a hydrogen atmosphere, and natural cooling is performed to obtain a smooth surface. The steel plate of
上記鋼板に、水素:窒素が75%:25%、かつ、露点40℃の雰囲気で、700℃まで昇温し30秒保持し、1段目焼鈍(高露点焼鈍)を施した。その後、雰囲気露点を0℃に切替えて、15℃/秒で1000℃まで昇温し15秒保持し、2段目焼鈍(低露点・短時間焼鈍)を施した。次いで、2段目焼鈍と同じ雰囲気中、50℃/秒で室温まで冷却した。 The above steel sheet was subjected to a first stage annealing (high dew point annealing) in an atmosphere of hydrogen:nitrogen of 75%:25% and a dew point of 40° C., the temperature was raised to 700° C. and held for 30 seconds. After that, the atmosphere dew point was switched to 0° C., the temperature was raised to 1000° C. at 15° C./sec, and the temperature was held for 15 seconds to perform the second stage annealing (low dew point/short time annealing). Then, it was cooled to room temperature at 50° C./sec in the same atmosphere as the second annealing.
その後、鋼板表面に、りん酸アルミニウムとコロイダルシリカからなる張力絶縁被膜用の形成液を、乾燥膜厚で3μmとなるよう塗布し、水素:窒素が75%:25%、かつ、露点が10℃の雰囲気で、10℃/秒の昇温速度で800℃まで昇温し30秒保持し、次いで、50℃/秒で室温まで冷却した。 After that, a forming liquid for a tension insulating film made of aluminum phosphate and colloidal silica is applied on the surface of the steel sheet so that the dry film thickness is 3 μm, and hydrogen:nitrogen is 75%:25% and dew point is 10° C. In the above atmosphere, the temperature was raised to 800° C. at a temperature rising rate of 10° C./sec and held for 30 seconds, and then cooled to room temperature at 50° C./sec.
<層構造>
張力絶縁被膜と同じ成分を含有する不連続領域を内包する中間被膜の化学組成及び層構造を次のように調査した。方向性電磁鋼板の圧延方向に直交する鋼板断面から、集束イオンビーム法で作製した微小試験片の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した。観察は、界面方向(横幅)10μmにわたって行い、上記不連続領域の線分率Mを算出した。
<Layer structure>
The chemical composition and layer structure of the intermediate coating containing the discontinuous region containing the same components as the tension insulating coating were investigated as follows. The cross section of the micro test piece produced by the focused ion beam method was observed with a transmission electron microscope (TEM) from the cross section of the steel sheet orthogonal to the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet. The observation was performed over the interface direction (width) of 10 μm, and the line segment ratio M of the discontinuous region was calculated.
また、TEMに付属のエネルギー分散型分光分析装置(EDS)で、酸化珪素由来の酸素(O)、シリコン(Si)、及び、鋼板由来の鉄(Fe)、さらに、張力絶縁被膜のりん(P)の元素分析及び定量分析を行い、化合物を同定した。また、シリコンと酸素の元素比から、酸化珪素を担うSiOαのαを求めた。αは、いずれの試料においても、凡そ2.0であった。 Further, with an energy dispersive spectroscopic analyzer (EDS) attached to the TEM, oxygen (O) and silicon (Si) derived from silicon oxide, iron (Fe) derived from a steel plate, and phosphorus (P ) Elemental analysis and quantitative analysis were performed to identify the compound. Further, α of SiO α responsible for silicon oxide was determined from the element ratio of silicon and oxygen. α was about 2.0 in all the samples.
表2に、調査結果を示す。 Table 2 shows the survey results.
<被膜密着性 曲げ>
張力絶縁被膜の被膜密着性は、評価用試料を、直径20mmの円筒に巻き付け、180°曲げた時の被膜残存面積率で評価した。
<Film adhesion bending>
The film adhesion of the tension insulating film was evaluated by the film remaining area ratio when the evaluation sample was wound around a cylinder having a diameter of 20 mm and bent 180°.
評価基準は、以下のとおりである。
◎:被膜残存面積率が95%以上(非常に優れる)
○:被膜残存面積率が90%以上95%未満(優れる)
△:被膜残存面積率が80%以上90%未満(効果がある)
×:被膜残存面積率が80%未満(効果がない)
The evaluation criteria are as follows.
⊚: The residual film area ratio is 95% or more (very excellent)
◯: The residual film area ratio is 90% or more and less than 95% (excellent)
Δ: coating residual area ratio is 80% or more and less than 90% (effective)
X: The residual film area ratio is less than 80% (no effect)
表2に、評価結果を併せて示す。 Table 2 also shows the evaluation results.
<被膜密着性 摩擦>
摩擦力を付与した際の張力絶縁被膜の被膜密着性を評価するため、直径30mmの円筒に巻き付け、180°で、一旦、内側に曲げ、曲げの後、曲げ伸ばした試料を作製した。この試料を、図4に示すように、定盤上に固定して、試料表面に、直径10mmの鋼球を1kgfで押し付け、1mm/秒の速度で30秒スライド(30mm)させて、鋼板表面に摩擦痕を付与した(上図、参照)。この摩擦痕において剥離した被膜の最大剥離幅を評価した(下図、参照)。
<Film adhesion and friction>
In order to evaluate the film adhesion of the tension insulating film when a frictional force was applied, a sample was wound around a cylinder having a diameter of 30 mm, once bent inward at 180°, bent, and then bent and stretched. As shown in FIG. 4, the sample was fixed on a surface plate, a steel ball having a diameter of 10 mm was pressed against the sample surface with 1 kgf, and the sample was slid (30 mm) at a speed of 1 mm/sec for 30 seconds to obtain a steel plate surface. A friction mark was added to the (see above figure). The maximum peeling width of the coating peeled off at the friction marks was evaluated (see the figure below).
評価基準は、以下のとおりである。
◎:最大剥離幅が1mm以下(非常に優れる)
○:最大剥離幅が2mm以下(優れる)
△:最大剥離幅が4mm以下(効果がある)
×:最大剥離幅は4mmを超える(効果がない)
The evaluation criteria are as follows.
⊚: Maximum peeling width is 1 mm or less (very excellent)
◯: Maximum peeling width is 2 mm or less (excellent)
Δ: Maximum peeling width is 4 mm or less (effective)
X: Maximum peeling width exceeds 4 mm (no effect)
表2に、評価結果を併せて示す。 Table 2 also shows the evaluation results.
<磁気特性>
磁気特性は、JIS C 2550に準じて評価した。磁束密度は、B8を用いて評価した。B8は、磁界の強さ800A/mにおける磁束密度で、二次再結晶の良否の判断基準となる。B8=1.80T以上を、二次再結晶したものと判断した。
<Magnetic characteristics>
The magnetic characteristics were evaluated according to JIS C 2550. The magnetic flux density was evaluated using B 8 . B 8 is a magnetic flux density at a magnetic field strength of 800 A/m, which serves as a criterion for determining the quality of secondary recrystallization. It was judged that B 8 =1.80 T or more was secondary recrystallized.
表2に、評価結果を併せて示す。 Table 2 also shows the evaluation results.
表2において、試料No.B1〜B18の発明例は、いずれも良好な被膜密着性を示している。試料No.B12、及び、B17の発明例は、B、Cr、Cu、及び、Snの添加効果が十分に発現し、特に良好な被膜密着性を示している。 In Table 2, sample No. The invention examples of B1 to B18 all show good film adhesion. Sample No. In the invention examples of B12 and B17, the effect of adding B, Cr, Cu, and Sn is sufficiently exhibited, and particularly good film adhesion is exhibited.
試料No.b3、b5、及び、b6の比較例は、それぞれ、Si、Al、及び、Nを多量に含有するため、室温での延性が悪く、冷延が不可能であった。試料No.b8の比較例は、S量が多く、熱間での延性が悪く、熱延が不可能であった。このため、試料No.b3、b5、b6、及び、b8の比較例は、被膜密着性の評価に至らなかった。 Sample No. Since the comparative examples of b3, b5, and b6 respectively contained a large amount of Si, Al, and N, the ductility at room temperature was poor and cold rolling was impossible. Sample No. In the comparative example of b8, the S content was large, the hot ductility was poor, and hot rolling was impossible. Therefore, the sample No. In the comparative examples of b3, b5, b6, and b8, the film adhesion was not evaluated.
試料No.b1、b2、b4、及び、b7の比較例では、基材鋼板の元素量が本発明の範囲を外れているため、いずれも二次再結晶せず、磁束密度が非常に低かった。二次再結晶しなかった試料は、いずれも被膜密着性が低い。二次再結晶しなかった場合、鋼板の結晶粒径が微細で、酸化層(中間被膜)の形成が好適になされなかったと考えられる。 Sample No. In the comparative examples of b1, b2, b4, and b7, the elemental amounts of the base steel sheet were out of the range of the present invention, so that none of the secondary recrystallization occurred and the magnetic flux density was very low. The samples that did not undergo secondary recrystallization had low coating adhesion. When the secondary recrystallization was not performed, it is considered that the crystal grain size of the steel sheet was fine and the formation of the oxide layer (intermediate coating) was not appropriately performed.
<実施例2>
表1に示す成分組成の珪素鋼片のうち、鋼No.A6の珪素鋼片を1200℃にて60分加熱して熱間圧延に供し、板厚2.30mmの熱延鋼板とし、該熱延鋼板に1080℃にて180秒の熱延板焼鈍を施し、その後、冷間圧延を施して、板厚0.23mmの冷延鋼板を得た。該冷延鋼板に、脱炭焼鈍と窒化焼鈍を施し後、マグネシアを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して、水素雰囲気で、1200℃の仕上げ焼鈍を施し、そのまま自然冷却した。
<Example 2>
Among the silicon steel pieces having the composition shown in Table 1, Steel No. The silicon steel piece of A6 is heated at 1200° C. for 60 minutes and subjected to hot rolling to obtain a hot rolled steel sheet having a plate thickness of 2.30 mm, and the hot rolled steel sheet is annealed at 1080° C. for 180 seconds. Then, cold rolling was performed to obtain a cold rolled steel sheet having a thickness of 0.23 mm. The cold-rolled steel sheet was subjected to decarburization annealing and nitriding annealing, and then an annealing separating agent containing magnesia as a main component was applied, finish annealing was performed at 1200° C. in a hydrogen atmosphere, and it was naturally cooled as it was.
鋼板表面に生成した無機質被膜を10%の塩酸水溶液で溶解除去した後、鋼板を、10%のフッ化水素酸と10%過酸化水素からなる水溶液に浸漬して、鋼板表面を化学研磨し平滑化した。 After the inorganic coating film formed on the steel sheet surface is dissolved and removed with a 10% hydrochloric acid aqueous solution, the steel sheet is immersed in an aqueous solution consisting of 10% hydrofluoric acid and 10% hydrogen peroxide, and the steel sheet surface is chemically polished and smoothed. Turned into
表面を平滑化した鋼板に、水素:窒素が75%:25%、かつ、露点が−20〜60℃の雰囲気で、800℃まで昇温し30秒保持して、1段目焼鈍(高露点焼鈍)を施し、次いで、雰囲気露点を0〜40℃に切り替え、15℃/秒で1050℃まで昇温し20秒保持し、2段目焼鈍(低露点・短時間焼鈍)を施した。次いで、同じ雰囲気中で、50℃/秒で室温まで冷却し、試料を作製した。 A steel sheet with a smoothed surface was heated to 800°C for 30 seconds in an atmosphere of hydrogen: nitrogen of 75%: 25% and a dew point of -20 to 60°C and held for 30 seconds to perform first-stage annealing (high dew point). Annealing), then the atmosphere dew point was switched to 0 to 40° C., the temperature was raised to 1050° C. at 15° C./sec and held for 20 seconds, and the second stage annealing (low dew point/short time annealing) was performed. Then, in the same atmosphere, it was cooled to room temperature at 50° C./sec to prepare a sample.
その後、鋼板表面に、りん酸アルミニウムとコロイダルシリカからなる張力絶縁被膜用の形成液を、乾燥膜厚が3μmとなるように塗布し、水素:窒素が75%:25%、かつ、露点が10℃の雰囲気で、10℃/秒の昇温速度で820℃まで昇温し30秒保持し、次いで、10℃/秒で冷却した。張力絶縁被膜の密着性に関する評価は、実施例1と同様の方法で行った。 After that, a forming liquid for a tension insulating film composed of aluminum phosphate and colloidal silica was applied to the surface of the steel sheet so that the dry film thickness was 3 μm, and hydrogen:nitrogen was 75%:25% and dew point was 10%. In an atmosphere of °C, the temperature was raised to 820°C at a rate of 10°C/sec, held for 30 seconds, and then cooled at 10°C/sec. The evaluation of the adhesion of the tensile insulating coating was performed by the same method as in Example 1.
結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3.
試料No.C4〜C9の発明例は、いずれも、良好な被膜密着性を示している。特に、試料No.C4〜C8の発明例は、不連続介挿層(不連続領域)の形成が適切に制御されており、良好な被膜密着性を示している。 Sample No. The invention examples of C4 to C9 all show good film adhesion. In particular, the sample No. In the invention examples of C4 to C8, the formation of the discontinuous insertion layer (discontinuous region) is appropriately controlled, and good film adhesion is exhibited.
試料No.C1、C2、C3、c1、c2、及び、c3の比較例は、高露点焼鈍の露点が低すぎて、不連続介挿層が形成されず、被膜密着性が悪い。試料No.c4の比較例は、不連続介挿層の線分率Mが大きすぎて、摩擦力付与時の被膜密着性が悪い。試料No.c5の比較例は、不連続介挿層の線分率Mが大きすぎるとともに、不連続介挿層の層厚が厚くなりすぎて、被膜密着性が悪い。試料No.c6の比較例は、不連続介挿層の線分率M及び層厚が適切であるが、酸化珪素層(中間被膜)の層厚が厚すぎて、被膜密着性が悪い。 Sample No. In the comparative examples of C1, C2, C3, c1, c2, and c3, the dew point of the high dew point annealing was too low, the discontinuous insertion layer was not formed, and the film adhesion was poor. Sample No. In the comparative example of c4, the line segment ratio M of the discontinuous interposing layer is too large, and the coating adhesion when the frictional force is applied is poor. Sample No. In the comparative example of c5, the line segment ratio M of the discontinuous insertion layer is too large, and the layer thickness of the discontinuous insertion layer becomes too large, resulting in poor film adhesion. Sample No. In the comparative example of c6, the line segment ratio M and the layer thickness of the discontinuous interposing layer are appropriate, but the layer thickness of the silicon oxide layer (intermediate coating) is too thick and the coating adhesion is poor.
本発明によれば、張力絶縁被膜と母材鋼板との間にフォルステライト系被膜以外の中間被膜であって且つ被膜密着性を高めることが可能な中間被膜を有する方向性電磁鋼板、すなわち、優れた被膜密着性及び磁気特性を有する方向性電磁鋼板を提供することができる。よって、本発明は、電磁鋼板製造産業及び電磁鋼板利用産業において利用可能性が高いものである。 According to the present invention, a grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate coating which is an intermediate coating other than the forsterite coating between the tension insulating coating and the base material steel sheet and which can enhance coating adhesion, that is, excellent It is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet having excellent coating adhesion and magnetic properties. Therefore, the present invention is highly applicable in the electromagnetic steel sheet manufacturing industry and the electromagnetic steel sheet utilizing industry.
1…方向性電磁鋼板、10…母材鋼板、20…中間被膜、21…不連続領域、30…張力絶縁被膜、40…母材鋼板と中間被膜との界面、50…中間被膜と張力絶縁被膜との界面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Grain-oriented electrical steel sheet, 10... Base material steel sheet, 20... Intermediate film, 21... Discontinuous area, 30... Tension insulating film, 40... Interface between base material steel plate and intermediate film, 50... Intermediate film and tension insulating film Interface with
Claims (6)
張力絶縁被膜と、
前記母材鋼板と前記張力絶縁被膜との間に挟まれ且つ酸化珪素を含有する中間被膜と、
を備え、
前記母材鋼板が、化学組成として、質量%で、
C:0.100%以下、
Si:0.80〜7.00%、
Mn:1.00%以下、
酸可溶性Al:0.010〜0.070%、
S:0.080%以下、
N:0.012%以下、
B:0〜0.010%、
Sn:0〜0.20%、
Cr:0〜0.50%、
Cu:0〜0.50%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなり、
前記中間被膜は、前記母材鋼板と前記中間被膜との界面から離れた状態で、前記界面に平行な方向である界面方向に断続的に存在する不連続領域を内包し、
前記不連続領域は、前記張力絶縁被膜と同じ成分を含む
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。 Base material steel plate,
Tension insulation coating,
An intermediate film sandwiched between the base steel plate and the tension insulating film and containing silicon oxide,
Equipped with
The base material steel sheet, as a chemical composition, in mass%,
C: 0.100% or less,
Si: 0.80 to 7.00%,
Mn: 1.00% or less,
Acid soluble Al: 0.010 to 0.070%,
S: 0.080% or less,
N: 0.012% or less,
B: 0 to 0.010%,
Sn: 0 to 0.20%,
Cr: 0 to 0.50%,
Cu: 0 to 0.50%,
And the balance consists of Fe and impurities,
The intermediate coating, in a state away from the interface between the base material steel sheet and the intermediate coating, includes a discontinuous region that is intermittently present in the interface direction that is a direction parallel to the interface,
The grain-oriented electrical steel sheet, wherein the discontinuous region contains the same component as the tension insulating coating.
M=(ΣLk/L)×100 …(1) When a cross section having a length L in a direction orthogonal to the rolling direction of the base steel sheet is viewed, when the total value of the lengths in the interface direction of the discontinuous regions appearing in the cross section is ΣLk, the following ( The line segment ratio M of the discontinuous region defined by the formula (1) is 1 to 50%, and the grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1.
M=(ΣLk/L)×100 (1)
TA ≧ TB …(2) Wherein the average distance T A between base steel sheet and the discontinuous region (nm), and the average distance T B between the tension insulating film and said discontinuous region (nm), but the following equation (2) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4, characterized by satisfying the following.
T A ≧T B (2)
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