JP2021169656A - Grain oriented magnetic steel sheet, analysis method and analysis system of magnetic domain structure of grain oriented magnetic steel sheet - Google Patents

Grain oriented magnetic steel sheet, analysis method and analysis system of magnetic domain structure of grain oriented magnetic steel sheet Download PDF

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Abstract

To provide a grain oriented magnetic steel sheet having improved elongation magnetostriction in a high magnetic field region.SOLUTION: A grain oriented magnetic steel sheet has the chemical composition containing, by mass%, 2.0-7.0% Si, and the balance composed of Fe with impurities, has an aggregate structure oriented in Goss orientation, and has an average diameter in the same magnetic domain angle region of 5.0 mm or more. The same magnetic domain angle region is derived as a continuous region having an angle of a 180° magnetic domain within a predetermined range on the basis of space distribution θ (n,m) of the angle of the 180°magnetic domain by cutting a plurality of partial regions xnm(k-nSk,l-mSl) corresponding to each of a plurality of positions (n, m) of a magnetic domain image G of the grain oriented magnetic steel sheet binarized by two kinds of colors from the magnetic domain image G, subjecting each of the plurality of partial regions to two-dimensional Fourier transformation, thereby determining a plurality of partial Fourier images, and performing derivation on the basis of peak positions of each spot of the plurality of partial Fourier images.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の磁区構造の解析方法及び解析システムに関する。 The present invention relates to a method and an analysis system for analyzing magnetic domain structures of grain-oriented electrical steel sheets and grain-oriented electrical steel sheets.

方向性電磁鋼板は、Siを7質量%以下含有し、二次再結晶粒が{110}<001>方位(Goss方位)に集積した二次再結晶集合組織を有する鋼板である。方向性電磁鋼板の磁気特性は、{110}<001>方位への集積度に大きく影響される。近年、実用されている方向性電磁鋼板では、結晶の<001>方向と圧延方向との角度が5°程度の範囲内に入るように制御されている。 The grain-oriented electrical steel sheet is a steel sheet containing 7% by mass or less of Si and having a secondary recrystallization texture in which secondary recrystallized grains are accumulated in the {110} <001> orientation (Goss orientation). The magnetic properties of grain-oriented electrical steel sheets are greatly affected by the degree of integration in the {110} <001> orientation. In the grain-oriented electrical steel sheets that have been put into practical use in recent years, the angle between the <001> direction of the crystal and the rolling direction is controlled to be within a range of about 5 °.

方向性電磁鋼板は積層されて変圧器の鉄心などに用いられるが、主要な磁気特性である高磁束密度、低鉄損に加え、振動・騒音の原因となる磁歪が小さいことが求められている。結晶方位はこれら特性との強い相関が知られており、例えば、特許文献1〜3のような精緻な方位制御技術が開示されている。 Electrical steel sheets are laminated and used for the iron core of transformers, etc., but in addition to the main magnetic characteristics of high magnetic flux density and low iron loss, it is required to have low magnetostriction that causes vibration and noise. .. It is known that the crystal orientation has a strong correlation with these characteristics, and for example, a precise orientation control technique as in Patent Documents 1 to 3 is disclosed.

さらに、方向性電磁鋼板は種々のデバイスに用いられており、デバイスの性能を向上させるために、方向性電磁鋼板の磁区構造を評価する様々な方法が提案されている。例えば、特許文献4及び特許文献5は、所定の条件を満たす磁区の面積率を規定することで、鉄損の改善をもたらす技術を開示している。 Further, grain-oriented electrical steel sheets are used in various devices, and various methods for evaluating the magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheets have been proposed in order to improve the performance of the devices. For example, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose a technique for improving iron loss by defining an area ratio of magnetic domains satisfying a predetermined condition.

特開2001−192785号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-192785 特開2005−240079号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-240079 特開2012−052229号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-052229 特開2000−345306号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-345306 特開2004−225154号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-225154

変圧器の小型化要求を背景として、鉄心自体を小さくすることが要求されている。同じ磁気的な動作を得る場合、鉄心が小さくなると鉄心を高磁場で作動させる必要がある。このため、変圧器の鉄心素材として使用される方向性電磁鋼板に対しては高磁場領域での磁気特性の向上が求められる。 Against the background of the demand for miniaturization of transformers, it is required to make the iron core itself smaller. To obtain the same magnetic operation, it is necessary to operate the iron core in a high magnetic field when the iron core becomes smaller. Therefore, it is required to improve the magnetic characteristics in the high magnetic field region for the grain-oriented electrical steel sheet used as the iron core material of the transformer.

また、一般的に方向性電磁鋼板の板厚を薄くすると鉄損が低くなることが知られており、板厚の薄い方向性電磁鋼板の適用が拡大している。 Further, it is generally known that the iron loss decreases when the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet is reduced, and the application of the grain-oriented electrical steel sheet having a thin plate thickness is expanding.

本願発明者らは、板厚が薄い鋼板により製造した変圧器鉄心の高磁場領域での特性を詳細に検討した。その結果、従来の技術に従い結晶方位を好ましく制御した鋼板を素材とした場合であっても、特に、騒音の低減に改善の余地があることを認識した。 The inventors of the present application have examined in detail the characteristics of a transformer core manufactured of a thin steel plate in a high magnetic field region. As a result, it was recognized that there is room for improvement in noise reduction, even when a steel sheet whose crystal orientation is preferably controlled according to the conventional technique is used as a material.

変圧器鉄心の騒音に関する素材の関与としては、方向性電磁鋼板の磁歪と関連した検討が行われることが多い。本願発明者らはこの観点で検討を進めたが、板厚が薄い鋼板で製造した鉄心の高磁場領域での騒音は、素材板厚が比較的厚く低磁場領域で使用される場合の騒音とは異なり、素材の磁歪との相関は比較的低いことが判明した。 As for the involvement of materials related to the noise of transformer cores, studies related to the magnetostriction of grain-oriented electrical steel sheets are often conducted. The inventors of the present application proceeded with the study from this point of view, but the noise in the high magnetic field region of the iron core manufactured of the thin steel plate is the noise when the material plate thickness is relatively thick and used in the low magnetic field region. However, it was found that the correlation with the magnetostriction of the material was relatively low.

この原因をさらに探究したところ、問題となる騒音は素材の磁歪の方向、すなわち磁化方向である鋼板面内での振動ではなく、鋼板面外の振動によって引き起こされていることを知見した。 Further investigation of the cause revealed that the noise in question was caused not by the vibration in the steel plate surface, which is the direction of magnetostriction of the material, that is, the magnetization direction, but by the vibration outside the steel plate surface.

この現象を詳細に観察したところ、次のような状況が判明した。変圧器鉄心において鋼板は閉磁路を形成するように配置される。つまり、いわゆる積鉄心では鋼板ブロックが四角形状に組み立てられ、いわゆる巻鉄心では略四角形になるように曲げ成形される。そしてこの鉄心は銅線コイルやケースなどと固定される。このため、素材鋼板は面内方向、特に磁化方向の端部で拘束された状況となっている。 A detailed observation of this phenomenon revealed the following situation. In the transformer core, the steel plates are arranged so as to form a closed magnetic path. That is, in the so-called stacked iron core, the steel plate block is assembled in a quadrangular shape, and in the so-called wound iron core, it is bent and formed so as to be substantially quadrangular. And this iron core is fixed to a copper wire coil or a case. For this reason, the material steel sheet is constrained at the end in the in-plane direction, particularly in the magnetization direction.

この状況で鋼板が鋼板面外に振動する原因を考えると、鋼板が伸びるような寸法変化が起きて、鋼板が板面外に撓んでいることが予想される。一般的に鋼板の磁歪は、磁場が低い領域では鋼板寸法が縮むように歪むが、高磁場では縮み歪から伸び歪に転ずることが知られている。また素材板厚が薄い場合に騒音が問題になることから、本願発明者らはこの伸び磁歪に起因する鋼板面外への撓みが解消すべき騒音の原因であると結論づけた。 Considering the cause of the steel sheet vibrating outside the surface of the steel sheet in this situation, it is expected that the dimensional change such that the steel sheet stretches occurs and the steel sheet bends out of the surface of the steel sheet. In general, the magnetostriction of a steel sheet is distorted so that the dimensions of the steel sheet shrink in a region where the magnetic field is low, but it is known that the magnetostriction changes from shrinkage strain to elongation strain in a high magnetic field. Further, since noise becomes a problem when the material plate thickness is thin, the inventors of the present application conclude that the deflection outside the surface of the steel sheet due to this elongation magnetostriction is the cause of the noise to be eliminated.

この結論に従い、従来技術と同様に磁歪を小さくする方策を検討したが、全体の磁歪が小さくなるように制御した鋼板においても、伸び磁歪については顕著な低減が実現できなかった。このため、鋼板面外振動に起因する騒音に関しては、素材板厚が比較的厚く低磁場領域で使用する場合の騒音ほどの改善は達成できなかった。また、単純に伸び磁歪の大きさと騒音の相関を検討したが、単純な伸び磁歪の大きさだけでは高磁場領域で使用する場合の騒音低減指針としては不十分であった。 Based on this conclusion, a measure to reduce the magnetostriction was examined as in the prior art, but even in the steel sheet controlled to reduce the overall magnetostriction, a remarkable reduction in the magnetostriction could not be realized. Therefore, regarding the noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet, it was not possible to achieve the improvement as much as the noise when the material plate is relatively thick and used in a low magnetic field region. Moreover, although the correlation between the magnitude of the elongation magnetostriction and the noise was simply examined, the simple magnitude of the elongation magnetostriction was not sufficient as a noise reduction guideline when used in a high magnetic field region.

伸び磁歪の大きさと形状は消磁状態に鋼板に生じる還流磁区の量と磁化回転が関連していることが知られている。よって、還流磁区の状態と磁化回転の量を制御することができれば、高磁場領域で使用する場合の騒音を効果的に抑制可能であることが期待される。しかし、以下のような障害があった。 It is known that the magnitude and shape of the elongation magnetostriction are related to the amount of reflux magnetic domains generated in the steel sheet in the degaussed state and the magnetization rotation. Therefore, if the state of the reflux magnetic domain and the amount of magnetization rotation can be controlled, it is expected that noise when used in a high magnetic field region can be effectively suppressed. However, there were the following obstacles.

従来、磁区構造に着目して方向性電磁鋼板の特徴を制御する技術は複数存在するものの、磁区構造に関する精緻な制御技術の開発が十分なされているとは言えない。すなわち、従来の技術では、方向性電磁鋼板の主磁区である180°磁区の平均間隔、面積率、角度等、磁区構造の平均的な情報で規定するものが多く、方向性電磁鋼板の磁区構造の空間分布や不均一性をも含めて特徴づけるものは少ない。特に、還流磁区のような不均一性の高い磁区構造を含めた定量的な評価手法は皆無と言える。 Conventionally, although there are a plurality of techniques for controlling the characteristics of grain-oriented electrical steel sheets by focusing on the magnetic domain structure, it cannot be said that the development of precise control techniques for the magnetic domain structure has been sufficiently carried out. That is, in many conventional techniques, the average spacing, area ratio, angle, etc. of the 180 ° magnetic domain, which is the main magnetic domain of the directional electromagnetic steel plate, are defined by the average information of the magnetic domain structure, and the magnetic domain structure of the directional electromagnetic steel plate. There are few things that characterize it, including the spatial distribution and non-uniformity of. In particular, it can be said that there is no quantitative evaluation method including a magnetic domain structure with high non-uniformity such as a reflux magnetic domain.

例えば、特許文献4及び特許文献5では、所定の条件を満たす磁区の面積率を規定しているが、そのような磁区の分散状態(一体となった一つの磁区なのか、複数の磁区なのか)については規定しておらず、また、それらを定量的に求める手法も存在しない。 For example, Patent Document 4 and Patent Document 5 define the area ratio of magnetic domains satisfying a predetermined condition, but the dispersed state of such magnetic domains (whether it is one integrated magnetic domain or a plurality of magnetic domains). ) Is not specified, and there is no method for quantitatively obtaining them.

このような状況を踏まえ、本願発明者らは次のような視点で磁区構造の定量化を検討した。 Based on this situation, the inventors of the present application examined the quantification of the magnetic domain structure from the following viewpoints.

方向性電磁鋼板の結晶組織は、比較的大きくかつ結晶方位が高度に揃った結晶粒により構成されている。一つ一つの結晶粒は単結晶と見做すことができ、その磁区構造の大部分は単純な磁区構造である180°磁区で占められている。このような中で、相対的に複雑な磁区構造である還流磁区は結晶粒界近傍に生じやすく、磁化回転の量は180°磁区とRD(圧延方向)軸とのなす角度と対応する。つまり、還流磁区を抑制するには単純には結晶粒径を大きくして、結晶粒界領域の存在割合を低減する方策が考えられ、磁化回転の量を抑制するためには180°磁区とRD軸を平行にすればよい。しかし、単純に結晶粒径を大きくしただけでは、コイルセット等による連続的な方位変化によって、結晶粒界での結晶方位変化が大きくなるために結晶粒界近傍領域での還流磁区の生成が増大し、かえって高磁場での騒音を増大させることにもなる。 The crystal structure of grain-oriented electrical steel sheets is composed of crystal grains that are relatively large and have highly aligned crystal orientations. Each crystal grain can be regarded as a single crystal, and most of its magnetic domain structure is occupied by a 180 ° magnetic domain structure, which is a simple magnetic domain structure. Under such circumstances, a reflux magnetic domain, which is a relatively complicated magnetic domain structure, tends to occur near the grain boundaries, and the amount of magnetization rotation corresponds to the angle formed by the 180 ° magnetic domain and the RD (rolling direction) axis. That is, in order to suppress the reflux magnetic domain, it is conceivable to simply increase the crystal grain size to reduce the abundance ratio of the grain boundary region, and in order to suppress the amount of magnetization rotation, the 180 ° magnetic domain and RD The axes may be parallel. However, if the crystal grain size is simply increased, the change in crystal orientation at the grain boundaries becomes large due to the continuous change in orientation due to the coil set or the like, so that the generation of recirculated magnetic domains in the region near the grain boundaries increases. On the contrary, it also increases the noise in a high magnetic field.

さらに詳細に磁区を観察したところ、結晶粒界には還流磁区が生成しやすい結晶粒界と還流磁区がほとんど生成しない結晶粒界があることに気付いた。これは粒界のモフォロジーや方位関係、析出物、表面性状、歪等の多岐にわたる要因によって、粒界があったとしても、つまり結晶方位に不連続な変化があったとしても磁区としては形態を保ったまま連続的に存在可能な場合があることを示している。 Upon observing the magnetic domains in more detail, it was noticed that there are grain boundaries in which reflux magnetic domains are likely to be generated and grain boundaries in which reflux magnetic domains are hardly generated. This is due to various factors such as grain boundary morphology, orientation relationship, precipitates, surface texture, strain, etc., even if there are grain boundaries, that is, even if there are discontinuous changes in crystal orientation, the magnetic domain has a morphology. It shows that it may be possible to exist continuously while maintaining it.

この観点で様々な鋼板製造条件について検討した結果、特定の製造条件により、結晶組織を還流磁区の生成が抑制された結晶粒界が優位になるように制御可能であるとの結果を得た。さらに、その磁区構造の定量化手段を検討し、本発明で制御すべき板厚が薄い鋼板により製造した鉄心の高磁場領域での騒音との相関が非常に高く、該騒音の低減にとって好ましい範囲を特定することができる解析方法及び解析システムを確定した。 As a result of examining various steel sheet production conditions from this viewpoint, it was obtained that the crystal structure can be controlled so that the grain boundaries in which the formation of reflux magnetic domains is suppressed are dominant under specific production conditions. Further, the means for quantifying the magnetic domain structure was examined, and the correlation with noise in the high magnetic field region of the iron core manufactured by the thin steel plate to be controlled in the present invention is very high, which is a preferable range for reducing the noise. The analysis method and analysis system that can identify the above have been determined.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高磁場領域(1.9T程度の磁場)での騒音を改善した鉄心の製造を可能とする方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の磁区構造の解析方法及び解析システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a magnetic domain structure of a grain-oriented electrical steel sheet and a grain-oriented electrical steel sheet that enables the production of an iron core having improved noise in a high magnetic field region (magnetic field of about 1.9 T). It is an object of the present invention to provide an analysis method and an analysis system of the above.

本発明の実施形態に係る方向性電磁鋼板は、質量%で、Si:2.0〜7.0%、Nb:0〜0.030%、V:0〜0.030%、Mo:0〜0.030%、Ta:0〜0.030%、W:0〜0.030%、C:0〜0.0050%、Mn:0〜1.0%、S:0〜0.0150%、Se:0〜0.0150%、Al:0〜0.0650%、N:0〜0.0050%、Cu:0〜0.40%、Bi:0〜0.010%、B:0〜0.080%、P:0〜0.50%、Ti:0〜0.0150%、Sn:0〜0.10%、Sb:0〜0.10%、Cr:0〜0.30%、Ni:0〜1.0%、を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、Goss方位に配向する集合組織を有し、且つ所定の方法で導出された同一磁区角度領域の平均径が5.0mm以上である。同一磁区角度領域を導出する所定の方法は、a)2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された方向性電磁鋼板の磁区画像から、磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出し、b)複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求め、c)複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出し、d)180°磁区の角度の空間分布に基づき、磁区画像のうち、180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出する。 The directional electromagnetic steel plate according to the embodiment of the present invention has a mass% of Si: 2.0 to 7.0%, Nb: 0 to 0.030%, V: 0 to 0.030%, Mo: 0 to 0. 0.030%, Ta: 0 to 0.030%, W: 0 to 0.030%, C: 0 to 0.0050%, Mn: 0 to 1.0%, S: 0 to 0.0150%, Se: 0 to 0.0150%, Al: 0 to 0.0650%, N: 0 to 0.0050%, Cu: 0 to 0.40%, Bi: 0 to 0.010%, B: 0 to 0 .080%, P: 0 to 0.50%, Ti: 0 to 0.0150%, Sn: 0 to 0.10%, Sb: 0 to 0.10%, Cr: 0 to 0.30%, Ni : 0 to 1.0%, the balance has a chemical composition of Fe and impurities, has a texture oriented in the Goss orientation, and is the average of the same magnetic region angle regions derived by a predetermined method. The diameter is 5.0 mm or more. The predetermined method for deriving the same magnetic domain angle region is a) from the magnetic domain image of the directional electromagnetic steel plate binarized by two kinds of colors or represented by three or more gradations to multiple positions in the magnetic domain image. A plurality of corresponding subregions are cut out, b) a plurality of partial Fourier images are obtained by performing a two-dimensional Fourier transformation on each of the plurality of subregions, and c) a peak of each spot of the plurality of partial Fourier images. Based on the position, the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain of the directional electromagnetic steel plate is derived, and d) Based on the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain, the angle of the 180 ° magnetic domain in the magnetic domain image is within a predetermined range. The continuous regions in are derived as the same magnetic domain angle region.

本発明の実施形態に係る方向性電磁鋼板の磁区構造の解析方法は、a)2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された方向性電磁鋼板の磁区画像から、磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出すステップと、b)複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求めるステップと、c)複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出するステップと、d)180°磁区の角度の空間分布に基づき、磁区画像のうち、180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出するステップと、を備える。 The method for analyzing the magnetic domain structure of the directional electromagnetic steel sheet according to the embodiment of the present invention is as follows: a) From the magnetic domain image of the directional electromagnetic steel sheet binarized by two kinds of colors or expressed in three or more gradations. A step of cutting out a plurality of subregions corresponding to a plurality of positions of a magnetic domain image, b) a step of obtaining a plurality of partial Fourier images by performing a two-dimensional Fourier transform on each of the plurality of subregions, and c). Steps to derive the spatial distribution of the 180 ° magnetic domain angle of the directional electromagnetic steel plate based on the peak position of each spot in the multiple partial Fourier images, and d) the magnetic domain image based on the spatial distribution of the 180 ° magnetic domain angle. Among them, a step of deriving a continuous region in which the angle of the 180 ° magnetic domain is within a predetermined range as the same magnetic domain angle region is provided.

本発明の実施形態に係る方向性電磁鋼板の磁区構造の解析システムは、2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された方向性電磁鋼板の磁区画像から、磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出し、複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求め、複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出し、180°磁区の角度の空間分布に基づき、磁区画像のうち、180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出する演算部を備える。 The analysis system for the magnetic domain structure of a directional electromagnetic steel plate according to an embodiment of the present invention is a magnetic domain image from a magnetic domain image of a directional electromagnetic steel plate that is binarized by two kinds of colors or expressed in three or more gradations. A plurality of partial regions corresponding to a plurality of positions of the above are cut out, and a plurality of partial Fourier images are obtained by performing a two-dimensional Fourier transformation on each of the plurality of partial regions, and each spot of the plurality of partial Fourier images is obtained. Based on the peak position, the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain of the directional electromagnetic steel plate is derived, and based on the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain, the angle of the 180 ° magnetic domain in the magnetic domain image is within a predetermined range. It includes a calculation unit that derives a continuous region as the same magnetic domain angle region.

本願明細書において、「180°磁区」とは、磁化方向が結晶の<100>方位であり、且つ圧延方向にほぼ平行な2つの180°磁壁に挟まれた磁区を表す。
また、180°磁区の「角度」とは、基準となる磁化方向に対する180°磁区の方位を表す。一般的に方向性電磁鋼板の場合、基準となる磁化方向はRD(圧延方向)と平行である。
In the present specification, the "180 ° magnetic domain" represents a magnetic domain sandwiched between two 180 ° domain walls whose magnetization direction is the <100> orientation of the crystal and which is substantially parallel to the rolling direction.
The "angle" of the 180 ° magnetic domain represents the orientation of the 180 ° magnetic domain with respect to the reference magnetization direction. Generally, in the case of grain-oriented electrical steel sheets, the reference magnetization direction is parallel to the RD (rolling direction).

本発明によれば、方向性電磁鋼板の磁区画像から、位置毎に部分領域を切り出して2次元フーリエ変換を行うことで、180°磁区の角度が所定範囲内にある連続する領域及びその位置を定量的に導出する手法により方向性電磁鋼板を特定し、変圧器鉄心の高磁場領域での騒音を低減し、騒音特性を好ましく制御することが可能となる。 According to the present invention, by cutting out a partial region for each position from the magnetic domain image of the grain-oriented electrical steel sheet and performing a two-dimensional Fourier transform, a continuous region in which the angle of the 180 ° magnetic domain is within a predetermined range and its position can be obtained. It is possible to identify the grain-oriented electrical steel sheet by a quantitative derivation method, reduce the noise in the high magnetic field region of the transformer core, and preferably control the noise characteristics.

本発明の実施形態に係る解析システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the analysis system which concerns on embodiment of this invention. 図1の画像取得装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware configuration of the image acquisition apparatus of FIG. 図1の解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware configuration of the analysis apparatus of FIG. 磁区画像から複数の部分領域を切り出す方法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the method of cutting out a plurality of partial regions from a magnetic domain image. 磁区画像から切り出された複数の部分領域のそれぞれに2次元フーリエ変換を施すことによって得られた複数の部分フーリエ画像の一例である。This is an example of a plurality of partial Fourier images obtained by applying a two-dimensional Fourier transform to each of the plurality of partial regions cut out from the magnetic domain image. 粒界のないほぼ均一な磁区の画像と、粒界を伴う不均一な磁区の画像の一例である。It is an example of an image of a nearly uniform magnetic domain without grain boundaries and an image of a non-uniform magnetic domain with grain boundaries. 図6に示す2つの磁区画像のそれぞれについて短区間2次元フーリエ変換(ST2DFT)を用いて導出された180°磁区の角度の空間分布を示すグラフである。It is a graph which shows the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain derived by using the short-section two-dimensional Fourier transform (ST2DFT) for each of the two magnetic domain images shown in FIG. 図6に示す2つの磁区画像のそれぞれについて、線分法による磁区構造の解析結果とST2DFTによる磁区構造の解析結果とを比較する表である。It is a table which compares the analysis result of the magnetic domain structure by the line segment method and the analysis result of the magnetic domain structure by ST2DFT for each of the two magnetic domain images shown in FIG. 本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を例示する流れ図である。It is a flow chart which illustrates the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on this embodiment.

本発明の好ましい一実施形態を詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、以下に記載する数値限定範囲には、下限値及び上限値が含まれる。「超」又は「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。また、化学組成に関する「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味する。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the configuration disclosed in the present embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. In addition, the numerical limitation range described below includes a lower limit value and an upper limit value. Numerical values that indicate "greater than" or "less than" are not included in the numerical range. Further, "%" regarding the chemical composition means "mass%" unless otherwise specified.

(1)方向性電磁鋼板の化学組成
まず、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の化学組成を説明する。本実施形態の方向性電磁鋼板は、化学組成として、基本元素を含み、必要に応じて選択元素を含み、残部がFe及び不純物からなる。
(1) Chemical composition of grain-oriented electrical steel sheet First, the chemical composition of grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment will be described. The grain-oriented electrical steel sheet of the present embodiment contains a basic element as a chemical composition, and if necessary, a selective element, and the balance is composed of Fe and impurities.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、基本元素(主要な合金元素)として、質量分率で、Si(シリコン):2.00%〜7.00%を含有する。 The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment contains Si (silicon): 2.00% to 7.00% as a basic element (main alloy element) in terms of mass fraction.

Siは、結晶方位を{110}<001>方位に集積させるために、含有量が2.0〜7.0%であることが好ましい。 The content of Si is preferably 2.0 to 7.0% in order to accumulate the crystal orientation in the {110} <001> orientation.

本実施形態では、化学組成として、不純物を含有してもよい。なお、「不純物」とは、鋼を工業的に製造する際に、原料としての鉱石やスクラップから、又は製造環境等から混入する元素を指す。不純物の合計含有量の上限は、例えば、5%であればよい。 In the present embodiment, impurities may be contained as the chemical composition. The term "impurity" refers to an element mixed from ore or scrap as a raw material, or from the manufacturing environment, etc., when steel is industrially manufactured. The upper limit of the total content of impurities may be, for example, 5%.

また、本実施形態では、上述の基本元素及び不純物に加えて、選択元素を含有してもよい。例えば、上述した残部であるFeの一部に代えて、選択元素として、C、Mn、S、Se、Al、N、Cu、Bi、B、P、Ti、Sn、Sb、Cr、Ni、Nb、V、Mo、Ta、Wなどを含有してもよい。 Further, in the present embodiment, a selective element may be contained in addition to the above-mentioned basic elements and impurities. For example, instead of a part of Fe which is the balance described above, C, Mn, S, Se, Al, N, Cu, Bi, B, P, Ti, Sn, Sb, Cr, Ni, Nb are used as selective elements. , V, Mo, Ta, W and the like may be contained.

C(炭素):0〜0.0050%
Mn(マンガン):0〜1.0%
S(硫黄):0〜0.0150%
Se(セレン):0〜0.0150%
Al(酸可溶性アルミニウム):0〜0.0650%
N(窒素):0〜0.0050%
Cu(銅):0〜0.40%
Bi(ビスマス):0〜0.010%
B(ボロン):0〜0.080%
P(燐):0〜0.50%
Ti(チタン):0〜0.0150%
Sn(スズ):0〜0.10%
Sb(アンチモン):0〜0.10%
Cr(クロム):0〜0.30%
Ni(ニッケル):0〜1.0%
Nb(ニオブ):0〜0.030%
V(バナジウム):0〜0.030%
Mo(モリブデン):0〜0.030%
Ta(タンタル):0〜0.030%
W(タングステン):0〜0.030%
これらの選択元素は、公知の目的に応じて含有させればよい。これらの選択元素の含有量の下限値を設ける必要はなく、下限値が0%でもよい。また、これらの選択元素が不純物として含有されても、上記効果は損なわれない。
C (carbon): 0 to 0.0050%
Mn (manganese): 0 to 1.0%
S (sulfur): 0 to 0.0150%
Se (selenium): 0 to 0.0150%
Al (acid-soluble aluminum): 0 to 0.0650%
N (nitrogen): 0 to 0.0050%
Cu (copper): 0 to 0.40%
Bi (bismuth): 0 to 0.010%
B (boron): 0 to 0.080%
P (phosphorus): 0 to 0.50%
Ti (titanium): 0 to 0.0150%
Sn (tin): 0 to 0.10%
Sb (antimony): 0 to 0.10%
Cr (chromium): 0 to 0.30%
Ni (nickel): 0 to 1.0%
Nb (niobium): 0 to 0.030%
V (vanadium): 0 to 0.030%
Mo (molybdenum): 0 to 0.030%
Ta (tantalum): 0 to 0.030%
W (tungsten): 0 to 0.030%
These selective elements may be contained according to a known purpose. It is not necessary to set the lower limit of the content of these selective elements, and the lower limit may be 0%. Further, even if these selective elements are contained as impurities, the above effect is not impaired.

なお、方向性電磁鋼板では、製造工程で脱炭焼鈍及び二次再結晶時の純化焼鈍を経ることで、比較的大きな化学組成の変化(含有量の低下)が起きる。元素によっては純化焼鈍によって、一般的な分析手法では検出できない程度(1ppm以下)にまで含有量が低減することもある。方向性電磁鋼板の上記化学組成は、最終製品における化学組成である。一般に、方向性電磁鋼板の最終製品の化学組成は、出発素材である後述のスラブの化学組成とは異なるが、基本的にはスラブに含有されていた元素が残存したものであり、スラブ組成と製造条件で調整される。 In the grain-oriented electrical steel sheet, a relatively large change in chemical composition (decrease in content) occurs due to undergoing decarburization annealing and purification annealing during secondary recrystallization in the manufacturing process. Depending on the element, purification annealing may reduce the content to a level (1 ppm or less) that cannot be detected by a general analytical method. The chemical composition of the grain-oriented electrical steel sheet is the chemical composition of the final product. In general, the chemical composition of the final product of the directional electromagnetic steel plate is different from the chemical composition of the slab, which will be described later, which is the starting material, but basically the elements contained in the slab remain, and the slab composition and Adjusted according to manufacturing conditions.

方向性電磁鋼板の化学組成は、鋼の一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、方向性電磁鋼板の化学組成は、Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry(ICP−AES)を用いて測定すればよい。具体的には、方向性電磁鋼板から採取した35mm角の試験片を、島津製作所製ICPS−8100等(測定装置)により、予め作成した検量線に基づいた条件で測定することにより、化学組成が特定される。なお、C及びSは燃焼−赤外線吸収法を用いて測定し、Nは不活性ガス融解−熱伝導度法を用いて測定すればよい。 The chemical composition of grain-oriented electrical steel sheets may be measured by a general method for analyzing steel. For example, the chemical composition of grain-oriented electrical steel sheets may be measured using Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). Specifically, a 35 mm square test piece collected from a grain-oriented electrical steel sheet is measured with an ICPS-8100 or the like (measuring device) manufactured by Shimadzu Corporation under conditions based on a calibration curve prepared in advance to obtain a chemical composition. Be identified. C and S may be measured by using the combustion-infrared absorption method, and N may be measured by using the inert gas melting-thermal conductivity method.

なお、上記の化学組成は、方向性電磁鋼板の成分である。測定試料となる方向性電磁鋼板が、表面に酸化物等からなる中間層、絶縁被膜等を有している場合は、これらを下記の方法で除去してから化学組成を測定する。 The above chemical composition is a component of grain-oriented electrical steel sheets. If the grain-oriented electrical steel sheet to be the measurement sample has an intermediate layer made of oxides or the like, an insulating coating, or the like on the surface, the chemical composition is measured after removing these by the following method.

例えば、絶縁被膜の除去方法として、被膜を有する方向性電磁鋼板を、高温のアルカリ溶液に浸漬すればよい。具体的には、NaOH:30〜50質量%+HO:50〜70質量%の水酸化ナトリウム水溶液に、80〜90℃で5〜10分間、浸漬した後に、水洗して乾燥することで、方向性電磁鋼板から絶縁被膜を除去することができる。なお、絶縁被膜の厚さに応じて、上記の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する時間を変えればよい。 For example, as a method for removing the insulating coating, a grain-oriented electrical steel sheet having a coating may be immersed in a high-temperature alkaline solution. Specifically, NaOH: 30 to 50 wt% + H 2 O: the 50 to 70% by weight aqueous sodium hydroxide, for 5-10 min at 80-90 ° C., after immersion, and dried by washing with water, The insulating coating can be removed from the grain-oriented electrical steel sheet. The time of immersion in the above sodium hydroxide aqueous solution may be changed according to the thickness of the insulating coating.

また、例えば、中間層の除去方法として、絶縁被膜を除去した電磁鋼板を、高温の塩酸に浸漬すればよい。具体的には、溶解したい中間層を除去するために好ましい塩酸の濃度を予め調べ、この濃度の塩酸に、例えば30〜40質量%塩酸に、80〜90℃で1〜5分間、浸漬した後に、水洗して乾燥させることで、中間層を除去することができる。通常は、絶縁被膜の除去にはアルカリ溶液を用い、中間層の除去には塩酸を用いるように、処理液を使い分けて各被膜を除去する。 Further, for example, as a method for removing the intermediate layer, an electromagnetic steel sheet from which the insulating film has been removed may be immersed in high-temperature hydrochloric acid. Specifically, the concentration of hydrochloric acid preferable for removing the intermediate layer to be dissolved is examined in advance, and the mixture is immersed in hydrochloric acid having this concentration, for example, 30 to 40% by mass of hydrochloric acid at 80 to 90 ° C. for 1 to 5 minutes. The intermediate layer can be removed by washing with water and drying. Normally, an alkaline solution is used to remove the insulating film, and hydrochloric acid is used to remove the intermediate layer, so that each treatment liquid is used properly to remove each film.

(2)方向性電磁鋼板の磁区構造
方向性電磁鋼板が規定する磁区構造は、これまで特別な鋼板を特定可能なほど十分に定量化されていなかったことは前述の通りである。よって、以下では、まず、本実施形態で使用する磁区構造の定量化手法について説明し(以下の(2−1)参照)、その後、その定量化手法により得られた定量化パラメータの妥当性を検証し(以下の(2−2)参照)、さらに、その定量化手法に基づく方向性電磁鋼板の規定(以下の(2−3)参照)について説明する。
(2) Magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheet As described above, the magnetic domain structure defined by grain-oriented electrical steel sheet has not been sufficiently quantified so as to be able to identify a special steel sheet. Therefore, in the following, first, the magnetic domain structure quantification method used in the present embodiment will be described (see (2-1) below), and then the validity of the quantification parameters obtained by the quantification method will be described. It will be verified (see (2-2) below), and the specifications of the directional electromagnetic steel plate based on the quantification method (see (2-3) below) will be described.

(2−1)方向性電磁鋼板の磁区構造の定量化手法
以下、図面を参照して本発明の実施形態で用いる磁区構造の定量化手法を説明する。
(2-1) Method for Quantifying Magnetic Domain Structure of Electrical Steel Sheets Hereinafter, a method for quantifying the magnetic domain structure used in the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<システム構成>
まず、本実施形態に係る磁区構造の定量化手法(解析方法)を実現するシステムの構成について説明する。
<System configuration>
First, the configuration of a system that realizes the magnetic domain structure quantification method (analysis method) according to the present embodiment will be described.

図1に、本実施形態に係る解析システム100の構成を示す。解析システム100は、方向性電磁鋼板の磁区構造を解析するシステムであり、図1に示すように、画像取得装置20と解析装置30とを備え、画像取得装置20と解析装置30は、ケーブルを介して接続されている。 FIG. 1 shows the configuration of the analysis system 100 according to the present embodiment. The analysis system 100 is a system for analyzing the magnetic domain structure of a directional electromagnetic steel plate, and as shown in FIG. 1, includes an image acquisition device 20 and an analysis device 30, and the image acquisition device 20 and the analysis device 30 have a cable. Connected via.

画像取得装置20は、図2に示すように、光源部21と、磁気光学(MO)センサ23と、イメージセンサ25と、信号処理部27とを有する。 As shown in FIG. 2, the image acquisition device 20 includes a light source unit 21, a magneto-optical (MO) sensor 23, an image sensor 25, and a signal processing unit 27.

光源部21は、発光ダイオード(LED)からなる光源を有しており、MOセンサ23に対して、偏光面の揃った光を照射する。 The light source unit 21 has a light source composed of a light emitting diode (LED), and irradiates the MO sensor 23 with light having a uniform polarization plane.

MOセンサ23は、方向性電磁鋼板等の磁性体の構造を測定する装置であり、測定対象の磁性体試料が載置される観察面を有する。光源部21から照射された光は、MOセンサ23の内部を通って反射層で反射され、反射光はMOセンサ23の内部を再び通ってMOセンサ23の外部に出力される。磁性体試料としての方向性電磁鋼板がMOセンサ23の観察面上に載置されると、MOセンサ23の内部に、方向性電磁鋼板の自発磁化の向きに応じた漏れ磁場が生じるが、この漏れ磁場によって、反射光の偏光面が回転する。 The MO sensor 23 is a device for measuring the structure of a magnetic material such as a grain-oriented electrical steel sheet, and has an observation surface on which a magnetic material sample to be measured is placed. The light emitted from the light source unit 21 passes through the inside of the MO sensor 23 and is reflected by the reflection layer, and the reflected light passes through the inside of the MO sensor 23 again and is output to the outside of the MO sensor 23. When a grain-oriented electrical steel sheet as a magnetic sample is placed on the observation surface of the MO sensor 23, a leakage magnetic field is generated inside the MO sensor 23 according to the direction of spontaneous magnetization of the grain-oriented electrical steel sheet. The leakage magnetic field rotates the plane of polarization of the reflected light.

イメージセンサ25は、Complementary Metal-Oxide-Semiconductor(CMOS)イメージセンサであり、MOセンサ23からの反射光を受光面に結像させて光電変換し、光電変換後のアナログ信号を信号処理部27に出力する。偏光面が回転した反射光をイメージセンサ25で検出することで、後述のように、漏れ磁場の空間分布を得ることができ、方向性電磁鋼板の磁区構造が明らかとなる。 The image sensor 25 is a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) image sensor, in which the reflected light from the MO sensor 23 is imaged on the light receiving surface and photoelectrically converted, and the analog signal after the photoelectric conversion is sent to the signal processing unit 27. Output. By detecting the reflected light with the rotated polarizing surface with the image sensor 25, the spatial distribution of the leakage magnetic field can be obtained as described later, and the magnetic domain structure of the grain-oriented electrical steel sheet becomes clear.

信号処理部27は、アンプ、ADコンバータ、Digital Signal Processor(DSP)等を有する。イメージセンサ25から出力されたアナログ信号は、アンプにより増幅され、ADコンバータによりデジタル信号に変換される。このデジタル信号に対し、DSPにより所定のデジタル処理が施されることで画像信号が生成される。信号処理部27で生成された画像信号は、コネクタを介して解析装置30に出力される。 The signal processing unit 27 includes an amplifier, an AD converter, a digital signal processor (DSP), and the like. The analog signal output from the image sensor 25 is amplified by the amplifier and converted into a digital signal by the AD converter. An image signal is generated by subjecting the digital signal to a predetermined digital process by the DSP. The image signal generated by the signal processing unit 27 is output to the analysis device 30 via the connector.

解析装置30は、Personal Computer(PC)等のコンピュータデバイスであり、図3に示すように、演算部31と、メモリ33と、表示部35と、入力部37と、通信I/F39とを有する。 The analysis device 30 is a computer device such as a personal computer (PC), and has a calculation unit 31, a memory 33, a display unit 35, an input unit 37, and a communication I / F 39, as shown in FIG. ..

演算部31は、Central Processing Unit(CPU)を有し、メモリ33に記憶されたプログラムに従って、磁区構造の解析方法を実行する。演算部31によって実行される磁区構造の解析方法の詳細は後述する。 The arithmetic unit 31 has a Central Processing Unit (CPU) and executes a method of analyzing the magnetic domain structure according to a program stored in the memory 33. Details of the magnetic domain structure analysis method executed by the calculation unit 31 will be described later.

メモリ33は、Read Only Memory(ROM)及びRandom Access Memory(RAM)を有する。ROMは、演算部31のCPUによって実行されるプログラム及びこれらのプログラムの実行時に必要なデータを格納する。ROMに格納されたプログラム及びデータは、RAMにロードされて実行される。 The memory 33 has a Read Only Memory (ROM) and a Random Access Memory (RAM). The ROM stores programs executed by the CPU of the arithmetic unit 31 and data necessary for executing these programs. The programs and data stored in the ROM are loaded into the RAM and executed.

なお、メモリ33は、ハードディスクドライブ(HDD)等の磁気メモリ、又は光ディスク等の光メモリを有するようにしてもよい。あるいは、解析装置30に着脱可能で、コンピュータ読み取り可能な記録媒体にプログラムやデータを格納するようにしてもよい。あるいは、演算部31で実行されるプログラムを、通信I/F39を介してネットワークから受信するようにしてもよい。 The memory 33 may have a magnetic memory such as a hard disk drive (HDD) or an optical memory such as an optical disk. Alternatively, the program or data may be stored in a computer-readable recording medium that can be attached to and detached from the analysis device 30. Alternatively, the program executed by the arithmetic unit 31 may be received from the network via the communication I / F 39.

表示部35は、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ、又は有機エレクトロ・ルミネッセンス(EL)ディスプレイ等のディスプレイを有し、画像取得装置20から出力された画像信号に基づいて画像を表示し、また、演算部31による磁区構造の解析結果を表示する。 The display unit 35 has a display such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display, or an organic electroluminescence (EL) display, displays an image based on an image signal output from the image acquisition device 20, and also displays an image. The analysis result of the magnetic zone structure by the calculation unit 31 is displayed.

入力部37は、マウス、キーボード等の入力デバイスを有する。
通信I/F39は、Local Area Network(LAN)、Wide Area Network(WAN)、インターネット等のネットワークを介して外部機器との間でデータの送受信を行うためのインターフェースである。
The input unit 37 has an input device such as a mouse and a keyboard.
The communication I / F 39 is an interface for transmitting / receiving data to / from an external device via a network such as a Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), or the Internet.

なお、演算部31として、CPU等の汎用ハードウェアの代わりに、磁区構造の解析に特化した、Application Specific Integrated Circuit(ASIC)又はField Programmable Gate Array(FPGA)等の専用ハードウェアを採用してもよい。 In addition, as the arithmetic unit 31, instead of general-purpose hardware such as a CPU, dedicated hardware such as Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or Field Programmable Gate Array (FPGA) specialized in magnetic domain structure analysis is adopted. May be good.

また、画像取得装置20と解析装置30が無線通信により接続されていてもよい。
さらに、図1では、画像取得装置20と解析装置30が別々に設けられている例を示しているが、画像取得装置20と解析装置30が一体化したシステムを採用してもよい。
Further, the image acquisition device 20 and the analysis device 30 may be connected by wireless communication.
Further, although FIG. 1 shows an example in which the image acquisition device 20 and the analysis device 30 are separately provided, a system in which the image acquisition device 20 and the analysis device 30 are integrated may be adopted.

<磁区構造の解析方法>
次に、演算部31によって実行される磁区構造の解析方法について説明する。
方向性電磁鋼板のような周期的な磁区構造を有する磁性体を対象とする場合、フーリエ変換を用いて磁区構造を評価するのが有効である。
<Analysis method of magnetic domain structure>
Next, a method of analyzing the magnetic domain structure executed by the calculation unit 31 will be described.
When targeting a magnetic material having a periodic magnetic domain structure such as a grain-oriented electrical steel sheet, it is effective to evaluate the magnetic domain structure using a Fourier transform.

そこで、まず、短区間フーリエ変換(short-term Fourier transform)(以下、「STFT」と呼ぶ。)について説明する。STFTは、解析対象のデータ列に対して窓関数を移動させながら解析する手法であり、音声信号の時間・周波数解析に古くから用いられている信号処理法の一つである。 Therefore, first, a short-term Fourier transform (hereinafter referred to as "STFT") will be described. The FTFT is a method of analyzing while moving a window function with respect to a data string to be analyzed, and is one of the signal processing methods that have been used for a long time for time / frequency analysis of audio signals.

STFTでは、離散信号データ列x(k)を短区間に分割して、その周波数構造を分析するために、0≦k≦N−1(Nは自然数)の範囲の窓関数Wa(k)を用いる。窓関数Wa(k)として、Hamming窓、Hanning窓、Blackman窓などが適用可能である。 In the FTFT, in order to divide the discrete signal data sequence x (k) into short intervals and analyze its frequency structure, a window function Wa (k) in the range of 0 ≦ k ≦ N-1 (N is a natural number) is used. Use. As the window function Wa (k), a Hamming window, a Hanning window, a Blackman window, or the like can be applied.

STFTでは、式(1)で表されるように、窓関数Wa(k)をnSだけシフトして離散信号データ列x(k)に乗じることにより、x(k)からnS≦k≦nS+N−1の区間を切り出したデータ列x(k―nS)が得られる。

Figure 2021169656
ここで、n(整数)はデータ列のインデックスを表し、S(整数)は窓関数のシフト量を表す。 In the FTFT, as represented by the equation (1), by shifting the window function Wa (k) by nS and multiplying it by the discrete signal data string x (k), nS ≦ k ≦ nS + N− from x (k). A data string x n (knS) obtained by cutting out a section of 1.
Figure 2021169656
Here, n (integer) represents the index of the data string, and S (integer) represents the shift amount of the window function.

切り出した区間に対してx(n´)=x(k―nS)と定義し、式(2)のような離散フーリエ変換(DFT)を行うことで、データ位置nSに対応した周波数スペクトルが得られる。

Figure 2021169656
ここで、fは空間周波数である。 Is defined as x n (n') = x n (k-nS) against the cut out section, by performing discrete Fourier transform of Equation (2) (DFT), frequency spectrum corresponding to the data position nS Is obtained.
Figure 2021169656
Here, f is a spatial frequency.

本実施形態では、以下に説明するように、STFTを2次元領域に拡張した短区間2次元フーリエ変換(以下、「ST2DFT」と呼ぶ。)を用いて、方向性電磁鋼板の磁区構造を解析する。 In the present embodiment, as described below, the magnetic zone structure of the directional electromagnetic steel plate is analyzed by using a short-time two-dimensional Fourier transform (hereinafter, referred to as “ST2DFT”) in which the STFT is extended to a two-dimensional region. ..

以下では、画像取得装置20で取得された画像信号が表す画像(以下、磁区画像と呼ぶ。)を2次元座標(k−l座標)のデータ列としてx(k,l)と表記する。本実施形態において解析対象とする磁区画像は、グレースケールなど、2種類の色によって二値化された画像、又は3以上の階調(多階調)で表現された画像である。 In the following, the image represented by the image signal acquired by the image acquisition device 20 (hereinafter referred to as a magnetic domain image) is referred to as x (k, l) as a data string of two-dimensional coordinates (kl coordinates). The magnetic domain image to be analyzed in the present embodiment is an image binarized by two kinds of colors such as gray scale, or an image represented by three or more gradations (multi-gradation).

本実施形態に係る方向性電磁鋼板の磁区構造を解析するため、演算部31は、以下の(A−1)、(A−2)、(A−3)及び(A−4)のステップを実行する。
(A−1)磁区画像から複数の部分領域を切り出すステップ;
(A−2)ST2DFTを行うステップ;
(A−3)180°磁区の角度の空間分布を導出するステップ;
(A−4)同一磁区角度領域を導出するステップ.
以下、各ステップについて詳細に説明する。
In order to analyze the magnetic domain structure of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment, the calculation unit 31 performs the following steps (A-1), (A-2), (A-3) and (A-4). Run.
(A-1) Step of cutting out a plurality of partial regions from a magnetic domain image;
(A-2) Step of performing ST2DFT;
(A-3) Step of deriving the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain;
(A-4) Step of deriving the same magnetic domain angle region.
Hereinafter, each step will be described in detail.

(A−1)磁区画像から複数の部分領域を切り出すステップ
磁区画像から複数の部分領域を切り出して、それぞれの周波数構造を分析するために、k方向の範囲を0≦k≦N−1、l方向の範囲を0≦l≦N−1とした矩形窓の窓関数Wa(k,l)を用いる(N及びNは自然数)。窓関数Wa(k,l)としては、Hamming窓、Hanning窓、Blackman窓などが適用可能である。
(A-1) Step of cutting out a plurality of subregions from a magnetic domain image In order to cut out a plurality of subregions from a magnetic domain image and analyze each frequency structure, the range in the k direction is set to 0 ≦ k ≦ N k -1, The window function Wa (k, l) of a rectangular window with the range in the l direction set to 0 ≦ l ≦ N l -1 is used (N k and N l are natural numbers). As the window function Wa (k, l), a Hamming window, a Hanning window, a Blackman window, or the like can be applied.

磁区画像のデータ列x(k,l)における観察位置をインデックス(n,m)で表記し、k方向及びl方向における窓関数Wa(k,l)のシフト量をそれぞれS及びSと表記すると(n、m、S、Sは整数)、式(3)のように、磁区画像からnS≦k≦nS+N−1、mS≦l≦mS+N−1の範囲を切り出した部分領域のデータ列xnm(k−nS,l−mS)が得られる。

Figure 2021169656
Data sequence x (k, l) of the magnetic domain image observation position in the notation the index (n, m), window function Wa (k, l) in the k direction and l directions and the shift amounts respectively S k and S l for Notation (n, m, Sk , S l are integers), as shown in equation (3), nS k ≤ k ≤ nS k + N k -1, mS l ≤ l ≤ mS l + N l -1 from the magnetic area image. The data sequence x nm (knS k , l-mS l ) of the partial region obtained by cutting out the range of is obtained.
Figure 2021169656

図4に、磁区画像Gから、観察位置(n,m)=(1,1)、(2,2)、(3,3)、…、(P,Q)(P及びQは自然数)のそれぞれに対応する部分領域が切り出された例を示している。 In FIG. 4, from the magnetic domain image G, the observation positions (n, m) = (1,1), (2,2), (3,3), ..., (P, Q) (P and Q are natural numbers). An example is shown in which the subregions corresponding to each are cut out.

本実施形態において、窓関数Wa(k,l)の範囲を定めるN及びNは、それぞれ、部分領域におけるk方向の画素数及びl方向の画素数に対応するパラメータである。 In the present embodiment, N k and N l that define the range of the window function Wa (k, l) are parameters corresponding to the number of pixels in the k direction and the number of pixels in the l direction in the partial region, respectively.

(A−2)ST2DFTを行うステップ
部分領域のデータ列をxnm(n´, m´)=xnm(k−nS, l−mS)と定義し、xnm(n´, m´)に対して2次元フーリエ変換を施すと、式(4)のように、観察位置(n,m)の部分領域に対応する部分フーリエ画像X(f,f,n,m)が得られる。

Figure 2021169656
ここで、f及びfは空間周波数である。空間周波数fの分解能をΔf、空間周波数fの分解能をΔfと表記すると、それぞれ、式(5)及び式(6)のように定義される。
Figure 2021169656
ここで、Δk及びΔlは、それぞれ、磁区画像におけるk方向の空間分解能及びl方向における空間分解能である。 (A-2) Step for performing ST2DFT The data string of the partial region is defined as x nm (n', m') = x nm (k-nS k , l-mS l ), and x nm (n', m'). ) Is subjected to a two-dimensional Fourier transform to obtain a partial Fourier image X (f k , f l , n, m) corresponding to the partial region of the observation position (n, m) as shown in equation (4). Be done.
Figure 2021169656
Here, f k and f l are spatial frequencies. Resolution Delta] f k of the spatial frequency f k, if the resolution of the spatial frequency f l is expressed as Delta] f l, respectively, is defined by the equation (5) and (6).
Figure 2021169656
Here, Δk and Δl are the spatial resolution in the k direction and the spatial resolution in the l direction in the magnetic domain image, respectively.

例えば、図4に示した各部分領域のデータ列xnm(k−nS,l−mS)に対して2次元フーリエ変換を施すと、図5に示すように、観察位置(n, m)ごとに部分フーリエ画像X(f,f,n,m)が得られる。 For example, when a two-dimensional Fourier transform is applied to the data string x nm (knS k , l-mS l ) of each subregion shown in FIG. 4, the observation position (n, m) is shown in FIG. ), A partial Fourier image X (f k , f l , n, m) is obtained.

(A−3)180°磁区の角度の空間分布を導出するステップ
部分フーリエ画像X(f,f,n,m)が得られると、部分フーリエ画像X(f,f,n,m)のスポットのピーク位置の座標(k成分f max(n,m)及びl成分f max(n,m))が求められる。
(A-3) Step for deriving the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain When the partial Fourier image X (f k , f l , n, m) is obtained, the partial Fourier image X (f k , f l , n, n,) is obtained. The coordinates of the peak position of the spot of m) (k component f k max (n, m) and l component f l max (n, m)) are obtained.

そして、式(5)及び式(6)で定義した空間周波数の分解能と、部分フーリエ画像のスポットのピーク位置とから、式(7)のように、180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)が導出される。

Figure 2021169656
Then, from the resolution of the spatial frequency defined in the equations (5) and (6) and the peak position of the spot in the partial Fourier image, the spatial distribution θ (n) of the angle of the 180 ° magnetic domain is obtained as in the equation (7). , M) is derived.
Figure 2021169656

(A−4)同一磁区角度領域を導出するステップ
次に、ステップ(A−3)で得られた180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)に基づき、磁区画像Gのうち、180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域が同一磁区角度領域として導出される。同一磁区角度領域を規定する磁区角度の範囲については後述する。
(A-4) Step of Deriving the Same Magnetic Domain Angle Region Next, 180 of the magnetic domain image G is obtained based on the spatial distribution θ (n, m) of the angle of the 180 ° magnetic domain obtained in step (A-3). ° Consecutive regions where the magnetic domain angles are within a predetermined range are derived as the same magnetic domain angle region. The range of magnetic domain angles that defines the same magnetic domain angle region will be described later.

以上のように、本実施形態の磁区構造の解析方法によれば、短区間2次元フーリエ変換(ST2DFT)を用いることにより、磁区画像の位置情報を保ったまま、180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)を定量的に導出し、さらに、180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)に基づき、磁区画像Gのうち、180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出する。これにより、同一磁区角度領域及びその位置(n,m)を定量的に求めることができ、方向性電磁鋼板の鉄損を制御する指針として利用することが可能である。
(2−2)磁区構造の定量化パラメータの妥当性
As described above, according to the method for analyzing the magnetic domain structure of the present embodiment, by using the short-section two-dimensional Fourier transform (ST2DFT), the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain is maintained while maintaining the position information of the magnetic domain image. θ (n, m) is quantitatively derived, and the angle of the 180 ° magnetic domain in the magnetic domain image G is within a predetermined range based on the spatial distribution θ (n, m) of the angle of the 180 ° magnetic domain. A continuous region is derived as the same magnetic domain angle region. As a result, the same magnetic domain angle region and its position (n, m) can be quantitatively obtained, and can be used as a guideline for controlling the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet.
(2-2) Validity of quantification parameters of magnetic domain structure

次に、解析システム100を用いて、以下のように、方向性電磁鋼板の2種類の磁区構造(i)及び(ii)を解析し、ST2DFTによる定量的な導出方法の有効性(妥当性)を、従来法である線分法と比較して検証する。
(i)粒界を伴わないほぼ均一な磁区構造;
(ii)粒界を伴う不均一な磁区構造.
Next, using the analysis system 100, the two types of magnetic domain structures (i) and (ii) of the directional electromagnetic steel plate are analyzed as follows, and the effectiveness (validity) of the quantitative derivation method by ST2DFT. Is verified in comparison with the conventional line segment method.
(I) Almost uniform magnetic domain structure without grain boundaries;
(Ii) Non-uniform magnetic domain structure with grain boundaries.

MOセンサ23の観察面の大きさを55.68mm×40.37mmとし、この領域での漏れ磁場の空間分布が3200pixel×2320pixelで取得可能であるとする。この場合、磁区画像の空間分解能はΔk=Δl=17.4μmとなる。 It is assumed that the size of the observation surface of the MO sensor 23 is 55.68 mm × 40.37 mm, and the spatial distribution of the leakage magnetic field in this region can be acquired at 3200pixel × 2320pixel. In this case, the spatial resolution of the magnetic domain image is Δk = Δl = 17.4 μm.

画像取得装置20で得られる磁区画像は3200pixel×2320pixelであるが、本実施形態では、(i)と(ii)での解析結果をより明確にするために、512pixel×512pixelの範囲でトリミングを行った。 The magnetic domain image obtained by the image acquisition device 20 is 3200pixel × 2320pixel, but in the present embodiment, in order to clarify the analysis results in (i) and (ii), trimming is performed in the range of 512pixel × 512pixel. rice field.

図6に、画像取得装置20から得られた(i)に対応する磁区画像D00と(ii)に対応する磁区画像D01の例を示している。図6において「RD」は、方向性電磁鋼板の圧延方向を表している。磁区画像D00は、磁区構造がほぼ均一であるが、磁区画像D01は、画像中心部に粒界を含んでいるため、画像上部と下部で磁区構造が大きく異なる。 FIG. 6 shows an example of the magnetic domain image D00 corresponding to (i) and the magnetic domain image D01 corresponding to (ii) obtained from the image acquisition device 20. In FIG. 6, “RD” represents the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet. The magnetic domain image D00 has a substantially uniform magnetic domain structure, but the magnetic domain image D01 includes grain boundaries in the center of the image, so that the magnetic domain structure is significantly different between the upper part and the lower part of the image.

従来法では、磁区画像D00から得られた磁区構造に対して、磁区と平行な線分を3本引き、線分法によって、線分の角度から95%信頼区間の角度を求めた。また、隣接する磁壁間の距離(磁壁間隔)を表す180°磁区の幅も導出した。180°磁区の幅については、磁区と平行な3本の線分を同様に引き、線分法によって95%信頼区間における180°磁区の幅(平均磁区幅)を導出した。磁区画像D01の磁区構造に関しては、磁区の領域ごとに、磁区画像D00と同様の測定を行い、磁区ごとに平均磁区幅と角度を導出した。 In the conventional method, three line segments parallel to the magnetic domain were drawn with respect to the magnetic domain structure obtained from the magnetic domain image D00, and the angle of the 95% confidence interval was obtained from the angle of the line segment by the line segment method. In addition, the width of the 180 ° magnetic domain representing the distance between adjacent domain walls (domain wall spacing) was also derived. Regarding the width of the 180 ° magnetic domain, three line segments parallel to the magnetic domain were drawn in the same manner, and the width of the 180 ° magnetic domain (average magnetic domain width) in the 95% confidence interval was derived by the line segment method. Regarding the magnetic domain structure of the magnetic domain image D01, the same measurement as in the magnetic domain image D00 was performed for each magnetic domain region, and the average magnetic domain width and angle were derived for each magnetic domain.

磁区画像D00から線分法によって導出した180°磁区の平均磁区幅及び角度は、それぞれ、175μm〜189μm、0.13°〜1.5°となった。また、磁区画像D01についても同様に線分法を用いると、画像上部の180°磁区の平均磁区幅及び角度は、それぞれ、131μm〜138μm、10.6°〜12.5°となり、画像下部の180°磁区の平均磁区幅及び角度は、それぞれ、243μm〜249μm、0.63°〜1.7°となった。 The average magnetic domain width and angle of the 180 ° magnetic domain derived from the magnetic domain image D00 by the line segment method were 175 μm to 189 μm and 0.13 ° to 1.5 °, respectively. Similarly, when the line segment method is used for the magnetic domain image D01, the average magnetic domain width and angle of the 180 ° magnetic domain at the upper part of the image are 131 μm to 138 μm and 10.6 ° to 12.5 °, respectively, and the lower part of the image is The average magnetic domain width and angle of the 180 ° magnetic domain were 243 μm to 249 μm and 0.63 ° to 1.7 °, respectively.

一方、ST2DFTでは、次のとおりパラメータを設定した:
空間分解能:Δk=Δl=17.4μm;
磁区画像から切り出す部分領域のサイズ:N=N=64;
窓関数のシフト量:S=S=1.
ここで、磁区画像から切り出す部分領域のサイズについては、切り出す部分領域の中に少なくとも1周期以上の180°磁区が含まれていなければ解析を行うことができないため、N=N=64とした。
On the other hand, in ST2DFT, the parameters were set as follows:
Spatial resolution: Δk = Δl = 17.4 μm;
Size of partial area cut out from magnetic domain image: N k = N l = 64;
Window function shift amount: Sk = S l = 1.
Here, the size of the partial region to be cut out from the magnetic domain image cannot be analyzed unless the cut out partial region includes a 180 ° magnetic domain of at least one cycle or more, so N k = N l = 64. bottom.

図7に、磁区画像D00及びD01のそれぞれについて180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)を示す。図7に示す磁区画像D01のθ(n,m)から、粒界を含む磁区においても、粒界部を明確に区別可能であることがわかる。 FIG. 7 shows the spatial distribution θ (n, m) of the angle of the 180 ° magnetic domain for each of the magnetic domain images D00 and D01. From θ (n, m) of the magnetic domain image D01 shown in FIG. 7, it can be seen that the grain boundary portion can be clearly distinguished even in the magnetic domain including the grain boundary.

また、ST2DFTを用いた磁区構造の解析方法によって、図7に示すように、180°磁区の角度(deg)と位置(n,m)との関係をマッピングすることができるため、同一磁区角度領域とその位置(n,m)を容易に導出することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 7, the relationship between the angle (deg) and the position (n, m) of the 180 ° magnetic domain can be mapped by the magnetic domain structure analysis method using ST2DFT, so that the same magnetic domain angle region can be mapped. And its position (n, m) can be easily derived.

図8に、線分法による磁区構造の解析結果とST2DFTによる磁区構造の解析結果(図7)とを比較した結果を示す。 FIG. 8 shows the result of comparing the analysis result of the magnetic domain structure by the line segment method and the analysis result of the magnetic domain structure by ST2DFT (FIG. 7).

図8において、磁区画像D01の上部は、m座標が200より大きい領域を示し、磁区画像D01の下部は、m座標が0〜200の領域を示している。図8におけるST2DFTによる解析結果は、磁区画像D00については、観察位置(n,m)=(200,200)での180°磁区の幅(図8で「磁区幅」と表記)及び角度を示し、磁区画像D01の上部については、観察位置(n,m)=(200,350)での磁区幅及び角度を示し、磁区画像D01の下部については、観察位置(n,m)=(200,100)での磁区幅及び角度を示している。 In FIG. 8, the upper part of the magnetic domain image D01 shows a region having an m coordinate larger than 200, and the lower part of the magnetic domain image D01 shows a region having an m coordinate of 0 to 200. The analysis result by ST2DFT in FIG. 8 shows the width (denoted as “magnetic domain width” in FIG. 8) and the angle of the 180 ° magnetic domain at the observation position (n, m) = (200,200) for the magnetic domain image D00. The upper part of the magnetic domain image D01 shows the width and angle of the magnetic domain at the observation position (n, m) = (200,350), and the lower part of the magnetic domain image D01 shows the observation position (n, m) = (200,350). The magnetic domain width and angle in 100) are shown.

図8より、180°磁区の角度について、線分法とST2DFTの双方において同様の結果が認められるが、線分法の方が角度の分解能は高い。これは、角度を算出する際、式(7)に代入するn、mが整数であり、且つ原点近傍の値になりやすい傾向に起因している。180°磁区の幅を135μmと仮定すると、角度分解能は約±6°となり、実際の磁区の角度変化と比べて非常に粗い。この課題を解決するためには、部分フーリエ画像のピーク位置を取得する際に、分布を仮定して内挿したり、隣接するフーリエスポットの強度を考慮して重心をとるなどの方法が有効であると考えられる。この方法によってピーク位置を連続的に取得することができるため、180°磁区の角度の分解能を高めることが可能である。
上述のような分解能の問題があることから、本実施形態におけるピーク位置の導出は、部分フーリエ画像のうち、強度が高い10点のスポット位置(ただし、原点は除く)と強度を求め、強度と位置を考慮して重心を求めることで導出する。
From FIG. 8, similar results are observed in both the line segment method and ST2DFT for the angle of the 180 ° magnetic domain, but the line segment method has higher angle resolution. This is due to the tendency that n and m assigned to the equation (7) are integers and tend to be values near the origin when calculating the angle. Assuming that the width of the 180 ° magnetic domain is 135 μm, the angular resolution is about ± 6 °, which is very coarse compared to the actual angular change of the magnetic domain. In order to solve this problem, it is effective to assume the distribution and interpolate when acquiring the peak position of the partial Fourier image, or to take the center of gravity in consideration of the intensity of the adjacent Fourier spots. it is conceivable that. Since the peak position can be continuously acquired by this method, it is possible to improve the resolution of the angle of the 180 ° magnetic domain.
Since there is a problem of resolution as described above, the derivation of the peak position in the present embodiment is performed by obtaining the spot positions (however, excluding the origin) and the intensities of 10 points having high intensities in the partial Fourier image, and determining the intensities. Derived by finding the center of gravity in consideration of the position.

このように、ST2DFTによる磁区構造の解析結果は、従来法である線分法と比較しても良好であり、ST2DFTによる180°磁区の角度の定量的な導出方法が有効であることがわかる。 As described above, the analysis result of the magnetic domain structure by ST2DFT is good as compared with the line segment method which is the conventional method, and it can be seen that the quantitative derivation method of the angle of the 180 ° magnetic domain by ST2DFT is effective.

(2−3)方向性電磁鋼板の規定
次に、上記ST2DFTによる磁区構造の解析結果、すなわち180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域である同一磁区角度領域を規定する。同一磁区角度領域は、一般的には異なる結晶粒と判断される領域であっても、磁区角度が実質的に同一とみなせる領域であり、例えば結晶方位に関する「コロニー」のような概念として認識することができる。
(2-3) Definition of grain-oriented electrical steel sheet Next, the analysis result of the magnetic domain structure by ST2DFT, that is, the same magnetic domain angle region which is a continuous region in which the angle of 180 ° magnetic domain is within a predetermined range is defined. The same magnetic domain angle region is a region in which the magnetic domain angles can be regarded as substantially the same even if the regions are generally judged to be different crystal grains, and is recognized as a concept such as a "colony" regarding the crystal orientation. be able to.

同一磁区角度領域は、観察領域をどの程度の大きさとするかに加え、部分フーリエ画像をどのような大きさで区切るか、同一とみなす角度をどのように決定するか、などにより変化する。本実施形態では、現実的な磁区の大きさ、結晶粒の大きさ、さらには磁気特性との相関の強さなどを考慮し、以下のように規定する。 The same magnetic domain angle region changes depending on how large the observation region is, how large the partial Fourier image is divided, how to determine the angles to be regarded as the same, and the like. In the present embodiment, the realistic magnetic domain size, crystal grain size, and the strength of correlation with the magnetic characteristics are taken into consideration and defined as follows.

(2−3−1)観察領域
磁区画像のうち、計測対象とする観察領域の大きさを500mm×500mmとする。この大きさは一般的に磁気特性をJIS C 2556:2015に規定された単板磁気特性試験法(Single Sheet Tester:SST)に基づいて測定する際のサンプルの大きさに準じている。また、k方向を圧延直角方向(TD方向)と平行とし、l方向をRD方向と平行として観察を行う。
(2-3-1) Observation area The size of the observation area to be measured in the magnetic domain image is 500 mm × 500 mm. This size is generally based on the size of the sample when the magnetic property is measured based on the single sheet tester (SST) specified in JIS C 2556: 2015. Further, the k direction is parallel to the rolling perpendicular direction (TD direction), and the l direction is parallel to the RD direction for observation.

(2−3−2)フーリエ画像の大きさ
観察領域の大きさが500mm×500mmの鋼板を、磁区画像の1画素当たりの空間分解能が25μm以下となるように設定し、グレースケールで取得する。取得した磁区画像は、黒と白とを含め、連続的な256階調で表現する。以降の数値処理において、黒を0、白を255の値(無次元量)として取り扱う。なお、一度の測定で上記測定範囲を観察することが困難な場合は、複数回測定した磁区画像を結合させて一つの磁区画像として取り扱ってもよい。その際、画像同士のつなぎ目に不整合が起こらないよう、観察位置を調整して観察することは当然のことである。
(2-3-2) Size of Fourier image A steel plate having a size of an observation area of 500 mm × 500 mm is set so that the spatial resolution per pixel of the magnetic domain image is 25 μm or less, and is acquired in gray scale. The acquired magnetic domain image is represented by continuous 256 gradations including black and white. In the subsequent numerical processing, black is treated as a value of 0 and white is treated as a value of 255 (dimensionless quantity). If it is difficult to observe the measurement range in one measurement, the magnetic domain images measured a plurality of times may be combined and treated as one magnetic domain image. At that time, it is natural to adjust the observation position and observe so that the joints between the images do not become inconsistent.

(2−3−3)観察する試料
磁区構造は歪等の影響を受けやすいので、上記観察領域は鋼板端部、観察サンプル端部など、鋼板取扱い、及びサンプル切り出しによる歪の影響がほとんど無い領域を選択することは当然である。また、本実施形態の磁区画像は、50Hzで1.9T以上となるような磁界で励磁し、その後、磁界を徐々に小さくしていく方法等によって、予め消磁された状態で観察するものとする。
(2-3-3) Since the magnetic domain structure of the sample to be observed is easily affected by strain, etc., the above-mentioned observation region is an region such as the end of the steel plate and the end of the observation sample, which is hardly affected by strain due to handling of the steel plate and cutting out the sample. It is natural to choose. Further, the magnetic domain image of the present embodiment shall be observed in a pre-demagnetized state by a method of exciting with a magnetic field of 1.9 T or more at 50 Hz and then gradually reducing the magnetic field. ..

(2−3−4)部分フーリエ画像の大きさ
部分フーリエ画像の大きさを2mm×2mmとする。この大きさは部分領域の中に少なくとも1周期以上の180°磁区が含まれるのに十分な大きさである。また、窓関数のシフト量は、25μm以下とする。
(2-3-4) Size of partial Fourier image The size of the partial Fourier image is 2 mm × 2 mm. This size is large enough to include at least one 180 ° magnetic domain in the partial region. The shift amount of the window function is 25 μm or less.

(2−3−5)同一磁区角度領域とみなす磁区角度
部分領域について得られる磁区角度を0degから1deg未満、1deg以上〜5deg未満、5deg以上〜の3つの区域に区分し、隣接する部分領域が同一の区域内にある場合は、磁区角度が連続している、すなわち一つの同一磁区角度領域内にあると判断する。本実施形態では、隣接する部分領域が一つの同一磁区角度領域内にあるか否かは、隣接する部分領域との磁区角度の差に依らないものとする。例えば、磁区角度が0.0degである部分領域と0.9degである部分領域は連続した同一磁区角度領域を形成しているが、0.9degである部分領域と1.1degである部分領域は、磁区角度の差が0.2degではあるが、連続してはおらず、この境界が同一磁区角度領域の境界となる。
(2-3-5) Magnetic domain angle regarded as the same magnetic domain angle region The magnetic domain angle obtained for a partial region is divided into three areas from 0 deg to less than 1 deg, 1 deg or more to less than 5 deg, and 5 deg or more, and adjacent partial regions are formed. When they are in the same area, it is determined that the magnetic domain angles are continuous, that is, they are in one same magnetic domain angle area. In the present embodiment, whether or not the adjacent subregions are in one same magnetic domain angle region does not depend on the difference in the magnetic domain angles from the adjacent subregions. For example, a partial region having a magnetic domain angle of 0.0 deg and a partial region having a magnetic domain angle of 0.9 deg form a continuous same magnetic domain angle region, but a partial region having a magnetic domain angle of 0.9 deg and a partial region having a magnetic domain angle of 1.1 deg are formed. Although the difference in magnetic domain angles is 0.2 deg, they are not continuous, and this boundary is the boundary of the same magnetic domain angle region.

また、区域の区間が不連続である理由は、方向性電磁鋼板はGoss方位に高度に集積しているため、0degから1deg未満の領域における0.5degの方位変化と、5deg以上の領域における0.5degの方位変化は、磁気特性に与える影響が大きく異なる。特に、0degから1deg未満の領域における角度の変化が最も磁気特性に影響を与えるため、このように0degに近いほど区間を短くした。 The reason why the sections of the area are discontinuous is that the grain-oriented electrical steel sheets are highly integrated in the Goss direction, so that the orientation change is 0.5 deg in the region from 0 deg to less than 1 deg and 0 in the region of 5 deg or more. The effect of the directional change of .5 deg on the magnetic characteristics is significantly different. In particular, since the change in angle in the region from 0 deg to less than 1 deg has the greatest effect on the magnetic characteristics, the interval is shortened as it is closer to 0 deg.

注意を要するのは、同一磁区角度領域の境界は基本的に上記のように決定されるが、実際の鋼板においては、180°磁区内に生じる還流磁区、鋼板表面に生じた傷等による測定、測定時のノイズ等によって、大きな同一磁区角度領域の内部に微小な同一磁区角度領域が存在しているように観察されることである。このように観察される微小な領域は、騒音改善を目的として本実施形態で制御すべき同一磁区角度領域の平均径の評価においては、外乱要因となり、本実施形態が見出した高磁場領域での騒音と同一磁区角度領域の平均径との相関を著しく低下させる。このため、本実施形態においては、上記の操作において面積が10.0mm以下となる領域については、その領域を取り囲む境界は存在しないものとして取り扱う。すなわち、10.0mm以下の面積で観察される領域は、その周囲の領域と同一の磁区角度領域として取り扱い、以下で説明する平均径の導出においては、「観察領域内に存在する同一磁区角度領域の個数」としては数えない。 It should be noted that the boundary of the same magnetic domain angle region is basically determined as described above, but in an actual steel plate, measurement due to a reflux magnetic domain generated in the 180 ° magnetic domain, scratches on the surface of the steel plate, etc. It is observed that a minute magnetic domain angle region exists inside a large magnetic domain angle region due to noise or the like at the time of measurement. The minute region observed in this way becomes a disturbance factor in the evaluation of the average diameter of the same magnetic domain angle region to be controlled in the present embodiment for the purpose of improving noise, and is found in the high magnetic field region of the present embodiment. The correlation between noise and the average diameter in the same magnetic domain angle region is significantly reduced. Therefore, in the present embodiment , the region having an area of 10.0 mm 2 or less in the above operation is treated as if there is no boundary surrounding the region. That is, the region observed in an area of 10.0 mm 2 or less is treated as the same magnetic domain angle region as the surrounding region, and in the derivation of the average diameter described below, "the same magnetic domain angle existing in the observation region" is used. It is not counted as "the number of regions".

(2−3−6)同一磁区角度領域の平均径
同一磁区角度領域の平均径は、観察領域における同一磁区角度領域の円相当径である。すなわち、(観察領域の面積)/(観察領域内に存在する同一磁区角度領域の個数)により平均同一磁区角度領域面積Sを求め、S=πdとなるdを同一磁区角度領域の平均径とする。この際、観察領域の最外境界に接する同一磁区角度領域については、該コロニーが観察領域外にも鏡面対称でつながっているとみなし、個数を「0.5個」として積算することとする。
(2-3-6) Average diameter of the same magnetic domain angle region The average diameter of the same magnetic domain angle region is the equivalent circle diameter of the same magnetic domain angle region in the observation region. That is, by (the area of the observation region) / (number of the same domain angular region present in the observation area) to determine the average same domain angular region area S A, the average of the same domain angular region d to be S A = πd 2 The diameter. At this time, with respect to the same magnetic domain angle region tangent to the outermost boundary of the observation region, it is considered that the colonies are connected to the outside of the observation region in a mirror-symmetrical manner, and the number is calculated as "0.5".

本実施形態では、同一磁区角度領域の平均径を5.0mm以上とする。これにより、高磁場領域での伸び磁歪が効率的に抑制され、鋼板の面外振動による騒音が顕著に低減される。好ましくは8.0mm以上、さらに好ましくは10.0mm以上である。同一磁区角度領域の平均径の上限は特に限定する必要はなく、本実施形態の効果を発揮するという観点では、同一磁区角度領域の平均径は大きいほど好ましい。例えば、コイルで製造される鋼板全体が単一の同一磁区角度領域として認識されることは技術的には理想的な状態と言える。ただし、結晶粒径が100mm程度にとどまる現状の実用的な方向性電磁鋼板において、幅数100mm、長さ数100m以上にも及ぶコイル全体が単一の同一磁区角度領域となることが現実的でないことも明白である。現状の製造プロセスにより製造される方向性電磁鋼板おける同一磁区角度領域の現実的な最大径としては500mm、さらには300mm程度が挙げられる。本実施形態において、観察領域を500mm×500mmと設定しているのも同一磁区角度領域の現実的な最大径を考慮したものである。 In the present embodiment, the average diameter of the same magnetic domain angle region is 5.0 mm or more. As a result, the elongation magnetostriction in the high magnetic field region is efficiently suppressed, and the noise due to the out-of-plane vibration of the steel sheet is remarkably reduced. It is preferably 8.0 mm or more, more preferably 10.0 mm or more. The upper limit of the average diameter of the same magnetic domain angle region is not particularly limited, and from the viewpoint of exerting the effect of the present embodiment, the larger the average diameter of the same magnetic domain angle region is, the more preferable. For example, it is technically ideal that the entire steel sheet manufactured by the coil is recognized as a single magnetic domain angle region. However, in the current practical grain-oriented electrical steel sheet having a crystal grain size of only about 100 mm, it is not realistic that the entire coil having a width of several 100 mm and a length of several 100 m or more becomes a single magnetic domain angle region. It is also clear. The practical maximum diameter of the same magnetic domain angle region in the grain-oriented electrical steel sheet manufactured by the current manufacturing process is about 500 mm and further about 300 mm. In the present embodiment, the observation region is set to 500 mm × 500 mm in consideration of the realistic maximum diameter of the same magnetic domain angle region.

同一磁区角度領域が大きくなると鋼板の面外振動による騒音が抑制される理由は明確ではないが以下のように推定している。還流磁区は、結晶中の原子配列が乱れた領域に発生しやすい。方向性電磁鋼板の結晶組織において原子配列が乱れた領域である結晶粒界は、還流磁区が発生しやすい領域であるが、その発生頻度は結晶粒界をまたいだ方位変化、元素偏析、歪蓄積、さらには鋼板表面性状などにより影響される。このため、還流磁区が発生しやすい結晶粒界と発生しにくい結晶粒界が存在し、結晶粒径が同じ(結晶粒界の存在頻度が同じ)でも、還流磁区が発生しにくい結晶粒界の存在割合が多ければ還流磁区の存在頻度は低下する。結晶粒界において還流磁区が発生しにくいと、180°磁区は磁区角度をほとんど変化させず結晶粒界をまたいで連続的な空間を占めるようになる。この状況は本実施形態が規定する同一磁区角度領域の平均径が大きい状況であり、還流磁区の存在割合が少ないため伸び磁歪が抑制され、結果として高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音が低下する。さらに、180°磁区の角度が0degに近ければ近いほど、高磁場領域まで励磁した際に磁化回転が発生しづらくなる。磁化回転は、磁歪波形に高調波成分を生じさせ騒音の増大を招くため、低減することが好ましい。したがって、0〜1degの領域の面積が最大であることが望ましいと言える。具体的には、本発明の好ましい形態においては、0〜1degの領域の面積は全面積の70%以上にも及ぶ。特に好ましい形態では90%以上にもなる。ただし、高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音は、単純に伸び磁歪を小さくしただけで抑制可能ではないことは前述のとおりであり、以下に説明するような磁区構造の総合的な変化が高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音の抑制には必要と考えている。 The reason why the noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet is suppressed when the same magnetic domain angle region becomes large is not clear, but it is estimated as follows. Reflux magnetic domains are likely to occur in regions where the atomic arrangement in the crystal is disturbed. The grain boundaries, which are regions where the atomic arrangement is disturbed in the crystal structure of the directional electromagnetic steel plate, are regions where recirculation magnetic domains are likely to occur, but the frequency of occurrence is orientation change, element segregation, and strain accumulation across the crystal grain boundaries. Furthermore, it is affected by the surface texture of the steel plate. For this reason, there are crystal grain boundaries where reflux magnetic boundaries are likely to occur and crystal grain boundaries where it is difficult to occur, and even if the crystal grain size is the same (the frequency of existence of crystal grain boundaries is the same), the crystal grain boundaries where reflux magnetic boundaries are unlikely to occur If the abundance ratio is high, the abundance frequency of the recirculated magnetic group decreases. When the reflux magnetic domain is unlikely to occur at the grain boundaries, the 180 ° magnetic domain hardly changes the magnetic domain angle and occupies a continuous space across the grain boundaries. This situation is a situation in which the average diameter of the same magnetic domain angle region defined by the present embodiment is large, and the elongation magnetostriction is suppressed because the presence ratio of the reflux magnetic domain is small, and as a result, it is caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet in the high magnetic field region. Noise is reduced. Further, the closer the angle of the 180 ° magnetic domain is to 0 deg, the less likely it is that magnetization rotation will occur when excited to a high magnetic field region. Magnetization rotation is preferably reduced because it causes harmonic components in the magnetostrictive waveform and causes an increase in noise. Therefore, it can be said that it is desirable that the area of the region of 0 to 1 deg is the maximum. Specifically, in the preferred embodiment of the present invention, the area of the region of 0 to 1 deg extends to 70% or more of the total area. In a particularly preferable form, it is as high as 90% or more. However, as mentioned above, the noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet in the high magnetic field region cannot be suppressed simply by reducing the elongation magnetostriction. It is considered necessary to suppress the noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet in the high magnetic field region.

本実施形態により得られる磁区構造は、結晶粒径の粗大化とは独立に作用する。一般的に、結晶粒径が粗大化すれば同一磁区角度領域も粗大化していく。しかしながら、本実施形態における同一磁区角度領域の粗大化は、結晶粒径の粗大化によって成し遂げられた場合、必ずしも高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音の抑制には寄与しないと考えられる。なぜならば、結晶粒径の粗大化による同一磁区角度領域の粗大化のみでは、隣接結晶粒との結晶方位差に起因した還流磁区の低減が不十分であるためであると推察している。したがって、本実施形態における同一磁区角度領域の粗大化は粒界の有無に関わらず生じる。理想的には、粒界をまたいで同一磁区角度領域が存在することが理想的である。したがって、この理想状態を評価するため、式(8)のように、方向性電磁鋼板の結晶粒径Rcと同一磁区角度領域の平均径dの比を取ることで、その影響を評価する。
d/Rc≧1.1 …(8)
ここで、Rcは方向性電磁鋼板の平均の円相当径であり、平均結晶粒面積Sを求め、S=πRcとなるRcを結晶粒径とする。なお、上記の結晶粒径Rcは、母鋼板の表面に酸化物等からなる一次被膜(グラス被膜、中間層)、絶縁被膜等を有している場合は、これらを公知の方法で除去してから目視により測定する。
The magnetic domain structure obtained by this embodiment acts independently of the coarsening of the crystal grain size. Generally, as the crystal grain size becomes coarser, the same magnetic domain angle region also becomes coarser. However, it is considered that the coarsening of the same magnetic domain angle region in the present embodiment does not necessarily contribute to the suppression of noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet in the high magnetic field region when it is achieved by the coarsening of the crystal grain size. Be done. It is presumed that this is because the reduction of the reflux magnetic domain due to the difference in crystal orientation with the adjacent crystal grains is insufficient only by coarsening the same magnetic domain angle region by coarsening the crystal grain size. Therefore, coarsening of the same magnetic domain angle region in the present embodiment occurs regardless of the presence or absence of grain boundaries. Ideally, the same magnetic domain angle region exists across the grain boundaries. Therefore, in order to evaluate this ideal state, the effect is evaluated by taking the ratio of the crystal grain size Rc of the grain-oriented electrical steel sheet to the average diameter d in the same magnetic domain angle region as in the equation (8).
d / Rc ≧ 1.1… (8)
Here, Rc is the circle equivalent diameter of the average grain-oriented electrical steel sheet, an average crystal grain area S B, the Rc of the S B = πRc 2 and the crystal grain size. When the above-mentioned crystal grain size Rc has a primary coating (glass coating, intermediate layer) made of an oxide or the like, an insulating coating, or the like on the surface of the mother steel plate, these are removed by a known method. Visually measure from.

一般的に磁区角度が大きくなると、磁気特性の低下(ヒステリシス損の増加)という悪影響を避けることができない。一方、本実施形態が特徴とする結晶粒界をまたいだ磁区構造の連続状態は、磁区角度を維持した状態で連続するため、同一磁区角度領域が粗大化しても磁区角度自体は大きくはならない。このため、磁区角度拡大に起因する磁気特性の低下(ヒステリシス損の増加)は本質的に問題とならない。 Generally, when the magnetic domain angle becomes large, an adverse effect of a decrease in magnetic characteristics (increase in hysteresis loss) cannot be avoided. On the other hand, since the continuous state of the magnetic domain structure across the crystal grain boundaries, which is a feature of the present embodiment, is continuous while maintaining the magnetic domain angle, the magnetic domain angle itself does not increase even if the same magnetic domain angle region becomes coarse. Therefore, the decrease in magnetic characteristics (increase in hysteresis loss) due to the expansion of the magnetic domain angle is essentially not a problem.

上述のように、同一磁区角度領域の平均径の上限は特に限定する必要はないが、同一磁区角度領域が大きくなるということは、還流磁区の存在頻度の低下につながり、高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音の低下にとって好都合となる。とは言え、実用的な鋼板で達成可能な同一磁区角度領域の平均径は100mm程度であり、これが現実的な上限となる。 As described above, the upper limit of the average diameter of the same magnetic domain angle region is not particularly limited, but an increase in the same magnetic domain angle region leads to a decrease in the frequency of existence of the reflux magnetic domain, and the steel sheet in the high magnetic field region. It is convenient for the reduction of noise caused by the out-of-plane vibration of the magnetic domain. However, the average diameter of the same magnetic domain angle region that can be achieved with a practical steel sheet is about 100 mm, which is a realistic upper limit.

さらに、上記のように決定される部分領域により、磁区角度の変動の大きさを以下のように規定する。
(2−3−7)磁区角度の変動
観察領域について、また、RD方向と平行であるl方向について隣接する部分領域の磁区角度の差の絶対値の総合計をΔθl(deg)とし、TD方向と平行であるk方向について隣接する部分領域の磁区角度の差の絶対値の総合計をΔθk(deg)とし、さらに同一磁区角度領域の導出に用いた部分領域の面積の総合計をS(mm)とするとき、以下の式(9)を満足することを好ましい形態とする。
(Δθl+Δθk)/S≦1.0degmm−2 …(9)
Further, the magnitude of the fluctuation of the magnetic domain angle is defined as follows by the partial region determined as described above.
(2-3-7) Fluctuation of magnetic domain angle The total of the absolute values of the differences in the magnetic domain angles of the adjacent subregions in the observed region and in the l direction parallel to the RD direction is Δθl (deg), and the TD direction. The total sum of the absolute values of the differences in the magnetic domain angles of the adjacent sub-domains in the k direction parallel to is Δθk (deg), and the total sum of the areas of the sub-domains used to derive the same magnetic domain angle region is S (mm). In the case of 2 ), it is preferable that the following formula (9) is satisfied.
(Δθl + Δθk) / S≤1.0degmm -2 ... (9)

式(9)の値は、l方向、すなわち鋼板圧延方向における単位面積当たりの磁区角度変動の大きさを表しており、上述のように、結晶粒径の影響を除外して、磁区構造の連続性を表す指標となる。この値が小さいほど、磁区角度のばらつきが小さいことになり、同一磁区角度領域の境界での還流磁区の発生が抑制されている状況に相当する。式(9)は好ましくは0.8degmm−2以下、さらに好ましくは0.6degmm−2以下である。式(9)の下限は特に限定する必要はなく、本実施形態の効果を発揮するという観点では、ゼロ、すなわち500mm×500mmの観察領域が単一の同一磁区角度領域であり、さらに同一磁区角度領域の内部においても磁区角度の変動が全くないことは理想的な状態と言える。ただし、実用的な方向性電磁鋼板においてこのような状態とすることは困難であり、ひとつの結晶粒の内部においてさえも隣接結晶粒との結晶方位差や粒界形態による影響、さらには表面粗度のような形状的な変動に起因した磁区角度の変動を完全に除去することは困難と言える。現状の製造プロセスにより製造される方向性電磁鋼板おける式(9)の現実的な下限値としては0.01degmm−2、さらには0.005degmm−2程度が挙げられる。 The value of the formula (9) represents the magnitude of the magnetic domain angle variation per unit area in the l direction, that is, the rolling direction of the steel sheet, and as described above, excluding the influence of the crystal grain size, the magnetic domain structure is continuous. It is an index showing sex. The smaller this value is, the smaller the variation in the magnetic domain angle is, which corresponds to the situation where the generation of the reflux magnetic domain at the boundary of the same magnetic domain angle region is suppressed. The formula (9) is preferably 0.8 degmm -2 or less, more preferably 0.6 degmm -2 or less. The lower limit of the formula (9) is not particularly limited, and from the viewpoint of exerting the effect of the present embodiment, zero, that is, an observation region of 500 mm × 500 mm is a single same magnetic domain angle region, and further, the same magnetic domain angle. It can be said that it is an ideal state that there is no change in the magnetic domain angle even inside the region. However, it is difficult to achieve such a state in a practical grain-oriented electrical steel sheet, and even inside one crystal grain, the influence of the crystal orientation difference with the adjacent crystal grain, the grain boundary morphology, and the surface roughness It can be said that it is difficult to completely eliminate the fluctuation of the magnetic domain angle caused by the fluctuation of the shape such as the degree. As a practical lower limit value of the formula (9) in the grain - oriented electrical steel sheet manufactured by the current manufacturing process, 0.01 degmm-2 and further 0.005 degmm-2 can be mentioned.

なお、本明細書における「高磁場領域」とは、方向性電磁鋼板中の磁場として1.9T以上の領域を想定して用いている。ただし、現実の鉄心において素材として使用されている方向性電磁鋼板の全ての部分が1.9T以上になる状況はない。現実の鉄心においては磁束に疎密があり、磁束が通過しにくい部位での磁束密度は1.9T未満となっている状況は当然である。このような状況を勘案しても、本実施形態の効果として発現する高磁場領域での鋼板の面外振動に起因する騒音は、鋼板の少なくとも一部が拘束された状況で鋼板の少なくとも一部が1.9T以上の磁束密度で磁化された際の鋼板の寸法変化に起因する振動、として理解される。 The "high magnetic field region" in the present specification is used assuming a region of 1.9 T or more as the magnetic field in the grain-oriented electrical steel sheet. However, there is no situation where all parts of the grain-oriented electrical steel sheet used as a material in an actual iron core are 1.9 T or more. In an actual iron core, the magnetic flux is sparse and dense, and it is natural that the magnetic flux density in the portion where the magnetic flux is difficult to pass is less than 1.9 T. Even in consideration of such a situation, the noise caused by the out-of-plane vibration of the steel sheet in the high magnetic field region, which is exhibited as an effect of the present embodiment, is at least a part of the steel sheet in a situation where at least a part of the steel sheet is constrained. Is understood as vibration caused by a dimensional change of the steel sheet when magnetized with a magnetic flux density of 1.9 T or more.

(3)方向性電磁鋼板の板厚
本実施形態で発現する結晶粒界での磁区構造の連続化効果が、鋼板の磁化に伴う鋼板面外への撓みを抑制して騒音を抑えることは上述の通りである。また、鋼板が薄いほど鋼板が撓みやすくなるため、本実施形態の効果は、板厚が薄い鋼板で発揮されやすいことも上述の通りである。厳密には板厚が厚くても本実施形態の効果は発揮される。本実施形態で注目する騒音は、鉄心設計や鉄心構造も含めた鋼板の面内方向での拘束の程度にも依存するため、実用的な騒音改善効果の有無を方向性電磁鋼板の板厚だけで決定することはできないが、一般的な鉄心において十分な効果が発揮される方向性電磁鋼板の板厚の目途としては0.35mm以下が挙げられる。0.25mm以下の鋼板では本実施形態の効果が明確になり、0.15mm以下の鋼板であれば本実施形態のメリットは顕著である。
(3) Plate thickness of grain-oriented electrical steel sheet It is described above that the continuous effect of the magnetic domain structure at the grain boundaries expressed in the present embodiment suppresses the deflection of the steel sheet out of the surface due to the magnetization of the steel sheet and suppresses noise. It is a street. Further, as described above, the thinner the steel plate, the easier it is for the steel plate to bend. Therefore, the effect of the present embodiment is likely to be exhibited by the thin steel plate. Strictly speaking, the effect of this embodiment is exhibited even if the plate thickness is thick. Since the noise of interest in this embodiment depends on the degree of restraint of the steel sheet in the in-plane direction including the core design and the core structure, the presence or absence of a practical noise improvement effect depends only on the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet. Although it cannot be determined by, the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet that exerts a sufficient effect on a general steel core is 0.35 mm or less. The effect of this embodiment is clarified for a steel plate of 0.25 mm or less, and the merit of this embodiment is remarkable for a steel plate of 0.15 mm or less.

(4)方向性電磁鋼板の製造方法
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を説明する。
(4) Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet Next, a method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment will be described.

図9は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法を例示する流れ図である。図9に示すように、本実施形態に係る方向性電磁鋼板(珪素鋼板)の製造方法は、鋳造工程(S11)と、熱間圧延工程(S12)と、熱延板焼鈍工程(S13)と、冷間圧延工程(S14)と、脱炭焼鈍工程(S15)と、焼鈍分離剤塗布工程(S16)と、仕上げ焼鈍工程(S17)と、絶縁被膜形成工程(S21)とを備える。また、必要に応じて、脱炭焼鈍工程から仕上げ焼鈍工程までの任意のタイミングで窒化処理を行ってもよく、冷間圧延工程後の任意のタイミングで磁区制御工程(S22)をさらに有してもよい。 FIG. 9 is a flow chart illustrating a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment. As shown in FIG. 9, the method for manufacturing the directional electromagnetic steel plate (silicon steel plate) according to the present embodiment includes a casting step (S11), a hot rolling step (S12), and a hot rolling plate annealing step (S13). A cold rolling step (S14), a decarburization annealing step (S15), a quenching separator coating step (S16), a finish annealing step (S17), and an insulating film forming step (S21) are provided. Further, if necessary, the nitriding treatment may be performed at an arbitrary timing from the decarburization annealing step to the finish annealing step, and the magnetic domain control step (S22) is further provided at an arbitrary timing after the cold rolling step. May be good.

本実施形態の鋼板の特徴である磁区構造を好ましく制御するには、上記絶縁被膜形成工程における張力の制御が重要である。その他の製造条件は、従来の公知の方向性電磁鋼板の製造方法を適用することができる。例えば、高温スラブ加熱によって形成するMnSやAlNをインヒビターとして利用する製造方法や、低温スラブ加熱とその後の窒化処理によって形成するAlNをインヒビターとして利用する製造方法などがある。本実施形態の特徴である切り替えは、何れの製造方法でも適用が可能であり、特定の製造方法に限定されない。以下では、窒化処理を適用する製造方法を一例として説明する。 In order to preferably control the magnetic domain structure, which is a feature of the steel sheet of the present embodiment, it is important to control the tension in the insulating film forming step. For other manufacturing conditions, a conventionally known method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheets can be applied. For example, there are a production method using MnS and AlN formed by high temperature slab heating as an inhibitor, and a production method using AlN formed by low temperature slab heating and subsequent nitriding treatment as an inhibitor. The switching, which is a feature of the present embodiment, can be applied to any manufacturing method, and is not limited to a specific manufacturing method. Hereinafter, a manufacturing method to which the nitriding treatment is applied will be described as an example.

(鋳造工程)
鋳造工程(S11)では、スラブを準備する。スラブの製造方法の一例は次のとおりである。溶鋼を製造(溶製)する。溶鋼を用いてスラブを製造する。連続鋳造法によりスラブを製造してもよい。溶鋼を用いてインゴットを製造し、インゴットを分塊圧延してスラブを製造してもよい。スラブの厚さは、特に限定されない。スラブの厚さは、たとえば、150〜350mmである。スラブの厚さは、好ましくは、220〜280mmである。スラブとして、厚さが10〜70mmの、いわゆる薄スラブを用いてもよい。薄スラブを用いる場合、熱間圧延工程にて、仕上げ圧延前の粗圧延を省略することができる。
(Casting process)
In the casting step (S11), a slab is prepared. An example of a slab manufacturing method is as follows. Manufacture (melt) molten steel. Manufacture slabs using molten steel. The slab may be manufactured by a continuous casting method. An ingot may be produced using molten steel, and the ingot may be lump-rolled to produce a slab. The thickness of the slab is not particularly limited. The thickness of the slab is, for example, 150-350 mm. The thickness of the slab is preferably 220 to 280 mm. As the slab, a so-called thin slab having a thickness of 10 to 70 mm may be used. When a thin slab is used, rough rolling before finish rolling can be omitted in the hot rolling step.

スラブの化学組成は、一般的な方向性電磁鋼板の製造に用いられるスラブの化学組成を用いることができる。スラブの化学組成はたとえば、次の元素を含有する。 As the chemical composition of the slab, the chemical composition of the slab used in the production of general grain-oriented electrical steel sheets can be used. The chemical composition of the slab contains, for example, the following elements:

C:0〜0.0850%
炭素(C)は、製造過程では一次再結晶組織の制御に有効な元素であるものの、最終製品のC含有量が過剰であると磁気特性に悪影響を及ぼす。したがって、スラブのC含有量は0〜0.0850%であればよい。C含有量の好ましい上限は0.0750%である。Cは後述の脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後には0.0050%以下となる。Cを含む場合、工業生産における生産性を考慮すると、C含有量の下限は0%超であってもよく、0.0010%であってもよい。
C: 0 to 0.0850%
Carbon (C) is an element effective in controlling the primary recrystallization structure in the manufacturing process, but if the C content of the final product is excessive, it adversely affects the magnetic properties. Therefore, the C content of the slab may be 0 to 0.0850%. The preferred upper limit of the C content is 0.0750%. C is purified in the decarburization annealing step and the finish annealing step described later, and becomes 0.0050% or less after the finish annealing step. When C is contained, the lower limit of the C content may be more than 0% or 0.0010% in consideration of productivity in industrial production.

Si:2.0〜7.0%
シリコン(Si)は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。Si含有量が2.0%未満であれば、仕上げ焼鈍時にオーステナイト変態が生じて、方向性電磁鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。一方、Si含有量が7.0%を超えれば、冷間加工性が低下して、冷間圧延時に割れが発生しやすくなる。Si含有量の好ましい下限は2.50%であり、さらに好ましくは3.0%である。Si含有量の好ましい上限は4.50%であり、さらに好ましくは4.0%である。
Si: 2.0-7.0%
Silicon (Si) increases the electrical resistance of grain-oriented electrical steel sheets and reduces iron loss. If the Si content is less than 2.0%, austenite transformation occurs during finish annealing, and the crystal orientation of the grain-oriented electrical steel sheet is impaired. On the other hand, if the Si content exceeds 7.0%, the cold workability is lowered and cracks are likely to occur during cold rolling. The lower limit of the Si content is preferably 2.50%, more preferably 3.0%. The preferred upper limit of the Si content is 4.50%, more preferably 4.0%.

Mn:0.〜1.0%
マンガン(Mn)は、S又はSeと結合して、MnS、又は、MnSeを生成し、インヒビターとして機能する。Mn含有量は0〜1.0%であればよい。Mnを含有させる場合、Mn含有量が0.05〜1.0%の範囲内にある場合に、二次再結晶が安定するので好ましい。本実施形態では、インヒビターの機能の一部をNb群元素の窒化物によって担うことが可能である。この場合は、一般的なインヒビターとしてのMnS、又は、MnSe強度は弱めに制御する。このため、Mn含有量の好ましい上限は0.50%であり、さらに好ましくは0.20%である。
Mn: 0. ~ 1.0%
Manganese (Mn) binds to S or Se to produce MnS or MnSe and functions as an inhibitor. The Mn content may be 0 to 1.0%. When Mn is contained, it is preferable that the secondary recrystallization is stable when the Mn content is in the range of 0.05 to 1.0%. In this embodiment, a part of the function of the inhibitor can be carried by the nitride of the Nb group element. In this case, the strength of MnS or MnSe as a general inhibitor is controlled to be weak. Therefore, the preferable upper limit of the Mn content is 0.50%, and more preferably 0.20%.

S:0〜0.0350%
Se:0〜0.0350%
硫黄(S)及びセレン(Se)は、Mnと結合して、MnS又はMnSeを生成し、インヒビターとして機能する。S含有量は0〜0.0350%であればよく、Se含有量は0〜0.0350%であればよい。S及びSeの少なくとも一方を含有させる場合、S及びSeの含有量が合計で0.0030〜0.0350%であれば、二次再結晶が安定するので好ましい。本実施形態では、インヒビターの機能の一部をNb群元素の窒化物によって担うことが可能である。この場合は、一般的なインヒビターとしてのMnS、又は、MnSe強度は弱めに制御する。このため、S及びSe含有量の合計の好ましい上限は0.0250%であり、さらに好ましくは0.010%である。S及びSeは仕上げ焼鈍後に残留すると化合物を形成し、鉄損を劣化させる。そのため、仕上げ焼鈍中の純化により、S及びSeをできるだけ少なくすることが好ましい。
S: 0 to 0.0350%
Se: 0-0.0350%
Sulfur (S) and selenium (Se) combine with Mn to produce MnS or MnSe, which functions as an inhibitor. The S content may be 0 to 0.0350%, and the Se content may be 0 to 0.0350%. When at least one of S and Se is contained, it is preferable that the total content of S and Se is 0.0030 to 0.0350% because secondary recrystallization is stable. In this embodiment, a part of the function of the inhibitor can be carried by the nitride of the Nb group element. In this case, the strength of MnS or MnSe as a general inhibitor is controlled to be weak. Therefore, the preferable upper limit of the total S and Se contents is 0.0250%, and more preferably 0.010%. When S and Se remain after finish annealing, they form compounds and deteriorate iron loss. Therefore, it is preferable to reduce S and Se as much as possible by purifying during finish annealing.

ここで、「S及びSeの含有量が合計で0.0030〜0.0350%」であるとは、スラブの化学組成がS又はSeのいずれか一方のみを含有し、S又はSeのいずれか一方の含有量が0.0030〜0.0350%であってもよいし、スラブがS及びSeの両方を含有し、S及びSeの含有量が合計で0.0030〜0.0350%であってもよい。 Here, "the total content of S and Se is 0.0030 to 0.0350%" means that the chemical composition of the slab contains only either S or Se, and either S or Se. One content may be 0.0030 to 0.0350%, the slab contains both S and Se, and the total content of S and Se is 0.0030 to 0.0350%. You may.

Al:0〜0.0650%
アルミニウム(Al)は、Nと結合して(Al、Si)Nとして析出し、インヒビターとして機能する。Al含有量は0〜0.0650%であればよい。Alを含有させる場合、Alの含有量が0.010〜0.065%の範囲内にある場合に、後述の窒化により形成されるインヒビターとしてのAlNは二次再結晶温度域を拡大し、特に高温域での二次再結晶が安定するので好ましい。Al含有量の好ましい下限は0.020%であり、さらに好ましくは0.0250%である。二次再結晶の安定性の観点から、Al含有量の好ましい上限は0.040%であり、さらに好ましくは0.030%である。
Al: 0-0.0650%
Aluminum (Al) binds to N and precipitates as (Al, Si) N, and functions as an inhibitor. The Al content may be 0 to 0.0650%. When Al is contained, when the Al content is in the range of 0.010 to 0.065%, AlN as an inhibitor formed by nitriding described later expands the secondary recrystallization temperature range, particularly. It is preferable because the secondary recrystallization in the high temperature range is stable. The lower limit of the Al content is preferably 0.020%, more preferably 0.0250%. From the viewpoint of stability of secondary recrystallization, the preferable upper limit of the Al content is 0.040%, more preferably 0.030%.

N:0〜0.0120%
窒素(N)は、Alと結合してインヒビターとして機能する。N含有量は0〜0.0120%であればよい。Nは製造過程の途中で窒化により含有させることが可能であるため下限が0%でもよい。一方、Nを含有させる場合、N含有量が0.0120%を超えれば、鋼板中に欠陥の一種であるブリスタが発生しやすくなる。N含有量の好ましい上限は0.010%であり、さらに好ましくは0.0090%である。Nは仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後には0.0050%以下となる。
N: 0 to 0.0120%
Nitrogen (N) binds to Al and functions as an inhibitor. The N content may be 0 to 0.0120%. Since N can be contained by nitriding in the middle of the manufacturing process, the lower limit may be 0%. On the other hand, when N is contained, if the N content exceeds 0.0120%, blister, which is a kind of defect, is likely to occur in the steel sheet. The preferred upper limit of the N content is 0.010%, more preferably 0.0090%. N is purified in the finish annealing step and becomes 0.0050% or less after the finish annealing step.

スラブの化学組成の残部はFe及び不純物からなる。なお、ここでいう「不純物」は、スラブを工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、又は製造の過程で混入する成分から不可避的に混入し、本実施形態の効果に実質的に影響を与えない元素を意味する。 The rest of the chemical composition of the slab consists of Fe and impurities. It should be noted that the "impurity" referred to here is unavoidably mixed from the components contained in the raw materials or the components mixed in the manufacturing process when the slab is industrially manufactured, and substantially affects the effect of the present embodiment. It means an element that does not affect.

また、スラブは、製造上の課題解決のほか、化合物形成によるインヒビター機能の強化や磁気特性への影響を考慮して、上記Feの一部に代えて、公知の選択元素を含有してもよい。選択元素として、たとえば、次の元素が挙げられる。 Further, the slab may contain a known selective element instead of a part of Fe in consideration of the enhancement of the inhibitor function by compound formation and the influence on the magnetic properties in addition to solving the problems in production. .. Examples of the selection element include the following elements.

Cu:0〜0.40%
Bi:0〜0.010%
B:0〜0.080%
P:0〜0.50%
Ti:0〜0.0150%
Sn:0〜0.10%
Sb:0〜0.10%
Cr:0〜0.30%
Ni:0〜1.0%
Nb:0〜0.030%
V:0〜0.030%
Mo:0〜0.030%
Ta:0〜0.030%
W:0〜0.030%
これらの選択元素は、公知の目的に応じて含有させればよい。これらの選択元素の含有量の下限値を設ける必要はなく、下限値が0%でもよい。
Cu: 0-0.40%
Bi: 0-0.010%
B: 0 to 0.080%
P: 0 to 0.50%
Ti: 0 to 0.0150%
Sn: 0 to 0.10%
Sb: 0 to 0.10%
Cr: 0 to 0.30%
Ni: 0-1.0%
Nb: 0 to 0.030%
V: 0 to 0.030%
Mo: 0-0.030%
Ta: 0-0.030%
W: 0 to 0.030%
These selective elements may be contained according to a known purpose. It is not necessary to set the lower limit of the content of these selective elements, and the lower limit may be 0%.

(熱間圧延工程)
熱間圧延工程(S12)は、所定の温度(例えば1100〜1400℃)に加熱されたスラブの熱間圧延を行い、熱間圧延鋼板を得る工程である。熱間圧延工程では、例えば、鋳造工程後に加熱された珪素鋼素材(スラブ)の粗圧延を行った後、仕上げ圧延を行って所定厚さ、例えば、1.8〜3.5mmの熱間圧延鋼板とする。仕上げ圧延終了後、熱間圧延鋼板を所定の温度で巻き取る。
(Hot rolling process)
The hot rolling step (S12) is a step of hot rolling a slab heated to a predetermined temperature (for example, 1100 to 1400 ° C.) to obtain a hot rolled steel sheet. In the hot rolling step, for example, after rough rolling of a silicon steel material (slab) heated after the casting step, finish rolling is performed to perform hot rolling having a predetermined thickness, for example, 1.8 to 3.5 mm. Use a steel plate. After the finish rolling is completed, the hot-rolled steel sheet is wound at a predetermined temperature.

インヒビターとしてのMnS強度はそれほど必要でないため、生産性を考慮すれば、スラブ加熱温度は1100℃〜1280℃とすることが好ましい。 Since the MnS strength as an inhibitor is not so required, the slab heating temperature is preferably 1100 ° C. to 1280 ° C. in consideration of productivity.

(熱延板焼鈍工程)
熱延板焼鈍工程(S13)は、熱間圧延工程で得た熱間圧延鋼板を所定の温度条件(例えば750〜1200℃で30秒間〜10分間)で焼鈍して、熱延焼鈍板を得る工程である。
(Hot rolled plate annealing process)
In the hot-rolled sheet annealing step (S13), the hot-rolled steel sheet obtained in the hot-rolled step is annealed under predetermined temperature conditions (for example, 750 to 1200 ° C. for 30 seconds to 10 minutes) to obtain a hot-rolled sheet. It is a process.

(冷間圧延工程)
冷間圧延工程(S14)は、熱延板焼鈍工程で得た熱延焼鈍板を、1回の冷間圧延、又は焼鈍(中間焼鈍)を介して複数回(2回以上)の冷間圧延(例えば総冷延率で80〜95%)により、例えば、0.10〜0.50mmの厚さを有する冷間圧延鋼板を得る工程である。
(Cold rolling process)
In the cold rolling step (S14), the hot-rolled annealed sheet obtained in the hot-rolled sheet annealing step is cold-rolled one time or a plurality of times (two or more times) through annealing (intermediate annealing). (For example, the total cold rolling ratio is 80 to 95%), for example, a step of obtaining a cold rolled steel sheet having a thickness of 0.10 to 0.50 mm.

(脱炭焼鈍工程)
脱炭焼鈍工程(S15)は、冷間圧延工程で得た冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍(例えば700〜900℃で1〜3分間)を行い、一次再結晶が生じた脱炭焼鈍鋼板を得る工程である。冷間圧延鋼板に脱炭焼鈍を行うことで、冷間圧延鋼板中に含まれるCが除去される。脱炭焼鈍は、冷間圧延鋼板中に含まれる「C」を除去するために、湿潤雰囲気中で行うことが好ましい。
(Decarburization annealing process)
In the decarburization annealing step (S15), the cold-rolled steel sheet obtained in the cold rolling step is decarburized and annealed (for example, at 700 to 900 ° C. for 1 to 3 minutes) to obtain a decarburized annealed steel sheet in which primary recrystallization has occurred. This is the process of obtaining. By decarburizing and annealing the cold-rolled steel sheet, C contained in the cold-rolled steel sheet is removed. The decarburization annealing is preferably performed in a moist atmosphere in order to remove "C" contained in the cold-rolled steel sheet.

(窒化処理)
窒化処理は、二次再結晶におけるインヒビターの強度を調整するために実施する。窒化処理では、上述の脱炭焼鈍の開始から、後述する仕上げ焼鈍における二次再結晶の開始までの間の任意のタイミングで、鋼板の窒素量を40〜300ppm程度に増加させればよい。窒化処理としては、例えば、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気中で鋼板を焼鈍する処理や、MnN等の窒化能を有する粉末を含む焼鈍分離剤を塗布した脱炭焼鈍鋼板を仕上げ焼鈍する処理等が例示される。
(Nitriding treatment)
Nitriding is performed to adjust the strength of the inhibitor in secondary recrystallization. In the nitriding treatment, the nitrogen content of the steel sheet may be increased to about 40 to 300 ppm at an arbitrary timing from the start of the decarburization annealing described above to the start of secondary recrystallization in the finish annealing described later. As the nitriding treatment, for example, a treatment of annealing a steel sheet in an atmosphere containing a nitriding gas such as ammonia, or a decarburized annealed steel sheet coated with an annealing separator containing a powder having nitriding ability such as MnN is finished. An example is a process of annealing.

スラブがNb群元素を上記の数値範囲で含有する場合は、窒化処理によって形成されるNb群元素の窒化物が比較的低温で粒成長抑止機能が消失するインヒビターとして機能するので、二次再結晶が従来よりも低温から開始する。この窒化物は、二次再結晶粒の核発生の選択性に関しても有利に作用し、高磁束密度化を実現している可能性も考えられる。また、窒化処理ではAlNも形成され、このAlNが比較的高温まで粒成長抑止機能が継続するインヒビターとして機能する。これらの効果を得るためには、窒化処理後の窒化量を130〜250ppmとすることが好ましく、さらには150〜200ppmとすることが好ましい。 When the slab contains the Nb group element in the above numerical range, the nitride of the Nb group element formed by the nitriding treatment functions as an inhibitor in which the grain growth suppressing function disappears at a relatively low temperature, so that secondary recrystallization occurs. Starts from a lower temperature than before. It is also possible that this nitride has an advantageous effect on the selectivity of nucleation of secondary recrystallized grains and realizes a high magnetic flux density. In addition, AlN is also formed in the nitriding treatment, and this AlN functions as an inhibitor in which the grain growth suppressing function continues until a relatively high temperature. In order to obtain these effects, the amount of nitriding after the nitriding treatment is preferably 130 to 250 ppm, more preferably 150 to 200 ppm.

(焼鈍分離剤塗布工程)
焼鈍分離剤塗布工程(S16)は、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布する工程である。焼鈍分離剤としては、例えば、MgOを主成分とする焼鈍分離剤や、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を用いることができる。
(Annealing separator application process)
The annealing separator coating step (S16) is a step of applying the annealing separator to the decarburized and annealed steel sheet. As the annealing separator, for example, an annealing separator containing MgO as a main component or an annealing separator containing alumina as a main component can be used.

なお、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を用いた場合には、仕上げ焼鈍によって中間層としてフォルステライト被膜(MgSiOを主体とする被膜)が形成されやすく、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤を用いた場合には、仕上げ焼鈍によって中間層として酸化膜(SiO2を主体とする被膜)が形成されやすい。これらの中間層は、必要に応じて除去してもよい。 When an annealing separator containing MgO as a main component is used, a forsterite film ( a film mainly composed of Mg 2 SiO 4 ) is likely to be formed as an intermediate layer by finish annealing, and annealing containing alumina as a main component is likely to occur. When a separating agent is used, an oxide film (a film mainly composed of SiO2) is likely to be formed as an intermediate layer by finish annealing. These intermediate layers may be removed if necessary.

焼鈍分離剤を塗布後の脱炭焼鈍鋼板は、コイル状に巻取った状態で、次の仕上げ焼鈍工程で仕上げ焼鈍される。 The decarburized annealed steel sheet after applying the annealing separating agent is subjected to finish annealing in the next finish annealing step in a coiled state.

(仕上げ焼鈍工程)
仕上げ焼鈍工程(S17)は、焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板に仕上げ焼鈍を施し、二次再結晶を生じさせる工程である。この工程は、一次再結晶粒の成長をインヒビターにより抑制した状態で二次再結晶を進行させることによって、{100}<001>方位粒を優先成長させ、磁束密度を飛躍的に向上させる。
(Finish annealing process)
The finish annealing step (S17) is a step of subjecting a decarburized annealed steel sheet coated with an annealing separator to finish annealing to cause secondary recrystallization. In this step, the {100} <001> oriented grains are preferentially grown and the magnetic flux density is dramatically improved by advancing the secondary recrystallization in a state where the growth of the primary recrystallized grains is suppressed by the inhibitor.

(絶縁被膜形成工程)
絶縁被膜形成工程(S21)は、仕上げ焼鈍工程後の方向性電磁鋼板(仕上げ焼鈍鋼板)に絶縁被膜を形成する工程である。一般的な主たる目的である被膜の形成については、仕上げ焼鈍後の鋼板に、りん酸塩とコロイド状シリカとを主体とする絶縁被膜や、アルミナゾルと硼酸とを主体とする絶縁被膜を公知の方法で形成すればよい。
(Insulation film forming process)
The insulating film forming step (S21) is a step of forming an insulating film on the grain-oriented electrical steel sheet (finish-annealed steel sheet) after the finish-annealing step. For the formation of a film, which is a general main purpose, a known method is used to form an insulating film mainly composed of phosphate and colloidal silica or an insulating film mainly composed of alumina sol and boric acid on a steel sheet after finish annealing. It may be formed with.

ただし、本工程は、本実施形態の鋼板の特徴である磁区構造を好ましく制御するために利用することができる工程であり、本明細書で説明する製造方法においては重要な工程となる。本実施形態で規定する磁区構造を実現するには、鋼板製造における最終熱処理となる本工程での張力制御がポイントとなる。まず、昇温前の鋼板の最大張力を30MPa以下となるよう制御を行ったのち、750℃以上の温度域のすべての時点における張力を、6.5〜13.0Mpa、かつ時間微分の絶対値の最大値を3.0MPa/s以下で通板を行う。この張力変化を判定するデータは、通板中の張力を一般的な方法で連続的に測定し、特定時刻tにおける張力として、時刻t−10秒まで遡って10秒間の張力を平均化した値を用いるものとする。このような10秒間の平均化を行う理由は、通板中に意図せぬ極短時間の応力変動(ハンチング)が生じることがあり、この影響を緩和するためである。 However, this step is a step that can be used to preferably control the magnetic domain structure that is a feature of the steel sheet of the present embodiment, and is an important step in the manufacturing method described in the present specification. In order to realize the magnetic domain structure specified in the present embodiment, it is important to control the tension in this step, which is the final heat treatment in the steel sheet manufacturing. First, after controlling the maximum tension of the steel sheet before raising the temperature to 30 MPa or less, the tension at all time points in the temperature range of 750 ° C. or higher is 6.5 to 13.0 Mpa and the absolute value of the time derivative. The maximum value of is 3.0 MPa / s or less. The data for determining this tension change is a value obtained by continuously measuring the tension in the plate by a general method and averaging the tension for 10 seconds as the tension at a specific time t, going back to the time t-10 seconds. Shall be used. The reason for performing such averaging for 10 seconds is that an unintended extremely short-time stress fluctuation (hunting) may occur during plate passage, and this effect is mitigated.

最終熱処理工程の昇温前と冷却過程での張力を上記のように制御することで、本実施形態が規定する磁区構造が好ましいものとなる。このような変化が起きる原因は明確ではないが以下のような理由が考えられる。本実施形態が対象とするSiを2%以上含有する鋼板の常温における降伏応力は200MPaを超えており、昇温前の鋼板への負荷が許容される30MPaという張力は弾性変形内と判断できる応力である。しかし、この程度の応力でも鋼板内部の微小領域、特に構成元素や転位が特別な構造で配置されている結晶粒界においては、弾性変形内の応力によりわずかな構造変化が起きて、これが引き続く高温域での熱処理過程での変化に影響を及ぼすものと考えられる。また、750℃以上の温度域では粒界の移動(結晶粒成長や結晶方位変化)はほとんど起きないが、昇温前に負荷された張力による構造変化も影響して、粒界面の形態、粒界上の転位構造、粒界への元素偏析、粒界上の析出などが変化し、磁区の連続化に影響を及ぼす。この温度域での張力は、粒界近傍での転位形成を含めた原子移動を通じて本実施形態の効果に影響を及ぼす。張力が低すぎると上記の粒界の変化自体が起きにくくなる。張力が高すぎると粒界近傍での不用意な転位の増殖を引き起こすこととなり、粒界をまたいだ磁区角度の連続性に著しい悪影響を及ぼす。温度が低い状況では原子移動が起きにくいため、本実施形態の効果への影響は小さくなる。温度が高い状況では原子移動が活発となり好ましい特殊な粒界構造自体が解消されてしまい本実施形態の効果への影響は小さくなる。そして、その変化はさらに、適切な範囲での張力の変動により粒界特性の変化が好ましく増長され、結果として粒界を挟んだ磁区の連続性が高まるように影響を及ぼすと考えられる。基本的には粒界の形態はなめらかになり、転位密度が低下し、偏析が均一化するような状況になると考えているが、直接的な検出はできていない。 By controlling the tension before the temperature rise in the final heat treatment step and in the cooling process as described above, the magnetic domain structure defined by the present embodiment becomes preferable. The cause of such changes is not clear, but the following reasons can be considered. The yield stress of the steel sheet containing 2% or more of Si, which is the target of the present embodiment, exceeds 200 MPa at room temperature, and the tension of 30 MPa, which allows the load on the steel sheet before the temperature rise, is a stress that can be judged to be within elastic deformation. Is. However, even with this level of stress, in the minute regions inside the steel plate, especially in the grain boundaries where the constituent elements and dislocations are arranged in a special structure, a slight structural change occurs due to the stress in the elastic deformation, and this continues at high temperature. It is considered that it affects the change in the heat treatment process in the region. Further, in the temperature range of 750 ° C. or higher, the movement of grain boundaries (crystal grain growth and crystal orientation change) hardly occurs, but the morphology of the grain interface and the grain are also affected by the structural change due to the tension applied before the temperature rise. Dislocation structures on the boundaries, element segregation at the grain boundaries, precipitation on the grain boundaries, etc. change, which affects the continuity of magnetic zones. The tension in this temperature range affects the effect of the present embodiment through atomic movement including dislocation formation near the grain boundaries. If the tension is too low, the above-mentioned changes in grain boundaries are unlikely to occur. If the tension is too high, it causes inadvertent growth of dislocations near the grain boundaries, which has a significant adverse effect on the continuity of the magnetic domain angles across the grain boundaries. Since atomic movement is unlikely to occur in a low temperature situation, the effect on the effect of this embodiment is small. In a high temperature situation, atomic movement becomes active and the preferable special grain boundary structure itself is eliminated, so that the effect on the effect of the present embodiment is reduced. Then, it is considered that the change further preferably enhances the change in the grain boundary characteristics by the fluctuation of the tension in an appropriate range, and as a result, enhances the continuity of the magnetic domain sandwiching the grain boundary. Basically, it is thought that the morphology of the grain boundaries will be smooth, the dislocation density will decrease, and the segregation will become uniform, but direct detection has not been possible.

昇温前の鋼板に負荷される最大張力は好ましくは25MPa以下、さらに好ましくは20MPa以下である。この張力は低い方が好ましいが、一般的な絶縁被膜形成熱処理ラインは、「仕上げ焼鈍コイル払い出しリール→ブライドルロール→余剰焼鈍分離剤除去→ブライドルロール→入側ルーパー→ブライドルロール→被膜原料塗布→焼鈍→ブライドルロール→出側ルーパー→ブライドルロール→巻き取りリール」という構成を有しており、払い出しから被膜原料塗布までの鋼板取り扱いのため、負荷張力を5MPa未満とすることは困難である。 The maximum tension applied to the steel sheet before the temperature rise is preferably 25 MPa or less, more preferably 20 MPa or less. It is preferable that this tension is low, but the general insulation film forming heat treatment line is "finish annealing coil delivery reel-> bridle roll-> excess annealing separator removal-> bridle roll-> inlet looper-> bridle roll-> coating material application-> annealing. It has a structure of → bridle roll → exit looper → bridle roll → take-up reel, and it is difficult to set the load tension to less than 5 MPa because the steel sheet is handled from dispensing to coating raw material application.

750℃以上の温度域のすべての時点における張力の変動幅は好ましくは7.0〜11.0MPa、さらに好ましくは7.5〜10.0MPaである。張力の時間微分の最大値については、好ましくは2.5MPa/s以下、さらに好ましくは2.0MPa/s以下である。 The fluctuation range of tension at all time points in the temperature range of 750 ° C. or higher is preferably 7.0 to 11.0 MPa, more preferably 7.5 to 10.0 MPa. The maximum value of the time derivative of tension is preferably 2.5 MPa / s or less, more preferably 2.0 MPa / s or less.

また、本実施形態に係る製造方法は、必要に応じて、磁区制御工程をさらに有してもよい。 Further, the manufacturing method according to the present embodiment may further include a magnetic domain control step, if necessary.

(磁区制御工程)
磁区制御工程(S22)は、方向性電磁鋼板の磁区を細分化する処理を行う工程である。例えば、レーザー、プラズマ、機械的方法、エッチングなどの公知の手法により、方向性電磁鋼板に局所的な微小歪又は局所的な溝を形成すればよい。このような磁区細分化処理は、本実施形態の効果を損ねない。
(Magnetic domain control process)
The magnetic domain control step (S22) is a step of subdividing the magnetic domain of the grain-oriented electrical steel sheet. For example, a local fine strain or a local groove may be formed on the grain-oriented electrical steel sheet by a known method such as laser, plasma, mechanical method, or etching. Such magnetic domain subdivision processing does not impair the effect of the present embodiment.

図9に示す方向性電磁鋼板の製造方法は、絶縁被膜形成工程で磁区構造を制御するために、絶縁被膜形成工程が必須である例を示している。しかしながら、上述の磁区構造を有する方向性電磁鋼板を製造することができる方法であれば、絶縁被膜形成工程は必ずしも必要ではない。 The method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet shown in FIG. 9 shows an example in which the insulating film forming step is indispensable in order to control the magnetic domain structure in the insulating film forming step. However, if the method can produce the grain-oriented electrical steel sheet having the above-mentioned magnetic domain structure, the insulating film forming step is not always necessary.

次に、実施例により本実施形態の効果を具体的に詳細に説明する。本実施例での条件は、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, the effect of this embodiment will be described in detail by way of examples. The conditions in this example are one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is not limited to this one condition example. In the present invention, various conditions can be adopted as long as the gist of the present invention is not deviated and the object of the present invention is achieved.

表1に示す化学組成を有するスラブを素材として、表2に示す化学組成を有する方向性電磁鋼板を製造した。表1及び表2で、「−」は含有量を意識した制御及び製造をしておらず、含有量の測定を実施していないことを示し、「<」を付記する数値は、含有量を意識した制御及び製造を実施して含有量の測定を実施したが、含有量として十分な信頼性を有する測定値が得られなかったこと(測定結果が検出限界以下であること)を示す。 Using the slab having the chemical composition shown in Table 1 as a material, a grain-oriented electrical steel sheet having the chemical composition shown in Table 2 was produced. In Tables 1 and 2, "-" indicates that the content is not controlled and manufactured in consideration of the content, and the content is not measured, and the numerical value with "<" indicates the content. It is shown that the content was measured by conscious control and manufacturing, but the measured value with sufficient reliability as the content was not obtained (the measurement result is below the detection limit).

Figure 2021169656
Figure 2021169656

Figure 2021169656
Figure 2021169656

方向性電磁鋼板は、基本的には公知の製造条件に基づいて製造した。スラブを鋳造し、熱間圧延、熱延板焼鈍を施した。
さらに、冷間圧延、及び脱炭焼鈍を実施し、一部については、脱炭焼鈍後の鋼板に、水素−窒素−アンモニアの混合雰囲気で窒化処理(窒化焼鈍)を施した。
The grain-oriented electrical steel sheet was basically manufactured based on known manufacturing conditions. The slab was cast, hot-rolled, and hot-rolled and annealed.
Further, cold rolling and decarburization annealing were carried out, and in some cases, the steel sheet after decarburization annealing was subjected to nitriding treatment (nitriding annealing) in a mixed atmosphere of hydrogen-nitrogen-ammonia.

さらに、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を鋼板に塗布し、仕上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍の最終過程では、鋼板を水素雰囲気にて1200℃で20時間保持(純化焼鈍)して、自然冷却した。 Further, an annealing separator containing MgO as a main component was applied to the steel sheet to perform finish annealing. In the final process of finish annealing, the steel sheet was held at 1200 ° C. for 20 hours (purification annealing) in a hydrogen atmosphere and naturally cooled.

製造した方向性電磁鋼板(仕上げ焼鈍鋼板)の表面に形成された一次被膜(中間層)の上に、りん酸塩とコロイド状シリカを主体としクロムを含有する絶縁被膜形成用のコーティング溶液を塗布し、水素:窒素が75体積%:25体積%の雰囲気で加熱して保持し、冷却して、絶縁被膜を形成した。 A coating solution for forming an insulating film containing mainly phosphate and colloidal silica and containing chromium is applied on the primary coating (intermediate layer) formed on the surface of the manufactured directional electromagnetic steel sheet (finish-annealed steel sheet). Then, hydrogen: nitrogen was heated and held in an atmosphere of 75% by volume: 25% by volume and cooled to form an insulating film.

製造した方向性電磁鋼板は、切断方向が板厚方向と平行な切断面で見たとき、方向性電磁鋼板(珪素鋼板)上に接して配された中間層と、この中間層上に接して配された絶縁被膜とを有していた。なお、中間層は平均厚さ2μmのフォルステライト被膜であり、絶縁被膜は平均厚さ1μmのりん酸塩とコロイド状シリカとを主体とする絶縁被膜であった。 The manufactured grain-oriented electrical steel sheet is in contact with an intermediate layer arranged in contact with the grain-oriented electrical steel sheet (silicon steel sheet) and on the intermediate layer when viewed on a cut surface whose cutting direction is parallel to the plate thickness direction. It had an arranged insulating coating. The intermediate layer was a forsterite film having an average thickness of 2 μm, and the insulating film was an insulating film mainly composed of phosphate and colloidal silica having an average thickness of 1 μm.

(B−1)方向性電磁鋼板の磁気特性
方向性電磁鋼板の磁気特性は、JIS C 2556:2015に規定された単板磁気特性試験法(Single Sheet Tester:SST)に基づいて測定した。
(B-1) Magnetic properties of grain-oriented electrical steel sheets The magnetic properties of grain-oriented electrical steel sheets were measured based on the single sheet magnetic property test method (Single Sheet Tester: SST) specified in JIS C 2556: 2015.

磁気特性として、800A/mで励磁したときの鋼板の圧延方向の磁束密度B8(T)を測定した。 As a magnetic characteristic, the magnetic flux density B8 (T) in the rolling direction of the steel sheet when excited at 800 A / m was measured.

(B−2)方向性電磁鋼板の磁区構造
方向性電磁鋼板の磁区構造を上記解析方法により定量化し、同一磁区角度領域を測定した。
(B-2) Magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheet The magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheet was quantified by the above analysis method, and the same magnetic domain angle region was measured.

(B−3)鉄心の騒音特性
各鋼板を素材として、3相3脚積形式の鉄心を作成した。鉄心のサイズは、全体の高さ750mm、幅750mm、U相、V相、W相の幅はそれぞれ150mm、積層板厚は40mmである。鉄心を固定するため、両側を木枠で囲み、クランプとボルトで固定をしている。クランプやボルトに対する締め付けトルクを、鉄心表面に対する平均締め付け圧力が0.30MPaとなるように調整した。鉄心接合部は6段ステップラップで、同時積枚数1としている。各鉄心について鉄心表面から30cm離れた位置に等間隔に8本のマイクを配置し、騒音を測定した。
(B-3) Noise characteristics of iron cores A three-phase, three-legged iron core was prepared using each steel plate as a material. The size of the iron core is an overall height of 750 mm, a width of 750 mm, a width of each of the U phase, V phase, and W phase of 150 mm, and a laminated plate thickness of 40 mm. In order to fix the iron core, both sides are surrounded by a wooden frame and fixed with clamps and bolts. The tightening torque for the clamp and bolt was adjusted so that the average tightening pressure for the iron core surface was 0.30 MPa. The iron core joint is a 6-step step wrap, and the number of simultaneous stacks is 1. Eight microphones were placed at equal intervals at positions 30 cm away from the surface of each iron core, and noise was measured.

(測定例1)
鋼種A、B、C、Dについて板厚0.35mm以下の鋼板を製造するに際し、絶縁被膜形成工程の張力を変化させ、同一磁区角度領域の平均径dが異なる各4種の鋼板、(A、B、C、D)−(1〜4)を製造した。この際、各鋼種において、張力の変動は比較的小さく、ほぼ一定となるよう制御した。各鋼種内の製造過程で条件が変化したのは絶縁被膜形成工程の張力だけであるため、各鋼種内で磁束密度、鉄損、磁歪はほぼ同じ特性値となっている。これらの鋼板の磁区構造を解析するとともに、鉄心を製造し騒音を測定した。測定結果を表3に示す。各鋼種内において、騒音の変化はdとの相関が強いことがわかる。つまり、板厚が薄い鋼板で製造した鉄心の騒音を低減するにはdを適正範囲に制御することが有効であることがわかる。
(Measurement example 1)
When producing steel sheets having a thickness of 0.35 mm or less for steel types A, B, C, and D, four types of steel sheets each having a different average diameter d in the same magnetic domain angle region by changing the tension in the insulating film forming step (A). , B, C, D)-(1-4) were produced. At this time, in each steel type, the fluctuation of tension was controlled so as to be relatively small and almost constant. Since the condition changed only in the tension of the insulating film forming process in the manufacturing process in each steel type, the magnetic flux density, iron loss, and magnetostriction have almost the same characteristic values in each steel type. The magnetic domain structure of these steel sheets was analyzed, and the iron core was manufactured and the noise was measured. The measurement results are shown in Table 3. It can be seen that within each steel type, the change in noise has a strong correlation with d. That is, it can be seen that it is effective to control d within an appropriate range in order to reduce the noise of the iron core manufactured of a thin steel plate.

Figure 2021169656
Figure 2021169656

(測定例2)
鋼種A、B、Dについて板厚0.35mm以下の鋼板を製造するに際し、絶縁被膜形成工程の張力を変化させ、dが異なる各4種の鋼板、(A、B、D)−(11〜14)、(B、D)−(15〜18)、(D19〜D22)を製造した。この際、各鋼種において、張力の絶対値は一定とし、時間微分の最大値のみが変動するよう制御した。また、磁区細分化のために、圧延方向と交差する方向に延伸するように線状若しくは点状に、次の条件で、局所的な歪を付与するか、又は局所的な溝を形成した。なお、ピッチは圧延方向の間隔であり、Uaはエネルギー密度であり、機械的溝形成は歯車プレス法であり、化学的溝形成は電解エッチング法である。鋼板B15〜B18は、それぞれ、エッチング、電子ビーム、機械歪、及びレーザーを用いて磁区制御した。電子ビーム照射の条件は、照射ピッチ=4mm、Ua=7mJ/mmであり、レーザー照射の条件は、照射ピッチ=4mm、Ua=2.0mJ/mmであり、機械的溝形成の条件は、ピッチ=4mm、溝深さ=20μm、溝下粒なしであり、化学的溝形成の条件は、ピッチ=4mm、溝深さ=20μmである。なお、機械的溝形成及び化学的溝形成の後に、次の条件で絶縁被膜を形成した。機械的溝形成は、リン酸アルミ系絶縁被膜を焼付焼鈍850℃×30秒で形成した。化学的溝形成は、リン酸アルミ系絶縁被膜を焼付焼鈍850℃×60秒で形成した。
(Measurement example 2)
When manufacturing steel sheets with a thickness of 0.35 mm or less for steel types A, B, and D, four types of steel sheets with different ds by changing the tension in the insulating coating forming process, (A, B, D)-(11 to 11). 14), (B, D)-(15-18), (D19-D22) were produced. At this time, the absolute value of tension was kept constant for each steel type, and only the maximum value of the time derivative was controlled to fluctuate. Further, for the purpose of subdividing the magnetic domain, a local strain was applied or a local groove was formed in a linear or dot shape so as to extend in a direction intersecting the rolling direction under the following conditions. The pitch is the interval in the rolling direction, Ua is the energy density, the mechanical groove formation is a gear pressing method, and the chemical groove formation is an electrolytic etching method. The steel sheets B15 to B18 were magnetic domain controlled by etching, electron beam, mechanical strain, and laser, respectively. The conditions for electron beam irradiation are irradiation pitch = 4 mm and Ua = 7 mJ / mm 2 , and the conditions for laser irradiation are irradiation pitch = 4 mm and Ua = 2.0 mJ / mm 2. , Pitch = 4 mm, groove depth = 20 μm, no subgroove grains, and the conditions for chemical groove formation are pitch = 4 mm, groove depth = 20 μm. After the mechanical groove formation and the chemical groove formation, an insulating film was formed under the following conditions. For mechanical groove formation, an aluminum phosphate-based insulating film was annealed at 850 ° C. for 30 seconds. For chemical groove formation, an aluminum phosphate-based insulating film was annealed at 850 ° C. for 60 seconds.

各鋼種内の製造過程で条件が変化したのは絶縁被膜形成工程の張力だけであるため、各鋼種内で磁束密度、鉄損、磁歪はほぼ同じ特性値となっている。これらの鋼板の磁区構造を解析するとともに、鉄心を製造し騒音を測定した。測定結果を表4に示す。各鋼種内において、dが同等であっても、(Δθl+Δθk)/Sが式(9)を満たすことにより、騒音が低下することがわかる。 Since the condition changed only in the tension of the insulating film forming process in the manufacturing process in each steel type, the magnetic flux density, iron loss, and magnetostriction have almost the same characteristic values in each steel type. The magnetic domain structure of these steel sheets was analyzed, and the iron core was manufactured and the noise was measured. The measurement results are shown in Table 4. It can be seen that the noise is reduced by satisfying the equation (9) in (Δθl + Δθk) / S even if d is the same in each steel type.

Figure 2021169656
Figure 2021169656

本発明の上記態様によれば、方向性電磁鋼板の磁区画像から、磁区の角度が所定の範囲内にある領域及びその位置を定量的に導出する手法により方向性電磁鋼板を特定し、変圧器鉄心の高磁場領域での騒音を低減し、騒音特性を好ましく制御することが可能となるので、産業上の利用可能性が高い。 According to the above aspect of the present invention, the grain-oriented electrical steel sheet is identified from the magnetic domain image of the grain-oriented electrical steel sheet by a method of quantitatively deriving the region where the angle of the magnetic domain is within a predetermined range and the position thereof, and the transformer. Since it is possible to reduce the noise in the high magnetic field region of the iron core and control the noise characteristics preferably, it has high industrial utility.

20 画像取得装置
21 光源部
23 MOセンサ
25 イメージセンサ
27 信号処理部
30 解析装置
31 演算部
33 メモリ
35 表示部
37 入力部
39 通信I/F
100 解析システム
20 Image acquisition device 21 Light source unit 23 MO sensor 25 Image sensor 27 Signal processing unit 30 Analysis device 31 Calculation unit 33 Memory 35 Display unit 37 Input unit 39 Communication I / F
100 analysis system

Claims (7)

質量%で、
Si:2.0〜7.0%、
C:0〜0.0050%、
Mn:0〜1.0%、
S:0〜0.0150%、
Se:0〜0.0150%、
Al:0〜0.0650%、
N:0〜0.0050%、
Cu:0〜0.40%、
Bi:0〜0.010%、
B:0〜0.080%、
P:0〜0.50%、
Ti:0〜0.0150%、
Sn:0〜0.10%、
Sb:0〜0.10%、
Cr:0〜0.30%、
Ni:0〜1.0%、
Nb:0〜0.030%、
V:0〜0.030%、
Mo:0〜0.030%、
Ta:0〜0.030%、
W:0〜0.030%、
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有し、
Goss方位に配向する集合組織を有し、且つ
所定の方法で導出された同一磁区角度領域の平均径が5.0mm以上である方向性電磁鋼板であって、
前記同一磁区角度領域を導出する前記所定の方法は、
a)2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された前記方向性電磁鋼板の磁区画像から、前記磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出し、
b)前記複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求め、
c)前記複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、前記方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出し、
d)前記180°磁区の角度の空間分布に基づき、前記磁区画像のうち、前記180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を前記同一磁区角度領域として導出する、
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
By mass%
Si: 2.0-7.0%,
C: 0 to 0.0050%,
Mn: 0-1.0%,
S: 0 to 0.0150%,
Se: 0 to 0.0150%,
Al: 0-0.0650%,
N: 0-0.0050%,
Cu: 0-0.40%,
Bi: 0-0.010%,
B: 0 to 0.080%,
P: 0 to 0.50%,
Ti: 0 to 0.0150%,
Sn: 0 to 0.10%,
Sb: 0 to 0.10%,
Cr: 0 to 0.30%,
Ni: 0-1.0%,
Nb: 0 to 0.030%,
V: 0 to 0.030%,
Mo: 0-0.030%,
Ta: 0-0.030%,
W: 0 to 0.030%,
Has a chemical composition in which the balance is composed of Fe and impurities.
A grain-oriented electrical steel sheet having an texture oriented in the Goss direction and having an average diameter of the same magnetic domain angle region of 5.0 mm or more derived by a predetermined method.
The predetermined method for deriving the same magnetic domain angle region is
a) From the magnetic domain image of the grain-oriented electrical steel sheet binarized by two kinds of colors or represented by three or more gradations, a plurality of partial regions corresponding to a plurality of positions of the magnetic domain image are cut out.
b) Obtain a plurality of partial Fourier images by performing a two-dimensional Fourier transform on each of the plurality of partial regions.
c) Based on the peak position of each spot of the plurality of partial Fourier images, the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain of the grain-oriented electrical steel sheet is derived.
d) Based on the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain, a continuous region in the magnetic domain image in which the angle of the 180 ° magnetic domain is within a predetermined range is derived as the same magnetic domain angle region.
A grain-oriented electrical steel sheet characterized by this.
前記方向性電磁鋼板の結晶粒径をRc、前記同一磁区角度領域の平均径をdとすると、
d/Rc≧1.1
を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の方向性電磁鋼板。
Assuming that the crystal grain size of the grain-oriented electrical steel sheet is Rc and the average diameter of the same magnetic domain angle region is d.
d / Rc ≧ 1.1
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the product is satisfied.
前記磁区画像のうち、計測対象とする所定の大きさを有する領域を観察領域と定義し、
前記磁区画像を2次元座標(k、l)のデータ列として表し、
前記複数の部分領域のうち、前記観察領域においてl方向について隣接する部分領域の磁区角度の差の絶対値の総合計をΔθl(deg)とし、k方向について隣接する部分領域の磁区角度の差の絶対値の総合計をΔθk(deg)とし、さらに
前記複数の部分領域のうち、前記同一磁区角度領域の導出に用いた部分領域の面積の総合計をS(mm)とすると、
(Δθl+Δθk)/S≦1.0degmm−2
を満たすことを特徴とする、請求項1又は2に記載の方向性電磁鋼板。
Of the magnetic domain images, a region having a predetermined size to be measured is defined as an observation region.
The magnetic domain image is represented as a data string of two-dimensional coordinates (k, l).
Of the plurality of subregions, the total of the absolute values of the differences in the magnetic domain angles of the subregions adjacent to each other in the l direction in the observation region is Δθl (deg), and the difference in the magnetic domain angles of the subregions adjacent to each other in the k direction is defined as Δθl (deg). Let the total absolute value be Δθk (deg), and let S (mm 2 ) be the total area of the partial regions used to derive the same magnetic domain angle region among the plurality of partial regions.
(Δθl + Δθk) / S≤1.0degmm -2
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1 or 2, characterized in that the condition is satisfied.
前記磁区画像のうち、前記同一磁区角度領域における前記180°磁区の角度が0deg〜1degの範囲の存在頻度が最も多いことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の方向性電磁鋼板。 The direction according to any one of claims 1 to 3, wherein in the magnetic domain image, the angle of the 180 ° magnetic domain in the same magnetic domain angle region has the highest frequency of existence in the range of 0 deg to 1 deg. Sex electromagnetic steel plate. 方向性電磁鋼板の磁区構造の解析方法であって、
a)2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された前記方向性電磁鋼板の磁区画像から、前記磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出すステップと、
b)前記複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求めるステップと、
c)前記複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、前記方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出するステップと、
d)前記180°磁区の角度の空間分布に基づき、前記磁区画像のうち、前記180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出するステップと、
を備える、解析方法。
This is a method for analyzing the magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheets.
a) A step of cutting out a plurality of partial regions corresponding to a plurality of positions of the magnetic domain image from the magnetic domain image of the grain-oriented electrical steel sheet binarized by two kinds of colors or represented by three or more gradations. When,
b) A step of obtaining a plurality of partial Fourier images by performing a two-dimensional Fourier transform on each of the plurality of partial regions.
c) A step of deriving the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain of the grain-oriented electrical steel sheet based on the peak position of each spot of the plurality of partial Fourier images.
d) A step of deriving a continuous region in the magnetic domain image in which the angle of the 180 ° magnetic domain is within a predetermined range as the same magnetic domain angle region based on the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain.
An analysis method that comprises.
前記磁区画像を2次元座標(k,l)のデータ列x(k,l)で表し、
前記磁区画像における観察位置を(n,m)、
窓関数をWa(k,l)、
前記窓関数のk方向及びl方向におけるシフト量を、それぞれ、S及びS
前記複数の部分領域の各々のk方向の画素数及びl方向の画素数に対応するパラメータを、それぞれ、N及びN、と表記すると、
前記a)のステップでは、
前記窓関数を用いて前記磁区画像からnS≦k≦nS+N−1、mS≦l≦mS+N−1の範囲を切り出すことによって、前記複数の部分領域の各々について、以下の式のようにデータ列xnm(k−nS,l−mS)を求め、
Figure 2021169656
前記c)のステップでは、
以下の式のように、前記180°磁区の角度の空間分布θ(n,m)を導出し、
Figure 2021169656
Δf及びΔfは、それぞれ、前記磁区画像の空間周波数のk方向の分解能及びl方向の分解能を表し、
Δk及びΔlは、それぞれ、前記磁区画像のk方向の空間分解能及びl方向の空間分解能を表し、
max(n,m)及びf max(n,m)は、それぞれ、前記複数の部分フーリエ画像の各々のスポットのピーク位置のk成分及びl成分を表す、請求項5に記載の解析方法。
The magnetic domain image is represented by a data string x (k, l) of two-dimensional coordinates (k, l).
The observation position in the magnetic domain image is (n, m).
The window function is Wa (k, l),
The shift amounts of the window function in the k direction and the l direction are set to Sk and S l , respectively.
The parameters corresponding to the number of pixels in the k direction and the number of pixels in the l direction of the plurality of subregions are expressed as N k and N l, respectively.
In step a) above,
By cutting out the range of nS k ≤ k ≤ nS k + N k -1, mS l ≤ l ≤ mS l + N l -1 from the magnetic domain image using the window function, the following is obtained for each of the plurality of subregions. Find the data sequence x nm (knS k , l-mS l ) as in the formula of
Figure 2021169656
In step c) above,
The spatial distribution θ (n, m) of the angle of the 180 ° magnetic domain is derived as shown in the following equation.
Figure 2021169656
Delta] f k and Delta] f l, respectively, represent the resolution of the resolution and l directions of k direction of the spatial frequency of the magnetic domain image,
Δk and Δl represent the spatial resolution in the k direction and the spatial resolution in the l direction of the magnetic domain image, respectively.
The analysis according to claim 5, wherein f k max (n, m) and f l max (n, m) represent the k component and the l component of the peak position of each spot of the plurality of partial Fourier images, respectively. Method.
方向性電磁鋼板の磁区構造の解析システムであって、
2種類の色によって二値化された又は3以上の階調で表現された前記方向性電磁鋼板の磁区画像から、前記磁区画像の複数の位置にそれぞれ対応する複数の部分領域を切り出し、
前記複数の部分領域のそれぞれに対して2次元フーリエ変換を施すことによって複数の部分フーリエ画像を求め、
前記複数の部分フーリエ画像のそれぞれのスポットのピーク位置に基づいて、前記方向性電磁鋼板の180°磁区の角度の空間分布を導出し、
前記180°磁区の角度の空間分布に基づき、前記磁区画像のうち、前記180°磁区の角度が所定の範囲内にある連続する領域を同一磁区角度領域として導出する演算部を備える、解析システム。


An analysis system for the magnetic domain structure of grain-oriented electrical steel sheets.
From the magnetic domain image of the grain-oriented electrical steel sheet binarized by two kinds of colors or represented by three or more gradations, a plurality of partial regions corresponding to a plurality of positions of the magnetic domain image are cut out.
A plurality of partial Fourier images are obtained by performing a two-dimensional Fourier transform on each of the plurality of partial regions.
Based on the peak position of each spot of the plurality of partial Fourier images, the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain of the grain-oriented electrical steel sheet is derived.
An analysis system including a calculation unit that derives a continuous region in the magnetic domain image in which the angle of the 180 ° magnetic domain is within a predetermined range as the same magnetic domain angle region based on the spatial distribution of the angle of the 180 ° magnetic domain.


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