JP3873300B2 - Method for producing grain-oriented silicon steel sheets with excellent magnetic properties - Google Patents

Method for producing grain-oriented silicon steel sheets with excellent magnetic properties Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法、特に磁束密度の向上に有利な製造方法に関する。
【0002】
方向性けい素鋼板は変圧器や発電機等の鉄心として使用されるもので、磁気特性として、磁束密度(磁化力が800 A/m における磁束B8 値で示される) が高く、かつ鉄損(最大磁束密度1.7 Tおよび周波数50Hzにおける1kg当たりの鉄損W17/50 値で示される) が低いことが要求される。
【0003】
【従来の技術】
近年、方向性けい素鋼板の磁気特性、中でも鉄損の低減に対して、鋼板表面に局部的に歪みを導入したり溝を形成して、磁区を細分化する技術が開発され、これによって大幅な鉄損の改善が可能となった。特に、この技術は、磁束密度の高い鋼板に適用すると極めて有効であり、鉄損の低減は磁束密度の向上に併せて達成されるのである。
【0004】
方向性けい素鋼板の磁束密度を向上するには、製品の結晶方位を(110)〔001 〕方位、いわゆるゴス方位に高度に集積させる必要があり、このゴス方位の結晶粒は、最終仕上焼鈍において、2次再結晶現象によって得られる。
従って、2次再結晶では、(110) 001 方位に近い結晶粒のみを優先的に成長させて他の方位の結晶粒の成長を抑制する必要があるため、ゴス方位以外の方位の結晶粒の成長を抑制するインヒビターの添加が必須である。このインヒビターは、鋼中に析出分散相を形成し、2次再結晶の直前まで1次再結晶粒の成長(正常粒成長)を抑制することによって、磁束密度の向上に寄与するものである。しかし、実際の製造工程では、しばしば結晶方位が(110) 001 方位からずれた粒が2次再結晶し、磁束密度の劣化した鋼板が製造されることが問題となっていた。
【0005】
この問題について、発明者らが行った調査によれば、2次再結晶のための焼鈍(最終仕上焼鈍)において鋼板表面が酸化し、鋼板表層部のインヒビターを分解そして消失するために、2次再結晶前に鋼板表層部における正常粒成長抑制力が不足することが判明した。
【0006】
こうした最終仕上焼鈍中の鋼板表層部におけるインヒビターの分解そして消失を抑制するには、最終仕上焼鈍の前工程である脱炭焼鈍において鋼板表面に形成される酸化物層(サブスケール)を利用することが考えられる。すなわち、鋼板表面に酸化物層が存在する場合、この酸化物層が、O,Mn, Alなどの元素の拡散に対する障害物となれば、これら元素の酸化が抑えられて、その結果インヒビターの分解そして消失も抑制される。
【0007】
この技術思想に基づいて、酸化の抑制に寄与し得る酸化物層の組成について鋭意検討した結果、鋼板表面の酸化物層の組成として、ファイヤライトおよびシリカの比を一定範囲に制御する技術を開発し、特開平4−20271 号公報において提案した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術によっても、工業的生産における、磁気特性の安定化は充分とはいい難く、とりわけ磁束密度の高い方向性けい素鋼板を安定して生産することは困難であった。
そこで、この発明は、工業的生産においても安定して高磁束密度の製品を得ることができる方向性けい素鋼板の新規な製造方法について提案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、最終冷間圧延後の鋼板表面に存在する酸化物量を特定の範囲に調整すること、脱炭焼鈍に先立って電解脱脂法による洗浄処理を行って鋼板表面にSiを含有する電着物を所定量以上付着させること、そして脱炭焼鈍の雰囲気を制御することによって、磁束密度の安定した向上が実現するとの知見を得るに到った。この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【0010】
すなわち、この発明は、含けい素鋼スラブに熱間圧延を施し、次いで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延によって最終板厚とした後、脱炭焼鈍、そして焼鈍分離剤を塗布して最終仕上焼鈍を施す一連の工程によって方向性けい素鋼板を製造するに当たり、最終冷間圧延後の鋼板表面の酸化物量を酸素目付量で0.05〜0.35g/m2に調整し、その後脱炭焼鈍に先立って、電解脱脂法によって鋼板表面にSiを含有する電着物が0.1mg/m2以上で付着する洗浄処理を施し、次いで、雰囲気における水素分圧に対する水蒸気分圧の比(以下、P(H2O) /P(H2)と示す)を0.30〜0.65に調整して行う前期と、雰囲気における温度を850 〜950 ℃かつ水蒸気分圧を0.05〜3.0 %に調整して鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理を行う後期とからなる脱炭焼鈍を施すことを特徴とする磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の製造方法である。
【0011】
次に、この発明の基礎となった種々の実験結果について説明する。
なお、実験に供した素材は、C,SiおよびAlを必須成分として含有させた。なぜなら、Cは熱間圧延および冷間圧延における組織の改善に有用な成分であり、またSiは電気抵抗を高めて鉄損を向上させるのに有用な成分であり、さらにAlはインヒビター成分として2次再結晶粒方位の向上、すなわち磁束密度の向上に有用な成分であるからである。
【0012】
実験1
C:0.065 重量%、Si:3.25 重量%、Mn:0.070重量%, Al:0.025重量%, Se:0.020重量%およびSb:0.025重量%を含有する鋼スラブの3本に、それぞれ熱間圧延を施した後、1000℃で1分間の熱延板焼鈍を施し、第1回目の冷間圧延にて1.50mmの板厚としてから、湿N2 雰囲気( 露点40℃) 中で1100℃,60秒間の中間焼鈍を施してミスト水を用いて40℃/sの冷却速度で350 ℃まで急冷した後、350 ℃で20秒間保持したのち、常温まで冷却した。
【0013】
次いで、中間焼鈍後に研削ブラシにより鋼板表面のスケールを軽く除去し、210mm 径のロールをそなえるゼンジミア圧延機を用いて、0.22mmの最終板厚とした。なお、最終冷間圧延後のコイル両面における鋼板表面の酸化物量は、酸素目付量で0.15g/m2であった。
【0014】
その後、脱炭焼鈍の前処理として、鋼板の表面洗浄を行った。すなわち、第1番目のコイルは、15%NaOH水溶液中に通板してブラッシングを施した後、純水でリンスし乾燥した。第2番目のコイルは、同じく15%NaOH水溶液中を通板してブラッシングを施した後、20%HCl 水溶液中を通板し、その後、純水でリンスし乾燥した。第3番目のコイルは、a〜jに10分割し、各分割コイルをオルソ珪酸ソーダ浴中に通板した後、純水でリンスし乾燥した。ここで、オルソ珪酸ソーダ浴中を通板するに際し、分割コイルa以外の分割コイルには交番電流を付加して電解脱脂法による鋼板表面の洗浄処理を行った。なお、分割コイルbには1.0 A/dm2 の−+の交番電流を付加し、分割コイルc〜jには、それぞれ0.01, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0, 8.0, 15A/dm2 の+−の交番電流を付加した。
【0015】
これらの前処理の結果はいずれも、鋼板表面が清浄なものとなったが、第2番目のコイルは、鋼板表面が0.2 μm厚にわたり溶損し、第3番目のコイルにおいて、分割コイルc〜jは鋼板表面にSiを含有する電着物が付着し、その付着量は、分割コイルcにおいては0.03mg/m2 、同dにおいては0.06mg/m2 、同eにおいては0.10mg/m2 、同fにおいては0.34mg/m2 、同gにおいては0.54mg/m2 、同hにおいては1.36mg/m2 、同iにおいては2.4 mg/m2 、同jにおいては4.0 mg/m2 であった。
【0016】
さらに、12種類のコイルをそれぞれ2分割して2組に分け、一方の組の12種類のコイルには、50%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点60℃,P(H2O) /P(H2):0.39)下にて840 ℃で2分間の連続脱炭焼鈍を施した。残る組の12種類のコイルには、50%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点60℃)下にて840 ℃で2分間の連続脱炭焼鈍を行った後、880 ℃で10秒間、露点−10〜−4℃( H2O分圧:0.25〜0.43%)の乾N2雰囲気下での熱処理を行った。
【0017】
次いで、これらのコイルは5%TiO2と2%Sr(OH)2 ・8H2O を含有しMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、1200℃まで15℃/hの昇温速度で25%N2と75%H2の混合雰囲気下で昇温し、さらにH2の雰囲気下で1200℃、10h保持した後、降温する最終仕上焼鈍を施した。その後、各コイルにおける未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねた張力コーティングを鋼板表面に塗布焼付けして製品とした。かくして得られた製品コイルの磁気特性を図1に示す。
【0018】
図1に示すように、脱炭焼鈍の前処理として、電解脱脂法を採用しかつ鋼板表面にSiを含有する電着物を0.1mg/m2以上付着させ、さらに脱炭焼鈍後に熱処理を施した場合に、磁束密度の高い優れた磁気特性の製品が得られた。
【0019】
また、これらの優れた磁気特性の得られた理由を解明するために、各々の脱炭焼鈍板を25%N2と75%H2の混合雰囲気(露点20℃)下で900 ℃,30分間の熱処理を行って、酸化挙動および窒化挙動を調査した。その結果を、図2に示すように、磁束密度の高い材料が得られた条件では、鋼板の酸化および窒化が抑制されていることが判明した。
すなわち、鋼板表層部での酸化や窒化が抑制されると、最終仕上げ焼鈍において、鋼板表層部のインヒビターが良好な状態に維持されることから、適切な2次再結晶が得られたものと推定される。
【0020】
さらに、脱炭焼鈍後に施した熱処理は、後述するように、鋼板表面の酸化物を分解し、その後細かい酸化物粒子を再生成することによって、鋼板表面の酸化物粒子を高密度に分散生成させるため、酸素や窒素の拡散を抑制する作用を有するところから、鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理と呼称する。
【0021】
実験2
実験1と同じ組成を有する鋼スラブの16本に、それぞれ熱間圧延を施した後、1000℃で1分間の熱延板焼鈍を施し、第1回目の冷間圧延にて1.80mmの板厚としてから、25%N2と75%H2の混合雰囲気( 露点45℃) 中で1100℃,60秒間の中間焼鈍を施してミスト水を用いて45℃/sの冷却速度で350 ℃まで急冷した後、350 ℃で120 秒間保持したのち、常温まで冷却した。
【0022】
次いで、種々の濃度と温度のHCl 水溶液中を通板して、酸化物表層を除去してから、冷間圧延を行って0.19mmの最終板厚とした。冷間圧延は、実験1と同様のゼンジマー圧延機を用いて行った。なお、最終冷間圧延後のコイル両面における鋼板表面の酸化物量は、酸素目付量で、それぞれ0.012, 0.022, 0.031, 0.054, 0.073, 0.103, 0.150, 0.205, 0.248, 0.280, 0.298, 0.350, 0.381, 0.400, 0.423, 0.430 mg/m2であった。
【0023】
これら16種類のコイルをさらに2分割して2組に分け、脱炭焼鈍の前処理として、一方の組の16種類のコイルは、15%NaOH水溶液中でアルカリ脱脂後に純水でのリンスを行い、残る組の16種類のコイルには、オルソ珪酸ナトリウム浴中を通板する際に、−+−+の交番電流を流して電解脱脂を行って、1.0 〜2.5 mg/m2 のSiを含有する電着物を鋼板表面に付着させた後、純水でのリンスを行った。
【0024】
その後、各コイルは45%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点60℃)下で850 ℃,2分間の脱炭焼鈍と、引続く同一連続焼鈍炉内での65%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点−5〜5℃,H2O 分圧:0.46〜0.86%)下で860 ℃,15秒間の連続焼鈍を行った。
【0025】
次いで、これらのコイルは10%TiO2および3%Sr(OH)2 ・8H2O を含有しMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、850 ℃で35時間N2中で保持した後、15℃/hの昇温速度で25%N2および75%H2の混合雰囲気下で1200℃まで昇温し、さらにH2の雰囲気下で1200℃、10h保持した後、降温する最終仕上焼鈍を施した。その後、各コイルにおける未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねた張力コーティングを鋼板表面に塗布焼付けして製品とした。かくして得られた製品コイルの磁気特性を図3に示す。
【0026】
図3から、最終冷間圧延後の鋼板表面に酸素目付量に換算して0.05〜0.35g/m2の酸化物を残存させ、また脱炭焼鈍の前処理として電解脱脂法を採用しかつ鋼板表面にSiを含有する電着物を付着させた場合に、磁束密度の高い優れた磁気特性の製品が得られたことがわかる。
【0027】
また、優れた磁気特性が得られた理由を解明するために、各々の脱炭焼鈍板を25%N2と75%H2の混合雰囲気(露点20℃)下で900 ℃,30分間の熱処理を行って、酸化挙動および窒化挙動を調査したところ、実験1と同様に磁束密度の高い材料が得られた条件では、鋼板の酸化および窒化が抑制されていた。
【0028】
実験3
実験1と同じ組成を有する鋼スラブに、熱間圧延を施した後、1050℃で1分間の熱延板焼鈍を施し、第1回目の冷間圧延にて1.40mmの板厚としてから、25%N2と75%H2の混合雰囲気( 露点45℃) 中で1050℃,60秒間の中間焼鈍を施してミスト水を用いて40℃/sの冷却速度で300 ℃まで急冷した後、300 ℃で60秒間保持したのち、常温まで冷却した。その後、15%HCl 水溶液での酸洗により、鋼板の外部スケールを除去した。その後、200 mm径のロールをそなえるゼンジミア圧延機を用いて、0.19mmの最終板厚とした。なお、最終冷間圧延後のコイル両面における鋼板表面の酸化物量は、酸素目付量で、0.12g/m2であった。
【0029】
次に、脱炭焼鈍の前処理として、オルソ珪酸ナトリウム水溶液中での電解脱脂を行って、Siを含有する電着物を0.8 〜1.2mg/m2付着させた後、このコイルを8分割して、雰囲気のP(H2O) /P(H2)を種々に変化して850 ℃で2分間の脱炭焼鈍を施した。
【0030】
すなわち、H2とN2の混合比率を変え、かつ雰囲気の露点を変化することによりP(H2O) /P(H2)を、0.05, 0.15, 0.20, 0.30, 0.45, 0.55, 0.65, 0.70および0.75とした雰囲気において、それぞれ脱炭焼鈍を施した。これら8種類のコイルは、60%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点2〜4℃,H2O 分圧0.70〜0.92%) 下で870 ℃,20秒間の連続焼鈍を行った。
【0031】
次に、これらのコイルは10%のTiO2および3%のSr(OH)2 ・8H2O を含有するMgO を焼鈍分離剤として鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、850 ℃で15時間N2中で保持した後、15℃/hの昇温速度で25%N2と75%H2の混合雰囲気下で1200℃まで昇温し、さらにH2の雰囲気下で1200℃、10h保持したのち降温する、最終仕上焼鈍を施した。その後、各コイルにおける未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねた張力コーティングを鋼板表面に塗布焼付けして製品とした。かくして得られた製品コイルの磁気特性を図4に示すように、脱炭焼鈍の雰囲気におけるP(H2O) /P(H2)を0.30〜0.65とすることにより、磁束密度の高い優れた磁気特性が得られた。
【0032】
また、これらの優れた磁気特性の得られた理由を解明するために、各々の脱炭焼鈍板を25%N2と75%H2の混合雰囲気(露点20℃)下で900 ℃,30分間の熱処理を行って、酸化挙動および窒化挙動を調査したところ、実験1と同様に磁束密度の高い材料が得られた条件では、鋼板の酸化および窒化が抑制されていた。
【0033】
実験4
次に、脱炭焼鈍に引続く鋼板表面の酸化物に対する分解再生成高密度化処理について、その最適条件を調査した。
実験1と同じ組成の鋼スラブを熱間圧延によって2.0 mmの板厚のコイルとし、湿N2雰囲気(露点35℃)で1150℃,1分間の熱延板焼鈍を施してから、ミスト水を用いて平均冷却速度40℃/sで室温まで冷却した後、15%のHCl 水溶液での酸洗により、鋼板の酸化物表層を除去した。
【0034】
このコイルを200mm 径のワークロールを有するゼンジミア圧延機によって、0.26mmの最終板厚まで冷間圧延した。なお、冷間圧延後の鋼板表面に存在する酸化物は、酸素目付量にして0.12 0.15g/m2であった。
【0035】
次に脱炭焼鈍の前処理として、オルソ珪酸ナトリウム水溶液中での電解脱脂を行って、Siを含有する電着物を0.5 〜0.8mg/m2付着させた後、55%H2および残余N2の雰囲気(露点65℃)下で850 ℃,100 秒間の脱炭焼鈍を施した。
このコイルを126 分割し、それぞれのコイルに、以下に示す種々の熱処理を施した。
【0036】
〔熱処理雰囲気の条件〕
分割したコイルのうち35コイルに対して、870 ℃,20秒間の熱処理を、それぞれ100 %H2ガスにH2O を含有させたもの、75%H2および25%N2ガスにH2O を含有させたもの、50%H2および50%N2ガスにH2O を含有させたもの、そして25%H2および75%N2ガスにH2O を含有させたもの、100 %N2ガスにH2O を含有させたものによる雰囲気で行った。なお、含有させたH2O の量は、ガス分圧で0.1 %,0.3%, 1.5 %, 3.8 %, 8.5 %, 13.5%, そして18.2%とした。
【0037】
かかる熱処理後に、この熱処理を施さない1コイルを含めた41コイルについて、10% TiO2 および4%Sr(OH)2 ・8H2O を含有するMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、N2中で840 ℃,40h保持した後、15℃/hの昇温速度で25%N2および75%H2の混合雰囲気下で1200℃まで昇温し、さらにH2の雰囲気下で1200℃, 10h保持した後降温する、最終仕上焼鈍を施した。
【0038】
その後、各コイルにおける未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねた張力コーティングを鋼板表面に塗布焼付けして製品とした。かくして得られた製品コイルの磁気特性を図5に示す。なお、かかる熱処理を行わなかった製品の磁束密度は、B8 値で1.865 Tであった。
図5から、高磁束密度の製品を得るためには、N2とH2との混合比に拘わらず、H2O の含有量を0.05〜3.0 %とする必要があることがわかる。
【0039】
〔熱処理の温度と時間の条件〕
分割した残りの90コイルを用いて、40%N2および60%H2の混合雰囲気中にH2O を1.8 %含有させた雰囲気にて熱処理を行った。ここで熱処理は、温度を800, 825, 850, 875, 900, 925, 950, 975, 1000℃の9水準および時間を2,3,5,10, 15, 20, 30, 40, 50, 60秒間の10水準として、それらを組合わせて行った。
【0040】
かかる熱処理の後、これら90種類の分割コイルは10%TiO2および4%Sr(OH)2 ・8H2O を含有するMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、N2中で840 ℃,40h保持した後、15℃/hの昇温速度で25%N2および75%H2の混合雰囲気下で1200℃まで昇温し、次いでH2の雰囲気下で1200℃まで昇温し、さらにH2の雰囲気下で1200℃,110 h保持したのち降温する、最終仕上焼鈍を施した。
【0041】
その後、各コイルにおける未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねた張力コーティングを鋼板表面に塗布焼付けして製品とした。かくして得られた製品コイルの磁気特性を図6に示すように、温度および時間の最適条件は、850 〜950 ℃で5〜40秒間の範囲であることがわかる。
【0042】
また、各々の脱炭焼鈍板を25%N2と75%H2の混合雰囲気(露点20℃)下で900 ℃,30分間の熱処理を行って、酸化挙動および窒化挙動を調査したところ、実験1や2と同様に、磁束密度の高い材料が得られた条件では、鋼板の酸化および窒化が抑制されていた。
【0043】
さらに、脱炭焼鈍板に0.05〜0.35%のH2O 分圧の雰囲気で熱処理を施すと、酸化および窒化が抑制される理由を詳細に調査するため、鋼板断面のSEM 写真を観察したところ、この熱処理によって鋼板表層部に存在するファイヤライト(Fe2SiO4) が、次式(1) に示す反応に従って分解し、シリカ(SiO2)の微細粒が高密度に生成していることがわかった。
【数1】
Fe2SiO4Si →2SiO2+2Fe -----(1)
【0044】
すなわち、図7(a) に示すように、脱炭焼鈍板上に生成する酸化物はその表面側にファイヤライトおよび地鉄側にシリカがそれぞれ生成するのが一般である。特に、ファイヤライトは酸素分圧の高い表面側に生成するため、同図に示すように、粗い粒子として形成される。
【0045】
ここで、H2O 分圧が0.05〜3.0 %の雰囲気で熱処理を行うと、図7(b) に示すように、ファイヤライトの一部がシリカと鉄と酸素に分解し、酸素が鉄中に溶存する微量Siと結合してさらにシリカを生成する。これら分解して生成するシリカおよび鉄中に溶存する微量Siと結合して生成するシリカは、極めて微細な粒子であり、しかも高密度でサブスケール中に存在するため、サブスケールを介しての酸素の拡散や窒素の拡散を妨げる作用が大きい。このため、鋼板は最終仕上焼鈍中の酸化や窒化から保護されることになり、インヒビターの初期状態が2次再結晶まで維持され、良好な磁気特性が得られたものである。そこで、かかる熱処理を、鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理と呼称する。
【0046】
この鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理によって微細なシリカ粒子を酸化物内に高密度に生成させるには、十分なファイヤライト粒子がかかる処理の前に存在することが必要である。
すなわち、最終冷間圧延後の鋼板表面に存在する酸化物を酸素目付量にして0.05 0.35g/m2とすること、脱炭焼鈍の前処理として電解脱脂法によって鋼板表面にSiを含有する電着物が0.1mg/m2以上で付着する洗浄処理を施すことおよび脱炭焼鈍の前期においてP(H2O) /P(H2)を0.30〜0.65とすることは、いずれも、脱炭焼鈍で形成される酸化物中のファイヤライトを増加させる作用があることが、新たに判明した。
【0047】
また、酸化物の分解再生成高密度化処理の条件として、温度が低すぎる場合や時間が短かすぎる場合は、ファイヤライトの分解および微細シリカの再生成の反応の進行が遅く、逆に、温度が高すぎる場合は、ファイヤライトの分解によって再生成されるシリカの粒子径が粗大となってサブスケールの酸化および窒化抑制作用が十分に機能しなくなる。一方、処理時間が長過ぎる場合は、ファイヤライトが完全に分解して、消滅する結果、最終仕上焼鈍時に、焼鈍分離剤中のMgO と反応して次式(2) に示すオリビン形成の反応が抑制され、磁気特性が劣化することになる。
【数2】
2x MgO + Fe2SiO4 → (Mgx Fe1-x )2SiO4+2xFeO -----(2)
【0048】
なお、脱炭焼鈍板に非酸化生雰囲気で890 〜1050℃で加熱焼鈍処理を施す技術について、特公昭54−24686 号公報に開示されているが、ここに示された雰囲気は、Siに対しても非酸化性であり、H2O 分圧は0.01%以下である。そして、熱処理温度も890 ℃以上と高く、またサブスケール中の酸化物であるファイヤライトやシリカに関する記載はなく、従って微細SiO2を分散再生成させる技術である、この発明とは異なる技術である。
【0049】
また、特公昭57−1575号公報には、脱炭焼鈍を前半と後半に分け、後半の雰囲気のP(H2O) /P(H2)を前半より低下させる脱炭焼鈍技術が開示されているが、これはP(H2O) /P(H2)のレベルを変えて生成する酸化物を変更するものであり、従って、H2とH2O の分圧の比率が問題となる。すなわち、H2O の分圧を一定値以下に制御してファイヤライトを分解してシリカを再生成する、この発明とは本質的に異なるものであり、両者の相違は、例えば100 %N2の雰囲気中に微量のH2O が含有される場合についての適合性を評価すれば明白である。さらに同公報には、サブスケール中の酸化物であるファイヤライトやシリカに関する記載はなく、ファイヤライトを増加させる処理およびシリカの微細分散を図ることの示唆もない。
【0050】
上述したとおり、この発明は、方向性けい素鋼板の製造工程において、最終冷間圧延後の鋼板表面の残留酸化物の量を適正に調整し、次いで脱炭焼鈍の前処理として、電解脱脂法によって鋼板表面にSiを含有する電着物が0.1mg/m2以上で付着する洗浄処理を施し、脱炭焼鈍前、後期の雰囲気のP(H2O) /P(H2)を所定量の範囲とし、かつ後期の雰囲気中のH2O 分圧を所定量以下としかつ温度を所定の温度範囲とすることで、脱炭焼鈍後の鋼板表面の酸化物の分解微細分散再生成を促進し、最終仕上焼鈍中の鋼板の酸化および窒化を抑制し、最終的に製品の磁束密度を向上させるものである。
【0051】
ここで、この発明の素材成分は、方向性けい素鋼の一般に従うものであり、例えば以下に示す成分組成が有利に適合する。
C:0.020 〜0.10重量%
Cは、熱間圧延および冷間圧延における組織改善に有用な成分であり、この効果は含有量が0.020 重量%に満たないと得られない。一方、0.10重量%をこえると、脱炭不良となり磁気特性の劣化を招くため、C量は0.020 〜0.10重量%の範囲に限定した。
Si:1.0 〜5.0 重量%
Siは製品の電気抵抗を高め渦電流損を低減させる上で重量な成分で、この目的のためには1.0 重量%以上は必要であるが、一方5.0 重量%をこえると冷間圧延性が劣化するため、1.0 〜5.0 重量%の範囲に限定した。
Mn:0.05〜2.5 重量%
Mnは後述するインヒビター形成成分であり、さらに熱間圧延性を高めるために必要な成分でもあり、このためには、0.05重量%以上を必要とするが、一方2.5 重量%をこえると脱炭が困難となるため、0.05〜2.5 重量%の範囲に限定した。
【0052】
次に、インヒビター形成成分としては、上記のMnのほか、Al, SまたはSeを0.005 〜0.04重量%の範囲で含有する。
すなわち、Al, SまたはSeは、AlN, MnSまたはMnSeとして鋼中に微細析出してインヒビターを形成するのに必要であり、これらのうち1種または2種以上の含有が必要である。この目的のためには、0.005 重量%以上の含有が必要であるが、0.04重量%をこえると、微細に分散析出させることが困難となってインヒビターの機能が低下するため、0.005 〜0.04重量%の範囲で含有する。なお、2種以上を含有させる場合は、個々の成分を0.005 〜0.04重量%の範囲に制限することが好ましい。
【0053】
その他、必要に応じて、インヒビター成分として、Ge, P,V,Sn, Sb, Bi, BおよびNを0.005 〜0.040 重量%、SnおよびSbを0.005 〜0.2 重量%、BiおよびBを0.0003〜0.0100重量%の範囲で添加することが好ましい。なお、Nは製造工程の途中において窒化することによって添加することも可能である。さらに、熱間圧延性を改善するために、Moを0.05重量%までの範囲で含有することもできる。
【0054】
【発明の実施の形態】
次に、この発明に従う製造方法について詳しく述べる。
上記好適成分組成になる鋼スラブは、従来用いられている製鋼法で得られた鋼を鋳造して得られ、必要に応じて再圧延を行い、次いで熱間圧延によって熱延コイルとする。かかる熱延コイルは、1回もしくは中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延によって最終板厚とするが、この最終冷間圧延後の鋼板表面の酸化物量を、酸素目付量に換算して鋼板両面で0.05〜0.35g/m2に調整することが、この発明の必須要件である。これは、冷間圧延前の鋼板表面のスケール除去量を変更することにより達成できる。
【0055】
なお、鋼板両面の酸素目付量(g/m2)は、次式(3) に従って求めることができる。
【数3】
7.65×t×(W−W0) ×10-3----(3)
t:鋼板厚み(mm)
W:表面酸化物込みでの鋼板酸素濃度(PPM)
W0:表面酸化物除去後の鋼板酸素濃度(PPM)
【0056】
ここで、鋼板の酸素目付量が0.05 g/m2 未満の場合、脱炭焼鈍の前期において形成される鋼板表面の酸化物中のファイヤライトの含有量が低下し、脱炭焼鈍後期での酸化物の分解再生成高密度化処理の効果が得られない。逆に酸素目付量が0.35 g/m2 をこえる場合、脱炭焼鈍の前期において形成される酸化物中のファイヤライトが過剰となり、最終仕上焼鈍時に生成するフォルステライト被膜に点状欠陥が内在するようになる。
【0057】
最終冷間圧延後の鋼板表面の酸化物は、最終冷間圧延前の焼鈍後の表面スケールを除去する際、その除去量を変えることにより行われる。また、除去の手段は、酸洗や研削など従来公知の方法を用いることができる。
最終冷間圧延後のコイルは、次に脱炭焼鈍に供するが、この脱炭焼鈍の前処理として、電解脱脂法による洗浄処理を施す必要がある。すなわち、電解脱脂法は鋼板を浴中に浸漬し、正又は負の電流を鋼板表面から浴中に流して、鋼板表面を清浄化する技術である。かかる電解脱脂での洗浄において、鋼板表面にSiを含有する電着物を最終的に0.1 mg/m2 以上で付着させることが肝要である。なぜなら、Siを含有する電着物の付着量が0.1mg/m2未満の場合は、続く脱炭焼鈍の前期において形成される鋼板表面の酸化物中のファイヤライトの含有量が低下し、脱炭焼鈍後期において酸化物の分解再生成高密度化処理の効果が得られない。
【0058】
なお、Siを含有する電着物の付着量の検出は、けい光X線によるSi強度の単位時間当たりのカウント数を用いて行うことができる。すなわち、付着した電着物を極低濃度のHCl で洗い落として、その前後の重量変化を測定し、この重量変化とけい光X線によるSi強度のカウント数の変化とを対応させ、較正曲線を予め作成しておくことにより、付着量の測定は簡便になされる。
【0059】
また、脱炭焼鈍は操業性の点から前期および後期に分けて同一の連続炉で行っても、前期と後期とを別々の焼鈍処理として行っても良い。
脱炭焼鈍前期は、通常行われている脱炭焼鈍であるが、鋼板表面に形成される酸化物におけるファイヤライトの組成割合を高めるため、雰囲気のP(H2O) /P(H2)を0.30〜0.65の範囲とすることが必要である。すなわち、P(H2O) /P(H2)が0.30未満の場合、ファイヤライトの生成が不十分となり、脱炭焼鈍後期での鋼板表面の酸化物に対する分解再生成高密度化処理において、微細シリカの生成が不十分となる。一方、P(H2O) /P(H2)が0.65をこえる場合は、ウスタイトが生成されて、同じく酸化物に対する分解再生成高密度化処理において、微細シリカの生成が困難となる。従って、脱炭焼鈍前期における雰囲気のP(H2O) /P(H2)を0.30〜0.65とする。
【0060】
脱炭焼鈍後期は、焼鈍雰囲気中の H2O分圧を0.05〜3.0 %とし、焼鈍温度を 850〜950 ℃の範囲とすることが必要である。すなわち、H2O 分圧が0.05%以下の場合、ファイヤライトから分解した再生成物としてFe、OおよびSiO2が生じ、緻密かつ微細なシリカの分散とはならず、一方 3.0%をこえると、ファイヤライトの分解が阻害される。
さらに、焼鈍温度が 850℃未満になると、ファイヤライトの分解反応の進行が不十分となり、一方 950℃をこえると、シリカ粒子の粗大化が生じ緻密な酸化物粒子の分散状態が得られなくなる。従って、焼鈍雰囲気中の H2O分圧は0.05〜3.0 %とし、かつ焼鈍温度を 850〜950 ℃の範囲に限定する。
【0061】
かかる酸化物の分解再生成高密度化処理は、5秒間未満ではやや不十分であり、40秒間をこえると過剰にファイヤライトが分解されて、磁気特性の低下を招くため、5〜40秒間の範囲が好ましい。
【0062】
なお、脱炭焼鈍後は焼鈍分離材を塗布してから1200℃程度の温度で最終仕上焼鈍を行い、最終製品とする。そして、必要に応じて、絶縁コーティングを施し、平坦化処理を行って製品とすることができる。また、鋼板表面に溝を設けたり、プラズマジェットやレーザーを照射して局部的に歪みを与えて磁区細分化処理を施すことも可能である。
【0063】
【実施例】
実施例1
表1に従う組成の鋼スラブA〜Pを熱間圧延後、1000℃で1分間の熱延板焼鈍を施し、次いで第1回目の冷間圧延でA〜Lは1.5mm およびM〜Pは0.60mmの中間板厚としたのち、中間焼鈍として、A〜Lは1100℃およびM〜Pは1000℃で40秒間、25%湿N2および75%H2雰囲気(露点40℃)での焼鈍を施した後、ミスト水を用いて40℃/sの冷却速度で350 ℃まで急冷し、その後A〜Lは 350℃およびM〜Pは 200℃で20秒間保持した後、常温まで大気中で徐冷した。中間焼鈍後のコイルは、研削ブラシロールで表面を研削し、その後 180mm径のワークロールを有するンジミア圧延機にて、0.22mmの最終板厚とした。これらのコイルの酸素目付量は 0.15〜0.26 g/m2 であった。
【0064】
次に、これらのコイルを2分割し、一方は脱炭焼鈍の前処理として、アルカリ脱脂浴中を通板した後純水でリンスし洗浄した。他方は脱炭焼鈍の前処理としてオルソ珪酸ソーダ浴を用いて電解脱脂し、Siを含有する電着物を 1.4〜2.8mg/mm2 付着させた。その後、コイルを50%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点60℃,P(H2O) /P(H2):0.39)で 840℃,2分間の前期の脱炭焼鈍を行い、引き続いて脱炭焼鈍後期において、50%H2および残部N2バランスの雰囲気(露点5℃, H2O分圧: 0.9%)下で 880℃において20秒間の酸化物の分解再生成高密度化処理を施した。
【0065】
【表1】

Figure 0003873300
【0066】
これらのコイルは、3%のTiO2および2%の Sr(OH)2・8H2Oを含有しMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、N2中で 840℃45hの保持を行った後、15℃/hの昇温速度で25%N2および75%H2の雰囲気で1200℃まで昇温し、H2中で1200℃,10h保持した後降温する、最終仕上焼鈍を施した。その後、未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねて張力コーティングを塗布焼付けて製品とした。かくして得られた製品の磁気特性を、表2に併記する。
【0067】
【表2】
Figure 0003873300
【0068】
実施例2
表1に記載した鋼スラブCを熱間圧延後、1150℃で1分間の熱延板焼鈍を施した後、ミスト水を用いて40℃/sの冷却速度で室温まで冷却した。その後、18%のHCl 水溶液で酸洗してから、 120mm径のワークロールを有するセンジミア圧延機を用いて、0.26mmの最終板厚とした。ここで、コイル表面の酸化物量は0.25〜0.32 g/m2 であった。
【0069】
次に、脱炭焼鈍の前処理として、オルソ珪酸ソーダ浴を用いて電解脱脂し、Siを含有する電着物を 0.9〜1.2 mg/m2 で付着させた。このコイルに、50%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点60℃,P(H2O) /P(H2):0.47)で 850℃,2分間の脱炭焼鈍を行った後、2分割し、一方をN2雰囲気(露点−10℃, H2O分圧:0.25%)で 890℃において15秒間の酸化物の分解再生成高密度化処理を施した。残る一方は、そのまま次工程の処理へ廻した。
【0070】
これらのコイルは、10%TiO2および2%の Sr(OH)2・8H2Oを含有しMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、25%N2および75%H2雰囲気で 850℃まで25℃/h 850℃から1200℃まで12℃/hの昇温速度で昇温し、H2中1200℃, 10hの保持を行った後、降温する最終仕上焼鈍を施した。
その後、未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねて張力コーティングを塗布焼付け、さらに6mm間隔で圧延方向と直角の向きに線状微小歪みをプラズマジェットによって導入し、製品とした。かくして得られた製品の磁気特性を表3に示す。
【0071】
【表3】
Figure 0003873300
【0072】
実施例3
C:0.043 重量%, Si:3.32重量%, Mn:0.07重量%, P:0.007 重量%, Al:0.001 重量%, S:0.003 重量%, Se:0.018 重量%, Mo:0.012 重量%およびSb:0.025 重量%を含有し、残部Feと不可避的不純物からなるけい素鋼スラブ2本を熱間圧延し、1000℃, 30秒間の熱延板焼鈍を施した後、0.64mmの板厚とした。その後、75%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点35℃)で975 ℃,30秒間の中間焼鈍を行い、冷却後表面を研削した。このとき、一方のコイルは軽い研削を行って表面スケールを若干残存させ、他方のコイルは強い研削を行って表面スケールを完全に除去した。その後、双方のコイルとも、タンデム圧延機で低粘度油を用いて0.20mmの最終板厚とした。このとき、鋼板表面に残存する酸化物の量を酸素目付量によって測定したところ、軽研削のコイルは鋼板両面で0.12〜0.23 g/m2 、強研削のコイルは鋼板両面で0.01〜0.02 g/m2 であった。
【0073】
次に、脱炭焼鈍の前処理として、オルソ珪酸ソーダ浴を用いて電解脱脂し、Siを含有する電着物を 1.5〜2.3 g/m2付着させた。これらのコイルを2分割し、一方は55%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点63℃,P(H2O) /P(H2):0.50)で820 ℃,2分間の前期脱炭焼鈍を行い、引続いて10%H2および残余N2バランスの雰囲気(露点5℃,H20 分圧:0.86%)下で 980℃,10秒間の酸化物の分解再生成高密度化処理を施した。
他方のコイルは、比較として、同じく55%H2および残余N2バランス(露点63℃,P(H2O) /P(H2):0.50)の雰囲気で 820℃,2分間の前期脱炭焼鈍を行い、引続いて 100%H2の雰囲気(露点−40℃, H2O分圧:0.01%) 下で1000℃,10秒間の酸化物の分解再生成高密度化処理を施した。
【0074】
これら4つのコイルは、 1.5%のTiO2および 1.5%の SrSO4を含有しMgO を主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布した後、コイル状に巻き取り、N2中で 850℃,50h保持後、25%N2および75%H2雰囲気で20℃/hの昇温速度で1200℃まで昇温し、H2中で1200℃, 10h保持した後降温する、最終仕上焼鈍を施した。
その後、未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化処理を兼ねて張力コーティングを塗布焼付けて製品とした。かくして得られた製品の磁気特性を表4に示す。
【0075】
【表4】
Figure 0003873300
【0076】
【発明の効果】
この発明によれば、磁束密度の高い方向性けい素鋼板を安定して製造することができ、とりわけ方向性けい素鋼板の工業的規模での生産における効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍の前処理法および鋼板表面へのSi含有電着物の付着量と磁気特性との関係を示した図である。
【図2】脱炭焼鈍の前処理条件と脱炭焼鈍板の耐酸化性および耐窒化性との関係を示した図である。
【図3】最終冷間圧延後の鋼板表面に残留する酸化物量を示す酸素目付量と磁気特性との関係を示した図である。
【図4】脱炭焼鈍前期の雰囲気のP(H2O) /P(H2)と磁気特性との関係を示した図である。
【図5】脱炭焼鈍後期処理の雰囲気と磁気特性との関係を示した図である。
【図6】脱炭焼鈍後期処理の温度および時間と磁気特性との関係を示した図である。
【図7】鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理によって酸化物の組成と酸化物粒子分布が変化する状態を示した模式図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a grain-oriented silicon steel sheet having excellent magnetic properties, and more particularly to a production method advantageous for improving magnetic flux density.
[0002]
Oriented silicon steel sheets are used as iron cores for transformers, generators, etc. As magnetic properties, magnetic flux density (magnetic flux B at a magnetizing force of 800 A / m8 Iron loss (maximum magnetic flux density 1.7 T and frequency 50 Hz, iron loss W / kg)17/50(Indicated by the value) is required to be low.
[0003]
[Prior art]
In recent years, in order to reduce the magnetic properties of grain-oriented silicon steel sheets, especially iron loss, a technology has been developed to subdivide magnetic domains by introducing local strains or forming grooves on the steel sheet surface. Iron loss can be improved. In particular, this technique is extremely effective when applied to a steel plate having a high magnetic flux density, and a reduction in iron loss is achieved in conjunction with an increase in magnetic flux density.
[0004]
In order to improve the magnetic flux density of grain-oriented silicon steel sheets, it is necessary to highly accumulate the crystal orientation of the product in the (110) [001] orientation, the so-called Goth orientation. In the secondary recrystallization phenomenon.
Therefore, in secondary recrystallization, it is necessary to preferentially grow crystal grains close to the (110) 001 orientation and suppress the growth of crystal grains in other orientations. It is essential to add an inhibitor that suppresses growth. This inhibitor contributes to the improvement of the magnetic flux density by forming a precipitated dispersed phase in steel and suppressing the growth of primary recrystallized grains (normal grain growth) until immediately before secondary recrystallization. However, in the actual manufacturing process, it has often been a problem that grains whose crystal orientation is deviated from the (110) 001 orientation are secondarily recrystallized to produce a steel sheet having a deteriorated magnetic flux density.
[0005]
According to the investigation conducted by the inventors about this problem, the surface of the steel sheet is oxidized in the annealing for secondary recrystallization (final finish annealing), and the inhibitors on the surface layer of the steel sheet are decomposed and disappeared. It was found that the normal grain growth inhibitory power in the steel sheet surface layer was insufficient before recrystallization.
[0006]
In order to suppress the decomposition and disappearance of the inhibitor in the steel plate surface layer during the final finish annealing, use the oxide layer (subscale) formed on the steel plate surface in the decarburization annealing, which is the pre-process of the final finish annealing. Can be considered. That is, when an oxide layer is present on the steel sheet surface, if this oxide layer becomes an obstacle to the diffusion of elements such as O, Mn, Al, etc., the oxidation of these elements can be suppressed, resulting in the decomposition of the inhibitor. And disappearance is also suppressed.
[0007]
Based on this technical idea, as a result of intensive studies on the composition of the oxide layer that can contribute to the suppression of oxidation, we developed a technology to control the ratio of firelite and silica within a certain range as the composition of the oxide layer on the steel sheet surface. This is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-20271.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, even with this technique, it is difficult to stabilize the magnetic properties in industrial production, and in particular, it has been difficult to stably produce a directional silicon steel sheet having a high magnetic flux density.
Accordingly, an object of the present invention is to propose a novel method for producing a grain-oriented silicon steel sheet capable of stably obtaining a high magnetic flux density product even in industrial production.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have adjusted the amount of oxide present on the steel sheet surface after the final cold rolling to a specific range, an electrolytic degreasing method prior to decarburization annealing. To obtain knowledge that stable improvement of magnetic flux density can be realized by applying a predetermined amount of electrodeposits containing Si to the steel plate surface by controlling the atmosphere of decarburization annealing. It was. The present invention is based on the above findings.
[0010]
That is, in the present invention, hot rolling is applied to a silicon-containing steel slab, and then a final sheet thickness is obtained by one or a plurality of cold rolling sandwiching intermediate annealing, followed by decarburization annealing and application of an annealing separator. In producing a grain-oriented silicon steel sheet by a series of processes for final finishing annealing, the amount of oxide on the steel sheet surface after the final cold rolling is 0.05 to 0.35 g / m in terms of oxygen basis weight.2Before the decarburization annealing, the electrodeposit containing Si is 0.1 mg / m on the steel sheet surface by electrolytic degreasing.2The adhering cleaning process is performed, and then the ratio of the water vapor partial pressure to the hydrogen partial pressure in the atmosphere (hereinafter referred to as P (H2O) / P (H2) Is adjusted to 0.30 to 0.65, and the temperature in the atmosphere is adjusted to 850 to 950 ° C. and the partial pressure of water vapor is adjusted to 0.05 to 3.0% to decompose and regenerate the oxide on the steel sheet surface. It is the manufacturing method of the grain-oriented silicon steel plate excellent in the magnetic characteristic characterized by performing the decarburization annealing which consists of the latter stage which performs.
[0011]
Next, various experimental results on which the present invention is based will be described.
In addition, the material used for the experiment contained C, Si, and Al as essential components. This is because C is a component useful for improving the structure in hot rolling and cold rolling, Si is a component useful for increasing electrical resistance and improving iron loss, and Al is an inhibitor component. This is because it is a component useful for improving the next recrystallized grain orientation, that is, improving the magnetic flux density.
[0012]
Experiment 1
C: Hot rolling on three steel slabs containing 0.065 wt%, Si: 3.25 wt%, Mn: 0.070 wt%, Al: 0.025 wt%, Se: 0.020 wt% and Sb: 0.025 wt%, respectively After that, hot-rolled sheet annealing is performed at 1000 ° C. for 1 minute, and the thickness is 1.50 mm by the first cold rolling.2 After annealing at 1100 ° C for 60 seconds in an atmosphere (dew point of 40 ° C) and using mist water to rapidly cool to 350 ° C at a cooling rate of 40 ° C / s, hold at 350 ° C for 20 seconds, then to room temperature Cooled down.
[0013]
Next, after intermediate annealing, the scale on the steel plate surface was lightly removed with a grinding brush, and a final plate thickness of 0.22 mm was obtained using a Sendzimir rolling mill equipped with a 210 mm diameter roll. The amount of oxide on the steel sheet surface on both sides of the coil after the final cold rolling is 0.15 g / m in terms of oxygen basis weight.2Met.
[0014]
Thereafter, as a pretreatment for decarburization annealing, the surface of the steel sheet was cleaned. That is, the first coil was passed through a 15% NaOH aqueous solution and brushed, then rinsed with pure water and dried. Similarly, the second coil was passed through a 15% NaOH aqueous solution and brushed, then passed through a 20% aqueous HCl solution, then rinsed with pure water and dried. The third coil was divided into 10 to a to j, and each divided coil was passed through a sodium orthosilicate bath, rinsed with pure water and dried. Here, when passing through the orthosilicate sodium bath, an alternating current was applied to the split coils other than the split coil a, and the surface of the steel sheet was cleaned by electrolytic degreasing. The split coil b has 1.0 A / dm2− + Alternating current is added, and the divided coils c to j are respectively 0.01, 0.1, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0, 8.0, 15 A / dm.2A + − alternating current was added.
[0015]
As a result of these pretreatments, the surface of the steel plate was clean, but the second coil was melted over the thickness of 0.2 μm in the steel plate surface, and the third coil had split coils c to j. The electrodeposit containing Si adheres to the surface of the steel sheet, and the adhesion amount is 0.03 mg / m in the split coil c.2 In the same d, 0.06mg / m2In the same e, 0.10mg / m2In the same f, 0.34mg / m2In the same g, 0.54mg / m2In the same h, 1.36mg / m2In the case of i, 2.4 mg / m2In the same j, 4.0 mg / m2Met.
[0016]
Furthermore, each of the 12 types of coils is divided into 2 groups and divided into 2 groups.2And residual N2Balance atmosphere (dew point 60 ° C, P (H2O) / P (H2): 0.39) Continuous decarburization annealing was performed at 840 ° C. for 2 minutes. For the remaining 12 types of coils, 50% H2And residual N2After performing continuous decarburization annealing at 840 ° C for 2 minutes in a balanced atmosphere (dew point 60 ° C), dew point -10 to -4 ° C (H for 10 seconds at 880 ° C)2O partial pressure: 0.25 to 0.43%) dry N2Heat treatment was performed under an atmosphere.
[0017]
These coils are then 5% TiO2And 2% Sr (OH)2・ 8H2An annealing separator containing O2 and MgO as the main component was applied to the surface of the steel sheet, wound up in a coil, and heated up to 1200 ° C at a rate of 15 ° C / h with 25% N2And 75% H2The temperature was increased in a mixed atmosphere of2After being held at 1200 ° C. for 10 hours in the atmosphere of the above, final finish annealing for lowering the temperature was performed. Then, after removing the unreacted annealing separator in each coil, a tension coating that also serves as a flattening treatment was applied to the surface of the steel sheet and baked to obtain a product. The magnetic properties of the product coil thus obtained are shown in FIG.
[0018]
As shown in FIG. 1, as a pretreatment for decarburization annealing, an electrolytic degreasing method is adopted and an electrodeposit containing Si on the steel sheet surface is 0.1 mg / m 2.2A product with excellent magnetic properties with a high magnetic flux density was obtained when it was attached as described above and further subjected to heat treatment after decarburization annealing.
[0019]
In addition, in order to elucidate the reason why these excellent magnetic properties were obtained, each decarburized annealed plate was treated with 25% N2And 75% H2In the mixed atmosphere (dew point 20 ° C), heat treatment was performed at 900 ° C for 30 minutes, and the oxidation behavior and nitridation behavior were investigated. As a result, as shown in FIG. 2, it was found that oxidation and nitridation of the steel sheet were suppressed under the condition that a material having a high magnetic flux density was obtained.
That is, if oxidation and nitridation at the steel sheet surface layer portion are suppressed, the inhibitor of the steel sheet surface layer portion is maintained in a good state in the final finish annealing, and it is estimated that appropriate secondary recrystallization was obtained. Is done.
[0020]
Furthermore, the heat treatment performed after decarburization annealing decomposes oxides on the surface of the steel sheet, and then regenerates fine oxide particles so that the oxide particles on the surface of the steel sheet are dispersed and generated at a high density, as will be described later. Therefore, since it has an action of suppressing diffusion of oxygen and nitrogen, it is referred to as a decomposition / regeneration / densification treatment of oxides on the surface of the steel sheet.
[0021]
Experiment 2
Sixteen steel slabs with the same composition as in Experiment 1 were each hot-rolled, then hot-rolled sheet annealed at 1000 ° C for 1 minute, and the first cold-rolled thickness was 1.80 mm. And then 25% N2And 75% H2In the mixed atmosphere (dew point 45 ° C), the intermediate annealing was performed at 1100 ° C for 60 seconds, quenched with mist water at a cooling rate of 45 ° C / s to 350 ° C, and then held at 350 ° C for 120 seconds. Cooled to room temperature.
[0022]
Subsequently, after passing through an aqueous HCl solution of various concentrations and temperatures to remove the oxide surface layer, cold rolling was performed to obtain a final thickness of 0.19 mm. Cold rolling was performed using the same Sendzimer mill as in Experiment 1. The amount of oxide on the steel sheet surface on both sides of the coil after the final cold rolling is 0.012, 0.022, 0.031, 0.054, 0.073, 0.103, 0.150, 0.205, 0.248, 0.280, 0.298, 0.350, 0.381, respectively. 0.400, 0.423, 0.430 mg / m2Met.
[0023]
These 16 types of coils are further divided into 2 groups and divided into 2 groups. As a pretreatment for decarburization annealing, 16 types of coils are rinsed with pure water after alkaline degreasing in 15% NaOH aqueous solution. The remaining 16 sets of coils were subjected to electrolytic degreasing by passing an alternating current of − ++ − + when passing through the sodium orthosilicate bath, and 1.0 to 2.5 mg / m 22After depositing an electrodeposit containing Si, the surface of the steel sheet was rinsed with pure water.
[0024]
After that, each coil is 45% H2And residual N2Decarburization annealing at 850 ° C for 2 minutes under a balanced atmosphere (dew point 60 ° C), followed by 65% H in the same continuous annealing furnace2And residual N2Balance atmosphere (dew point -5-5 ℃, H2O partial pressure: 0.46 to 0.86%) and continuous annealing at 860 ° C for 15 seconds.
[0025]
These coils are then 10% TiO2And 3% Sr (OH)2・ 8H2An annealing separator containing O and MgO as the main component was applied to the surface of the steel sheet, and then wound up in a coil shape and N for 35 hours at 850 ° C.225% N at a rate of 15 ° C / h after holding in2And 75% H2The temperature is raised to 1200 ° C in a mixed atmosphere of2After being held at 1200 ° C. for 10 hours in the atmosphere of the above, final finish annealing for lowering the temperature was performed. Then, after removing the unreacted annealing separator in each coil, a tension coating that also serves as a flattening treatment was applied to the surface of the steel sheet and baked to obtain a product. The magnetic characteristics of the product coil thus obtained are shown in FIG.
[0026]
From FIG. 3, 0.05 to 0.35 g / m in terms of the oxygen basis weight on the surface of the steel sheet after the final cold rolling.2When the electrolytic degreasing method is used as a pretreatment for decarburization annealing and an electrodeposit containing Si is attached to the steel sheet surface, a product with high magnetic flux density and excellent magnetic properties can be obtained. You can see that
[0027]
In addition, in order to elucidate the reason why excellent magnetic properties were obtained, each decarburized annealed plate was treated with 25% N2And 75% H2In a mixed atmosphere (dew point 20 ° C), heat treatment was performed at 900 ° C for 30 minutes to investigate the oxidation behavior and nitridation behavior. Oxidation and nitridation were suppressed.
[0028]
Experiment 3
A steel slab having the same composition as in Experiment 1 was hot-rolled, then subjected to hot-rolled sheet annealing at 1050 ° C. for 1 minute, and after the first cold rolling to a thickness of 1.40 mm, 25 % N2And 75% H2In the mixed atmosphere (dew point 45 ° C), intermediate annealing was performed at 1050 ° C for 60 seconds, quenched with mist water at a cooling rate of 40 ° C / s to 300 ° C, and then held at 300 ° C for 60 seconds. Cooled to room temperature. Thereafter, the outer scale of the steel sheet was removed by pickling with a 15% HCl aqueous solution. Thereafter, a final thickness of 0.19 mm was obtained using a Sendzimir rolling mill equipped with 200 mm diameter rolls. In addition, the amount of oxide on the steel sheet surface on both sides of the coil after the final cold rolling is 0.12 g / m in oxygen basis weight.2Met.
[0029]
Next, as a pretreatment for decarburization annealing, electrolytic degreasing is performed in a sodium orthosilicate aqueous solution, and an electrodeposit containing Si is 0.8 to 1.2 mg / m 2.2After adhering, this coil is divided into 8 parts and P (H2O) / P (H2) Was decarburized and annealed at 850 ° C. for 2 minutes.
[0030]
That is, H2And N2By changing the mixing ratio and changing the dew point of the atmosphere, P (H2O) / P (H2) Was decarburized and annealed in an atmosphere of 0.05, 0.15, 0.20, 0.30, 0.45, 0.55, 0.65, 0.70, and 0.75, respectively. These 8 types of coils are 60% H2And residual N2Balance atmosphere (dew point 2-4 ° C, H2(O partial pressure 0.70 to 0.92%) Continuous annealing was performed at 870 ° C for 20 seconds.
[0031]
Then these coils are 10% TiO2And 3% Sr (OH)2・ 8H2After coating MgO containing O as an annealing separator on the surface of the steel sheet, it was wound up in a coil and N for 15 hours at 850 ° C.225% N at a rate of 15 ° C / h after holding in2And 75% H2The temperature is raised to 1200 ° C in a mixed atmosphere of2A final finish annealing was performed in which the temperature was lowered after holding at 1200 ° C. for 10 hours. Then, after removing the unreacted annealing separator in each coil, a tension coating that also serves as a flattening treatment was applied to the surface of the steel sheet and baked to obtain a product. As shown in FIG. 4, the magnetic properties of the product coil thus obtained are shown in FIG.2O) / P (H2) Between 0.30 and 0.65, excellent magnetic properties with high magnetic flux density were obtained.
[0032]
In addition, in order to elucidate the reason why these excellent magnetic properties were obtained, each decarburized annealed plate was treated with 25% N2And 75% H2In a mixed atmosphere (dew point 20 ° C), heat treatment was performed at 900 ° C for 30 minutes to investigate the oxidation behavior and nitridation behavior. Oxidation and nitridation were suppressed.
[0033]
Experiment 4
Next, the optimum condition was investigated about the decomposition regeneration density densification process with respect to the oxide of the steel plate surface following decarburization annealing.
A steel slab with the same composition as in Experiment 1 was hot rolled into a 2.0 mm thick coil and wet N2Hot-rolled sheet annealing was performed at 1150 ° C for 1 minute in an atmosphere (dew point 35 ° C), then cooled to room temperature with an average cooling rate of 40 ° C / s using mist water, and then pickled with 15% HCl aqueous solution Thus, the oxide surface layer of the steel sheet was removed.
[0034]
  This coil was cold-rolled to a final sheet thickness of 0.26 mm by a Sendzimir mill having a 200 mm diameter work roll. The oxide present on the surface of the steel sheet after cold rolling should have an oxygen basis weight.0.12 ~ 0.15g / m2Met.
[0035]
Next, as a pretreatment for decarburization annealing, electrolytic degreasing in an aqueous sodium orthosilicate solution is performed, and an electrodeposit containing Si is 0.5 to 0.8 mg / m 2.2After attaching, 55% H2And residual N2Was decarburized and annealed at 850 ° C for 100 seconds under the above conditions (dew point 65 ° C).
This coil was divided into 126 parts, and each coil was subjected to various heat treatments shown below.
[0036]
[Heat treatment atmosphere conditions]
Of the divided coils, 35 coils were heat treated for 20 seconds at 870 ° C and 100% H each.2H to gas2O 2, 75% H2And 25% N2H to gas2O-containing, 50% H2And 50% N2H to gas2Containing O 2 and 25% H2And 75% N2H to gas2O-containing, 100% N2H to gas2Performed in an atmosphere containing O 2. In addition, it contains H2The amount of O was 0.1%, 0.3%, 1.5%, 3.8%, 8.5%, 13.5%, and 18.2% in terms of gas partial pressure.
[0037]
After this heat treatment, 10% TiO was obtained for 41 coils including one coil that was not subjected to this heat treatment.2And 4% Sr (OH)2・ 8H2An annealing separator containing MgO containing O as the main component is applied to the surface of the steel sheet, and then wound into a coil shape.2After holding at 840 ° C for 40 hours, 25% N at a temperature rise rate of 15 ° C / h2And 75% H2The temperature is raised to 1200 ° C in a mixed atmosphere of2A final finish annealing was performed in which the temperature was lowered after being maintained at 1200 ° C. for 10 hours in the atmosphere.
[0038]
Then, after removing the unreacted annealing separator in each coil, a tension coating that also serves as a flattening treatment was applied to the surface of the steel sheet and baked to obtain a product. The magnetic characteristics of the product coil thus obtained are shown in FIG. In addition, the magnetic flux density of the product which did not perform this heat processing is B8The value was 1.865 T.
To obtain a product with high magnetic flux density from FIG.2And H2Regardless of the mixing ratio with2It can be seen that the O 2 content needs to be 0.05-3.0%.
[0039]
[Heat treatment temperature and time conditions]
Using the remaining 90 coils, 40% N2And 60% H2H in a mixed atmosphere2Heat treatment was performed in an atmosphere containing 1.8% O 2. Here, the heat treatment is performed at a temperature of 800, 825, 850, 875, 900, 925, 950, 975, 1000 ° C. and a time of 2, 3, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60. These were combined in 10 levels per second.
[0040]
After such heat treatment, these 90 kinds of split coils are 10% TiO2And 4% Sr (OH)2・ 8H2An annealing separator containing MgO containing O as the main component is applied to the surface of the steel sheet, and then wound into a coil shape.2After holding at 840 ° C for 40 hours, 25% N at a temperature rise rate of 15 ° C / h2And 75% H2The temperature was raised to 1200 ° C in a mixed atmosphere of2The temperature was raised to 1200 ° C in an atmosphere of2A final finish annealing was performed in which the temperature was lowered after holding at 1200 ° C. for 110 hours in the above atmosphere.
[0041]
Then, after removing the unreacted annealing separator in each coil, a tension coating that also serves as a flattening treatment was applied to the surface of the steel sheet and baked to obtain a product. As shown in FIG. 6 for the magnetic properties of the product coil thus obtained, it can be seen that the optimum conditions for temperature and time are in the range of 850 to 950 ° C. for 5 to 40 seconds.
[0042]
Each decarburized annealed plate is 25% N2And 75% H2In a mixed atmosphere (dew point 20 ° C), heat treatment was performed at 900 ° C for 30 minutes to investigate the oxidation and nitriding behavior. As in Experiments 1 and 2, the conditions under which a material with a high magnetic flux density was obtained The oxidation and nitridation of the steel sheet were suppressed.
[0043]
In addition, 0.05% to 0.35% H2In order to investigate in detail the reason why oxidation and nitridation are suppressed when heat treatment is performed in an O partial pressure atmosphere, a SEM photograph of the cross section of the steel sheet was observed.2SiOFour) Is decomposed according to the reaction represented by the following formula (1), and silica (SiO2It was found that fine grains of) were formed at high density.
[Expression 1]
Fe2SiOFour+Si  → 2SiO2+2Fe            ----- (1)
[0044]
That is, as shown in FIG. 7 (a), the oxide produced on the decarburized annealed plate generally produces firelite on the surface side and silica on the ground iron side. In particular, since firelite is generated on the surface side having a high oxygen partial pressure, it is formed as coarse particles as shown in FIG.
[0045]
Where H2When heat treatment is performed in an atmosphere with an O partial pressure of 0.05 to 3.0%, as shown in FIG. 7 (b), a part of the firelite is decomposed into silica, iron and oxygen, and a small amount of Si in which oxygen is dissolved in iron. To form more silica. Silica produced by decomposition and silica combined with trace amounts of Si dissolved in iron are extremely fine particles and are present in the subscale at a high density. It has a great effect of preventing the diffusion of nitrogen and nitrogen. For this reason, the steel sheet is protected from oxidation and nitriding during the final finish annealing, and the initial state of the inhibitor is maintained until the secondary recrystallization, and good magnetic properties are obtained. Therefore, this heat treatment is referred to as a decomposition / regeneration / densification treatment of oxides on the steel sheet surface.
[0046]
  In order to generate fine silica particles in the oxide at a high density by the decomposition, regeneration, and densification of the oxide on the surface of the steel sheet, it is necessary that sufficient firelite particles exist before the treatment. .
  That is, the oxide existing on the surface of the steel sheet after the final cold rolling is made an oxygen basis weight.0.05 ~ 0.35g / m2As a pretreatment for decarburization annealing, an electrodeposit containing Si on the steel sheet surface is 0.1 mg / m2 by electrolytic degreasing.2In the first stage of the decarburization annealing and the cleaning treatment adhering to P (H2O) / P (H2It has been newly found out that setting 0.3) to 0.30 to 0.65 has an effect of increasing the firelite in the oxide formed by decarburization annealing.
[0047]
In addition, when the temperature is too low or the time is too short as a condition for the oxide regenerating / densifying and densifying treatment, the progress of the reaction of decomposition of firelite and regeneration of fine silica is slow, When the temperature is too high, the particle size of silica regenerated by the decomposition of the firelite becomes coarse, and the subscale oxidation and nitridation suppression functions do not function sufficiently. On the other hand, if the treatment time is too long, the firelite is completely decomposed and disappears. It will be suppressed and the magnetic properties will deteriorate.
[Expression 2]
2x MgO + Fe2SiOFour  → (MgxFe1-x)2SiOFour+ 2xFeO ----- (2)
[0048]
In addition, a technique for performing a heat annealing treatment on a decarburized annealed plate at 890 to 1050 ° C. in a non-oxidizing raw atmosphere is disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 54-24686. Is non-oxidizing and H2O Partial pressure is 0.01% or less. Also, the heat treatment temperature is as high as 890 ° C or higher, and there is no description about firelite and silica which are oxides in the subscale, so fine SiO2This is a technique different from the present invention, which is a technique for distributing and regenerating the image.
[0049]
In Japanese Patent Publication No.57-1575, decarburization annealing is divided into the first half and the second half, and P (H2O) / P (H2) Is decarburized annealing technology that lowers the first half, but this is a P (H2O) / P (H2) To change the generated oxide, and therefore H2And H2The ratio of O partial pressure is a problem. That is, H2This is essentially different from the present invention, in which the partial pressure of O is controlled to a certain value or less to decompose the firelite to regenerate silica, and the difference between them is, for example, 100% N2Trace amounts of H in the atmosphere2It is clear if the suitability for the case where O is contained is evaluated. Furthermore, the publication does not describe firelite and silica which are oxides in the subscale, and there is no suggestion of a treatment for increasing the firelite and fine dispersion of silica.
[0050]
As described above, in the manufacturing process of the grain-oriented silicon steel sheet, the present invention appropriately adjusts the amount of residual oxide on the steel sheet surface after the final cold rolling, and then, as a pretreatment for decarburization annealing, an electrolytic degreasing method The electrodeposit containing Si on the steel sheet surface is 0.1mg / m2After the cleaning treatment to adhere to the above, P (H2O) / P (H2) Within the prescribed range and H in the latter atmosphere2O By setting the partial pressure to a predetermined amount or less and the temperature within the predetermined temperature range, the decomposition and fine dispersion regeneration of the oxide on the steel sheet surface after decarburization annealing is promoted, and the oxidation and nitridation of the steel sheet during the final finish annealing And finally improve the magnetic flux density of the product.
[0051]
Here, the raw material component of the present invention generally follows that of grain-oriented silicon steel, and, for example, the following component composition is advantageously adapted.
C: 0.020 to 0.10% by weight
C is a component useful for improving the structure in hot rolling and cold rolling, and this effect cannot be obtained unless the content is less than 0.020% by weight. On the other hand, if the amount exceeds 0.10% by weight, decarburization is poor and magnetic properties are deteriorated, so the C content is limited to a range of 0.020 to 0.10% by weight.
Si: 1.0-5.0 wt%
Si is a heavy component in increasing the electrical resistance of the product and reducing eddy current loss. For this purpose, 1.0% by weight or more is necessary. On the other hand, if it exceeds 5.0%, cold rollability deteriorates. Therefore, it is limited to the range of 1.0 to 5.0% by weight.
Mn: 0.05-2.5% by weight
Mn is an inhibitor forming component which will be described later, and is also a component necessary for improving the hot rolling property. For this purpose, 0.05% by weight or more is required. On the other hand, if the amount exceeds 2.5% by weight, decarburization will occur. Since it becomes difficult, it was limited to the range of 0.05 to 2.5% by weight.
[0052]
Next, as an inhibitor-forming component, in addition to the above Mn, Al, S or Se is contained in the range of 0.005 to 0.04% by weight.
That is, Al, S, or Se is necessary to form an inhibitor by fine precipitation in steel as AlN, MnS, or MnSe, and one or more of these must be contained. For this purpose, it is necessary to contain 0.005% by weight or more, but if it exceeds 0.04% by weight, it becomes difficult to finely disperse and precipitate, and the function of the inhibitor is lowered. In the range of. In addition, when it contains 2 or more types, it is preferable to restrict | limit individual components to the range of 0.005 to 0.04 weight%.
[0053]
In addition, Ge, P, V, Sn, Sb, Bi, B, and N are 0.005 to 0.040 wt%, Sn and Sb are 0.005 to 0.2 wt%, and Bi and B are 0.0003 to 0.0100 as an inhibitor component, if necessary. It is preferable to add in the range of% by weight. Note that N can be added by nitriding during the manufacturing process. Furthermore, in order to improve hot rollability, Mo can be contained in a range of up to 0.05% by weight.
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
The steel slab having the above preferred component composition is obtained by casting steel obtained by a conventionally used steel making method, re-rolled as necessary, and then hot-rolled into a hot-rolled coil. Such a hot-rolled coil has a final plate thickness by one or a plurality of cold rollings with intermediate annealing interposed therebetween. The amount of oxide on the surface of the steel plate after the final cold rolling is converted to an oxygen basis weight on both sides of the steel plate. 0.05 ~ 0.35g / m2It is an essential requirement of the present invention to adjust to. This can be achieved by changing the amount of scale removal on the surface of the steel sheet before cold rolling.
[0055]
The amount of oxygen per unit area of steel sheet (g / m2) Can be obtained according to the following equation (3).
[Equation 3]
7.65 × t × (W−W0) × 10-3---- (3)
t: Steel plate thickness (mm)
W: Steel sheet oxygen concentration (PPM) including surface oxide
W0: Oxygen concentration in steel plate after removal of surface oxide (PPM)
[0056]
Here, the oxygen basis weight of the steel sheet is 0.05 g / m2 If it is less, the content of firelite in the oxide on the surface of the steel sheet formed in the first stage of decarburization annealing is reduced, and the effect of densification / regeneration / densification treatment of oxide in the latter stage of decarburization annealing is obtained. Absent. Conversely, the oxygen basis weight is 0.35 g / m2In the case of exceeding the above, the amount of firelite in the oxide formed in the first stage of the decarburization annealing becomes excessive, and point defects are inherent in the forsterite film formed during the final finish annealing.
[0057]
The oxide on the surface of the steel sheet after the final cold rolling is performed by changing the removal amount when removing the surface scale after the annealing before the final cold rolling. Moreover, conventionally known methods such as pickling and grinding can be used as the removing means.
The coil after the final cold rolling is then subjected to decarburization annealing, and as a pretreatment for this decarburization annealing, it is necessary to perform a cleaning process by an electrolytic degreasing method. That is, the electrolytic degreasing method is a technique in which the steel sheet surface is cleaned by immersing the steel sheet in a bath and passing a positive or negative current from the steel sheet surface into the bath. In such electrolytic degreasing cleaning, an electrodeposit containing Si is finally added to the steel sheet surface at 0.1 mg / m 2.2 It is important to attach them as described above. Because the deposition amount of electrodeposits containing Si is 0.1 mg / m2If less, the content of firelite in the oxide on the surface of the steel sheet formed in the first stage of subsequent decarburization annealing is reduced, and the effect of densification / regeneration / densification treatment of oxide is obtained in the latter stage of decarburization annealing. I can't.
[0058]
In addition, the detection of the adhesion amount of the electrodeposit containing Si can be performed using the number of counts per unit time of Si intensity by fluorescent X-rays. In other words, the deposited electrodeposits are washed off with extremely low concentration of HCl and the change in weight before and after that is measured. The change in weight is correlated with the change in the Si intensity count due to fluorescent X-rays, and a calibration curve is created in advance. By doing so, the measurement of the amount of adhesion is made simple.
[0059]
Further, decarburization annealing may be performed in the same continuous furnace in the first and second periods from the viewpoint of operability, or the first and second periods may be performed as separate annealing treatments.
The first stage of the decarburization annealing is a decarburization annealing that is normally performed. In order to increase the composition ratio of the firelite in the oxide formed on the steel sheet surface, the P (H2O) / P (H2) In the range of 0.30 to 0.65. That is, P (H2O) / P (H2) Is less than 0.30, the formation of firelite is insufficient, and the generation of fine silica is insufficient in the decomposition regeneration densification treatment for the oxide on the steel sheet surface in the late stage of decarburization annealing. On the other hand, P (H2O) / P (H2) Exceeds 0.65, wustite is produced, and it becomes difficult to produce fine silica in the decomposition / regeneration / densification treatment for the oxide. Therefore, P (H2O) / P (H2) Is set to 0.30 to 0.65.
[0060]
In the latter stage of decarburization annealing, H in the annealing atmosphere2It is necessary that the O partial pressure is 0.05 to 3.0% and the annealing temperature is in the range of 850 to 950 ° C. That is, H2When the partial pressure of O is 0.05% or less, Fe, O and SiO as regenerated products decomposed from firelite2And does not result in a fine and fine silica dispersion, whereas if it exceeds 3.0%, the decomposition of firelite is inhibited.
Furthermore, if the annealing temperature is less than 850 ° C., the progress of the decomposition reaction of the firelite becomes insufficient. Therefore, H in the annealing atmosphere2The O partial pressure is 0.05 to 3.0%, and the annealing temperature is limited to the range of 850 to 950 ° C.
[0061]
Such oxide decomposition / regeneration / densification treatment is slightly insufficient for less than 5 seconds, and if it exceeds 40 seconds, the firelite is excessively decomposed, resulting in deterioration of magnetic properties. A range is preferred.
[0062]
After decarburization annealing, an annealing separator is applied, and then final finish annealing is performed at a temperature of about 1200 ° C. to obtain a final product. Then, if necessary, an insulating coating can be applied and a flattening process can be performed to obtain a product. Further, it is possible to provide a groove on the surface of the steel plate or to irradiate a plasma jet or a laser to locally strain the magnetic domain to perform magnetic domain refinement treatment.
[0063]
【Example】
Example 1
  Steel slabs A to P having the composition according to Table 1 were hot-rolled and then subjected to hot-rolled sheet annealing at 1000 ° C. for 1 minute. After the intermediate plate thickness of mm, as intermediate annealing, A to L is 1100 ° C and MP is 1000 ° C for 40 seconds, 25% wet N2And 75% H2After annealing in atmosphere (dew point 40 ° C), quench with mist water at a cooling rate of 40 ° C / s to 350 ° C, then A to L 350 ° C and MP to 200 ° C 20 seconds After holding, it was gradually cooled in the air to room temperature. The coil after intermediate annealing is ground on the surface with a grinding brush roll and then has a 180 mm diameter work roll.ZEA final plate thickness of 0.22 mm was obtained with a Nemia rolling mill. The oxygen basis weight of these coils is, 0.15 ~ 0.26 g / m2 Met.
[0064]
Next, these coils were divided into two, and one of them was passed through an alkaline degreasing bath as a pretreatment for decarburization annealing, rinsed with pure water and washed. The other is electrolytic degreasing using a sodium orthosilicate bath as a pretreatment for decarburization annealing, and an electrodeposit containing Si is 1.4 to 2.8 mg / mm.2Attached. Then coil 50% H2And residual N2Balance atmosphere (dew point 60 ° C, P (H2O) / P (H2): Decarburization annealing in the first half of the period at 840 ° C for 2 minutes at 0.39), followed by 50% H in the latter half of the decarburization annealing.2And balance N2Balance atmosphere (dew point 5 ° C, H2O partial pressure: 0.9%) was subjected to decomposition / regeneration / densification of oxide for 20 seconds at 880 ° C.
[0065]
[Table 1]
Figure 0003873300
[0066]
These coils are 3% TiO2And 2% Sr (OH)2・ 8H2After applying an annealing separator containing O and MgO as the main component to the steel sheet surface, it is wound into a coil shape and N2After holding at 840 ℃ for 45h, 25% N at 15 ℃ / h heating rate2And 75% H2The temperature is raised to 1200 ° C in an atmosphere of2A final finish annealing was performed in which the temperature was lowered after holding at 1200 ° C. for 10 hours. Then, after removing the unreacted annealing separation agent, a tension coating was applied and baked to serve as a flattening process to obtain a product. The magnetic properties of the products thus obtained are also shown in Table 2.
[0067]
[Table 2]
Figure 0003873300
[0068]
Example 2
The steel slab C shown in Table 1 was hot-rolled, subjected to hot-rolled sheet annealing at 1150 ° C. for 1 minute, and then cooled to room temperature at a cooling rate of 40 ° C./s using mist water. Then, after pickling with an 18% HCl aqueous solution, a final thickness of 0.26 mm was obtained using a Sendia mill with a 120 mm diameter work roll. Here, the amount of oxide on the coil surface is 0.25 to 0.32 g / m2Met.
[0069]
Next, as a pretreatment for decarburization annealing, electrolytic degreasing using an orthosilicate sodium bath is performed, and an electrodeposit containing Si is 0.9 to 1.2 mg / m 2.2 It was made to adhere with. 50% H in this coil2And residual N2Balance atmosphere (dew point 60 ° C, P (H2O) / P (H2): After decarburization annealing at 850 ° C for 2 minutes in 0.47), it was divided into two parts, one of which was N2Atmosphere (dew point -10 ℃, H2O partial pressure: 0.25%) was applied at 890 ° C. for 15 seconds to decompose and regenerate the oxide for densification. The remaining one was transferred to the next process.
[0070]
These coils are 10% TiO2And 2% Sr (OH)2・ 8H2An annealing separator containing O and MgO as the main component is applied to the surface of the steel sheet, and then wound into a coil shape.2And 75% H2Increase the temperature from 850 ° C to 1200 ° C at a rate of 12 ° C / h up to 850 ° C at a rate of 12 ° C / h.2After holding at 1200 ° C for 10 hours, final finish annealing was performed to lower the temperature.
Then, after removing the unreacted annealing separator, a tension coating is applied and baked also as a flattening treatment, and linear micro-strain is introduced by a plasma jet in a direction perpendicular to the rolling direction at intervals of 6 mm to obtain a product. . Table 3 shows the magnetic properties of the products thus obtained.
[0071]
[Table 3]
Figure 0003873300
[0072]
Example 3
C: 0.043 wt%, Si: 3.32 wt%, Mn: 0.07 wt%, P: 0.007 wt%, Al: 0.001 wt%, S: 0.003 wt%, Se: 0.018 wt%, Mo: 0.012 wt% and Sb: Two silicon steel slabs containing 0.025% by weight and the balance Fe and inevitable impurities were hot-rolled and subjected to hot-rolled sheet annealing at 1000 ° C. for 30 seconds, and then a thickness of 0.64 mm was obtained. Then 75% H2And residual N2Intermediate annealing was performed at 975 ° C for 30 seconds in a balanced atmosphere (dew point 35 ° C), and the surface was ground after cooling. At this time, one coil was lightly ground to leave some surface scale, and the other coil was subjected to strong grinding to completely remove the surface scale. Thereafter, both coils were made to have a final thickness of 0.20 mm using low viscosity oil in a tandem rolling mill. At this time, when the amount of oxide remaining on the surface of the steel sheet was measured by the amount of oxygen per unit area, the lightly ground coil was 0.12 to 0.23 g / m on both sides of the steel sheet.2 , Strong grinding coil is 0.01 ~ 0.02 g / m on both sides of steel plate2 Met.
[0073]
Next, as a pretreatment for decarburization annealing, electrolytic degreasing using an orthosilicate sodium bath is performed, and an electrodeposit containing Si is added to 1.5 to 2.3 g / m.2Attached. These coils are divided into two, one is 55% H2And residual N2Balance atmosphere (dew point 63 ℃, P (H2O) / P (H2): 0.50), decarburization annealing at 820 ° C for 2 minutes, followed by 10% H2And residual N2Balance atmosphere (dew point 5 ° C, H2The oxide was regenerated and densified and densified at 980 ° C for 10 seconds under 0 partial pressure (0.86%).
The other coil is also 55% H for comparison.2And residual N2Balance (dew point 63 ℃, P (H2O) / P (H2): 0.50) atmosphere at 820 ° C for 2 minutes, followed by 100% H2Atmosphere (dew point -40 ℃, H2O partial pressure: 0.01%) The oxide was decomposed and regenerated and densified at 1000 ° C. for 10 seconds.
[0074]
These four coils are 1.5% TiO2And 1.5% SrSOFourAfter applying an annealing separator containing MgO as a main component to the surface of the steel sheet, it is wound into a coil shape and N225% N after holding at 850 ℃ for 50h2And 75% H2The temperature is raised to 1200 ° C at a rate of 20 ° C / h in the atmosphere,2A final finish annealing was performed in which the temperature was lowered after holding at 1200 ° C. for 10 hours.
Then, after removing the unreacted annealing separation agent, a tension coating was applied and baked to serve as a flattening process to obtain a product. Table 4 shows the magnetic properties of the products thus obtained.
[0075]
[Table 4]
Figure 0003873300
[0076]
【The invention's effect】
According to the present invention, a grain-oriented silicon steel sheet having a high magnetic flux density can be stably produced, and in particular, the effect in production of the grain-oriented silicon steel sheet on an industrial scale is extremely large.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a pretreatment method for decarburization annealing and an adhesion amount of an Si-containing electrodeposit on a steel sheet surface and magnetic properties.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between pretreatment conditions for decarburization annealing and oxidation resistance and nitridation resistance of a decarburized annealing plate.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of oxygen per unit area indicating the amount of oxide remaining on the steel sheet surface after the final cold rolling and the magnetic properties.
[Figure 4] P (H2O) / P (H2) And the magnetic characteristics.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the atmosphere of the decarburization annealing late treatment and the magnetic properties.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the temperature and time of the decarburization annealing late treatment and the magnetic properties.
FIG. 7 is a schematic view showing a state in which the oxide composition and the oxide particle distribution are changed by the decomposition / regeneration / densification treatment of the oxide on the steel sheet surface.

Claims (2)

含けい素鋼スラブに熱間圧延を施し、次いで1回または中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延によって最終板厚とした後、脱炭焼鈍、そして焼鈍分離剤を塗布して最終仕上焼鈍を施す一連の工程によって方向性けい素鋼板を製造するに当たり、最終冷間圧延後の鋼板表面の酸化物量を酸素目付量で0.05〜0.35g/m2に調整し、その後脱炭焼鈍に先立って、電解脱脂法によって鋼板表面にSiを含有する電着物が0.1mg/m2以上で付着する洗浄処理を施し、次いで、雰囲気における水素分圧に対する水蒸気分圧の比を0.30〜0.65に調整して行う前期と、雰囲気における温度を850 〜950 ℃かつ水蒸気分圧を0.05〜3.0 %に調整して鋼板表面の酸化物の分解再生成高密度化処理を行う後期とからなる脱炭焼鈍を施すことを特徴とする方向性けい素鋼板の製造方法。Hot rolling is applied to silicon-containing steel slabs, and then the final sheet thickness is obtained by cold rolling multiple times with one or more intermediate sandwiches, followed by decarburization annealing and final finish annealing by applying an annealing separator. In producing a grain-oriented silicon steel sheet by a series of applied processes, the amount of oxide on the steel sheet surface after the final cold rolling is adjusted to 0.05 to 0.35 g / m 2 in terms of oxygen basis weight, and then prior to decarburization annealing, A cleaning process is performed in which the electrodeposit containing Si adheres to the steel sheet surface at 0.1 mg / m 2 or more by electrolytic degreasing, and then the ratio of the water vapor partial pressure to the hydrogen partial pressure in the atmosphere is adjusted to 0.30 to 0.65. Decarburization annealing is performed in the first period and in the second period in which the temperature in the atmosphere is adjusted to 850 to 950 ° C. and the partial pressure of water vapor is adjusted to 0.05 to 3.0%, and the oxide surface decomposition and regeneration densification treatment is performed. method of manufacturing a tropic silicon steel sheet who shall be the feature. 分解再生成高密度化処理を5〜40秒間にわたって行う請求項1に記載の方向性けい素鋼板の製造方法。  The method for producing a grain-oriented silicon steel sheet according to claim 1, wherein the decomposition / regeneration / densification treatment is performed for 5 to 40 seconds.
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