JP7188105B2 - Oriented electrical steel sheet - Google Patents

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JP7188105B2 JP2019005126A JP2019005126A JP7188105B2 JP 7188105 B2 JP7188105 B2 JP 7188105B2 JP 2019005126 A JP2019005126 A JP 2019005126A JP 2019005126 A JP2019005126 A JP 2019005126A JP 7188105 B2 JP7188105 B2 JP 7188105B2
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本発明は、方向性電磁鋼板に関する。特に、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板に関する。 The present invention relates to grain-oriented electrical steel sheets. In particular, it relates to a grain-oriented electrical steel sheet in which iron loss is suitably reduced.

一方向性電磁鋼板は、磁気鉄芯材料として多用されており、特にエネルギーロスを少なくするために、鉄損の少ない材料が求められている。鉄損の低減には、鋼板に張力を付与することが有効である。 Grain-oriented electrical steel sheets are often used as magnetic iron core materials, and in particular, materials with low iron loss are desired in order to reduce energy loss. Applying tension to the steel sheet is effective in reducing iron loss.

鋼板に張力を付与するためには、鋼板より熱膨張係数の小さく、ヤング率の高い材質からなる被膜を高温で形成することが有効である。すなわち、鋼板と被膜との間の熱膨張係数差によって生じる熱応力を利用して鋼板に張力を付与する。通常の一方向性電磁鋼板の表面には、脱炭焼鈍工程で生じるSiOを主体とする酸化膜と焼鈍分離剤として通常用いられるMgOとが、仕上げ焼鈍中に反応して形成されたフォルステライト(MgSiO)を主体とする被膜(以下、仕上焼鈍被膜と称する)が存在する。この仕上げ焼鈍被膜は、鋼板に与える張力が大きく、鉄損低減に効果がある。 In order to apply tension to the steel sheet, it is effective to form a coating made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion and a higher Young's modulus than the steel sheet at a high temperature. That is, tension is applied to the steel sheet using the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the steel sheet and the coating. On the surface of a normal grain-oriented electrical steel sheet, an oxide film mainly composed of SiO2 generated in the decarburization annealing process and MgO, which is usually used as an annealing separator, react during finish annealing to form forsterite. There is a coating mainly composed of (Mg 2 SiO 4 ) (hereinafter referred to as a final annealing coating). This finish-annealed coating gives a large tension to the steel sheet and is effective in reducing iron loss.

さらに、特許文献1(特開昭48-39338号公報)に記載された、コロイド状シリカと燐酸塩とを主体とするコーティング液を塗布して焼き付けることによって得られる絶縁被膜(張力被膜)は、鋼板に対して張力付与の効果が大きく、鉄損低減に有効である。従って、仕上げ焼鈍工程で生じた被膜を残した上で絶縁被膜を施すことが、一般的な一方向性電磁鋼板の製造方法となっている。 Furthermore, the insulating coating (tensile coating) obtained by applying and baking a coating liquid mainly composed of colloidal silica and phosphate described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-39338) is It has a great effect of imparting tension to the steel plate, and is effective in reducing iron loss. Therefore, it is a common method of manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet to apply an insulating coating after leaving the coating produced in the finish annealing step.

また、絶縁被膜による鋼板への張力を増大させる試みもなされている。例えば、特許文献2(特開平6-306628号公報)に記載されている、アルミナゾルと硼酸とを主体とするコーティング液を塗布し焼き付けることで得られるAl-B系の被膜は、同一膜厚の場合、コロイド状シリカと燐酸塩とを主体とする絶縁被膜に比べて、1.5~2倍の被膜張力を得ることができる。 Attempts have also been made to increase the tension applied to the steel sheet by the insulating coating. For example, an Al 2 O 3 —B 2 O 3 -based film obtained by applying and baking a coating liquid mainly composed of alumina sol and boric acid, which is described in Patent Document 2 (JP-A-6-306628). can obtain a film tension 1.5 to 2 times higher than that of an insulating film mainly composed of colloidal silica and phosphate at the same film thickness.

一方、上記した絶縁被膜の改善とは異なる方法による鉄損低減も試みられている。例えば、フォルステライト被膜の存在によって仕上げ焼鈍被膜と地鉄との界面構造が乱れると、絶縁被膜が付与する張力によって得られる鉄損改善効果がある程度相殺されることが明らかとなっている。そこで、特許文献3(特開昭49-96920号公報)や特許文献4(特開平4-131326号公報)に記載されている如く、仕上げ焼鈍工程で生じる仕上げ焼鈍被膜を研磨・研削等の機械的手段あるいは酸洗等の化学的手段等により除き、さらにその後に化学研磨や再焼鈍によって鏡面化仕上げを行った後に張力被膜を形成することにより、さらなる鉄損低減を試みる技術が開発されている。あるいは仕上げ焼鈍における仕上げ焼鈍被膜の形成を防止することによって実質的に仕上げ焼鈍被膜が無い状態もしくは鏡面状態にした後に張力被膜を形成することにより、さらなる鉄損低減を試みる技術が開発されている。 On the other hand, an attempt has been made to reduce the iron loss by a method different from the improvement of the insulating coating described above. For example, it has been clarified that if the interfacial structure between the finish-annealed coating and the base steel is disturbed by the presence of the forsterite coating, the iron loss improvement effect obtained by the tension applied by the insulating coating is offset to some extent. Therefore, as described in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 49-96920) and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-131326), the finish annealing film generated in the finish annealing process is polished, ground, or the like. Techniques have been developed to try to further reduce iron loss by removing the steel by mechanical means or chemical means such as pickling, then mirror-finishing by chemical polishing or re-annealing, and then forming a tension film. . Alternatively, a technique has been developed to try to further reduce iron loss by preventing the formation of a finish annealing film in the final annealing and forming a tension film after the finish annealing film is substantially absent or mirror-finished.

しかしながら、上記した技術はそれぞれに鉄損改善効果が得られるが、上記した技術を組み合わせても、鉄損改善に対して組合せ効果が得られないことが判明している。例えば、鏡面化仕上げを行った方向性電磁鋼板に対して、ホウ酸・アルミナ系の高張力被膜を形成しても、鉄損改善効果が小さいことが判明している。 However, although each of the above-described techniques can obtain an effect of improving iron loss, it has been found that even if the above-described techniques are combined, a combined effect of improving iron loss cannot be obtained. For example, it has been found that even if a boric acid/alumina-based high-tensile coating is formed on a grain-oriented electrical steel sheet that has been mirror-finished, the effect of improving iron loss is small.

特開昭48-39338号公報JP-A-48-39338 特開平6-306628号公報JP-A-6-306628 特開昭49-96920号公報JP-A-49-96920 特開平4-131326号公報JP-A-4-131326

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet in which iron loss is suitably reduced.

本発明の要旨は次の通りである。
(1)本発明の一態様にかかる方向性電磁鋼板は、母材鋼板である珪素鋼板と、珪素鋼板上に接して配された中間層と、中間層上に接して配された絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板であって、上記中間層が酸化膜であり、この酸化膜が酸化珪素を含み、且つ上記酸化膜の平均膜厚が2nm以上500nm以下であり、上記絶縁被膜がホウ酸アルミニウム系被膜であり、このホウ酸アルミニウム系被膜がアルミニウム・ホウ素酸化物を含み、且つ上記ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚が0.5μm超8μm以下であり、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、上記ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が面積率で0%以上2.3%以下であり、上記切断面で見たとき、上記珪素鋼板と上記酸化膜との界面に酸化領域が存在し、上記界面から上記珪素鋼板に向かって最大深さで0.2μm以上嵌入している酸化領域の上記界面に対する線分率が0.1%以上12%以下である。
(2)上記(1)に記載の方向性電磁鋼板では、上記アルミニウム・ホウ素酸化物として、Al1833またはAlの少なくとも1つが含まれてもよい。
(3)上記(1)または(2)に記載の方向性電磁鋼板では、上記ホウ酸アルミニウム系被膜が酸化アルミニウムをさらに含んでもよい。
(4)上記(1)~(3)のいずれか1つに記載の方向性電磁鋼板では、上記ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有し、上記リン酸系被膜がリン珪素複合酸化物を含んでもよい。
(5)上記(1)~(4)のいずれか1つに記載の方向性電磁鋼板では、上記珪素鋼板が、化学成分として、質量%で、Si:0.8%以上7.0%以下、Mn:0以上1.00%以下、Cr:0以上0.30%以下、Cu:0以上0.40%以下、P:0以上0.50%以下、Sn:0以上0.30%以下、Sb:0以上0.30%以下、Ni:0以上1.00%以下、B:0以上0.008%以下、V:0以上0.15%以下、Nb:0以上0.2%以下、Mo:0以上0.10%以下、Ti:0以上0.015%以下、Bi:0以上0.010%以下、Al:0以上0.005%以下、C+Nの合計:0以上0.005%以下、及びS+Seの合計:0以上0.005%以下を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、上記珪素鋼板が、{110}<001>方位に発達した集合組織を有してもよい。
(6)上記(1)~(5)のいずれか1つに記載の方向性電磁鋼板では、上記珪素鋼板が、化学成分として、質量%で、Mn:0.05%以上1.00%以下、Cr:0.02%以上0.30%以下、Cu:0.05%以上0.40%以下、P:0.005%以上0.50%以下、Sn:0.02%以上0.30%以下、Sb:0.01%以上0.30%以下、Ni:0.01%以上1.00%以下、B:0.0005%以上0.008%以下、V:0.002%以上0.15%以下、Nb:0.005%以上0.2%以下、Mo:0.005%以上0.10%以下、Ti:0.002%以上0.015%以下、及びBi:0.001%以上0.010%以下からなる群から選択される少なくとも1種を含有してもよい。


The gist of the present invention is as follows.
(1) A grain-oriented electrical steel sheet according to an aspect of the present invention comprises a silicon steel sheet as a base material steel sheet, an intermediate layer disposed in contact with the silicon steel sheet, and an insulating coating disposed in contact with the intermediate layer. wherein the intermediate layer is an oxide film, the oxide film contains silicon oxide, the oxide film has an average thickness of 2 nm or more and 500 nm or less, and the insulating film is boric acid It is an aluminum-based coating, the aluminum-borate-based coating contains aluminum/boron oxide, the average thickness of the aluminum borate-based coating is more than 0.5 μm and 8 μm or less, and the cutting direction is parallel to the plate thickness direction. When viewed from the cut surface, the area ratio of voids in the aluminum borate-based coating is 0% or more and 2.3 % or less, and when viewed from the cut surface, the gap between the silicon steel sheet and the oxide film is An oxidized region exists at the interface, and the line segment ratio of the oxidized region extending from the interface toward the silicon steel sheet to a maximum depth of 0.2 μm or more with respect to the interface is 0.1% or more and 12 % or less.
(2) In the grain-oriented electrical steel sheet described in (1) above, at least one of Al 18 B 4 O 33 and Al 4 B 2 O 9 may be included as the aluminum-boron oxide.
(3) In the grain-oriented electrical steel sheet described in (1) or (2) above, the aluminum borate-based coating may further contain aluminum oxide.
(4) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (3) above further includes a phosphoric acid-based coating disposed in contact with the aluminum borate-based coating, The system coating may contain a phosphorous-silicon composite oxide.
(5) In the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (4) above, the silicon steel sheet contains, as a chemical composition, Si: 0.8% or more and 7.0% or less in mass %. , Mn: 0 to 1.00%, Cr: 0 to 0.30%, Cu: 0 to 0.40%, P: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.30% , Sb: 0 to 0.30%, Ni: 0 to 1.00%, B: 0 to 0.008%, V: 0 to 0.15%, Nb: 0 to 0.2% , Mo: 0 to 0.10%, Ti: 0 to 0.015%, Bi: 0 to 0.010%, Al: 0 to 0.005%, total of C + N: 0 to 0.005 % or less, and the sum of S + Se: 0 to 0.005%, the balance being Fe and impurities, and the silicon steel sheet may have a texture developed in the {110}<001> orientation. .
(6) In the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (5) above, the silicon steel sheet has, as a chemical composition, Mn: 0.05% or more and 1.00% or less in mass%. , Cr: 0.02% to 0.30%, Cu: 0.05% to 0.40%, P: 0.005% to 0.50%, Sn: 0.02% to 0.30 % or less, Sb: 0.01% or more and 0.30% or less, Ni: 0.01% or more and 1.00% or less, B: 0.0005% or more and 0.008% or less, V: 0.002% or more and 0 .15% or less, Nb: 0.005% or more and 0.2% or less, Mo: 0.005% or more and 0.10% or less, Ti: 0.002% or more and 0.015% or less, and Bi: 0.001 % or more and 0.010% or less.


本発明の上記態様によれば、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板を提供できる。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet in which iron loss is suitably reduced.

本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a cross-sectional schematic diagram of the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る方向性電磁鋼板の酸化領域の線分率を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the line fraction of the oxidation area|region of the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面写真である。It is a cross-sectional photograph of the grain-oriented electrical steel sheet according to the same embodiment.

例えば、鉄損のさらなる低減を目的として、フォルステライト被膜を有さない母材鋼板(珪素鋼板)に、シリカを含む中間層(酸化膜)と、絶縁被膜(ホウ酸アルミニウム系被膜)とを積層した方向性電磁鋼板を製造する。この方向性電磁鋼板は、フォルステライト被膜ではなく酸化膜を有するので界面が平滑であり、且つホウ酸アルミニウム系被膜を有するので被膜張力が高まり、そのため、鉄損をこれまで以上に低減できると期待される。しかし実際には、期待されるほど鉄損を低減できない。 For example, for the purpose of further reducing iron loss, an intermediate layer (oxide film) containing silica and an insulating coating (aluminum borate-based coating) are laminated on a base material steel plate (silicon steel plate) that does not have a forsterite coating. A grain-oriented electrical steel sheet is manufactured. Since this grain-oriented electrical steel sheet has an oxide film instead of a forsterite film, the interface is smooth, and since it has an aluminum borate-based film, the film tension is increased, so it is expected that the iron loss can be reduced more than ever. be done. However, in practice, iron loss cannot be reduced as much as expected.

本発明者らが、鉄損が低減しない理由を鋭意調査したところ、酸化膜と珪素鋼板との界面に、珪素鋼板側に嵌入する内部酸化領域が存在し、また、ホウ酸アルミニウム系被膜中に空隙が存在していることが観察された。鉄損が低減しない理由としては、珪素鋼板と酸化膜との界面に内部酸化領域が存在することで、珪素鋼板表面の平滑性が失われ、また、ホウ酸アルミニウム系被膜中に空隙が存在することで、珪素鋼板に対する張力付与効果が低下し、その結果、鉄損低減を阻害していると考えられる。 The inventors of the present invention have extensively investigated the reason why the iron loss is not reduced. It was observed that voids were present. The reason why the iron loss is not reduced is that the smoothness of the surface of the silicon steel sheet is lost due to the presence of an internal oxide region at the interface between the silicon steel sheet and the oxide film, and the presence of voids in the aluminum borate-based coating. As a result, the effect of applying tension to the silicon steel sheet is reduced, and as a result, it is considered that the iron loss reduction is hindered.

鋼板に内部酸化領域が形成され、被膜中に空隙が形成される原因を調査したところ、被膜形成のための均熱および冷却の際に、ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の一部が分解することによって被膜中に空隙が生じるとともに、分解の際に発生した水蒸気または酸素によって鋼板が内部酸化されると考えられた。 We investigated the cause of the formation of internal oxide regions in the steel sheet and the formation of voids in the coating. It was thought that voids were generated in the film due to partial decomposition, and the steel sheet was internally oxidized by water vapor or oxygen generated during the decomposition.

そこで、本発明者らが鋭意検討し、被膜形成工程で均熱条件と冷却条件とを最適に制御することによって、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の形成と鋼板中の内部酸化領域の形成とを同時に抑制でき、その結果、鉄損をより一層低減した方向性電磁鋼板が得られることを知見するに至った。 Therefore, the inventors of the present invention conducted intensive studies and optimally controlled the soaking conditions and cooling conditions in the coating formation process, thereby forming voids in the aluminum borate-based coating and forming an internal oxidation region in the steel sheet. can be suppressed at the same time, and as a result, a grain-oriented electrical steel sheet with further reduced iron loss can be obtained.

以下、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板について詳細に説明する。ただ、本発明は本実施形態に開示の構成のみに限定されることなく、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、下記する数値限定範囲には、下限値及び上限値がその範囲に含まれる。「超」または「未満」と示す数値は、その値が数値範囲に含まれない。各元素の含有量に関する「%」は、「質量%」を意味する。 Hereinafter, a grain-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the configuration disclosed in this embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Moreover, the lower limit value and the upper limit value are included in the range of numerical limits described below. Any numerical value indicated as "greater than" or "less than" is not included in the numerical range. "%" regarding the content of each element means "% by mass".

本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、Siを含有する母材鋼板である珪素鋼板と、珪素鋼板上に形成された中間層である酸化膜と、酸化膜上に形成され、空隙の断面面積率が5.0%以下となる絶縁被膜であるホウ酸アルミニウム系被膜と、を有し、鋼板内部に存在する酸化領域の線分率が0.1%以上15%以下である。図1に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面模式図を示す。図1では、符号1が母材鋼板(珪素鋼板)、符号2が中間層(酸化膜)、符号3が絶縁被膜(ホウ酸アルミニウム系被膜)、符号4が酸化領域(内部酸化領域)、符号5が空隙、符号6が珪素鋼板と酸化膜との界面である。なお、図1は模式図であり、図1によって各膜の膜厚や、酸化領域の大きさや、空隙の大きさなどが限定解釈されない。 The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment includes a silicon steel sheet that is a base steel sheet containing Si, an oxide film that is an intermediate layer formed on the silicon steel sheet, and a cross-sectional area of the void formed on the oxide film. and an aluminum borate-based coating that is an insulating coating with a rate of 5.0% or less, and the line rate of the oxidized region present inside the steel sheet is 0.1% or more and 15% or less. FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 is a base material steel plate (silicon steel plate), reference numeral 2 is an intermediate layer (oxide film), reference numeral 3 is an insulating coating (aluminum borate-based coating), reference numeral 4 is an oxidized region (internal oxidized region), and reference numeral Reference numeral 5 denotes a void, and reference numeral 6 denotes an interface between the silicon steel plate and the oxide film. Note that FIG. 1 is a schematic diagram, and the film thickness of each film, the size of the oxidized region, the size of the gap, etc. are not limitedly interpreted by FIG.

(珪素鋼板)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板として珪素鋼板を有する。この珪素鋼板は、化学成分として、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ことが好ましい。
(silicon steel plate)
The grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment has a silicon steel sheet as a base material steel sheet. It is preferable that the silicon steel sheet contains, as chemical components, basic elements, optional elements as necessary, and the balance being Fe and impurities.

本実施形態では、珪素鋼板が、基本元素(主要な合金元素)としてSiを含有すればよい。 In the present embodiment, the silicon steel sheet should contain Si as a basic element (main alloying element).

Si:0.8%以上7.0%以下
Si(シリコン)は、珪素鋼板の化学成分として、電気抵抗を高め、鉄損を下げるのに有効な元素である。Si含有量が7.0%を超えると、冷間圧延時に材料が割れ易くなり、圧延し難くなることがある。一方、Si含有量が0.8%未満では、電気抵抗が小さくなり、製品における鉄損が増加してしまうことがある。従って、Siを0.8%以上7.0%以下の範囲で含有させてもよい。Si含有量の下限は、2.0%であることが好ましく、2.5%であることがより好ましく、2.8%であることがさらに好ましい。Si含有量の上限は、5.0%であることが好ましく、3.5%であることがより好ましい。
Si: 0.8% or more and 7.0% or less Si (silicon) is an element effective in increasing electrical resistance and reducing iron loss as a chemical component of a silicon steel sheet. If the Si content exceeds 7.0%, the material tends to crack during cold rolling, making rolling difficult. On the other hand, when the Si content is less than 0.8%, the electrical resistance becomes small and the iron loss in the product may increase. Therefore, Si may be contained in the range of 0.8% or more and 7.0% or less. The lower limit of the Si content is preferably 2.0%, more preferably 2.5%, even more preferably 2.8%. The upper limit of the Si content is preferably 5.0%, more preferably 3.5%.

本実施形態では、珪素鋼板が、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、または製造環境等から混入するものを指す。 In this embodiment, the silicon steel sheet may contain impurities. The term "impurities" refers to substances mixed from ores and scraps used as raw materials or from the manufacturing environment or the like during the industrial production of steel.

また、本実施形態では、珪素鋼板が、上記した基本元素および不純物に加えて、選択元素を含有してもよい。例えば、上記した残部であるFeの一部に代えて、選択元素として、Mn、Cr、Cu、P、Sn、Sb、Ni、B、V、Nb、Mo、Ti、Bi、Al、C、N、S、Seを含有してもよい。これらの選択元素は、その目的に応じて含有させればよい。よって、これらの選択元素の下限値を限定する必要がなく、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。 Further, in the present embodiment, the silicon steel sheet may contain selective elements in addition to the basic elements and impurities described above. For example, Mn, Cr, Cu, P, Sn, Sb, Ni, B, V, Nb, Mo, Ti, Bi, Al, C, N , S, and Se. These selective elements may be contained depending on the purpose. Therefore, it is not necessary to limit the lower limit of these selective elements, and the lower limit may be 0%. Moreover, even if these selective elements are contained as impurities, the above effect is not impaired.

Mn:0以上1.00%以下
Mn(マンガン)は、Siと同様に、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、SまたはSeと結合してインヒビターとして機能する。従って、Mnを1.00%以下の範囲で含有させてもよい。Mn含有量の下限は、0.05%であることが好ましく、0.08%であることがより好ましく、0.09%であることがさらに好ましい。Mn含有量の上限は、0.50%であることが好ましく、0.20%であることがより好ましい。
Mn: 0 to 1.00% Mn (manganese), like Si, is an element effective in increasing electrical resistance and reducing iron loss. It also functions as an inhibitor by binding with S or Se. Therefore, Mn may be contained in the range of 1.00% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.05%, more preferably 0.08%, even more preferably 0.09%. The upper limit of the Mn content is preferably 0.50%, more preferably 0.20%.

Cr:0以上0.30%以下
Cr(クロム)は、Siと同様に、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Crを0.30%以下の範囲で含有させてもよい。Cr含有量の下限は、0.02%であることが好ましく、0.05%であることがより好ましい。Cr含有量の上限は、0.20%であることが好ましく、0.12%であることがより好ましい。
Cr: 0 to 0.30% Cr (chromium), like Si, is an element effective in increasing electric resistance and reducing iron loss. Therefore, Cr may be contained in the range of 0.30% or less. The lower limit of the Cr content is preferably 0.02%, more preferably 0.05%. The upper limit of the Cr content is preferably 0.20%, more preferably 0.12%.

Cu:0以上0.40%以下
Cu(銅)も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Cuを0.40%以下の範囲で含有させてもよい。Cu含有量が0.40%を超えると、鉄損低減効果が飽和してしまうとともに、熱間圧延時に“カッパーヘゲ”なる表面疵の原因になることがある。Cu含有量の下限は、0.05%であることが好ましく、0.10%であることがより好ましい。Cu含有量の上限は、0.30%であることが好ましく、0.20%であることがより好ましい。
Cu: 0 to 0.40% Cu (copper) is also an effective element for increasing electrical resistance and reducing iron loss. Therefore, Cu may be contained in the range of 0.40% or less. If the Cu content exceeds 0.40%, the effect of reducing iron loss is saturated and may cause surface defects called "copper scab" during hot rolling. The lower limit of the Cu content is preferably 0.05%, more preferably 0.10%. The upper limit of the Cu content is preferably 0.30%, more preferably 0.20%.

P:0以上0.50%以下
P(燐)も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Pを0.50%以下の範囲で含有させてもよい。P含有量が0.50%を超えると、珪素鋼板の圧延性に問題が生じることがある。P含有量の下限は、0.005%であることが好ましく、0.01%であることがより好ましい。P含有量の上限は、0.20%であることが好ましく、0.15%であることがより好ましい。
P: 0 to 0.50% P (phosphorus) is also an effective element for increasing electric resistance and reducing iron loss. Therefore, P may be contained in the range of 0.50% or less. If the P content exceeds 0.50%, problems may arise in the rollability of the silicon steel sheet. The lower limit of the P content is preferably 0.005%, more preferably 0.01%. The upper limit of the P content is preferably 0.20%, more preferably 0.15%.

Sn:0以上0.30%以下
Sb:0以上0.30%以下
Sn(スズ)およびSb(アンチモン)は、二次再結晶を安定化させ、{110}<001>方位を発達させるのに有効な元素である。従って、Snを0.30%以下、またSbを0.30%以下の範囲で含有させてもよい。SnまたはSbの含有量が、それぞれ0.30%を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
Sn含有量の下限は、0.02%であることが好ましく、0.05%であることがより好ましい。Sn含有量の上限は、0.15%であることが好ましく、0.10%であることがより好ましい。
Sb含有量の下限は、0.01%であることが好ましく、0.03%であることがより好ましい。Sb含有量の上限は、0.15%であることが好ましく、0.10%であることがより好ましい。
Sn: 0 to 0.30% Sb: 0 to 0.30% Sn (tin) and Sb (antimony) stabilize secondary recrystallization and develop the {110}<001> orientation. It is an effective element. Therefore, Sn may be contained in the range of 0.30% or less, and Sb may be contained in the range of 0.30% or less. If the Sn or Sb content exceeds 0.30%, the magnetic properties may be adversely affected.
The lower limit of the Sn content is preferably 0.02%, more preferably 0.05%. The upper limit of the Sn content is preferably 0.15%, more preferably 0.10%.
The lower limit of the Sb content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%. The upper limit of the Sb content is preferably 0.15%, more preferably 0.10%.

Ni:0以上1.00%以下
Ni(ニッケル)も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。また、Niは、熱延板の金属組織を制御して、磁気特性を高めるうえで有効な元素である。従って、Niを1.00%以下の範囲で含有させてもよい。Ni含有量が1.00%を超えると、二次再結晶が不安定になることがある。Ni含有量の下限は、0.01%であることが好ましく、0.02%であることがより好ましい。Ni含有量の上限は、0.20%であることが好ましく、0.10%であることがより好ましい。
Ni: 0 to 1.00% Ni (nickel) is also an effective element for increasing electric resistance and reducing iron loss. Also, Ni is an element effective in controlling the metal structure of the hot-rolled sheet and enhancing the magnetic properties. Therefore, Ni may be contained in the range of 1.00% or less. If the Ni content exceeds 1.00%, secondary recrystallization may become unstable. The lower limit of the Ni content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%. The upper limit of the Ni content is preferably 0.20%, more preferably 0.10%.

B:0以上0.008%以下
B(ホウ素)は、BNとしてインヒビター効果を発揮するのに有効な元素である。従って、Bを0.008%以下の範囲で含有させてもよい。B含有量が0.008%を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすおそれがある。B含有量の下限は、0.0005%であることが好ましく、0.001%であることがより好ましい。B含有量の上限は、0.005%であることが好ましく、0.003%であることがより好ましい。
B: 0 to 0.008% B (boron) is an element effective in exhibiting an inhibitory effect as BN. Therefore, B may be contained in the range of 0.008% or less. If the B content exceeds 0.008%, the magnetic properties may be adversely affected. The lower limit of the B content is preferably 0.0005%, more preferably 0.001%. The upper limit of the B content is preferably 0.005%, more preferably 0.003%.

V:0以上0.15%以下
Nb:0以上0.2%以下
Ti:0以上0.015%以下
V(バナジウム)、Nb(ニオブ)、及びTi(チタン)は、NやCと結合してインヒビターとして機能するのに有効な元素である。従って、Vを0.15%以下、Nbを0.2%以下、Tiを0.015%以下の範囲で含有させてもよい。これらの元素が最終製品に残留して、V含有量が0.15%を超え、Nb含有量が0.2%を超え、またはTi含有量が0.015%を超えると、磁気特性を劣化させるおそれがある。
V含有量の下限は、0.002%であることが好ましく、0.01%であることがより好ましい。V含有量の上限は、0.10%以下であることが好ましく、0.05%であることがより好ましい。
Nb含有量の下限は、0.005%であることが好ましく、0.02%であることがより好ましい。Nb含有量の上限は、0.1%であることが好ましく、0.08%であることがより好ましい。
Ti含有量の下限は、0.002%であることが好ましく、0.004%であることがより好ましい。Ti含有量の上限は、0.010%であることが好ましく、0.008%であることがより好ましい。
V: 0 to 0.15% Nb: 0 to 0.2% Ti: 0 to 0.015% V (vanadium), Nb (niobium), and Ti (titanium) combine with N and C. It is an effective element to function as an inhibitor in Therefore, the V content may be 0.15% or less, the Nb content may be 0.2% or less, and the Ti content may be 0.015% or less. If these elements remain in the final product and the V content exceeds 0.15%, the Nb content exceeds 0.2%, or the Ti content exceeds 0.015%, the magnetic properties deteriorate. There is a risk of
The lower limit of the V content is preferably 0.002%, more preferably 0.01%. The upper limit of the V content is preferably 0.10% or less, more preferably 0.05%.
The lower limit of the Nb content is preferably 0.005%, more preferably 0.02%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.1%, more preferably 0.08%.
The lower limit of the Ti content is preferably 0.002%, more preferably 0.004%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.010%, more preferably 0.008%.

Mo:0以上0.10%以下
Mo(モリブデン)も、電気抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素である。従って、Moを0.10%以下の範囲で含有させてもよい。Mo含有量が0.10%を超えると、鋼板の圧延性に問題が生じることがある。Mo含有量の下限は、0.005%であることが好ましく、0.01%であることがより好ましい。Mo含有量の上限は、0.08%であることが好ましく、0.05%であることがより好ましい。
Mo: 0 to 0.10% Mo (molybdenum) is also an effective element for increasing electric resistance and reducing iron loss. Therefore, Mo may be contained in the range of 0.10% or less. If the Mo content exceeds 0.10%, problems may arise in the rollability of the steel sheet. The lower limit of the Mo content is preferably 0.005%, more preferably 0.01%. The upper limit of the Mo content is preferably 0.08%, more preferably 0.05%.

Bi:0以上0.010%以下
Bi(ビスマス)は、硫化物等の析出物を安定化してインヒビターとしての機能を強化するのに有効な元素である。従って、Biを0.010%以下の範囲で含有させてもよい。Bi含有量が0.010%を超えると、磁気特性に悪影響が及ぼすことがある。Bi含有量の下限は、0.001%であることが好ましく、0.002%であることがより好ましい。Bi含有量の上限は、0.008%であることが好ましく、0.006%であることがより好ましい。
Bi: 0 to 0.010% Bi (bismuth) is an element effective in stabilizing precipitates such as sulfides and strengthening the function as an inhibitor. Therefore, Bi may be contained in the range of 0.010% or less. If the Bi content exceeds 0.010%, the magnetic properties may be adversely affected. The lower limit of the Bi content is preferably 0.001%, more preferably 0.002%. The upper limit of the Bi content is preferably 0.008%, more preferably 0.006%.

Al:0以上0.005%以下
Al(アルミニウム)は、Nと結合してのインヒビター効果を発揮するのに有効な元素である。従って、仕上げ焼鈍前、例えばスラブの段階でAlを0.01~0.065%の範囲で含有させてもよい。しかしながらAlが最終製品(電磁鋼板)に不純物として残留して、Al含有量が0.005%を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のAl含有量は0.005%以下であることが好ましい。最終製品のAl含有量の上限は、0.004%であることが好ましく、0.003%であることがより好ましい。なお、最終製品のAl含有量は、不純物であり、下限は特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のAl含有量を0%にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のAl含有量の下限を0.0005%としてもよい。なお、Al含有量は、酸可溶性Alの含有量を示す。
Al: 0 to 0.005% Al (aluminum) is an element effective in exhibiting an inhibitory effect by bonding with N. Therefore, Al may be contained in the range of 0.01 to 0.065% before finish annealing, for example, at the slab stage. However, if Al remains as an impurity in the final product (magnetic steel sheet) and the Al content exceeds 0.005%, the magnetic properties may be adversely affected. Therefore, the Al content of the final product is preferably 0.005% or less. The upper limit of the Al content in the final product is preferably 0.004%, more preferably 0.003%. The Al content of the final product is an impurity, and the lower limit is not particularly limited, and the lower the better. However, since it is industrially difficult to reduce the Al content of the final product to 0%, the lower limit of the Al content of the final product may be set to 0.0005%. In addition, Al content shows content of acid-soluble Al.

C+Nの合計:0以上0.005%以下
C(炭素)は、一次再結晶集合組織を調整して磁気特性を高めるうえで有効な元素である。また、N(窒素)はAlやBなどと結合してインヒビター効果を発揮するうえで有効な元素である。従って、Cは脱炭焼鈍前、例えばスラブの段階で0.02~0.10%の範囲で含有させても良い。また、Nは仕上げ焼鈍前、例えば窒化焼鈍後の段階で0.01~0.05%の範囲で含有させてもよい。しかしながら、これらの元素が最終製品に不純物として残留して、CおよびNの合計含有量が0.005%を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のCおよびNの合計含有量は0.005%以下であることが好ましい。最終製品のC+N合計含有量の上限は、0.004%であることが好ましく、0.003%であることがより好ましい。なお、最終製品のCおよびNの合計含有量の下限は、不純物であり、特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のCおよびNの合計含有量を0%にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のCおよびNの合計含有量の下限を0.0005%としてもよい。
Total of C+N: 0 to 0.005% C (carbon) is an effective element for adjusting the primary recrystallization texture and improving the magnetic properties. Also, N (nitrogen) is an element effective in exhibiting an inhibitor effect by bonding with Al, B, and the like. Therefore, C may be contained in the range of 0.02 to 0.10% before decarburization annealing, for example, in the slab stage. Also, N may be contained in the range of 0.01 to 0.05% before finish annealing, for example, after nitriding annealing. However, if these elements remain as impurities in the final product and the total content of C and N exceeds 0.005%, the magnetic properties may be adversely affected. Therefore, the total content of C and N in the final product is preferably 0.005% or less. The upper limit of the total C+N content in the final product is preferably 0.004%, more preferably 0.003%. The lower limit of the total content of C and N in the final product is an impurity and is not particularly limited, and the lower the better. However, since it is industrially difficult to make the total content of C and N in the final product 0%, the lower limit of the total content of C and N in the final product may be 0.0005%.

S+Seの合計:0以上0.005%以下
S(硫黄)およびSe(セレン)は、Mnなどと結合してインヒビター効果を発揮するうえで有効な元素である。従って、SおよびSeを仕上げ焼鈍前、例えばスラブの段階で合計で0.005~0.050%の範囲で含有させてもよい。しかしながら、これらの元素が最終製品に不純物として残留して、SおよびSeの合計含有量が0.005%を超えると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。従って、最終製品のSおよびSeの合計含有量は0.005%以下であることが好ましい。最終製品のS+Se合計含有量の上限は、0.004%であることが好ましく、0.003%であることがより好ましい。なお、最終製品のSおよびSeの合計含有量の下限は、不純物であり、特に制限されず、少ないほど好ましい。ただ、最終製品のSおよびSeの合計含有量を0%にすることは工業的に容易ではないので、最終製品のSおよびSeの合計含有量の下限を0.0005%としてもよい。
Total of S+Se: 0 to 0.005% S (sulfur) and Se (selenium) are elements effective in exhibiting an inhibitory effect by bonding with Mn or the like. Therefore, S and Se may be contained in a total range of 0.005 to 0.050% before finish annealing, for example, at the slab stage. However, if these elements remain as impurities in the final product and the total content of S and Se exceeds 0.005%, the magnetic properties may be adversely affected. Therefore, the total content of S and Se in the final product is preferably 0.005% or less. The upper limit of the total S+Se content in the final product is preferably 0.004%, more preferably 0.003%. In addition, the lower limit of the total content of S and Se in the final product is an impurity and is not particularly limited, and the lower the better. However, since it is industrially difficult to make the total content of S and Se in the final product 0%, the lower limit of the total content of S and Se in the final product may be 0.0005%.

本実施形態では、珪素鋼板が、選択元素として、質量%で、Mn:0.05%以上1.00%以下、Cr:0.02%以上0.30%以下、Cu:0.05%以上0.40%以下、P:0.005%以上0.50%以下、Sn:0.02%以上0.30%以下、Sb:0.01%以上0.30%以下、Ni:0.01%以上1.00%以下、B:0.0005%以上0.008%以下、V:0.002%以上0.15%以下、Nb:0.005%以上0.2%以下、Mo:0.005%以上0.10%以下、Ti:0.002%以上0.015%以下、及びBi:0.001%以上0.010%以下、からなる群から選択される少なくとも1種を含有してもよい。 In the present embodiment, the silicon steel sheet contains, as selected elements, Mn: 0.05% or more and 1.00% or less, Cr: 0.02% or more and 0.30% or less, and Cu: 0.05% or more by mass%. 0.40% or less, P: 0.005% or more and 0.50% or less, Sn: 0.02% or more and 0.30% or less, Sb: 0.01% or more and 0.30% or less, Ni: 0.01 % or more and 1.00% or less, B: 0.0005% or more and 0.008% or less, V: 0.002% or more and 0.15% or less, Nb: 0.005% or more and 0.2% or less, Mo: 0 .005% or more and 0.10% or less, Ti: 0.002% or more and 0.015% or less, and Bi: 0.001% or more and 0.010% or less. may

上記した珪素鋼板の化学成分は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、鋼成分は、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。なお、CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。 The chemical composition of the silicon steel sheet described above may be measured by a general analytical method. For example, the steel composition may be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry). Incidentally, C and S can be measured using a combustion-infrared absorption method, N can be measured using an inert gas fusion-thermal conductivity method, and O can be measured using an inert gas fusion-nondispersive infrared absorption method.

また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の珪素鋼板は、{110}<001>方位に発達した集合組織を有することが好ましい。{110}<001>方位とは、鋼板面に平行に{110}面が揃い、かつ圧延方向に〈100〉軸が揃った結晶方位(ゴス方位)を意味する。珪素鋼板がゴス方位に制御されることで、磁気特性が好ましく向上する。 Moreover, the silicon steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment preferably has a texture developed in the {110}<001> orientation. The {110}<001> orientation means a crystal orientation (Goss orientation) in which {110} planes are aligned parallel to the steel sheet surface and <100> axes are aligned in the rolling direction. Magnetic properties are preferably improved by controlling the silicon steel sheet to have a Goss orientation.

上記した珪素鋼板の集合組織は、一般的な分析方法によって測定すればよい。例えば、X線回折法(ラウエ法)により測定すればよい。ラウエ法とは、鋼板にX線ビームを垂直に照射して、透過または反射した回折斑点を解析する方法である。回折斑点を解析することによって、X線ビームを照射した場所の結晶方位を同定することができる。照射位置を変えて複数箇所で回折斑点の解析を行えば、各照射位置の結晶方位分布を測定することができる。ラウエ法は、粗大な結晶粒を有する金属組織の結晶方位を測定するのに適した手法である。 The texture of the silicon steel sheet described above may be measured by a general analytical method. For example, it may be measured by an X-ray diffraction method (Laue method). The Laue method is a method of irradiating a steel plate with an X-ray beam perpendicularly and analyzing the transmitted or reflected diffraction spots. By analyzing the diffraction spots, it is possible to identify the crystal orientation of the location irradiated with the X-ray beam. By changing the irradiation position and analyzing the diffraction spots at a plurality of positions, the crystal orientation distribution at each irradiation position can be measured. The Laue method is a technique suitable for measuring the crystal orientation of metal structures having coarse grains.

(酸化膜)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、中間層として、珪素鋼板上に接して配された酸化膜を有する。
(Oxide film)
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment has an oxide film as an intermediate layer disposed in contact with the silicon steel sheet.

この酸化膜は、酸化珪素を主成分として含み、その膜厚が2nm以上500nm以下である。この酸化膜は、珪素鋼板の表面に沿って連続して広がっている。酸化膜を珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との間に形成することで、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性が向上して、珪素鋼板に応力を付与することができる。本実施形態では、酸化膜は、フォルステライト被膜ではなく、酸化珪素を主体とする酸化膜である。 This oxide film contains silicon oxide as a main component and has a film thickness of 2 nm or more and 500 nm or less. This oxide film continuously spreads along the surface of the silicon steel sheet. By forming the oxide film between the silicon steel sheet and the aluminum borate-based coating, the adhesion between the silicon steel sheet and the aluminum borate-based coating is improved, and stress can be applied to the silicon steel sheet. In this embodiment, the oxide film is not a forsterite film but an oxide film mainly composed of silicon oxide.

酸化膜は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を、所定の酸化度に調整された雰囲気ガス中で熱処理することにより形成される。本実施形態では、酸化膜が、外部酸化によって形成された外部酸化膜であることが好ましい。 The oxide film is formed by heat-treating the silicon steel sheet from which the forsterite coating is suppressed during final annealing or from which the forsterite coating is removed after final annealing in an atmosphere gas adjusted to a predetermined degree of oxidation. . In this embodiment, the oxide film is preferably an external oxide film formed by external oxidation.

ここで、外部酸化膜とは、低酸化度雰囲気ガス中で形成される酸化膜であり、鋼板中の合金元素(Si)が鋼板表面まで拡散した後に、鋼板表面で膜状に形成される酸化物をいう。 Here, the external oxide film is an oxide film formed in a low oxidation atmosphere gas, and after the alloying element (Si) in the steel plate diffuses to the steel plate surface, the oxide film formed on the steel plate surface. Say things.

酸化膜は、シリカ(酸化珪素)を主成分として含む。酸化膜は、酸化珪素以外に、珪素鋼板に含まれる合金元素の酸化物を含む場合もある。すなわち、Fe、Mn、Cr、Cu、Sn、Sb、Ni、V、Nb、Mo、Ti、Bi、Alの何れかの酸化物、またはこれらの複合酸化物を含む場合がある。加えて、Fe等の金属粒を含む場合もある。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。 The oxide film contains silica (silicon oxide) as a main component. The oxide film may contain oxides of alloying elements contained in the silicon steel sheet in addition to silicon oxide. That is, it may contain any oxide of Fe, Mn, Cr, Cu, Sn, Sb, Ni, V, Nb, Mo, Ti, Bi, Al, or a composite oxide thereof. In addition, it may contain metal grains such as Fe. Also, impurities may be contained within a range that does not impair the effect.

酸化膜の平均厚みは、2nm以上500nm以下が好ましい。平均厚みが2nm未満または500nmを超えると、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性が低下し、珪素鋼板に十分な応力を付与できなくなり、鉄損が増大してしまうので好ましくない。酸化膜の平均膜厚の下限は、5nmであることが好ましい。酸化膜の平均膜厚の上限は、300nmであることが好ましく、100nmであることがより好ましく、50nmであることがさらに好ましい。 The average thickness of the oxide film is preferably 2 nm or more and 500 nm or less. If the average thickness is less than 2 nm or more than 500 nm, the adhesion between the silicon steel sheet and the aluminum borate-based coating is lowered, and sufficient stress cannot be applied to the silicon steel sheet, resulting in increased core loss. The lower limit of the average film thickness of the oxide film is preferably 5 nm. The upper limit of the average thickness of the oxide film is preferably 300 nm, more preferably 100 nm, and even more preferably 50 nm.

酸化膜の結晶構造は、特に制限されない。ただ、酸化膜は、母相が非晶質であることが好ましい。酸化膜の母相が非晶質であると、珪素鋼板とホウ酸アルミニウム系被膜との密着性を好ましく向上できる。 The crystal structure of the oxide film is not particularly limited. However, the oxide film preferably has an amorphous mother phase. When the parent phase of the oxide film is amorphous, the adhesion between the silicon steel sheet and the aluminum borate-based coating can be preferably improved.

(酸化領域)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、珪素鋼板と酸化膜との界面に酸化領域(内部酸化領域)が存在する。
(oxidized area)
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment has an oxidized region (internal oxidized region) at the interface between the silicon steel sheet and the oxide film.

この酸化領域は、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、珪素鋼板と酸化膜との界面から珪素鋼板側に向かって嵌入した形態を有する。この酸化領域は、酸化膜を起点にして珪素鋼板の深さ方向に向けて成長したことにより形成されたものであり、界面にて酸化膜に接する形態になっている。 This oxidized region has a shape that extends from the interface between the silicon steel plate and the oxide film toward the silicon steel plate side when viewed from a cut surface in which the cutting direction is parallel to the plate thickness direction. This oxidized region is formed by growing from the oxide film in the depth direction of the silicon steel sheet, and is in contact with the oxide film at the interface.

この酸化領域が形成されると、珪素鋼板の表面の平滑性が損なわれて鉄損が増大してしまう。従って、酸化領域は、少なければ少ないほどよい。特に、上記界面から珪素鋼板に向かって最大深さが0.2μm以上の酸化領域は、珪素鋼板の表面の平滑性を大きく損ねて鉄損を悪化させる。そのため、最大深さが0.2μm以上の酸化領域を低減することが好ましい。本実施形態では、最大深さが0.2μm以上である酸化領域を制御する。なお、酸化領域は、製造条件に応じて最大深さが0.5μm程度まで成長することがある。従って、酸化領域の最大深さは、上限を0.5μmとしてもよい。 When this oxidized region is formed, the smoothness of the surface of the silicon steel sheet is impaired and iron loss increases. Therefore, the fewer the oxidized regions, the better. In particular, the oxidized region having a maximum depth of 0.2 μm or more from the interface toward the silicon steel sheet greatly impairs the smoothness of the surface of the silicon steel sheet, thereby aggravating iron loss. Therefore, it is preferable to reduce the oxidized region with a maximum depth of 0.2 μm or more. In this embodiment, an oxidized region having a maximum depth of 0.2 μm or more is controlled. Note that the oxidized region may grow up to a maximum depth of about 0.5 μm depending on manufacturing conditions. Therefore, the maximum depth of the oxidized region may have an upper limit of 0.5 μm.

酸化領域が形成される原因は定かではないが、ホウ酸アルミニウム系被膜を形成する際に、この被膜中に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の一部が分解し、分解の際に発生した水蒸気または酸素が鋼板を内部酸化させることで生じると推測される。すなわち、酸化領域は、内部酸化領域であると考えられる。 Although the cause of the formation of the oxidized region is not clear, when forming the aluminum borate-based film, part of the aluminum-boron oxide contained in the film decomposes, and the water vapor generated during the decomposition or It is presumed that oxygen is generated by internal oxidation of the steel sheet. That is, the oxidized regions are considered to be internal oxidized regions.

ここで、内部酸化領域とは、比較的高い酸化度雰囲気ガス中で形成される酸化領域であり、鋼板中の合金元素が殆ど表面に拡散することなく、雰囲気の酸素が鋼板内部に拡散した後に、鋼板内部で島状に分散して形成される酸化領域をいう。 Here, the internal oxidized region is an oxidized region formed in a gas atmosphere with a relatively high degree of oxidation. , an oxidized region that is dispersed in islands inside the steel plate.

酸化領域は、酸化膜と同様に、シリカ(酸化珪素)を主成分として含む。酸化領域は、酸化珪素以外に、珪素鋼板に含まれる合金元素の酸化物を含む場合もある。すなわち、Fe、Mn、Cr、Cu、Sn、Sb、Ni、V、Nb、Mo、Ti、Bi、Alの何れかの酸化物、またはこれらの複合酸化物を含む場合がある。加えて、Fe等の金属粒を含む場合もある。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。 The oxidized region contains silica (silicon oxide) as a main component, similar to the oxide film. The oxidized region may contain oxides of alloying elements contained in the silicon steel sheet in addition to silicon oxide. That is, it may contain any oxide of Fe, Mn, Cr, Cu, Sn, Sb, Ni, V, Nb, Mo, Ti, Bi, Al, or a composite oxide thereof. In addition, it may contain metal grains such as Fe. Also, impurities may be contained within a range that does not impair the effect.

なお、酸化膜と酸化領域とでは、化学成分や構成相などが一致する場合もあれば、一致しない場合もある。本実施形態では、酸化膜と酸化領域とで、化学成分や構成相などが一致するか否かは特に制限されない。 Note that the oxide film and the oxide region may or may not have the same chemical components and constituent phases. In the present embodiment, there is no particular limitation as to whether or not the oxide film and the oxide region have the same chemical components, constituent phases, and the like.

上述のように、酸化領域は少ないほど好ましい。しかし、酸化領域をゼロにすることは工業的に困難である。本発明者らは、最大深さで0.2μm以上嵌入している酸化領域が上記界面に対して線分率で15%以下に制御されれば、鉄損の低下を好ましく抑制できることを見出した。そのため、本実施形態では、上記の切断面で見て、この酸化領域を上記界面に対して線分率で15%以下に制限する。なお、上記の酸化領域を上記界面に対して線分率0.1%未満に制御することは工業的に容易ではないので、線分率の下限は0.1%とすればよい。 As noted above, fewer oxidized regions are preferred. However, it is industrially difficult to make the oxidized region zero. The inventors of the present invention have found that if the oxidized region intruded to a maximum depth of 0.2 μm or more is controlled to a linear fraction of 15% or less with respect to the interface, the decrease in iron loss can be preferably suppressed. . Therefore, in the present embodiment, the oxidized region is limited to 15% or less in terms of line fraction with respect to the interface as viewed from the cut surface. Since it is not industrially easy to control the linear fraction of the oxidized region to less than 0.1% with respect to the interface, the lower limit of the linear fraction may be set to 0.1%.

図2に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の酸化領域の線分率を例示する断面模式図を示す。図2に示すように、酸化領域の線分率は、切断面で見たときに、界面6の長さに対する酸化領域4の合計長さの割合と定義する。具体的には、酸化領域の線分率は、酸化領域4の長さdの合計値Σdを界面6の長さLで割った値の百分率で定義する。すなわち、線分率(%)=Σd/L×100である。なお、酸化領域4の長さdは、界面6から深さ方向へ0.02μmだけ等間隔に離れた線上での酸化領域4の長さとする。また、計測対象とする酸化領域は、界面からの最大深さが0.2μm以上の酸化領域とする。 FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view illustrating the line fraction of the oxidized region of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the line segment ratio of the oxidized region is defined as the ratio of the total length of the oxidized region 4 to the length of the interface 6 when viewed in cross section. Specifically, the linear segment ratio of the oxidized region is defined as the percentage of the value obtained by dividing the total value Σd of the length d of the oxidized region 4 by the length L of the interface 6 . That is, linear segment rate (%)=Σd/L×100. The length d of the oxidized region 4 is the length of the oxidized region 4 on a line that is equally spaced apart from the interface 6 by 0.02 μm in the depth direction. Also, the oxidized region to be measured is an oxidized region with a maximum depth of 0.2 μm or more from the interface.

(ホウ酸アルミニウム系被膜)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、絶縁被膜として、酸化膜上に接して配されたホウ酸アルミニウム系被膜を有する。
(Aluminum borate coating)
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment has an aluminum borate-based coating disposed in contact with the oxide film as an insulating coating.

このホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物を含む。このアルミニウム・ホウ素酸化物は、ヤング率が大きいと考えられ、そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に大きな張力を付与できると考えられる。 This aluminum borate-based coating contains aluminum-boron oxide. This aluminum-boron oxide is considered to have a large Young's modulus, and therefore, it is considered that a large tension can be applied to the silicon steel sheet as an aluminum borate-based coating.

ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の結晶構造は、特に制限されない。アルミニウム・ホウ素酸化物は非晶質または結晶質であればよい。本実施形態では、アルミニウム・ホウ素酸化物が主に非晶質である。ただ、アルミニウム・ホウ素酸化物として、結晶質であるAl1833またはAlの少なくとも1つが含まれることが好ましい。これら結晶質であるAl1833またはAlが、ホウ酸アルミニウム系被膜に含まれることで、珪素鋼板に与える張力がより一層大きくなる。 The crystal structure of the aluminum-boron oxide contained in the aluminum borate-based coating is not particularly limited. The aluminum-boron oxide may be amorphous or crystalline. In this embodiment, the aluminum-boron oxide is predominantly amorphous. However, the aluminum-boron oxide preferably contains at least one of Al 18 B 4 O 33 and Al 4 B 2 O 9 which are crystalline. By including these crystalline Al 18 B 4 O 33 or Al 4 B 2 O 9 in the aluminum borate-based coating, the tension applied to the silicon steel sheet is further increased.

また、ホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物のほかに、結晶質である酸化アルミニウムを含んでもよい。酸化アルミニウムは、珪素鋼板との熱膨張係数差(約4×10-6-1)がそれほど大きくないが、ヤング率(3~4×10kgf・mm-2)が大きい。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に大きな張力を付与できる。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中に、酸化アルミニウムが、面積率で、0.01%以上1%以下含まれてもよい。 Further, the aluminum borate-based coating may contain crystalline aluminum oxide in addition to aluminum-boron oxide. Aluminum oxide does not have a large difference in thermal expansion coefficient (approximately 4×10 −6 K −1 ) from that of a silicon steel plate, but has a large Young's modulus (3 to 4×10 4 kgf·mm −2 ). Therefore, as an aluminum borate-based coating, a large tension can be applied to the silicon steel sheet. For example, the aluminum borate-based coating may contain aluminum oxide in an area ratio of 0.01% or more and 1% or less.

また、ホウ酸アルミニウム系被膜は、酸化アルミニウムおよびアルミニウム・ホウ素酸化物のほかに、結晶質である酸化ホウ素(B)を含んでもよい。酸化ホウ素は、珪素鋼板との熱膨張係数差が大きい。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜として、珪素鋼板に付与する張力がより大きくなる。また、酸化ホウ素は、被膜の焼き付け時に酸化アルミニウムの焼成温度を低下させて焼成を容易にし、更に、被膜密着性を高める働きがある。しかしながら、酸化ホウ素が単独で過剰に存在すると耐水性などを劣化させることがある。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれる酸化ホウ素は、面積率で、20%以下であればよく、5%以下であればよい。 Further, the aluminum borate-based coating may contain crystalline boron oxide (B 2 O 3 ) in addition to aluminum oxide and aluminum-boron oxide. Boron oxide has a large difference in thermal expansion coefficient from that of a silicon steel plate. Therefore, the tension applied to the silicon steel sheet is increased as the aluminum borate-based coating. In addition, boron oxide has the function of lowering the baking temperature of aluminum oxide during baking of the coating, facilitating the baking, and further enhancing the adhesion of the coating. However, when boron oxide is excessively present alone, it may deteriorate the water resistance and the like. For example, the area ratio of boron oxide contained in the aluminum borate-based coating may be 20% or less, and may be 5% or less.

ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は、少ない方がよい。本発明者らは、切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が5.0面積%以下に制御されれば、鉄損の低下を好ましく抑制できることを見出した。例えば、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が5.0面積%超では、珪素鋼板に付与される張力が低下し、また内部酸化領域の形成を助長し、その結果、鉄損を増大させてしまう。この空隙の上限は、4.0%であることが好ましく、3.0%であることがより好ましい。また、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は少ないほど好ましいので、その下限は特に制限されず、下限が0面積%でもよい。ただ、この空隙を0面積%に制御することは容易ではないので、この空隙の下限は、0.1%であってもよく、0.5%であってもよい。 The smaller the number of voids in the aluminum borate-based coating, the better. The present inventors have found that if the voids in the aluminum borate-based coating are controlled to 5.0 area % or less when viewed on a cut surface in which the cutting direction is parallel to the plate thickness direction, the iron loss is preferably reduced. I have found that it can be suppressed. For example, if the voids in the aluminum borate-based coating exceed 5.0 area %, the tension applied to the silicon steel sheet is reduced, and the formation of an internal oxidized region is promoted, resulting in an increase in iron loss. . The upper limit of this void is preferably 4.0%, more preferably 3.0%. Moreover, since the smaller the voids in the aluminum borate-based coating, the better, so the lower limit is not particularly limited, and the lower limit may be 0 area %. However, since it is not easy to control the voids to 0 area %, the lower limit of the voids may be 0.1% or 0.5%.

ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さは、0.5μm超8μm以下が好ましい。被膜が厚すぎる場合には、張力付与による鉄損改善効果が飽和するとともに占積率が著しく低下する。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さの上限は、8μmが好ましく、6μmがより好ましく、4μmがさらに好ましい。一方、被膜が薄すぎる場合には、珪素鋼板に十分な張力を付与できなくなる。そのため、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均厚さの下限は、0.5μm超が好ましく、1μmがより好ましく、2μmがさらに好ましい。 The average thickness of the aluminum borate-based coating is preferably more than 0.5 μm and 8 μm or less. If the coating is too thick, the effect of improving iron loss by applying tension is saturated and the space factor is significantly reduced. Therefore, the upper limit of the average thickness of the aluminum borate-based coating is preferably 8 μm, more preferably 6 μm, and even more preferably 4 μm. On the other hand, if the coating is too thin, it will not be possible to apply sufficient tension to the silicon steel sheet. Therefore, the lower limit of the average thickness of the aluminum borate-based coating is preferably over 0.5 μm, more preferably 1 μm, and even more preferably 2 μm.

ホウ酸アルミニウム系被膜は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板に、酸化膜を形成した後、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布し、熱処理することにより形成される。このように形成されたホウ酸アルミニウム系被膜は、アルミニウム・ホウ素酸化物を含み、必要に応じて酸化アルミニウムまたは酸化ホウ素を含む。また、効果を損なわない範囲で不純物を含んでもよい。 The aluminum borate-based coating is formed by forming an oxide film on a silicon steel sheet from which the formation of a forsterite coating is suppressed during final annealing or from which the forsterite coating is removed after final annealing, and then fine particles containing alumina sol and boric acid are dispersed. It is formed by applying a liquid and heat-treating it. The aluminum borate-based coating thus formed contains aluminum-boron oxide, and optionally aluminum oxide or boron oxide. Also, impurities may be contained within a range that does not impair the effect.

(リン酸系被膜)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有してもよい。
(Phosphate coating)
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment may further have a phosphoric acid-based coating disposed in contact with the aluminum borate-based coating.

このリン酸系被膜は、リン珪素複合酸化物(リンおよび珪素を含む複合酸化物)を含む。リン酸系被膜は、コロイダルシリカの混合物と、金属リン酸塩のようなリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を、ホウ酸アルミニウム系被膜上に塗布して焼き付けることにより形成される。絶縁被膜形成用組成物は、無水換算で、25~75質量%のリン酸塩と、75~25質量%のコロイダルシリカとを含めばよい。リン酸塩は、リン酸のアルミニウム塩、マグネシウム塩、ニッケル塩、マンガン塩などであればよい。リン酸系被膜を形成することで、方向性電磁鋼板に更なる張力を付与して鉄損を好ましく低減させることができる。 This phosphoric acid-based coating contains a phosphorous-silicon composite oxide (composite oxide containing phosphorus and silicon). The phosphoric acid-based coating is formed by coating and baking an insulating coating-forming composition containing a mixture of colloidal silica, a phosphate such as a metal phosphate, and water on the aluminum borate-based coating. be done. The insulating film-forming composition may contain 25 to 75% by mass of phosphate and 75 to 25% by mass of colloidal silica on a dry basis. The phosphate may be an aluminum salt, magnesium salt, nickel salt, manganese salt, or the like of phosphoric acid. By forming the phosphoric acid-based coating, the iron loss can be preferably reduced by applying further tension to the grain-oriented electrical steel sheet.

リン酸系被膜の平均厚さは、0.1μm以上10μm以下が好ましい。リン酸系被膜の平均厚さの上限は、5μmであることが好ましく、3μmであることがより好ましい。リン酸系被膜の平均厚さの下限は、0.5μmであることが好ましく、1μmであることがより好ましい。 The average thickness of the phosphoric acid-based coating is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. The upper limit of the average thickness of the phosphoric acid-based coating is preferably 5 μm, more preferably 3 μm. The lower limit of the average thickness of the phosphoric acid-based coating is preferably 0.5 µm, more preferably 1 µm.

上記した本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、次のように観察し、測定する。 The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment described above is observed and measured as follows.

各層を形成した方向性電磁鋼板から試験片を切り出し、試験片の層構造を、走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)又は透過電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)で観察する。例えば、厚さが300nm以上の層はSEMで観察し、厚さが300nm未満の層はTEMで観察すればよい。 A test piece is cut out from the grain-oriented electrical steel sheet on which each layer is formed, and the layer structure of the test piece is observed with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). For example, a layer with a thickness of 300 nm or more may be observed with an SEM, and a layer with a thickness of less than 300 nm may be observed with a TEM.

具体的には、まず初めに、切断方向が板厚方向と平行となるように試験片を切り出し(詳細には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるように試験片を切り出し)、この切断面の断面構造を、観察視野中に各層が入る倍率にてSEMで観察する。例えば、反射電子組成像(COMPO像)で観察すれば、断面構造が何層から構成されているかを類推できる。例えば、COMPO像において、珪素鋼板は淡色、酸化膜および酸化領域は濃色、ホウ酸アルミニウム系被膜およびリン酸系被膜は中間色として判別できる。 Specifically, first, a test piece is cut so that the cutting direction is parallel to the plate thickness direction (more specifically, the test piece is cut so that the cut surface is parallel to the plate thickness direction and perpendicular to the rolling direction. cutting), and the cross-sectional structure of this cut surface is observed with an SEM at a magnification that allows each layer to be included in the observation field. For example, by observing a backscattered electron composition image (COMPO image), it is possible to infer how many layers the cross-sectional structure is composed of. For example, in a COMPO image, a silicon steel sheet can be identified as a light color, an oxide film and an oxidized region as a dark color, and an aluminum borate-based coating and a phosphoric acid-based coating as a neutral color.

断面構造中の各層を特定するために、SEM-EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)を用いて、板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学成分の定量分析を行う。定量分析する元素は、Fe、P、Si、O、Mg、Alの6元素とする。使用する装置は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、SEM(日立ハイテクノロジーズ社製のNB5000)、EDS(ブルカーエイエックスエス社製のXFlash(r)6│30)、EDS解析ソフトウエア(ブルカーエイエックスエス社製のESPRIT1.9)を用いればよい。 In order to identify each layer in the cross-sectional structure, SEM-EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) is used to perform line analysis along the plate thickness direction and quantitatively analyze the chemical components of each layer. Six elements of Fe, P, Si, O, Mg and Al are to be quantitatively analyzed. Although the device to be used is not particularly limited, in this embodiment, for example, SEM (NB5000 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), EDS (XFlash (r) 6 | 30 manufactured by Bruker AXS), EDS analysis software ( ESPRIT 1.9) manufactured by Bruker AXS may be used.

上記したCOMPO像での観察結果およびSEM-EDSの定量分析結果から、板厚方向で最も深い位置に存在している層状の領域であり、且つ測定ノイズを除いてFe含有量が80原子%以上およびO含有量が30原子%未満となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分(厚さ)が300nm以上であるならば、この領域を珪素鋼板であると判断し、この珪素鋼板を除く領域を、酸化膜、酸化領域、ホウ酸アルミニウム系被膜、およびリン酸系被膜であると判断する。 From the observation result of the COMPO image and the quantitative analysis result of SEM-EDS, it is a layered region existing at the deepest position in the plate thickness direction, and the Fe content is 80 atomic% or more excluding measurement noise. and O content is less than 30 atomic%, and if the line segment (thickness) on the scanning line of line analysis corresponding to this region is 300 nm or more, this region is judged to be a silicon steel plate Then, the area excluding this silicon steel sheet is judged to be an oxide film, an oxidized area, an aluminum borate-based coating, and a phosphoric acid-based coating.

上記で特定した珪素鋼板を除く領域に関して、COMPO像での観察結果およびSEM-EDSの定量分析結果から、測定ノイズを除いて、Fe含有量が80原子%未満、P含有量が5原子%以上、O含有量が30原子%以上となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分(厚さ)が300nm以上であるならば、この領域をリン酸系被膜であると判断する。なお、リン酸系被膜を特定するための判断元素である上記3つの元素以外に、リン酸系被膜には、リン酸塩に由来するアルミニウム、マグネシウム、ニッケル、マンガンなどが含まれてもよい。また、コロイダルシリカに由来するシリコンが含まれていてもよい。また、本実施形態では、リン酸系被膜が存在しない場合もある。 Regarding the region excluding the silicon steel sheet specified above, from the observation results of the COMPO image and the quantitative analysis results of SEM-EDS, excluding measurement noise, the Fe content is less than 80 atomic% and the P content is 5 atomic% or more. , O content is 30 atomic % or more, and if the line segment (thickness) on the scanning line of the line analysis corresponding to this region is 300 nm or more, this region is a phosphoric acid coating I judge. In addition to the above three elements which are the determining elements for specifying the phosphoric acid-based coating, the phosphoric acid-based coating may contain aluminum, magnesium, nickel, manganese, etc. derived from phosphates. Silicon derived from colloidal silica may also be contained. Further, in this embodiment, the phosphoric acid-based coating may not be present.

上記で特定した珪素鋼板およびリン酸系被膜を除く領域に関して、COMPO像での観察結果およびSEM-EDSの定量分析結果から、測定ノイズを除いて、Fe含有量が80原子%未満、P含有量が5原子%未満、Si含有量が20原子%未満、O含有量が20原子%以上、Al含有量が10原子%以上となる領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分(厚さ)が300nm以上であるならば、この領域をホウ酸アルミニウム系被膜であると判断する。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜を特定するための判断元素である上記5つの元素以外に、ホウ酸アルミニウム系被膜にはホウ素が含まれる。ただ、ホウ素は、炭素などの影響を受けてEDS定量分析で含有量を精度よく分析することが難しい場合がある。そのため、必要に応じて、ホウ酸アルミニウム系被膜にホウ素が含まれるか否かをEDS定性分析すればよい。 Regarding the region excluding the silicon steel sheet and the phosphoric acid coating specified above, from the observation results of the COMPO image and the quantitative analysis results of SEM-EDS, excluding measurement noise, the Fe content is less than 80 atomic%, and the P content is less than 5 atomic%, the Si content is less than 20 atomic%, the O content is 20 atomic% or more, and the Al content is 10 atomic% or more, and on the scanning line of the line analysis corresponding to this region If the line segment (thickness) is 300 nm or more, this area is determined to be an aluminum borate-based coating. In addition to the above-described five elements that are judgment elements for specifying the aluminum borate-based coating, the aluminum borate-based coating contains boron. However, it may be difficult to accurately analyze the content of boron by EDS quantitative analysis due to the influence of carbon and the like. Therefore, if necessary, EDS qualitative analysis may be performed to determine whether or not the aluminum borate-based coating contains boron.

上記のホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜である領域を判断する際には、各被膜中に含まれる析出物、介在物、および空孔などを判断の対象に入れず、母相として上記の定量分析結果を満足する領域をホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜であると判断する。例えば、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔などが存在することがCOMPO像や線分析結果から確認されれば、この領域を対象に入れないで母相としての定量分析結果によって判断する。なお、析出物、介在物、および空孔は、COMPO像ではコントラストによって母相と区別でき、定量分析結果では構成元素の存在量によって母相と区別できる。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜またはリン酸系被膜を特定する際には、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔が含まれない位置にて特定することが好ましい。 When judging the region that is the aluminum borate-based coating or the phosphoric acid-based coating, the precipitates, inclusions, and pores contained in each coating are not included in the determination target, and the above-mentioned matrix is used as the matrix. A region that satisfies the quantitative analysis result of is judged to be an aluminum borate-based coating or a phosphoric acid-based coating. For example, if it is confirmed from the COMPO image and line analysis results that there are precipitates, inclusions, and vacancies on the scanning line of the line analysis, the result of quantitative analysis as the mother phase without including this region Judging by Precipitates, inclusions, and vacancies can be distinguished from the matrix phase by the contrast in the COMPO image, and can be distinguished from the matrix phase by the abundance of constituent elements in the quantitative analysis results. When specifying the aluminum borate-based coating or the phosphoric acid-based coating, it is preferable to specify at a position where no precipitates, inclusions, or voids are included on the scanning line of line analysis.

上記で特定した珪素鋼板、ホウ酸アルミニウム系被膜、およびリン酸系被膜を除く領域であり、且つこの領域に対応する線分析の走査線上の線分(厚さ)が300nm以上であるならば、この領域を酸化膜および酸化領域であると判断する。この酸化膜および酸化領域は、全体の平均として、Fe含有量が平均で80原子%未満、P含有量が平均で5原子%未満、Si含有量が平均で20原子%以上、O含有量が平均で30原子%以上を満足すればよい。また、本実施形態では、酸化膜がフォルステライト被膜ではなく酸化珪素を主体とする酸化膜であるので、酸化膜および酸化領域では、Mg含有量が平均で20原子%未満を満足すればよい。なお、酸化膜および酸化領域の定量分析結果は、酸化膜および酸化領域に含まれる析出物、介在物、および空孔などの分析結果を含まない、母相としての定量分析結果である。なお、酸化膜および酸化領域を特定する際には、線分析の走査線上に析出物、介在物、および空孔が含まれない位置にて特定することが好ましい。 If the silicon steel sheet, the aluminum borate-based coating, and the phosphoric acid-based coating specified above are excluded, and the line segment (thickness) on the scanning line of the line analysis corresponding to this region is 300 nm or more, This region is determined to be an oxide film and an oxide region. The oxide film and the oxidized region have an average Fe content of less than 80 atomic percent, an average P content of less than 5 atomic percent, an average Si content of 20 atomic percent or more, and an O content of What is necessary is just to satisfy 30 atomic % or more on average. Further, in the present embodiment, the oxide film is not a forsterite film but an oxide film mainly composed of silicon oxide. Therefore, the average Mg content in the oxide film and the oxidized region should be less than 20 atomic %. The quantitative analysis results of the oxide film and the oxidized region are the results of the quantitative analysis of the parent phase without including the analysis results of the precipitates, inclusions, pores, etc. contained in the oxide film and the oxidized region. When specifying the oxide film and the oxidized region, it is preferable to specify at a position where no precipitates, inclusions, or holes are included on the scanning line of the line analysis.

上記のCOMPO像観察およびSEM-EDS定量分析による各層の特定および厚さの測定を、観察視野を変えて5カ所以上で実施する。計5カ所以上で求めた各層の厚さについて、最大値および最小値を除いた値から平均値を求めて、この平均値を各層の平均厚さとする。ただ、酸化膜の厚さは、組織形態を観察しながら外部酸化領域であって内部酸化領域ではないと判断できる箇所で厚さを測定して平均値を求める。 The COMPO image observation and the measurement of the thickness of each layer by the above COMPO image observation and SEM-EDS quantitative analysis are carried out at five or more locations with different observation fields. For the thickness of each layer determined at a total of five or more locations, the average value is determined from the values excluding the maximum value and the minimum value, and this average value is taken as the average thickness of each layer. However, the thickness of the oxide film is obtained by measuring the thickness at locations where it can be judged that it is an externally oxidized region and not an internally oxidized region while observing the structure morphology, and obtains an average value.

なお、上記した5カ所以上の観察視野の少なくとも1つに、線分析の走査線上の線分(厚さ)が300nm未満となる層が存在するならば、該当する層をTEMにて詳細に観察し、TEMによって該当する層の特定および厚さの測定を行う。 If a layer having a line segment (thickness) of less than 300 nm on the line analysis scanning line exists in at least one of the five or more observation fields described above, the corresponding layer is observed in detail with a TEM. Then, a TEM is used to identify and measure the thickness of the layer in question.

TEMを用いて詳細に観察すべき層を含む試験片を、FIB(Focused Ion Beam)加工によって、切断方向が板厚方向と平行となるように切り出し(詳細には、切断面が板厚方向と平行かつ圧延方向と垂直となるように試験片を切り出し)、この切断面の断面構造を、観察視野中に該当する層が入る倍率にてSTEM(Scanning-TEM)で観察(明視野像)する。観察視野中に各層が入らない場合には、連続した複数視野にて断面構造を観察する。 A test piece containing a layer to be observed in detail using a TEM is cut out by FIB (Focused Ion Beam) processing so that the cutting direction is parallel to the thickness direction (in detail, the cutting surface is in the thickness direction and A test piece is cut out so that it is parallel and perpendicular to the rolling direction), and the cross-sectional structure of this cut surface is observed with STEM (Scanning-TEM) at a magnification in which the corresponding layer is included in the observation field (bright field image). . If each layer does not fall within the observation field of view, the cross-sectional structure is observed in a plurality of continuous fields of view.

断面構造中の各層を特定するために、TEM-EDSを用いて、板厚方向に沿って線分析を行い、各層の化学成分の定量分析を行う。定量分析する元素は、Fe、P、Si、O、Mg、Alの6元素とする。使用する装置は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、TEM(日本電子社製のJEM-2100F)、EDS(日本電子社製のJED-2300T)、EDS解析ソフトウエア(日本電子社製のAnalysisStation)を用いればよい。 In order to identify each layer in the cross-sectional structure, TEM-EDS is used to perform line analysis along the sheet thickness direction, and quantitative analysis of the chemical components of each layer is performed. Six elements of Fe, P, Si, O, Mg and Al are to be quantitatively analyzed. The device to be used is not particularly limited, but in this embodiment, for example, TEM (JEM-2100F manufactured by JEOL Ltd.), EDS (JED-2300T manufactured by JEOL Ltd.), EDS analysis software (manufactured by JEOL Ltd. Analysis Station) may be used.

上記したTEMでの明視野像観察結果およびTEM-EDSの定量分析結果から、各層を特定して、各層の厚さの測定を行う。TEMを用いた各層の特定方法および各層の厚さの測定方法は、上記したSEMを用いた方法に準じて行えばよい。 From the results of bright-field image observation by TEM and quantitative analysis results of TEM-EDS, each layer is specified and the thickness of each layer is measured. The method for specifying each layer and the method for measuring the thickness of each layer using TEM may be carried out according to the above-described method using SEM.

なお、TEMで特定した各層の厚さが5nm以下であるときは、空間分解能の観点から球面収差補正機能を有するTEMを用いることが好ましい。また、各層の厚さが5nm以下であるときは、板厚方向に沿って例えば2nm以下の間隔で点分析を行い、各層の線分(厚さ)を測定し、この線分を各層の厚さとして採用してもよい。例えば、球面収差補正機能を有するTEMを用いれば、0.2nm程度の空間分解能でEDS分析が可能である。 When the thickness of each layer specified by TEM is 5 nm or less, it is preferable to use a TEM having a spherical aberration correction function from the viewpoint of spatial resolution. Further, when the thickness of each layer is 5 nm or less, point analysis is performed at intervals of, for example, 2 nm or less along the plate thickness direction, the line segment (thickness) of each layer is measured, and the line segment is the thickness of each layer. It may be adopted as For example, if a TEM having a spherical aberration correction function is used, EDS analysis can be performed with a spatial resolution of about 0.2 nm.

上記した各層の特定方法では、まず全領域中で珪素鋼板を特定し、次にその残部中でのリン酸系被膜を特定し、さらにその残部中でのホウ酸アルミニウム系被膜を特定し、最後にその残部を酸化膜および酸化領域と判断するので、本実施形態の構成を満たす方向性電磁鋼板の場合には、全領域中に上記各層以外の未特定領域が存在しない。 In the method for specifying each layer described above, first, the silicon steel sheet is specified in the entire region, then the phosphoric acid coating in the remainder is specified, the aluminum borate coating in the remainder is specified, and finally Since the remaining part is determined to be an oxide film and an oxide region, in the case of the grain-oriented electrical steel sheet that satisfies the configuration of this embodiment, there is no unspecified region other than the above layers in the entire region.

なお、上記方法で特定したホウ酸アルミニウム系被膜の化学成分の定量分析結果が、Fe含有量が80原子%未満、P含有量が5原子%未満、Si含有量が20原子%未満、O含有量が20原子%以上、Al含有量が10原子%以上であり、且つ定性分析でホウ素が検出されれば、ホウ酸アルミニウム系被膜が、アルミニウム・ホウ素酸化物を主体として含むと判断する。 The quantitative analysis results of the chemical components of the aluminum borate-based coating specified by the above method show that the Fe content is less than 80 atomic%, the P content is less than 5 atomic%, the Si content is less than 20 atomic%, and O is contained. If the amount is 20 atomic % or more, the Al content is 10 atomic % or more, and boron is detected by qualitative analysis, it is determined that the aluminum borate-based coating mainly contains aluminum-boron oxide.

同様に、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域の化学成分の定量分析結果が、Fe含有量が平均で80原子%未満、P含有量が平均で5原子%未満、Si含有量が平均で20原子%以上、O含有量が平均で30原子%以上であり、且つMg含有量が平均で20原子%未満ならば、酸化膜および酸化領域が、酸化珪素を主体として含むと判断する。 Similarly, the quantitative analysis results of the chemical components of the oxide film and the oxidized region specified by the above method show that the average Fe content is less than 80 atomic percent, the average P content is less than 5 atomic percent, and the average Si content is If the O content is 20 atomic % or more, the average O content is 30 atomic % or more, and the average Mg content is less than 20 atomic %, it is determined that the oxide film and the oxidized region mainly contain silicon oxide.

同様に、上記方法で特定したリン酸系被膜の化学成分の定量分析結果が、Fe含有量が80原子%未満、P含有量が5原子%以上、O含有量が30原子%以上ならば、リン酸系被膜が、リン珪素複合酸化物を主体として含むと判断する。 Similarly, if the quantitative analysis results of the chemical components of the phosphoric acid-based coating identified by the above method show that the Fe content is less than 80 atomic percent, the P content is 5 atomic percent or more, and the O content is 30 atomic percent or more, It is determined that the phosphoric acid-based coating mainly contains a phosphorous-silicon composite oxide.

また、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうち、最大深さが0.2μm以上である酸化領域は、以下の方法によって特定する。上記で測定した酸化膜の平均厚さをDaveとしたとき、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうちで、板厚方向に沿う線分(厚さ)が2×Dave以上となる領域に酸化領域が存在すると判断する。この酸化領域は、酸化珪素と酸化膜との界面に沿って離散して(島状に)存在する。離散して存在する酸化領域のそれぞれで、最大厚さを、具体的には、酸化膜および酸化領域を含む板厚方向の線分の最大値を測定する。この最大値がDave+0.2μm以上であれば、その酸化領域は最大深さが0.2μm以上であると判断する。 Among the oxide films and oxidized regions specified by the above method, the oxidized regions having a maximum depth of 0.2 μm or more are specified by the following method. When the average thickness of the oxide film measured above is Dave , the line segment (thickness) along the thickness direction of the oxide film and the oxidized region specified by the above method is 2 × Dave or more. It is determined that an oxidized region exists in the region. The oxidized regions exist discretely (island-like) along the interface between the silicon oxide and the oxide film. In each discrete oxidized region, the maximum thickness, specifically, the maximum value of the line segment in the plate thickness direction including the oxide film and the oxidized region is measured. If this maximum value is greater than or equal to Dave + 0.2 µm, the oxidized region is determined to have a maximum depth of greater than or equal to 0.2 µm.

最大深さが0.2μm以上である酸化領域の線分率は、以下の方法によって特定する。まず、上記方法で特定した酸化膜および酸化領域のうち、2×Dave以上となる領域を除いて、珪素鋼板と酸化膜との界面を特定する。この特定した界面は、観察視野上で、2×Dave以上となる領域が欠落した破線状の界面となっている。この欠落領域を直線で結び、観察視野上で連続した一つの界面(推定界面)を特定する。この推定界面から深さ方向へ0.02μmだけ等間隔に離れた線を観察視野上で作図し、この線を酸化領域の線分率を測定するための基準線とする。この基準線上に存在する最大深さが0.2μm以上である酸化領域を特定し、その線分率を求める。具体的には、最大深さが0.2μm以上である酸化領域の推定界面上の長さdの合計値Σdを、推定界面の長さLで割った値の百分率を、酸化領域の線分率とする。酸化領域の線分率は、少なくとも推定界面の総長さLが50μm以上となる領域から求める。 The line fraction of the oxidized region with a maximum depth of 0.2 μm or more is specified by the following method. First, the interface between the silicon steel plate and the oxide film is specified except for the region having a thickness of 2× Dave or more among the oxide films and the oxide regions specified by the above method. This specified interface is a broken-line interface in which a region of 2× Dave or more is missing in the observation field of view. The missing areas are connected by straight lines to specify one continuous interface (estimated interface) on the observation field. Lines are drawn on the observation field at regular intervals of 0.02 μm from this estimated interface in the depth direction, and these lines are used as reference lines for measuring the line fraction of the oxidized region. An oxidized region having a maximum depth of 0.2 μm or more existing on this reference line is specified, and its line segment ratio is obtained. Specifically, the total value Σd of the length d on the estimated interface of the oxidized regions having a maximum depth of 0.2 μm or more is divided by the estimated interface length L. rate. The linear fraction of the oxidized region is obtained from at least the region where the estimated total length L of the interface is 50 μm or more.

ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の面積率は、以下の方法によって特定する。上記方法で特定したホウ酸アルミニウム系被膜を、TEMで観察(明視野像)する。この明視野像中では、白色領域が空隙となる。なお、TEM試験片は薄膜であるので、ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙は、TEM試験片上で完全な空孔となっている。そのため、明視野像中の白色領域が空隙であるか否かは、この白色領域をEDS分析することによって空隙であるか否かを明確に判別できる。観察視野上でホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙である領域と空隙ではない領域とを二値化し、画像解析によって空隙の面積率を求める。空隙の面積率は、少なくともホウ酸アルミニウム系被膜の総面積が4μm以上となる領域から求める。なお、画像解析を行うための画像の二値化は、上記した空隙の判別結果に基づき、組織写真に対して手作業で空隙の色付けを行って画像を二値化してもよい。 The area ratio of voids in the aluminum borate-based coating is specified by the following method. The aluminum borate-based coating identified by the above method is observed with a TEM (bright field image). In this bright-field image, the white regions are voids. Since the TEM test piece is a thin film, the voids in the aluminum borate-based coating are completely voids on the TEM test piece. Therefore, whether or not the white region in the bright-field image is a void can be clearly determined by EDS analysis of the white region. Void regions and non-void regions in the aluminum borate-based coating are binarized in the observation field, and the area ratio of the voids is determined by image analysis. The area ratio of voids is obtained from at least a region where the total area of the aluminum borate-based coating is 4 μm 2 or more. In the binarization of the image for image analysis, the image may be binarized by manually coloring the voids in the tissue photograph based on the above-described determination result of the voids.

ホウ酸アルミニウム系被膜に、結晶質である、酸化アルミニウム、Al1833、Al、酸化ホウ素などが含まれるか否かは、以下の方法によって特定する。方向性電磁鋼板から試料を切り出し、板面と平行な面が測定面となるように、必要に応じて研磨してホウ酸アルミニウム系被膜を露出させ、X線回折測定を行う。例えば、CoKα線(Kα1)を入射X線として使用してX線回折を行えばよい。X線回折パターンから、酸化アルミニウム、Al1833、Al、酸化ホウ素などが存在するか否かを同定する。この同定は、ICDD(International Centre for Diffraction Data)のPDF(Powder Diffraction File)を用いて行えばよい。酸化アルミニウムの同定は、PDF:No.00-047-1770、または00-056-1186に基づいて行えばよい。Al1833の同定は、PDF:No.00-029-0009、00-053-1233、または00-032-0003に基づいて行えばよい。Alの同定は、PDF:No.00-029-0010に基づいて行えばよい。酸化ホウ素の同定は、PDF:No.00-044-1085、00-024-0160、または00-006-0634に基づいて行えばよい。 Whether or not the aluminum borate-based coating contains crystalline aluminum oxide, Al 18 B 4 O 33 , Al 4 B 2 O 9 , boron oxide, or the like is determined by the following method. A sample is cut out from the grain-oriented electrical steel sheet, polished as necessary so that the surface parallel to the sheet surface becomes the measurement surface, and the aluminum borate-based coating is exposed, and X-ray diffraction measurement is performed. For example, X-ray diffraction may be performed using CoKα rays (Kα1) as incident X-rays. X-ray diffraction patterns identify whether aluminum oxide, Al 18 B 4 O 33 , Al 4 B 2 O 9 , boron oxide, etc. are present. This identification may be performed using a PDF (Powder Diffraction File) of ICDD (International Center for Diffraction Data). Identification of aluminum oxide can be found in PDF: No. 00-047-1770, or 00-056-1186. The identity of Al 18 B 4 O 33 is given in PDF: No. 00-029-0009, 00-053-1233, or 00-032-0003. The identification of Al 4 B 2 O 9 is given in PDF: No. 00-029-0010. The identity of boron oxide can be found in PDF:No. 00-044-1085, 00-024-0160, or 00-006-0634.

次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法を説明する。 Next, a method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment will be described.

なお、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法は、下記の方法に限定されない。下記の製造方法は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造するための一つの例である。 In addition, the method of manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment is not limited to the following method. The following manufacturing method is an example for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、仕上げ焼鈍時にフォルステライト被膜の生成が抑制された又は仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板に対して、酸化膜を形成し、その後にホウ酸アルミニウム系被膜を形成することによって製造すればよい。 The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment is obtained by forming an oxide film on a silicon steel sheet from which the forsterite coating is suppressed during finish annealing or from which the forsterite coating is removed after finish annealing, followed by boric acid. It may be produced by forming an aluminum-based coating.

具体的には、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する方法は、
{110}<001>方位に発達した集合組織を有し、且つフォルステライト被膜の生成が抑制された又はフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を出発材料とし、
この珪素鋼板に、酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
酸化膜が形成された珪素鋼板に、ホウ酸アルミニウム系被膜を形成する被膜形成工程と、を備え、
酸化膜形成工程では、
珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度PHO/PHが0.00008以上0.012以下に調整された雰囲気ガス中で、600℃以上1150℃以下の温度範囲で、10秒以上100秒以下の均熱を行い、
被膜形成工程では、
酸化膜が形成された珪素鋼板に、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布して乾燥し、
微粒子分散液が塗布され乾燥された珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度PHO/PHが0.0002以上0.04以下に調整された雰囲気ガス中で、750℃以上1350℃以下の温度範囲で、10秒以上100秒以下の均熱を行い、
上記の温度範囲で均熱された珪素鋼板を、水素を含有し且つ酸化度PHO/PHが0.00002以上0.02以下の範囲内で上記した均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更された雰囲気ガス中で、600℃以下まで冷却すればよい。
Specifically, the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment includes:
A silicon steel sheet having a texture developed in the {110} <001> direction and having a forsterite coating suppressed from forming or having a forsterite coating removed as a starting material,
an oxide film forming step of forming an oxide film on the silicon steel sheet;
a film forming step of forming an aluminum borate-based film on the silicon steel sheet on which the oxide film is formed,
In the oxide film forming process,
A silicon steel sheet is heated to 100° C. for 10 seconds or more in a temperature range of 600° C. or more and 1150° C. or less in an atmosphere gas containing hydrogen and having an oxidation degree PH 2 O/PH 2 adjusted to 0.00008 or more and 0.012 or less. Soaking for seconds or less,
In the film formation process,
A fine particle dispersion liquid containing alumina sol and boric acid is applied to a silicon steel sheet on which an oxide film is formed, and dried,
A silicon steel sheet coated with a fine particle dispersion and dried is heated to 750° C. or more and 1350° C. or less in an atmosphere gas containing hydrogen and having an oxidation degree PH 2 O/PH 2 adjusted to 0.0002 or more and 0.04 or less. Soaking for 10 seconds or more and 100 seconds or less in the temperature range of
The silicon steel sheet that has been soaked in the above temperature range is treated to contain hydrogen and have an oxidation degree PH 2 O/PH 2 in the range of 0.00002 or more and 0.02 or less, which is lower than the oxidation degree during soaking. It may be cooled to 600° C. or lower in an atmosphere gas whose degree of oxidation has been changed.

酸化膜形成工程に供する珪素鋼板の製造方法は、特に限定されない。方向性電磁鋼板を製造する通常の条件を適用して、{110}<001>方位に発達した集合組織を有する珪素鋼板を製造すればよい。また、フォルステライト被膜の生成が抑制された珪素鋼板を製造するには、例えば、アルミナ(Al)を主成分とする焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行って珪素鋼板を製造すればよい。また、フォルステライト被膜が除去された珪素鋼板を製造するには、例えば、マグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行い、仕上げ焼鈍後にフォルステライト被膜を機械的または化学的に除去して珪素鋼板を製造すればよい。なお、フォルステライト被膜の生成が抑制された珪素鋼板、またはフォルステライト被膜が除去された珪素鋼板の何れの場合も、酸化膜形成工程前に珪素鋼板の表面を鏡面化仕上げしてもよい。 The method of manufacturing the silicon steel sheet to be subjected to the oxide film forming step is not particularly limited. A silicon steel sheet having a texture developed in the {110}<001> orientation may be produced by applying the usual conditions for producing a grain-oriented electrical steel sheet. In addition, in order to manufacture a silicon steel sheet in which the formation of the forsterite coating is suppressed, for example, the silicon steel sheet is manufactured by performing finish annealing using an annealing separator containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component. good. In order to manufacture a silicon steel sheet from which the forsterite coating has been removed, for example, finish annealing is performed using an annealing separator containing magnesia (MgO) as a main component, and the forsterite coating is removed mechanically or chemically after the finish annealing. A silicon steel sheet can be manufactured by removing the silicon steel sheet. In the case of either the silicon steel sheet in which the formation of the forsterite coating is suppressed or the silicon steel sheet from which the forsterite coating has been removed, the surface of the silicon steel sheet may be mirror-finished before the oxide film forming step.

(酸化膜形成工程)
酸化膜形成工程では、集合組織が制御され且つフォルステライト被膜を有さない珪素鋼板に対して焼鈍を施し、珪素鋼板上に接して配された酸化膜を形成する。
(Oxide film forming step)
In the oxide film forming step, a silicon steel sheet having a controlled texture and having no forsterite coating is annealed to form an oxide film disposed in contact with the silicon steel sheet.

酸化膜形成工程での均熱時の酸化度(PHO/PH)は、0.00008~0.012の範囲が好ましい。均熱時に、水素を含有する雰囲気の酸化度(PHO/PH)が0.012を超えると、珪素鋼板の表面にて内部酸化が起きやすくなり、酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。一方、この雰囲気の酸化度(PHO/PH)が0.00008未満であると、酸化膜を形成するための焼鈍に長時間を要するようになる。なお、PHOは雰囲気中のHOの分圧であり、PHは水素の分圧である。 The degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) during soaking in the oxide film forming step is preferably in the range of 0.00008 to 0.012. When the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) of the atmosphere containing hydrogen exceeds 0.012 during soaking, internal oxidation is likely to occur on the surface of the silicon steel sheet, forming many oxidized regions, and the surface of the steel sheet The smoothness of the core is reduced and the iron loss is increased. On the other hand, if the oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ) of this atmosphere is less than 0.00008, annealing for forming an oxide film will take a long time. PH 2 O is the partial pressure of H 2 O in the atmosphere, and PH 2 is the partial pressure of hydrogen.

また、酸化膜形成工程での均熱温度は、600~1150℃の範囲が好ましい。均熱温度が600℃未満では酸化膜を形成できなくなるので好ましくない。一方、均熱温度が1150℃を超えると酸化領域が増大し、また、酸化膜の膜厚が増大してしまうので好ましくない。 Also, the soaking temperature in the oxide film forming process is preferably in the range of 600 to 1150.degree. If the soaking temperature is less than 600° C., an oxide film cannot be formed, which is not preferable. On the other hand, if the soaking temperature exceeds 1150° C., the oxidized region increases and the thickness of the oxide film increases, which is not preferable.

酸化膜形成工程での均熱時間は、10~100秒の範囲が好ましい。均熱時間が10秒以上であれば酸化膜を安定して形成することができ、また、均熱時間が100秒以下であれば生産性も良く、また、酸化膜の膜厚を好ましい厚みに制御できる。 The soaking time in the oxide film forming process is preferably in the range of 10 to 100 seconds. If the soaking time is 10 seconds or more, the oxide film can be stably formed, and if the soaking time is 100 seconds or less, the productivity is good, and the film thickness of the oxide film is set to a preferable thickness. You can control it.

(被膜形成工程)
被膜形成工程では、酸化膜が形成された珪素鋼板に対して微粒子分散液の塗布と焼鈍とを施し、酸化膜上に接して配されたホウ酸アルミニウム系被膜を形成する。
(Coating process)
In the film forming step, the silicon steel sheet on which the oxide film is formed is coated with a fine particle dispersion and annealed to form an aluminum borate-based film on and in contact with the oxide film.

酸化膜を形成した珪素鋼板に塗布する微粒子分散液は、アルミナゾルとホウ酸とを含めばよい。この微粒子分散液は、水を溶媒とするものが好ましい。微粒子分散液の一部に有機溶媒が含まれると、ホウ酸アルミニウム系被膜の空隙が増加し、更には酸化領域も増加することがある。 The fine particle dispersion liquid to be applied to the silicon steel sheet on which the oxide film is formed may contain alumina sol and boric acid. This fine particle dispersion preferably uses water as a solvent. If an organic solvent is contained in part of the fine particle dispersion, the voids in the aluminum borate-based coating may increase, and the oxidized regions may also increase.

なお、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を珪素鋼板に塗布するために、酸化膜形成のための均熱が終了後に、珪素鋼板を50℃以下まで冷却するとよい。 In order to apply the fine particle dispersion containing alumina sol and boric acid to the silicon steel sheet, it is preferable to cool the silicon steel sheet to 50° C. or less after the soaking for forming the oxide film is completed.

微粒子分散液中のアルミナゾルとホウ酸との組成比率は、アルミニウムとホウ素との原子比率(Al/B)が1.25~1.81であることが好ましい。アルミナゾルは、分散性の良い均一なアルミナ微粒子からなるものであれば如何なるゾルでも利用可能である。アルミナ微粒子は、珪素鋼板に均一に塗布するためには細かい微粒子が良く、粒径が数nmから数十nmのサイズが好ましい。100nmを顕著に超えると、焼き付け後の被膜が不均一になることがあるので、アルミナ微粒子は粒径が100nm以下であることが好ましい。 As for the composition ratio of alumina sol and boric acid in the fine particle dispersion, the atomic ratio (Al/B) of aluminum to boron is preferably 1.25 to 1.81. Any sol can be used as the alumina sol as long as it is composed of uniform alumina fine particles with good dispersibility. The alumina fine particles are preferably fine fine particles in order to uniformly coat the silicon steel sheet, and preferably have a particle size of several nanometers to several tens of nanometers. If the particle size significantly exceeds 100 nm, the coating may become non-uniform after baking.

被膜形成工程での均熱時の酸化度(PHO/PH)は、0.0002~0.04の範囲が好ましい。均熱時に、水素を含有する雰囲気の酸化度(PHO/PH)が0.04を超えると、珪素鋼板の表面にて内部酸化が進み、酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。一方、この雰囲気の酸化度(PHO/PH)が0.0002未満であると、被膜を形成するための焼鈍に長時間を要することがある。なお、PHOは雰囲気中のHOの分圧であり、PHは水素の分圧である。 The degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) during soaking in the film forming step is preferably in the range of 0.0002 to 0.04. When the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) of the atmosphere containing hydrogen exceeds 0.04 during soaking, internal oxidation progresses on the surface of the silicon steel sheet, many oxidized regions are formed, and the surface of the steel sheet becomes smooth. iron loss increases. On the other hand, if the oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ) of this atmosphere is less than 0.0002, it may take a long time for annealing to form a coating. PH 2 O is the partial pressure of H 2 O in the atmosphere, and PH 2 is the partial pressure of hydrogen.

また、被膜形成工程での均熱温度は、750~1350℃の範囲が好ましい。均熱温度が750℃未満ではホウ酸アルミニウム系被膜を形成できなくなるので好ましくない。一方、均熱温度が、1350℃を超えると酸化領域が増大し、また、酸化膜の膜厚の増大してしまうので好ましくない。 Also, the soaking temperature in the film forming step is preferably in the range of 750 to 1350°C. If the soaking temperature is less than 750°C, the aluminum borate-based film cannot be formed, which is not preferable. On the other hand, if the soaking temperature exceeds 1350° C., the oxidized region increases and the thickness of the oxide film increases, which is not preferable.

なお、被膜形成工程で、均熱温度が1000℃以上になると、非晶質が主体であるホウ酸アルミニウム系被膜中に、結晶質であるAl1833またはAlの少なくとも1つが含まれるようになる。なお、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれることがある酸化アルミニウムや酸化ホウ素は、微粒子分散液のアルミナゾルとホウ酸との成分比率の影響を受ける。微粒子分散液のアルミナゾルの比率が高い場合は、酸化アルミニウムが生成しやすく、微粒子分散液のホウ酸の比率が高いは場合には、酸化ホウ素が生成しやすい。 In the coating formation step, when the soaking temperature reaches 1000° C. or higher, crystalline Al 18 B 4 O 33 or Al 4 B 2 O 9 is added to the aluminum borate-based coating, which is mainly amorphous. At least one will be included. Aluminum oxide and boron oxide that may be contained in the aluminum borate-based coating are affected by the component ratio of alumina sol and boric acid in the fine particle dispersion. When the proportion of alumina sol in the fine particle dispersion is high, aluminum oxide is likely to be produced, and when the proportion of boric acid in the fine particle dispersion is high, boron oxide is likely to be produced.

被膜形成工程での均熱時間は、10~100秒の範囲が好ましい。均熱時間が10秒以上であればホウ酸アルミニウム系被膜を安定して形成することができ、また、均熱時間が100秒以下であれば生産性も良く、また、酸化膜の膜厚を好ましい厚みに制御できる。 The soaking time in the film forming step is preferably in the range of 10 to 100 seconds. If the soaking time is 10 seconds or more, the aluminum borate-based coating can be stably formed, and if the soaking time is 100 seconds or less, the productivity is good, and the thickness of the oxide film can be reduced. Desirable thickness can be controlled.

上記条件で均熱された珪素鋼板を、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更された雰囲気ガス中で600℃以下まで冷却する。 The silicon steel sheet soaked under the above conditions is cooled to 600° C. or less in an atmospheric gas whose oxidation degree has been changed to a lower oxidation degree than that during soaking.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、被膜形成工程での均熱条件および冷却条件を制御することで、酸化領域の線分率、酸化膜の厚み、及びホウ酸アルミニウム系被膜の空隙率を、本実施形態で規定する範囲に安定して作り込むことができる。 In the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment, the line fraction of the oxidized region, the thickness of the oxide film, and the porosity of the aluminum borate-based coating are controlled by controlling the soaking conditions and cooling conditions in the coating forming process. , can be stably built in the range defined in this embodiment.

具体的には、被膜形成工程での均熱条件を制御し、且つ均熱後の冷却条件を制御することで、ホウ酸アルミニウム系被膜中に含まれるアルミニウム・ホウ素酸化物の分解を抑制し、それに伴う珪素鋼板の内部酸化を抑制することが可能となる。均熱条件および冷却条件の両方を制御しなければ、酸化領域の線分率、及びホウ酸アルミニウム系被膜の空隙率を満足できない。 Specifically, by controlling the soaking conditions in the coating formation step and controlling the cooling conditions after soaking, the decomposition of the aluminum/boron oxide contained in the aluminum borate-based coating is suppressed, It is possible to suppress the internal oxidation of the silicon steel sheet that accompanies this. Unless both the soaking and cooling conditions are controlled, the linear fraction of the oxidized region and the porosity of the aluminum borate-based coating cannot be satisfied.

被膜形成工程での冷却時の酸化度(PHO/PH)は、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更した上で、0.00002~0.02の範囲であることが好ましい。冷却時に、均熱時の酸化度よりも低い酸化度に変更しないと、珪素鋼板の内部酸化が進行して酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまう。また、冷却時に、水素を含有する雰囲気ガスの酸化度(PHO/PH)が0.02を超えると、珪素鋼板の内部酸化が進行して酸化領域が多く形成し、鋼板表面の平滑性が低減して鉄損が増大してしまうので好ましくない。酸化度(PHO/PH)の下限は、特に制限されないが、0.00002であればよい。 The degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) during cooling in the coating forming step is changed to a degree of oxidation lower than that during soaking, and is in the range of 0.00002 to 0.02. preferable. If the degree of oxidation is not changed during cooling to a degree lower than that during soaking, internal oxidation of the silicon steel sheet proceeds, forming many oxidized regions, reducing the smoothness of the surface of the steel sheet, and increasing iron loss. put away. In addition, when the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) of the atmosphere gas containing hydrogen exceeds 0.02 during cooling, internal oxidation of the silicon steel sheet progresses, forming many oxidized regions and smoothing the surface of the steel sheet. This is not preferable because the iron loss is increased due to the decrease in strength. Although the lower limit of the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) is not particularly limited, it may be 0.00002.

被膜形成工程では、上記の雰囲気中で600℃以下まで冷却することが好ましい。冷却終了温度が600℃を超えると、酸化領域が増大するおそれがある。 In the film forming step, it is preferable to cool to 600° C. or lower in the above atmosphere. If the cooling end temperature exceeds 600°C, the oxidized region may increase.

(リン酸系被膜形成工程)
本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造する際には、被膜形成工程後に、リン酸系被膜形成工程をさらに有してもよい。
(Phosphate-based film forming step)
When manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment, a phosphoric acid-based film forming step may be further included after the film forming step.

リン酸系被膜形成工程では、コロイダルシリカの混合物と、金属リン酸塩のようなリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を、ホウ酸アルミニウム系被膜上に塗布して焼き付けることにより形成すればよい。絶縁被膜形成用組成物は、無水換算で、25~75質量%のリン酸塩と、75~25質量%のコロイダルシリカとを含めばよい。リン酸塩は、リン酸のアルミニウム塩、マグネシウム塩、ニッケル塩、マンガン塩などであればよい。 In the phosphoric acid-based coating forming step, an insulating coating-forming composition containing a mixture of colloidal silica, a phosphate such as a metal phosphate, and water is applied onto the aluminum borate-based coating and baked. can be formed by The insulating film-forming composition may contain 25 to 75% by mass of phosphate and 75 to 25% by mass of colloidal silica on a dry basis. The phosphate may be an aluminum salt, magnesium salt, nickel salt, manganese salt, or the like of phosphoric acid.

リン酸系被膜形成工程での焼き付けの条件は、酸化領域の増大やホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙の増大を抑制できる条件とすることが好ましい。例えば、水素、窒素、および水蒸気からなる酸化度(PHO/PH)が0.15以下の雰囲気中で、5℃/秒以上の昇温速度で350~900℃まで加熱し、10~100秒間均熱するとよい。 Baking conditions in the phosphoric acid-based coating formation step are preferably conditions that can suppress an increase in oxidized regions and an increase in voids in the aluminum borate-based coating. For example, in an atmosphere composed of hydrogen, nitrogen, and water vapor, the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) is 0.15 or less, and heated to 350 to 900° C. at a rate of temperature increase of 5° C./second or more. Soaking for 100 seconds is good.

次に、実施例により本発明の一態様の効果を更に具体的に詳細に説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。 Next, the effects of one aspect of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to this one conditional example. Various conditions can be adopted in the present invention as long as the objects of the present invention are achieved without departing from the gist of the present invention.

表1および表2に示す鋼成分が鋼A~鋼Nの珪素鋼板を出発材料として、酸化膜形成工程および被膜形成工程を実施した。また、必要に応じて、リン酸系被膜形成工程を実施した。また、製造した方向性電磁鋼板に対して、レーザーを照射して磁区細分化処理を行った。なお、表中で、珪素鋼板の成分組成の「-」は、合金元素を意図的に添加していないか、または含有量が測定検出下限以下であることを示す。 Using the silicon steel sheets of steel A to steel N shown in Tables 1 and 2 as starting materials, the oxide film forming process and the film forming process were carried out. In addition, a phosphoric acid-based film forming step was carried out as necessary. Further, the produced grain-oriented electrical steel sheet was subjected to magnetic domain refining treatment by irradiating laser. In the table, "-" in the chemical composition of the silicon steel sheet indicates that the alloying element was not intentionally added or the content was below the detection limit of measurement.

表1および表2に示す鋼成分が鋼A~鋼Nの珪素鋼板は、成分が調整されたスラブを1150℃に加熱し、板厚2.6mmまで熱間圧延し、1120℃+900℃の二段階で熱延板焼鈍し、熱延板焼鈍後に急冷し、酸洗し、板厚0.23mmまで冷間圧延し、水素-窒素-水蒸気を含む雰囲気中にて均熱温度820℃で脱炭焼鈍し、水素-窒素-アンモニアを含む雰囲気中にて窒素量200ppmとなるように窒化焼鈍し、アルミナ(Al)またはマグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、水素-窒素を含む雰囲気中にて1200℃まで加熱し、加熱後に水素雰囲気に切り替えて1200℃にて20時間の仕上げ焼鈍を行い、必要に応じてフォルステライト被膜を除去して製造した。 The silicon steel sheets of steel A to steel N shown in Tables 1 and 2 were prepared by heating a slab with the adjusted composition to 1150°C, hot-rolling it to a thickness of 2.6 mm, and then The hot-rolled sheet is annealed in stages, quenched after hot-rolled sheet annealing, pickled, cold-rolled to a sheet thickness of 0.23 mm, and decarburized at a soaking temperature of 820°C in an atmosphere containing hydrogen-nitrogen-steam. Annealed, nitrided and annealed in an atmosphere containing hydrogen-nitrogen-ammonia so that the nitrogen content is 200 ppm, coated with an annealing separator mainly composed of alumina (Al 2 O 3 ) or magnesia (MgO), and hydrogen - Heated to 1200°C in an atmosphere containing nitrogen, switched to a hydrogen atmosphere after heating, performed final annealing at 1200°C for 20 hours, and removed the forsterite coating as necessary.

上記のスラブには、質量%で、酸可溶性Al:0.03%、C:0.056%、N:0.008%、S+Se合計:0.005%が含まれていた。 The above slab contained, in mass %, acid-soluble Al: 0.03%, C: 0.056%, N: 0.008%, and S+Se total: 0.005%.

また、上記の珪素鋼板は、{110}<001>方位に発達した集合組織を有しているが、フォルステライト被膜を有さなかった。 Moreover, the above silicon steel sheet had a texture developed in the {110}<001> orientation, but did not have a forsterite coating.

酸化膜形成工程として、上記の珪素鋼板を、水素を含有し且つ表3および表4に示す酸化度(PHO/PH)に調整された雰囲気ガス中にて、表3および表4に示す温度および時間の均熱条件で焼鈍した。 As the oxide film forming step, the silicon steel sheet was subjected to the conditions shown in Tables 3 and 4 in an atmosphere gas containing hydrogen and adjusted to the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) shown in Tables 3 and 4. It was annealed under the indicated temperature and soaking conditions.

被膜形成工程として、酸化膜形成後の珪素鋼板に、アルミナゾルとホウ酸とを含む微粒子分散液を塗布した。この珪素鋼板を、水素を含有し且つ表3および表4に示す酸化度(PHO/PH)に調整された雰囲気ガス中にて、表3および表4に示す温度および時間の均熱条件で焼鈍した。また、均熱後の珪素鋼板を、水素を含有し且つ表3および表4に示す酸化度(PHO/PH)に調整された雰囲気ガス中にて、表3および表4に示す冷却条件で冷却した。なお、試験No.37の微粒子分散液はアルミナゾルの比率が高く、試験No.38の微粒子分散液はホウ酸の比率が高かった。 As a coating forming step, a fine particle dispersion containing alumina sol and boric acid was applied to the silicon steel sheet after forming the oxide film. This silicon steel sheet was soaked in an atmosphere gas containing hydrogen and adjusted to the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) shown in Tables 3 and 4 at the temperature and time shown in Tables 3 and 4. Annealed under conditions. Further, the soaked silicon steel sheet was cooled as shown in Tables 3 and 4 in an atmosphere gas containing hydrogen and adjusted to the degree of oxidation (PH 2 O/PH 2 ) shown in Tables 3 and 4. Cooled in conditions. In addition, test No. The fine particle dispersion of test No. 37 has a high proportion of alumina sol. No. 38 microparticle dispersion had a high proportion of boric acid.

なお、鋼B~鋼Nの珪素鋼板は、酸化膜形成工程および被膜形成工程の後に、リン酸系被膜形成工程を実施した。リン酸系被膜形成工程では、製造した方向性電磁鋼板に、コロイダルシリカの混合物と、アルミニウム塩またはマグネシウム塩のリン酸塩と、水とを含む絶縁被膜形成用組成物を塗布して、通常条件で焼鈍した。形成したリン酸系被膜は、リン珪素複合酸化物(リンおよび珪素を含む複合酸化物)を含んでいた。このリン酸系被膜の平均厚さは、いずれも1μmであった。 The silicon steel sheets of Steel B to Steel N were subjected to the phosphoric acid-based film forming process after the oxide film forming process and the film forming process. In the phosphoric acid-based coating forming step, a composition for forming an insulating coating containing a mixture of colloidal silica, a phosphate of aluminum salt or magnesium salt, and water is applied to the produced grain-oriented electrical steel sheet, and the composition is applied under normal conditions. annealed at The formed phosphoric acid-based coating contained a phosphorous-silicon composite oxide (a composite oxide containing phosphorus and silicon). The average thickness of the phosphoric acid-based coating was 1 μm.

表5および表6に製造結果を示す。なお、表中のホウ酸アルミニウム系被膜の構成相は、「a」がアルミニウム・ホウ素酸化物であることを示し、「b1」がAl1833であることを示し、「b2」がAlであることを示し、「c」が酸化アルミニウムであることを示し、「d」が酸化ホウ素であることを示す。また、酸化膜の構成相、酸化膜の平均膜厚、酸化領域の線分率、ホウ酸アルミニウム系被膜の構成相、ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚、およびホウ酸アルミニウム系被膜の空隙面積率は、上記の方法に基づいて測定した。 Tables 5 and 6 show the production results. Regarding the constituent phases of the aluminum borate-based coating in the table, "a" indicates aluminum/boron oxide, "b1" indicates Al 18 B 4 O 33 , and "b2" indicates Al 4 B 2 O 9 , “c” indicates aluminum oxide, and “d” indicates boron oxide. In addition, the constituent phases of the oxide film, the average thickness of the oxide film, the linear fraction of the oxidized region, the constituent phases of the aluminum borate-based coating, the average thickness of the aluminum borate-based coating, and the void area of the aluminum borate-based coating The rate was measured according to the method described above.

表5および表6に評価結果を示す。密着性は、180度曲げ試験によって評価した。製造した方向性電磁を直径20mmのロールに巻き付け、ロールに接触した鋼板面積に対する被膜の剥離面の面積率を算出した。ロールに接触した鋼板面積は、計算で求めた。剥離面の面積は、試験後の鋼板の写真を撮影し、写真画像に対して画像解析を行うことによって求めた。ロールに接触した鋼板面積に対する剥離した面積の割合を、剥離面積率(%)と定義した。表中では、剥離面積率が10%以下の場合を「good」、剥離面積率が10%超50%未満の場合を「no good」、剥離面積率が50%以上の場合を「bad」と示す。剥離面積率が「good」であるとき、密着性が良好であると判断した。 Tables 5 and 6 show the evaluation results. Adhesion was evaluated by a 180 degree bending test. The manufactured directional magnet was wound around a roll with a diameter of 20 mm, and the area ratio of the peeled surface of the film to the steel plate area in contact with the roll was calculated. The steel plate area in contact with the roll was obtained by calculation. The area of the peeled surface was obtained by taking a photograph of the steel plate after the test and performing image analysis on the photographed image. The ratio of the peeled area to the steel plate area in contact with the roll was defined as the peeled area ratio (%). In the table, "good" when the peeled area ratio is 10% or less, "no good" when the peeled area ratio is more than 10% and less than 50%, and "bad" when the peeled area ratio is 50% or more. show. When the peeled area ratio was "good", it was judged that the adhesion was good.

鉄損は、Single Sheet Tester(SST)によって評価した。製造した方向性電磁鋼板から幅60mm×長さ300mmの試料を採取し、W17/50(鋼板を50Hzで磁束密度1.7Tに磁化した時の鉄損)を測定した。W17/50が0.68W/kg以下であるとき、鉄損が良好であると判断した。 Iron loss was evaluated by Single Sheet Tester (SST). A sample of width 60 mm×length 300 mm was taken from the produced grain-oriented electrical steel sheet, and W17/50 (iron loss when the steel sheet was magnetized at 50 Hz to a magnetic flux density of 1.7 T) was measured. When W17/50 was 0.68 W/kg or less, it was determined that the core loss was good.

表1~表6に示すように、本発明例は、酸化膜およびホウ酸アルミニウム系被膜が好ましく制御されているので、方向性電磁鋼板として密着性に優れ鉄損特性に優れていた。 As shown in Tables 1 to 6, the inventive examples had excellent adhesion and iron loss characteristics as grain-oriented electrical steel sheets because the oxide film and the aluminum borate-based coating were preferably controlled.

一方、比較例は、酸化膜またはホウ酸アルミニウム系被膜の少なくとも一方が好ましく制御されていないので、方向性電磁鋼板として密着性が満足できず鉄損特性が満足できなかった。なお、表中で下線を付した数値は、本発明の範囲外にあることを示す。 On the other hand, in the comparative example, since at least one of the oxide film and the aluminum borate-based coating was not controlled favorably, the adhesion as a grain-oriented electrical steel sheet was not satisfactory, and the iron loss characteristics were not satisfactory. The underlined values in the table are outside the scope of the present invention.

Figure 0007188105000001
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Figure 0007188105000002
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Figure 0007188105000003
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Figure 0007188105000004
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Figure 0007188105000005
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Figure 0007188105000006
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本発明の上記態様によれば、鉄損が好適に低減された方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供できる。従って、産業上の利用可能性が高い。 According to the above aspect of the present invention, it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet with suitably reduced core loss and a method for manufacturing the same. Therefore, industrial applicability is high.

1 母材鋼板(珪素鋼板)、
2 中間層(酸化膜)、
3 絶縁被膜(ホウ酸アルミニウム系被膜)、
4 酸化領域(内部酸化領域)、
5 空隙、
6 珪素鋼板と酸化膜との界面
L 界面の長さ
d 酸化領域の長さ
1 base material steel plate (silicon steel plate),
2 intermediate layer (oxide film),
3 insulating coating (aluminum borate-based coating),
4 oxidized regions (internal oxidized regions),
5 voids,
6 Interface between silicon steel sheet and oxide film L Length of interface d Length of oxidized region

Claims (6)

母材鋼板である珪素鋼板と、前記珪素鋼板上に接して配された中間層と、前記中間層上に接して配された絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板において、
前記中間層が酸化膜であり、前記酸化膜が酸化珪素を含み、且つ前記酸化膜の平均膜厚が2nm以上500nm以下であり
前記絶縁被膜がホウ酸アルミニウム系被膜であり、前記ホウ酸アルミニウム系被膜がアルミニウム・ホウ素酸化物を含み、且つ前記ホウ酸アルミニウム系被膜の平均膜厚が0.5μm超8μm以下であり、
切断方向が板厚方向と平行となる切断面で見たとき、前記ホウ酸アルミニウム系被膜中の空隙が面積率で0%以上2.3%以下であり、
前記切断面で見たとき、前記珪素鋼板と前記酸化膜との界面に酸化領域が存在し、前記界面から前記珪素鋼板に向かって最大深さで0.2μm以上嵌入している酸化領域の前記界面に対する線分率が0.1%以上12%以下である、
ことを特徴とする方向性電磁鋼板。
A grain-oriented electrical steel sheet having a silicon steel sheet as a base material steel sheet, an intermediate layer arranged in contact with the silicon steel sheet, and an insulating coating arranged in contact with the intermediate layer,
The intermediate layer is an oxide film, the oxide film contains silicon oxide, and the oxide film has an average thickness of 2 nm or more and 500 nm or less, and the insulating coating is an aluminum borate-based coating, and the aluminum borate-based coating The coating contains aluminum/boron oxide, and the average thickness of the aluminum borate-based coating is more than 0.5 μm and 8 μm or less,
The area ratio of voids in the aluminum borate-based coating is 0% or more and 2.3 % or less when viewed on a cut surface in which the cutting direction is parallel to the plate thickness direction,
When viewed from the cut surface, an oxidized region exists at the interface between the silicon steel plate and the oxide film, and the oxidized region extends from the interface toward the silicon steel plate to a maximum depth of 0.2 μm or more. The line fraction to the interface is 0.1% or more and 12 % or less,
A grain-oriented electrical steel sheet characterized by:
前記アルミニウム・ホウ素酸化物として、Al1833またはAlの少なくとも1つが含まれることを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板。 The grain -oriented electrical steel sheet according to claim 1 , wherein at least one of Al18B4O33 and Al4B2O9 is included as the aluminum - boron oxide. 前記ホウ酸アルミニウム系被膜が酸化アルミニウムをさらに含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方向性電磁鋼板。 3. The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the aluminum borate-based coating further contains aluminum oxide. 前記ホウ酸アルミニウム系被膜上に接して配されたリン酸系被膜をさらに有し、
前記リン酸系被膜がリン珪素複合酸化物を含む
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板。
further comprising a phosphoric acid-based coating disposed in contact with the aluminum borate-based coating;
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the phosphoric acid-based coating contains a phosphor-silicon composite oxide.
前記珪素鋼板が、化学成分として、質量%で、
Si:0.8%以上7.0%以下、
Mn:0以上1.00%以下、
Cr:0以上0.30%以下、
Cu:0以上0.40%以下、
P:0以上0.50%以下、
Sn:0以上0.30%以下、
Sb:0以上0.30%以下、
Ni:0以上1.00%以下、
B:0以上0.008%以下、
V:0以上0.15%以下、
Nb:0以上0.2%以下、
Mo:0以上0.10%以下、
Ti:0以上0.015%以下、
Bi:0以上0.010%以下、
Al:0以上0.005%以下、
C+Nの合計:0以上0.005%以下、及び
S+Seの合計:0以上0.005%以下、
を含有し、残部がFeおよび不純物からなり、
前記珪素鋼板が、{110}<001>方位に発達した集合組織を有する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板。
The silicon steel sheet, as a chemical component, is mass%,
Si: 0.8% or more and 7.0% or less,
Mn: 0 or more and 1.00% or less,
Cr: 0 or more and 0.30% or less,
Cu: 0 or more and 0.40% or less,
P: 0 or more and 0.50% or less,
Sn: 0 or more and 0.30% or less,
Sb: 0 or more and 0.30% or less,
Ni: 0 or more and 1.00% or less,
B: 0 or more and 0.008% or less,
V: 0 or more and 0.15% or less,
Nb: 0 or more and 0.2% or less,
Mo: 0 or more and 0.10% or less,
Ti: 0 or more and 0.015% or less,
Bi: 0 or more and 0.010% or less,
Al: 0 or more and 0.005% or less,
Total of C + N: 0 to 0.005%, and Total of S + Se: 0 to 0.005%,
and the balance consists of Fe and impurities,
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the silicon steel sheet has a texture developed in {110} <001> orientation.
前記珪素鋼板が、化学成分として、質量%で、
Mn:0.05%以上1.00%以下、
Cr:0.02%以上0.30%以下、
Cu:0.05%以上0.40%以下、
P:0.005%以上0.50%以下、
Sn:0.02%以上0.30%以下、
Sb:0.01%以上0.30%以下、
Ni:0.01%以上1.00%以下、
B:0.0005%以上0.008%以下、
V:0.002%以上0.15%以下、
Nb:0.005%以上0.2%以下、
Mo:0.005%以上0.10%以下、
Ti:0.002%以上0.015%以下、及び
Bi:0.001%以上0.010%以下、
からなる群から選択される少なくとも1種を含有する
ことを特徴とする請求項5に記載の方向性電磁鋼板。
The silicon steel sheet, as a chemical component, is mass%,
Mn: 0.05% or more and 1.00% or less,
Cr: 0.02% or more and 0.30% or less,
Cu: 0.05% or more and 0.40% or less,
P: 0.005% or more and 0.50% or less,
Sn: 0.02% or more and 0.30% or less,
Sb: 0.01% or more and 0.30% or less,
Ni: 0.01% or more and 1.00% or less,
B: 0.0005% or more and 0.008% or less,
V: 0.002% or more and 0.15% or less,
Nb: 0.005% or more and 0.2% or less,
Mo: 0.005% or more and 0.10% or less,
Ti: 0.002% or more and 0.015% or less, and Bi: 0.001% or more and 0.010% or less,
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 5, containing at least one selected from the group consisting of:
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