JP7200687B2 - Grain-oriented electrical steel sheet and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet and a method for manufacturing the same.

方向性電磁鋼板は、変圧器等の鉄心材料として用いられる。方向性電磁鋼板には、高磁束密度及び低鉄損等の磁気特性が要求される。 A grain-oriented electrical steel sheet is used as a core material for transformers and the like. A grain-oriented electrical steel sheet is required to have magnetic properties such as high magnetic flux density and low iron loss.

磁気特性を確保するため、方向性電磁鋼板の結晶方位は、例えば鋼板面に平行に{110}面が揃い、かつ圧延方向に〈100〉軸が揃った方位(ゴス方位)に制御される。ゴス方位の集積を高めるために、AlN、MnS等をインヒビターとして用いた二次再結晶プロセスが広く活用されている。 In order to ensure magnetic properties, the crystal orientation of a grain-oriented electrical steel sheet is controlled, for example, in an orientation (Goss orientation) in which {110} planes are aligned parallel to the steel sheet surface and <100> axes are aligned in the rolling direction. A secondary recrystallization process using AlN, MnS, etc. as inhibitors is widely used to increase the accumulation of Goss orientations.

通常、鉄損を低下させることを目的として、方向性電磁鋼板の表面には、皮膜が形成されている。この皮膜は、方向性電磁鋼板に張力を付与することにより、鋼板単板としての鉄損を低下させる。この皮膜はさらに、方向性電磁鋼板を積層して使用する際に、鋼板間の電気的絶縁性を確保することにより、鉄心としての鉄損を低下させる。 Generally, a film is formed on the surface of a grain-oriented electrical steel sheet for the purpose of reducing iron loss. This film reduces iron loss as a steel sheet veneer by applying tension to the grain-oriented electrical steel sheet. This film further reduces iron loss as an iron core by ensuring electrical insulation between steel sheets when grain-oriented electrical steel sheets are laminated and used.

皮膜が形成された方向性電磁鋼板としては、母鋼板の表面に、Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼純皮膜が形成されて、さらに、仕上げ焼純皮膜の表面上に絶縁皮膜が形成されたものがある。つまり、この場合、母鋼板上の皮膜は、仕上げ焼鈍皮膜と、絶縁皮膜とを含む。仕上げ焼純皮膜及び絶縁皮膜の各々は、絶縁性を確保する機能及び母鋼板へ張力を付与する機能の両方の機能を担っている。 As the film-formed grain-oriented electrical steel sheet, a finish annealing coating, which is an oxide film containing Mg, is formed on the surface of the mother steel sheet, and an insulating coating is further formed on the surface of the finishing annealing coating. There is something That is, in this case, the coating on the mother steel sheet includes the finish annealing coating and the insulating coating. Each of the finish tempered pure coating and the insulating coating has both the function of ensuring insulation and the function of applying tension to the mother steel sheet.

Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼純皮膜は、鋼板に二次再結晶を生じさせる仕上げ焼鈍において、マグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤と母鋼板とが、600~1200℃で30時間以上施される熱処理中に反応することにより形成される。 The finish annealing film, which is an oxide film containing Mg, is formed by separating an annealing separator containing magnesia (MgO) as a main component and a mother steel sheet at a temperature of 600 to 1200 ° C. It is formed by reaction during heat treatment that is applied for 30 hours or more.

絶縁皮膜は、仕上げ焼鈍後の母鋼板に、例えば、燐酸又は燐酸塩、コロイド状シリカ、及び、無水クロム酸又はクロム酸塩を含むコ-ティング溶液を塗布し、300~950℃で10秒以上焼付け乾燥することにより形成される。 The insulating coating is formed by applying a coating solution containing, for example, phosphoric acid or a phosphate, colloidal silica, and chromic anhydride or a chromate to the mother steel sheet after final annealing, and heating at 300 to 950° C. for 10 seconds or more. It is formed by baking and drying.

皮膜が、絶縁性及び母鋼板への張力付与の機能を発揮するために、これらの皮膜(仕上げ焼鈍皮膜及び絶縁皮膜)と母鋼板との高い密着性が要求される。 In order for the coatings to exhibit the functions of insulating properties and imparting tension to the mother steel sheet, high adhesion between these coatings (finish annealing coating and insulation coating) and the mother steel sheet is required.

従来、上記密着性は、主として、母鋼板と仕上げ焼純皮膜との界面の凹凸によるアンカー効果によって確保されてきた。しかしながら、この界面の凹凸は、方向性電磁鋼板が磁化される際の磁壁移動の障害にもなるので、低鉄損化を妨げる要因にもなっている。 Conventionally, the above-mentioned adhesion has been ensured mainly by the anchoring effect of unevenness at the interface between the mother steel sheet and the finish baked pure coating. However, the unevenness of the interface hinders the movement of the domain wall when the grain-oriented electrical steel sheet is magnetized, and is a factor that hinders the reduction of iron loss.

そこで、さらに低鉄損化するために、Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼純皮膜を存在させずに、上述の界面を平滑化した状態で絶縁皮膜の密着性を確保する技術が、たとえば、特開昭49-096920号公報(特許文献1)及び国際公開第2002/088403号(特許文献2)に提案されている。 Therefore, in order to further reduce the iron loss, there is a technique for ensuring the adhesion of the insulating film in a state where the above-mentioned interface is smoothed without the presence of the finish annealing film, which is an oxide film containing Mg. , Japanese Patent Application Laid-Open No. 49-096920 (Patent Document 1) and International Publication No. 2002/088403 (Patent Document 2).

特許文献1に開示された方向性電磁鋼板の製造方法では、仕上げ焼純皮膜を酸洗等により除去し、母鋼板表面を化学研磨又は電界研磨で平滑にする。特許文献2に開示された方向性電磁鋼板の製造方法では、仕上げ焼鈍時にアルミナ(Al)を含む焼鈍分離剤を用いて、仕上げ焼鈍皮膜の形成自体を抑制して、母鋼板表面を平滑化する。しかしながら、特許文献1及び特許文献2の製造方法において、平滑な母鋼板表面に接触して(母鋼板表面上に直接)絶縁皮膜を形成する場合、母鋼板表面に対して絶縁皮膜が密着しにくい(十分な密着性が得られない)という問題があった。 In the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet disclosed in Patent Document 1, the finish annealing film is removed by pickling or the like, and the surface of the mother steel sheet is smoothed by chemical polishing or electropolishing. In the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet disclosed in Patent Document 2, an annealing separating agent containing alumina (Al 2 O 3 ) is used during finish annealing to suppress the formation of the finish annealing film itself, so that the surface of the mother steel sheet is smoothed. Smooth. However, in the manufacturing methods of Patent Documents 1 and 2, when an insulating film is formed in contact with a smooth mother steel plate surface (directly on the mother steel plate surface), it is difficult for the insulating film to adhere to the mother steel plate surface. (Sufficient adhesion cannot be obtained).

このような課題に対し、平滑化された母鋼板表面に対する皮膜の密着性を高めるため、母鋼板と絶縁皮膜との間に中間層(下地皮膜)を形成する技術が、たとえば、特開平05-279747号公報(特許文献3)、特開平06-184762号公報(特許文献4)、特開平09-078252号公報(特許文献5)、及び、特開平07-278833号公報(特許文献6)に提案されている。 In order to deal with such problems, a technique for forming an intermediate layer (base film) between the mother steel plate and the insulating film in order to improve the adhesion of the film to the smoothed surface of the mother steel plate is disclosed, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 05- 279747 (Patent Document 3), JP-A-06-184762 (Patent Document 4), JP-A-09-078252 (Patent Document 5), and JP-A-07-278833 (Patent Document 6) Proposed.

特許文献3には、燐酸塩又はアルカリ金属珪酸塩の水溶液を母鋼板表面に塗布して、母鋼板表面上に中間層を形成する方法が開示されている。また、特許文献4~特許文献6には、母鋼板に対して、温度及び雰囲気を適切に制御した数十秒~数分の熱処理を施すことにより、外部酸化型の酸化珪素膜を中間層として形成する方法が開示されている。 Patent Document 3 discloses a method of applying an aqueous solution of a phosphate or an alkali metal silicate to the surface of a mother steel plate to form an intermediate layer on the surface of the mother steel plate. Further, in Patent Documents 4 to 6, a mother steel plate is subjected to heat treatment for several tens of seconds to several minutes in which the temperature and atmosphere are appropriately controlled, so that an externally oxidized silicon oxide film is formed as an intermediate layer. A method of forming is disclosed.

特許文献3~特許文献6にて提案された中間層は、絶縁皮膜の密着性の向上と、母鋼板と皮膜との界面における凹凸の形成抑制等による平滑化による鉄損の低下にある程度の効果を発揮した。しかしながら、密着性についてはさらなる向上が求められた。
そのため、特開2002-322566号公報(特許文献7)、特開2002-363763号公報(特許文献8)、特開2003-313644号公報(特許文献9)、特開2003-171773号公報(特許文献10)、特開2002-348643号公報(特許文献11)、及び、特開2004-342679号公報(特許文献12)に示す新たな技術が提案された。
The intermediate layer proposed in Patent Documents 3 to 6 is effective to some extent in improving the adhesion of the insulating coating and reducing iron loss by smoothing the interface between the mother steel plate and the coating by suppressing the formation of unevenness. demonstrated. However, there is a demand for further improvement in adhesion.
Therefore, JP-A-2002-322566 (Patent Document 7), JP-A-2002-363763 (Patent Document 8), JP-A-2003-313644 (Patent Document 9), JP-A-2003-171773 (Patent Document Document 10), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-348643 (Patent Document 11), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-342679 (Patent Document 12) have proposed new techniques.

特許文献7には、酸化珪素を主体とする外部酸化膜に加え粒状外部酸化物を形成する技術が開示されている。また、特許文献8には、酸化珪素を主体とする外部酸化型酸化膜の空洞を制御する技術が開示されている。 Patent Document 7 discloses a technique for forming an outer oxide film mainly composed of silicon oxide and a granular outer oxide. Further, Patent Document 8 discloses a technique for controlling cavities in an external oxidation-type oxide film mainly composed of silicon oxide.

特許文献9~特許文献11には、酸化珪素主体の外部酸化膜に金属鉄や金属系酸化物(例えば、Si-Mn-Cr酸化物、Si-Mn-Ca-Ti酸化物、Fe酸化物等)を含有させることにより、外部酸化膜を改質する技術が開示されている。 In Patent Documents 9 to 11, metallic iron and metal-based oxides (eg, Si—Mn—Cr oxide, Si—Mn—Ca—Ti oxide, Fe oxide, etc. are added to an external oxide film mainly composed of silicon oxide. ) is disclosed to modify the outer oxide film.

特許文献12には、酸化反応によって生成した酸化珪素を主体とする酸化膜と塗布焼付けによって形成した酸化珪素を主体とするコーティング層とを含む複層の中間層を有する方向性電磁鋼板が開示されている。 Patent Document 12 discloses a grain-oriented electrical steel sheet having a multi-layer intermediate layer including an oxide film mainly composed of silicon oxide generated by an oxidation reaction and a coating layer mainly composed of silicon oxide formed by coating and baking. ing.

上述のとおり、酸化珪素を主体とする外部酸化膜を中間層として用いることにより、母鋼板表面が平滑化されていても、中間層を介して絶縁皮膜の母鋼板に対する密着性を確保し、かつ、磁気特性に優れた方向性電磁鋼板が提案されている。 As described above, by using an external oxide film mainly composed of silicon oxide as an intermediate layer, even if the surface of the mother steel sheet is smoothed, the adhesion of the insulation film to the mother steel sheet is ensured through the intermediate layer, and , grain-oriented electrical steel sheets with excellent magnetic properties have been proposed.

ところで、方向性電磁鋼板は、トランスの鉄心として巻きコアやEIコア等に利用される場合、所望の形状に加工された後、空気中の水分、又は、鉄心が浸漬される油中の水分等と接触する。そのため、耐水性が求められる。しかしながら、上述の酸化珪素を主体とする中間層を有する方向性電磁鋼板の特許文献では、水による絶縁皮膜の剥離に関する記載はなく、絶縁皮膜の耐水性を課題として検討している文献はない。本発明者らの検討の結果、特許文献7~12のように「母鋼板/中間層/絶縁皮膜」の三層構造とした場合、広く実用化されている一般的な方向性電磁鋼板の「母鋼板/Mgを含有する酸化皮膜/絶縁皮膜」の三層構造とした場合に比べて、絶縁皮膜の耐水性が低い場合があることが分かった。 By the way, when a grain-oriented electrical steel sheet is used as a wound core or an EI core as an iron core of a transformer, after being processed into a desired shape, moisture in the air or moisture in the oil in which the iron core is immersed is exposed to water. come into contact with Therefore, water resistance is required. However, in the above-mentioned patent documents relating to the grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate layer mainly composed of silicon oxide, there is no description of peeling of the insulating coating due to water, and no document discussing the water resistance of the insulating coating as a problem. As a result of studies by the present inventors, when a three-layer structure of "mother steel plate/intermediate layer/insulating coating" is used as in Patent Documents 7 to 12, a general grain-oriented electrical steel sheet that is widely put into practical use " It was found that the water resistance of the insulation film is sometimes lower than in the case of a three-layer structure of "base steel plate/oxide film containing Mg/insulation film".

特開昭49-096920号公報JP-A-49-096920 国際公開第2002/088403号WO2002/088403 特開平05-279747号公報JP-A-05-279747 特開平06-184762号公報JP-A-06-184762 特開平09-078252号公報JP-A-09-078252 特開平07-278833号公報JP-A-07-278833 特開2002-322566号公報JP 2002-322566 A 特開2002-363763号公報JP-A-2002-363763 特開2003-313644号公報JP 2003-313644 A 特開2003-171773号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-171773 特開2002-348643号公報JP-A-2002-348643 特開2004-342679号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-342679

上述したように、現在、広く実用化されている一般的な方向性電磁鋼板の皮膜構造は、図1に示される「母鋼板1/Mgを含有する酸化皮膜2A/絶縁皮膜3」の三層構造を基本構造としている。絶縁皮膜は、一般的には非晶質燐酸塩とコロイド状シリカが混合して形成されたセラミックス皮膜である。 As described above, the film structure of a general grain-oriented electrical steel sheet, which is currently in wide practical use, is the three-layer structure shown in FIG. The structure is the basic structure. The insulating coating is generally a ceramic coating formed by mixing amorphous phosphate and colloidal silica.

一方、鉄損の低減及び、母鋼板と絶縁皮膜との密着性の確保のために、母鋼板と皮膜との界面形態をマクロ的に均一で平滑とした方向性電磁鋼板の皮膜構造は、単純には、図2に示されるような「母鋼板1/中間層2B/絶縁皮膜3」の三層構造を基本構造とすることが好ましい。 On the other hand, in order to reduce iron loss and ensure adhesion between the mother steel sheet and the insulating coating, the coating structure of the grain-oriented electrical steel sheet, in which the interface between the mother steel sheet and the coating is macroscopically uniform and smooth, is simple. In this case, it is preferable to use a three-layer structure of "mother steel plate 1/intermediate layer 2B/insulating coating 3" as shown in FIG. 2 as a basic structure.

しかしながら、図2の構成を有する方向性電磁鋼板の場合、図1に示すMgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼純皮膜を有する方向性電磁鋼板よりも、絶縁皮膜の耐水性が低い場合がある。耐水性の低下は、皮膜(中間層及び絶縁皮膜)が薄くなると顕著になる。 However, in the case of the grain-oriented electrical steel sheet having the structure shown in FIG. 2, the water resistance of the insulation film may be lower than that of the grain-oriented electrical steel sheet having the finish annealing film, which is the oxide film containing Mg shown in FIG. . The decrease in water resistance becomes more pronounced as the film (intermediate layer and insulating film) becomes thinner.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされた。本発明の目的は、酸化珪素を主体とする中間層を有し、絶縁皮膜の密着性及び耐水性に優れる、方向性電磁鋼板を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate layer mainly composed of silicon oxide and having excellent adhesion and water resistance of the insulating coating.

本発明の要旨は以下の通りである。
(1)母鋼板と、前記母鋼板の表面上に直接接して形成されており、かつ、酸化珪素を主体とする中間層と、前記中間層の表面上に形成されている絶縁皮膜とを備え、前記絶縁被膜がボイドを含み、前記絶縁皮膜中の空洞率が、面積率で5~30%である、方向性電磁鋼板。
(2)(1)に記載の方向性電磁鋼板であって、前記ボイドの平均径が、前記絶縁皮膜の膜厚の1/4以下かつ1/20以上である、方向性電磁鋼板。
(3)(1)または(2)に記載の方向性電磁鋼板であって、前記絶縁皮膜が、P、OおよびSiを含む化合物と、Crとからなり、前記絶縁皮膜中の平均Cr濃度が、0.1原子%以上である、方向性電磁鋼板。
(4)(1)~(3)のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板であって、前記ボイドの平均重心位置から、前記絶縁皮膜と前記中間層との界面までの距離が、前記絶縁皮膜の膜厚の4/5以下である、方向性電磁鋼板。
(5)(1)~(4)のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板であって、前記絶縁皮膜の表面において、Cr濃度が前記絶縁皮膜全体の平均Cr濃度の80%未満であるCr欠乏領域の総面積率が50%以下である、方向性電磁鋼板。
(6)スラブを準備する準備工程と、前記スラブを1280℃以下で加熱した後、熱間圧延を実施して方向性電磁鋼板用熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、前記方向性電磁鋼板用熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を実施して焼鈍鋼板を製造する熱延板焼鈍工程と、前記焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する冷間圧延工程と、前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施して母鋼板を製造する脱炭焼鈍工程と、前記母鋼板に焼鈍分離剤を塗布する焼鈍分離剤塗布工程と、前記焼鈍分離剤塗布後の前記母鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施して、仕上げ焼鈍皮膜が形成された前記母鋼板を製造する仕上げ焼鈍工程と、必要に応じて、仕上げ焼鈍皮膜を除去し、前記母鋼板の表面粗さをRaで1.0μm以下の平滑面にする母鋼板表面平滑化工程と、仕上げ焼鈍工程又は母鋼板平滑化工程後の前記母鋼板に対して熱処理を実施して、前記母鋼板の表面と接触し、酸化珪素を主体とする中間層を形成する中間層形成工程と、前記中間層の表面に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、を備え、前記絶縁皮膜形成工程は、前記母鋼板の表面に形成された前記中間層の前記表面上に、燐酸塩、コロイド状シリカ、及び無水クロム酸又はクロム酸塩を含むコーティング溶液を塗布する塗布工程と、前記コーティング溶液が塗布された前記母鋼板を加熱して、600~1150℃で5~300秒焼付け処理を行って前記絶縁皮膜を形成する焼付け工程と、を含み、前記焼付け工程では、前記母鋼板の加熱の際、100~600℃の温度域での平均加熱速度を10~200℃/秒とする、方向性電磁鋼板の製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A steel sheet comprising a mother steel sheet, an intermediate layer mainly composed of silicon oxide and formed in direct contact with the surface of the mother steel sheet, and an insulating coating formed on the surface of the intermediate layer. A grain-oriented electrical steel sheet, wherein the insulating coating contains voids, and the void ratio in the insulating coating is 5 to 30% in terms of area ratio.
(2) The grain-oriented electrical steel sheet according to (1), wherein the average diameter of the voids is 1/4 or less and 1/20 or more of the thickness of the insulating coating.
(3) The grain-oriented electrical steel sheet according to (1) or (2), wherein the insulating coating comprises a compound containing P, O and Si and Cr, and the average Cr concentration in the insulating coating is , 0.1 atomic % or more, a grain-oriented electrical steel sheet.
(4) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the distance from the average center of gravity of the voids to the interface between the insulating coating and the intermediate layer is A grain-oriented electrical steel sheet having a film thickness of 4/5 or less of the insulation coating.
(5) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (4), wherein the Cr concentration on the surface of the insulation coating is less than 80% of the average Cr concentration of the entire insulation coating. A grain-oriented electrical steel sheet having a total area ratio of Cr-deficient regions of 50% or less.
(6) A preparation step of preparing a slab, a hot rolling step of heating the slab at 1280 ° C. or less and then performing hot rolling to manufacture a hot-rolled steel sheet for a grain-oriented electrical steel sheet, A hot-rolled sheet annealing step of performing hot-rolled sheet annealing on a hot-rolled steel sheet for steel plate to produce an annealed steel sheet, and a cold-rolling step of performing cold rolling on the annealed steel sheet to produce a cold-rolled steel sheet. A rolling step, a decarburization annealing step of decarburizing and annealing the cold-rolled steel sheet to produce a mother steel sheet, an annealing separator applying step of applying an annealing separator to the mother steel sheet, and the annealing separator. A finish annealing step of performing finish annealing on the coated mother steel sheet to manufacture the mother steel sheet on which the finish annealing film is formed, and, if necessary, removing the finish annealing film and removing the finish annealing film. A mother steel plate surface smoothing step for making a smooth surface having a surface roughness Ra of 1.0 μm or less, and a heat treatment is performed on the mother steel plate after the finish annealing step or the mother steel plate smoothing step, so that the mother steel plate is smoothed. an intermediate layer forming step of forming an intermediate layer mainly composed of silicon oxide in contact with a surface; and an insulating coating forming step of forming an insulating coating on the surface of the intermediate layer. a coating step of coating a coating solution containing phosphate, colloidal silica, and chromic anhydride or chromate on the surface of the intermediate layer formed on the surface of the mother steel plate; and coating the coating solution. and a baking step of heating the mother steel plate and performing baking treatment at 600 to 1150° C. for 5 to 300 seconds to form the insulating film. A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet, wherein the average heating rate in a temperature range of 600°C is 10 to 200°C/sec.

本発明の方向性電磁鋼板は、母鋼板の表面上に酸化珪素を主体とする中間層を有し、絶縁皮膜に空洞が形成されているので、絶縁皮膜の密着性に優れている。また、本発明の方向性電磁鋼板はさらに、絶縁皮膜がCrを含有する場合は、密着性の向上に加え、耐水性の低下を抑制することができる。 The grain-oriented electrical steel sheet of the present invention has an intermediate layer mainly composed of silicon oxide on the surface of the mother steel sheet, and the insulation coating has cavities formed therein, so that the adhesion of the insulation coating is excellent. Further, in the grain-oriented electrical steel sheet of the present invention, when the insulating film contains Cr, it is possible to improve adhesion and suppress deterioration of water resistance.

従来の方向性電磁鋼板の断面図の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of sectional drawing of the conventional grain-oriented electrical steel plate. 酸化珪素を主体とする中間層2Bを有する方向性電磁鋼板の断面図の例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional view of a grain-oriented electrical steel sheet having an intermediate layer 2B mainly made of silicon oxide. 本実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面図の例を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the example of sectional drawing of the grain-oriented electrical steel plate which concerns on this embodiment.

本発明者らは、上述した課題を解決する手法について検討を行った。 The present inventors have studied a technique for solving the above-described problems.

本発明者らはまず、絶縁皮膜の、中間層を介した母鋼板に対する密着性(以下、単に絶縁皮膜の母鋼板に対する密着性という場合がある)を高める方法について検討を行った。検討の結果、絶縁皮膜中に、複数のボイド(空隙)が存在すれば、絶縁皮膜の母鋼板に対する密着性が高まると考えた。この理由は以下のように考えている。絶縁皮膜中にボイドが存在すれば、曲げ等の応力が加わった際に、ボイドが応力緩和サイトとして働く。応力が緩和されれば、母鋼板と中間層との界面、中間層と絶縁皮膜との密着界面に作用する応力が低くなる。その結果、絶縁皮膜の母鋼板に対する密着性が高まると考えられる。 The present inventors first studied a method for improving the adhesion of the insulation coating to the mother steel plate via the intermediate layer (hereinafter sometimes simply referred to as the adhesion of the insulation coating to the mother steel plate). As a result of investigation, it was thought that the adhesion of the insulating coating to the mother steel plate would be enhanced if a plurality of voids (gaps) existed in the insulating coating. The reason for this is as follows. If voids exist in the insulating film, the voids act as stress relaxation sites when stress such as bending is applied. If the stress is relieved, the stress acting on the interface between the mother steel plate and the intermediate layer and the adhesion interface between the intermediate layer and the insulating coating is reduced. As a result, it is considered that the adhesion of the insulating film to the mother steel plate is enhanced.

本発明者らはさらに、酸化珪素を主体とする中間層が母鋼板表面と接触して形成されており、かつ、中間層の表面上に絶縁皮膜が接触して形成されている方向性電磁鋼板において、絶縁皮膜の耐水性が低下する原因について検討を行った。 The present inventors have further proposed a grain-oriented electrical steel sheet in which an intermediate layer mainly composed of silicon oxide is formed in contact with the surface of the mother steel sheet, and an insulating film is formed in contact with the surface of the intermediate layer. , we investigated the cause of the deterioration of the water resistance of the insulating film.

発明者らはまず、酸化珪素を主体とする中間層が母鋼板表面と接触して形成されており、かつ、中間層の表面上に絶縁皮膜が接触して形成されている方向性電磁鋼板において、絶縁皮膜がCrを含有する場合に、絶縁皮膜の耐水性が低下することを見出した。そこで、絶縁皮膜がCrを含有する場合に、絶縁皮膜の耐水性が低下する原因について、さらに検討を行った。 First, the inventors have developed a grain-oriented electrical steel sheet in which an intermediate layer mainly composed of silicon oxide is formed in contact with the surface of the mother steel sheet, and an insulating film is formed in contact with the surface of the intermediate layer. , found that the water resistance of the insulating coating is lowered when the insulating coating contains Cr. Therefore, the inventors further investigated the cause of the decrease in the water resistance of the insulating coating when the insulating coating contains Cr.

Crを含有する絶縁皮膜の耐水性の低下は、中間層が薄くなるほど顕著になる。そのため、本発明者らは、絶縁皮膜の耐水性の低下は、母鋼板と絶縁皮膜との間の物質移動に伴う作用に関連しているものと考えた。さらに検討した結果、本発明者らは、酸化珪素を主体とする中間層と絶縁皮膜とを有する方向性電磁鋼板において、絶縁皮膜の耐水性が低下するメカニズムは、次のとおりであると考えた。 The decrease in the water resistance of the insulating coating containing Cr becomes more pronounced as the intermediate layer becomes thinner. Therefore, the present inventors considered that the decrease in the water resistance of the insulating coating is related to the effect associated with mass transfer between the mother steel sheet and the insulating coating. As a result of further studies, the inventors of the present invention have considered that the mechanism by which the water resistance of the insulating coating is lowered in grain-oriented electrical steel sheets having an insulating coating and an intermediate layer mainly composed of silicon oxide is as follows. .

すなわち、絶縁皮膜の焼付け時に、熱拡散により、母鋼板中のFeが母鋼板から中間層を通って絶縁皮膜に侵入し、Feが絶縁皮膜内に拡散する。絶縁皮膜中のFe濃度が低い場合、絶縁皮膜のマトリクスである非結晶性燐酸塩中にはCrを相当量固溶することができる。しかしながら、絶縁皮膜中のFe濃度が高まれば、Feが絶縁皮膜中のCrと結合して、Fe及びCrの結晶性燐化物((Fe,Cr))が形成される。Fe及びCrの結晶性燐化物が形成されれば、絶縁皮膜のマトリクス中にCrが欠乏している領域(以下、Cr欠乏領域)が形成される。絶縁皮膜中に占めるCr欠乏領域の割合が大きくなるほど、絶縁皮膜の耐水性が低下する。 That is, when the insulation coating is baked, Fe in the mother steel sheet penetrates into the insulation coating from the mother steel sheet through the intermediate layer due to thermal diffusion, and Fe diffuses into the insulation coating. When the Fe concentration in the insulating film is low, a considerable amount of Cr can be solid-solved in the amorphous phosphate that is the matrix of the insulating film. However, when the Fe concentration in the insulating coating increases, Fe combines with Cr in the insulating coating to form a crystalline phosphide of Fe and Cr ((Fe, Cr) 2 P 2 O 7 ). If crystalline phosphides of Fe and Cr are formed, a Cr-depleted region (hereinafter referred to as a Cr-depleted region) is formed in the matrix of the insulating film. As the proportion of the Cr-deficient region in the insulating coating increases, the water resistance of the insulating coating decreases.

以上の絶縁皮膜の耐水性低下のメカニズムに基づいて、本発明者らは、Crを含有する絶縁皮膜の耐水性の低下を抑制するためには、絶縁皮膜の焼付け時において、母鋼板から絶縁皮膜にFeが侵入するのを抑制することが有効であると考えた。 Based on the mechanism of the deterioration of the water resistance of the insulating coating described above, the inventors of the present invention have found that, in order to suppress the deterioration of the water resistance of the insulating coating containing Cr, the insulating coating should be removed from the mother steel sheet during baking. It was thought that it would be effective to suppress the penetration of Fe into the .

このような考え方に基づき、本発明者らはさらに検討を進めた。その結果、焼付け時、Feの拡散限界温度である550℃以下の温度域において、絶縁皮膜中に意図的にボイド(バルク欠陥)を導入することにより、Feの拡散経路をボイドにより物理的に遮断でき、Feが絶縁皮膜のボイドよりも表面側に侵入するのを抑制できることを見出した。 Based on such a way of thinking, the present inventors proceeded with further studies. As a result, during baking, voids (bulk defects) are intentionally introduced into the insulating film in a temperature range of 550°C or less, which is the diffusion limit temperature of Fe, so that the diffusion path of Fe is physically blocked by the voids. It was found that Fe can be suppressed from entering the surface side of the insulating film beyond the voids.

以上の知見に基づいて完成した方向性電磁鋼板は、母鋼板と、母鋼板の表面上に直接接して形成されて、かつ酸化珪素を主体とする中間層と、中間層の表面上に形成されている絶縁皮膜とを備える。中間層は母鋼板の表面に直接接して形成されており、Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼鈍皮膜が表面に実質的に存在しない。また、絶縁皮膜中の空洞率は5~30%である。 A grain-oriented electrical steel sheet completed on the basis of the above findings includes a mother steel sheet, an intermediate layer formed on the surface of the mother steel sheet in direct contact with the surface of the mother steel sheet, and an intermediate layer mainly composed of silicon oxide, and a layer formed on the surface of the intermediate layer. and an insulating coating. The intermediate layer is formed in direct contact with the surface of the mother steel sheet, and substantially no final annealing film, which is an oxide film containing Mg, exists on the surface. Moreover, the void ratio in the insulating film is 5 to 30%.

上記絶縁皮膜が、P、OおよびSiを含む化合物と、Crとからなり、絶縁皮膜中の平均Cr濃度は0.1原子%以上である場合、絶縁皮膜の耐水性にも優れるので好ましい。
より好ましくは、上記絶縁皮膜の表面において、Cr濃度が絶縁皮膜全体の平均Cr濃度の80%未満であるCr欠乏領域の、皮膜全体に対する総面積率が、50%以下である。
When the insulating film is composed of a compound containing P, O and Si and Cr, and the average Cr concentration in the insulating film is 0.1 atomic % or more, the insulating film is also excellent in water resistance, which is preferable.
More preferably, on the surface of the insulation coating, the total area ratio of the Cr-deficient region having a Cr concentration of less than 80% of the average Cr concentration of the entire insulation coating to the entire coating is 50% or less.

また、このような方向性電磁鋼板は、
(S0)スラブを準備する準備工程と、
(S1)前記スラブを1280℃以下で加熱した後、熱間圧延を実施して方向性電磁鋼板用熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、
(S2)前記方向性電磁鋼板用熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を実施して焼鈍鋼板を製造する熱延板焼鈍工程と、
(S3)前記焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する冷間圧延工程と、
(S4)前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施して母鋼板を製造する脱炭焼鈍工程と、
(S5)前記母鋼板に焼鈍分離剤を塗布する焼鈍分離剤塗布工程と、
(S6)前記焼鈍分離剤塗布後の前記母鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施して、仕上げ焼鈍皮膜が形成された前記母鋼板を製造する仕上げ焼鈍工程と、
(S7)必要に応じて、仕上げ焼鈍皮膜を除去し、前記母鋼板の表面粗さをRaで1.0μm以下の平滑面にする母鋼板表面平滑化工程と、
(S8)仕上げ焼鈍工程又は母鋼板平滑化工程後の前記母鋼板に対して熱処理を実施して、前記母鋼板の表面と接触し、酸化珪素を主体とする中間層を形成する中間層形成工程と、
(S9)前記中間層の表面に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、
を備える製造方法によって得られる。
In addition, such a grain-oriented electrical steel sheet is
(S0) a preparation step of preparing a slab;
(S1) a hot rolling step of heating the slab at 1280° C. or lower and then performing hot rolling to manufacture a hot-rolled steel sheet for grain-oriented electrical steel sheets;
(S2) a hot-rolled sheet annealing step of performing hot-rolled sheet annealing on the hot-rolled steel sheet for grain-oriented electrical steel sheet to produce an annealed steel sheet;
(S3) a cold-rolling step of cold-rolling the annealed steel sheet to produce a cold-rolled steel sheet;
(S4) a decarburization annealing step of performing decarburization annealing on the cold-rolled steel sheet to produce a mother steel sheet;
(S5) an annealing separator application step of applying an annealing separator to the mother steel plate;
(S6) a finish annealing step of performing finish annealing on the mother steel sheet after application of the annealing separator to manufacture the mother steel sheet on which the finish annealing film is formed;
(S7) if necessary, a step of smoothing the surface of the mother steel sheet to remove the finish annealing film to make the surface roughness of the mother steel sheet Ra 1.0 μm or less;
(S8) An intermediate layer forming step of heat-treating the mother steel plate after the finish annealing step or the mother steel plate smoothing step to form an intermediate layer mainly composed of silicon oxide in contact with the surface of the mother steel plate. When,
(S9) an insulating coating forming step of forming an insulating coating on the surface of the intermediate layer;
obtained by a manufacturing method comprising

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板(本実施形態に係る方向性電磁鋼板)及びその製造方法について詳述する。 A grain-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention (a grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment) and a method for manufacturing the same will be described below in detail with reference to the drawings.

[方向性電磁鋼板]
図3は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の表面近傍の断面図である。図3を参照して、本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母鋼板1と、母鋼板1の表面に接触して形成されている皮膜20とを備える。皮膜20は、母鋼板1の表面に直接接触して形成されている中間層2Bと、中間層2Bの表面に接触して形成されている絶縁皮膜30とを備える。
[Grain-oriented electrical steel sheet]
FIG. 3 is a cross-sectional view near the surface of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment. Referring to FIG. 3 , the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment includes a mother steel sheet 1 and a coating 20 formed in contact with the surface of the mother steel sheet 1 . Coating 20 includes intermediate layer 2B formed in direct contact with the surface of mother steel plate 1, and insulating coating 30 formed in contact with the surface of intermediate layer 2B.

[母鋼板]
本発実施形態に係る方向性電磁鋼板は、特に絶縁皮膜30の構成に特徴を有する。
母鋼板1の化学組成及び組織は、絶縁皮膜30の構成とは直接関連しない。そのため、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板1の化学組成及び組織は、特に限定されない。たとえば、母鋼板1は、一般的な方向性電磁鋼板に用いられる母鋼板でよい。以下、本実施形態に係る方向性電磁鋼板が備える母鋼板1の一例を説明する。
[Mother steel plate]
The grain-oriented electrical steel sheet according to the embodiment of the present invention is particularly characterized by the structure of the insulation coating 30 .
The chemical composition and structure of the mother steel sheet 1 are not directly related to the configuration of the insulation coating 30 . Therefore, the chemical composition and structure of the mother steel sheet 1 of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment are not particularly limited. For example, the mother steel sheet 1 may be a mother steel sheet used for general grain-oriented electrical steel sheets. An example of the mother steel sheet 1 included in the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment will be described below.

[母鋼板1の化学組成]
上述の母鋼板1の化学組成は、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成を用いることができる。母鋼板1の化学組成はたとえば、次の元素を含有する。母鋼板1の化学組成における各元素の含有量で使用する「%」は、特に断りがない限り、質量%を意味する。
[Chemical Composition of Mother Steel Plate 1]
As the chemical composition of the mother steel sheet 1 described above, the chemical composition of a mother steel sheet in a general grain-oriented electrical steel sheet can be used. The chemical composition of mother steel sheet 1 contains, for example, the following elements. Unless otherwise specified, "%" used for the content of each element in the chemical composition of the mother steel sheet 1 means % by mass.

本実施形態に係る向性電磁鋼板の母鋼板1はたとえば、Si:0.50~7.00%、C:0.005%以下、及び、N:0.0050%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなる。以下、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板1の化学組成の代表的な一例の限定理由について説明する。 The mother steel sheet 1 of the oriented electrical steel sheet according to the present embodiment contains, for example, Si: 0.50 to 7.00%, C: 0.005% or less, and N: 0.0050% or less, and the balance is It consists of Fe and impurities. Hereinafter, reasons for limitation of a representative example of the chemical composition of the mother steel sheet 1 of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment will be described.

Si:0.50~7.00%
シリコン(Si)は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。Si含有量が0.50%未満であれば、この効果が十分に得られない。そのため、Si含有量は0.50%以上であることが好ましい。Si含有量は、より好ましくは1.50%以上であり、さらに好ましくは2.50%以上である。
一方、Si含有量が7.00%を超えると、母鋼板1の飽和磁束密度が低下する。そのため、鉄損が劣化する。したがって、好ましくは、Si含有量は、7.00%以下である。Si含有量は、より好ましくは5.50%以下であり、さらに好ましくは4.50%以下である。
Si: 0.50-7.00%
Silicon (Si) increases the electrical resistance of the grain-oriented electrical steel sheet and reduces iron loss. If the Si content is less than 0.50%, this effect cannot be sufficiently obtained. Therefore, the Si content is preferably 0.50% or more. The Si content is more preferably 1.50% or more, still more preferably 2.50% or more.
On the other hand, when the Si content exceeds 7.00%, the saturation magnetic flux density of the mother steel plate 1 decreases. Therefore, iron loss deteriorates. Therefore, preferably the Si content is 7.00% or less. The Si content is more preferably 5.50% or less, still more preferably 4.50% or less.

C:0.005%以下
炭素(C)は、母鋼板1中で化合物を形成し、鉄損を劣化させる。したがって、C含有量は、0.005%以下であることが好ましい。C含有量はなるべく低いほうが好ましい。C含有量は、より好ましくは0.004%以下であり、さらに好ましくは0.003%以下である。
一方、C含有量はなるべく低いほうが好ましいので0%でもよいが、Cは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、C含有量は、0%超としてもよい。
C: 0.005% or less Carbon (C) forms a compound in the mother steel sheet 1 and deteriorates core loss. Therefore, the C content is preferably 0.005% or less. The C content is preferably as low as possible. The C content is more preferably 0.004% or less, still more preferably 0.003% or less.
On the other hand, the C content is preferably as low as possible, so it may be 0%, but C may be contained as an impurity in steel. Therefore, the C content may exceed 0%.

N:0.0050%以下
窒素(N)は、母鋼板1中で化合物を形成し、鉄損を劣化させる。したがって、N含有量は、0.0050%以下であることが好ましい。N含有量はなるべく低いほうが好ましい。N含有量は、より好ましくは0.0040%以下であり、さらに好ましくは0.0030%以下である。
一方、N含有量はなるべく低いほうが好ましいので、0%でもよいが、Nは鋼中に不純物として含有される場合がある。したがって、N含有量は、0%超としてもよい。
N: 0.0050% or less Nitrogen (N) forms a compound in the mother steel sheet 1 and deteriorates iron loss. Therefore, the N content is preferably 0.0050% or less. N content is preferably as low as possible. The N content is more preferably 0.0040% or less, still more preferably 0.0030% or less.
On the other hand, since the N content is preferably as low as possible, it may be 0%, but N may be contained as an impurity in the steel. Therefore, the N content may exceed 0%.

母鋼板1の化学組成の残部はFe及び不純物からなる。ここでいう「不純物」は、母鋼板1を工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、又は製造の過程で混入する成分から不可避的に混入し、本実施形態に係る方向性電磁鋼板によって得られる効果に実質的に影響を与えない元素を意味する。 The remainder of the chemical composition of the mother steel plate 1 consists of Fe and impurities. The "impurities" referred to here are inevitably mixed from components contained in raw materials or components mixed in the manufacturing process when the mother steel plate 1 is industrially manufactured, and are grain-oriented electrical steel sheets according to the present embodiment. means an element that does not substantially affect the effect obtained by

[任意元素]
母鋼板1の化学組成は、磁気特性の改善や、製造上の課題解決を目的として、Feの一部に代えて、1種または2種以上の任意元素を以下の範囲で含有してもよい。Feの一部に代えて含有される任意元素として、たとえば、次の元素が挙げられる。これらの元素は含有させなくてもよいので、下限は0%である。一方、これらの元素の含有量が多すぎると、析出物が生成して鉄損が劣化したり、フェライト変態が抑制されて、GOSS方位が十分に得られなかったり、飽和磁束密度が低下したりして、鉄損が劣化する。そのため、含有させる場合でも、以下の範囲とすることが好ましい。
Al:0.065%以下、
Mn:1.00%以下、
S及びSe:合計で0.001%以下、
Bi:0.010%以下、
B:0.0080%以下、
Ti:0.015%以下、
Nb:0.020%以下、
V:0.015%以下、
Sn:0.50%以下、
Sb:0.50%以下、
Cr:0.30%以下、
Cu:0.40%以下、
P:0.50%以下、
Ni:1.00%以下、及び
Mo:0.10%以下。
[Arbitrary element]
The chemical composition of the mother steel plate 1 may contain one or more arbitrary elements in the following range instead of part of Fe for the purpose of improving magnetic properties and solving manufacturing problems. . Examples of optional elements contained in place of part of Fe include the following elements. Since these elements do not have to be contained, the lower limit is 0%. On the other hand, if the content of these elements is too high, precipitates are formed and the iron loss is deteriorated, ferrite transformation is suppressed, the GOSS orientation cannot be obtained sufficiently, and the saturation magnetic flux density is lowered. As a result, iron loss deteriorates. Therefore, even when it is contained, it is preferable to set it within the following range.
Al: 0.065% or less,
Mn: 1.00% or less,
S and Se: 0.001% or less in total,
Bi: 0.010% or less,
B: 0.0080% or less,
Ti: 0.015% or less,
Nb: 0.020% or less,
V: 0.015% or less,
Sn: 0.50% or less,
Sb: 0.50% or less,
Cr: 0.30% or less,
Cu: 0.40% or less,
P: 0.50% or less,
Ni: 1.00% or less, and Mo: 0.10% or less.

上述した本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母鋼板の化学組成は、後述する化学組成を有するスラブを用いることによって得られる。 The chemical composition of the mother steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment described above is obtained by using a slab having the chemical composition described later.

[母鋼板の表面の粗さ]
母鋼板1の表面の粗さは特に限定されない。しかしながら、皮膜20と母鋼板1との界面に凹凸が形成されずに鉄損の低下作用の妨害が回避される観点から、たとえば、Ra(算術平均粗さ)で1.0μm以下であることが好ましい。母鋼板1の表面の算術平均粗さRaのより好ましい上限は0.7μmであり、さらに好ましい上限は0.5μmである。
[Surface roughness of mother steel plate]
The roughness of the surface of mother steel plate 1 is not particularly limited. However, from the viewpoint of preventing the formation of unevenness at the interface between the film 20 and the mother steel plate 1 and preventing the iron loss reducing action from being hindered, for example, Ra (arithmetic mean roughness) should be 1.0 μm or less. preferable. A more preferable upper limit of the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the mother steel plate 1 is 0.7 μm, and a further preferable upper limit is 0.5 μm.

上記母鋼板1の表面の算術平均粗さRaは次の方法で測定する。
方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面を観察面とするサンプルを採取する。得られた観察面における母鋼板表面の粗さを次の方法で測定する。母鋼板表面に仕上げ焼純皮膜や中間層2B等の皮膜20が形成されている場合には、観察面(断面)における母鋼板1と中間層2Bとの界面、皮膜20が形成されておらず母鋼板表面が露出している場合には、観察面(断面)における母鋼板表面の板厚方向の位置座標を、0.01μm以上の精度で計測し、JIS B 0601(2001)に準拠した算術平均粗さRaを算出する。
計測は、母鋼板表面と平行な方向に0.1μmピッチで連続した2mmにわたる範囲(合計20000点)について実施し、基準長さを2mmとして算術平均粗さRaを求める。母鋼板表面の少なくとも任意の5箇所で上記方法により算術平均粗さRaを求め、各箇所で得られたRa値の平均値を、母鋼板表面の算術平均粗さRaと定義する。この観察は、走査型電子顕微鏡(SEM)により実施でき、位置座標の計測は、画像処理を適用することが実用的である。
The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the mother steel plate 1 is measured by the following method.
A sample is taken with a cross-section perpendicular to the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet as an observation surface. The roughness of the surface of the mother steel plate on the obtained observation surface is measured by the following method. When the coating 20 such as the finish annealing coating or the intermediate layer 2B is formed on the surface of the mother steel sheet, the coating 20 is not formed at the interface between the mother steel sheet 1 and the intermediate layer 2B on the observation surface (cross section). When the base steel plate surface is exposed, the positional coordinates in the plate thickness direction of the base steel plate surface on the observation surface (cross section) are measured with an accuracy of 0.01 μm or more, and arithmetic is performed in accordance with JIS B 0601 (2001). Calculate the average roughness Ra.
The measurement is performed in a continuous range of 2 mm (total of 20000 points) at a pitch of 0.1 μm in the direction parallel to the surface of the mother steel sheet, and the arithmetic mean roughness Ra is obtained with the reference length of 2 mm. Arithmetic mean roughness Ra is determined by the above method at at least five arbitrary points on the mother steel sheet surface, and the average value of the Ra values obtained at each point is defined as the arithmetic mean roughness Ra of the mother steel sheet surface. This observation can be performed with a scanning electron microscope (SEM), and it is practical to apply image processing to measure the positional coordinates.

[Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼鈍皮膜について]
母鋼板1の表面には、Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼鈍皮膜(グラス皮膜)が実質的に存在しない。ここで、「グラス皮膜」とは、仕上げ焼鈍が実施されることにより、焼鈍分離剤のMgOと母鋼板1とが反応して、母鋼板1の表面に形成されるMgを含有する酸化皮膜を意味する。また、「グラス皮膜」とは、皮膜中におけるMgの含有量が15~55原子%の範囲である酸化皮膜である。
[Regarding the final annealing film that is an oxide film containing Mg]
On the surface of the mother steel sheet 1, substantially no final annealing film (glass film), which is an oxide film containing Mg, exists. Here, the “glass film” is an oxide film containing Mg formed on the surface of the mother steel sheet 1 by the reaction of the annealing separator MgO and the mother steel sheet 1 by performing the final annealing. means. A "glass film" is an oxide film having a Mg content in the film in the range of 15 to 55 atomic %.

「仕上げ焼鈍皮膜」には、焼鈍分離剤と母鋼板1が反応して生じた生成物(例えば、フォルステライト等の無機鉱物質やAlを含有する酸化物等)のみならず、未反応の焼鈍分離剤が含まれていてもよい。 The "finish annealing film" includes not only products (for example, inorganic minerals such as forsterite and oxides containing Al) produced by the reaction between the annealing separator and the mother steel sheet 1, but also unreacted annealing A separating agent may be included.

母鋼板1の表面に、「仕上げ焼純皮膜が実質的に存在しない」とは、仕上げ焼鈍工程において、仕上げ焼鈍皮膜の形成が意図的に抑制され、その結果、母鋼板1の最表面に仕上げ焼純皮膜が実質的に存在しない場合であってもよいし、仕上げ焼鈍工程後に母鋼板1の表面から仕上げ焼鈍皮膜を実質的に全て除去した結果、母鋼板1の表面上に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない場合であってもよい。さらに、後述の母鋼板表面平滑化工程において、仕上げ焼鈍後の母鋼板1の表面に仕上げ焼鈍皮膜を残存させた後、中間層形成工程以降の工程で仕上げ焼鈍皮膜を実質的に全て消失させた結果、母鋼板1の表面上に仕上げ焼鈍皮膜が実質的に存在しない場合であってもよい。 “There is substantially no finish annealing film” on the surface of the mother steel sheet 1 means that the formation of the finish annealing film is intentionally suppressed in the finish annealing process, and as a result, the outermost surface of the mother steel sheet 1 is finished. The finish annealing film may be substantially absent, or the finish annealing film may be left on the surface of the mother steel plate 1 as a result of removing substantially all of the finish annealing film from the surface of the mother steel plate 1 after the finish annealing process. It may be substantially non-existent. Furthermore, in the step of smoothing the surface of the mother steel sheet described later, after leaving the finish annealing film on the surface of the mother steel plate 1 after the finish annealing, substantially all of the finish annealing film disappeared in the steps after the intermediate layer forming step. As a result, the finish annealing film may not substantially exist on the surface of the mother steel sheet 1 .

[中間層2B]
中間層2Bは、仕上げ焼純皮膜が実質的に存在しない上記母鋼板1の表面に接触して形成されている。中間層2Bは、酸化珪素を主体とする外部酸化膜である。ここで、「酸化珪素を主体とする」とは、酸化珪素を主体とするとは、組成として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%以上、O含有量が50原子%以上、Mg含有量が10原子%以下、を満足することを指す。
[Intermediate layer 2B]
The intermediate layer 2B is formed in contact with the surface of the mother steel sheet 1 on which the finish annealing film is substantially absent. The intermediate layer 2B is an external oxide film mainly composed of silicon oxide. Here, "mainly composed of silicon oxide" means that the composition is composed of Fe content of less than 80 atomic %, P content of less than 5 atomic %, and Si content of 20 atomic % or more. , O content of 50 atomic % or more and Mg content of 10 atomic % or less.

中間層2Bは、母鋼板1と絶縁皮膜30との間に配置される層であり、母鋼板1と絶縁皮膜30とを密着させる作用を有する。 Intermediate layer 2B is a layer arranged between mother steel plate 1 and insulating coating 30, and has a function of adhering mother steel plate 1 and insulating coating 30 together.

中間層2Bの主体をなす酸化珪素は、SiOx(x=1.0~2.0)が好ましく、SiOx(x=1.5~2.0)がより好ましい。酸化珪素がより安定するからである。母鋼板1の表面に酸化珪素を形成する熱処理を十分に施せば、シリカ(SiO)を形成することができる。 The silicon oxide that forms the main component of the intermediate layer 2B is preferably SiOx (x=1.0 to 2.0), more preferably SiOx (x=1.5 to 2.0). This is because silicon oxide is more stable. Silica (SiO 2 ) can be formed by performing sufficient heat treatment to form silicon oxide on the surface of mother steel plate 1 .

例えば水素:20~50体積%、残部:窒素及び不純物からなり、露点:-20~2℃の雰囲気において、600~1150℃の温度域で10~600秒保持するような条件で、母鋼板1に対して熱処理を実施して中間層2Bを形成する場合、酸化珪素は非晶質のままとなる。このような非晶質な酸化珪素を含む中間層2Bは、熱応力に耐える高い強度を有し、かつ弾性率が比較的小さくて熱応力を容易に緩和できる緻密な材質の中間層2Bとなる。 For example, hydrogen: 20 to 50% by volume, balance: nitrogen and impurities, dew point: -20 to 2 ° C., under conditions such as holding for 10 to 600 seconds in a temperature range of 600 to 1150 ° C. When heat treatment is applied to form the intermediate layer 2B, the silicon oxide remains amorphous. The intermediate layer 2B containing such amorphous silicon oxide has a high strength to withstand thermal stress, and has a relatively small elastic modulus, so that the intermediate layer 2B is made of a dense material that can easily relax the thermal stress. .

方向性電磁鋼板の母鋼板1は、Siを高濃度(例えば、Si:0.80質量%以上7.00質量%以下)で含有しているので、酸化珪素を主体とする中間層2Bとの間に強い化学親和力が発現し、中間層2Bと母鋼板1とが強固に密着する。 The mother steel sheet 1 of the grain-oriented electrical steel sheet contains Si at a high concentration (for example, Si: 0.80% by mass or more and 7.00% by mass or less). A strong chemical affinity develops between them, and the intermediate layer 2B and the mother steel plate 1 are firmly adhered to each other.

中間層2Bの厚さは特に限定されない。2nm以上であれば、絶縁皮膜30の母鋼板1に対する密着性がより有効に高まるため、中間層2Bの好ましい厚さは2nm以上であり、さらに好ましくは5nm以上である。一方、中間層2Bの厚さが400nm以下であれば、中間層2B内のボイド33やクラック等の欠陥が有効に抑制される。したがって、中間層2Bの好ましい厚さは400nm以下であり、さらに好ましくは300nm以下である。中間層2Bは皮膜密着性を確保できる範囲内で薄くした方が、形成時間を短くして高生産性にも貢献できるとともに鉄心として利用する際の占積率の低下を抑制できるので、中間層2Bの厚さはさらに100nm以下が好ましく、50nm以下がより好ましい。 The thickness of the intermediate layer 2B is not particularly limited. If the thickness is 2 nm or more, the adhesion of the insulating coating 30 to the mother steel sheet 1 is more effectively enhanced, so the thickness of the intermediate layer 2B is preferably 2 nm or more, more preferably 5 nm or more. On the other hand, when the thickness of the intermediate layer 2B is 400 nm or less, defects such as voids 33 and cracks in the intermediate layer 2B are effectively suppressed. Therefore, the thickness of the intermediate layer 2B is preferably 400 nm or less, more preferably 300 nm or less. If the thickness of the intermediate layer 2B is reduced within the range in which film adhesion can be ensured, the formation time can be shortened, contributing to high productivity and suppressing a decrease in the lamination factor when used as an iron core. The thickness of 2B is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less.

中間層2Bの厚さの測定方法は次のとおりである。
電子線の径を10nmとしたTEM(透過電子顕微鏡)で中間層2Bの断面を観察して測定する。具体的には、例えば、TEM観察用に、試料を板厚方向に平行な観察断面を有するように切り出して、該試料の観察断面において、母鋼板1の表面に平行な方向の幅が10μm以上であり、中間層2B、後述する母鋼板1、及び後述する絶縁皮膜30を含む測定領域中から、該幅方向に相互に2μm以上離れた5箇所以上の測定位置を選択して、中間層2Bの厚さをTEMで測定する。測定された値の平均を、中間層2Bの厚さとする。測定領域中における各測定位置の中間層2Bの厚さをTEMで測定する場合には、後述する母鋼板1及び絶縁皮膜30の間に存在する層を、中間層2Bとして測定する。
A method for measuring the thickness of the intermediate layer 2B is as follows.
The cross section of the intermediate layer 2B is observed and measured with a TEM (transmission electron microscope) with an electron beam diameter of 10 nm. Specifically, for example, for TEM observation, a sample is cut so as to have an observation cross section parallel to the plate thickness direction, and the width of the observation cross section of the sample in the direction parallel to the surface of the mother steel plate 1 is 10 μm or more. , and from the measurement area including the intermediate layer 2B, the mother steel plate 1 described later, and the insulating coating 30 described later, 5 or more measurement positions separated from each other by 2 μm or more in the width direction are selected, and the intermediate layer 2B thickness is measured by TEM. Let the average of the measured values be the thickness of the intermediate layer 2B. When measuring the thickness of the intermediate layer 2B at each measurement position in the measurement area with a TEM, the layer existing between the mother steel plate 1 and the insulation coating 30, which will be described later, is measured as the intermediate layer 2B.

[絶縁皮膜30]
絶縁皮膜30は、中間層2Bの表面上に形成される。絶縁皮膜30は、母鋼板1に張力を付与して鋼板単板としての鉄損を低下させる。絶縁皮膜30はさらに、方向性電磁鋼板を積層して使用する際に、鋼板間の電気的絶縁性を確保する。
[Insulating film 30]
Insulating coating 30 is formed on the surface of intermediate layer 2B. The insulating coating 30 applies tension to the mother steel sheet 1 to reduce iron loss as a steel sheet veneer. The insulating coating 30 further ensures electrical insulation between steel sheets when the grain-oriented electrical steel sheets are laminated and used.

絶縁皮膜30は、その組成については一般的なものであればよい。絶縁皮膜30はたとえば、燐酸塩や硼酸アルミを主体とするものでもよい。例えば、燐酸塩とコロイド状シリカとが混合物されて得られた皮膜であって、P、OおよびSiを含む化合物からなってもよい。 The insulating coating 30 may have a general composition. The insulating coating 30 may be mainly composed of phosphate or aluminum borate, for example. For example, the coating may be a mixture of phosphate and colloidal silica and may consist of a compound containing P, O and Si.

絶縁皮膜30は、各種の特性を改善するために様々な元素や化合物をさらに含有してもよい。
絶縁皮膜30は、Crを含有しなくてもよい。しかしながら、絶縁皮膜30がCrを含有する場合、後述するように絶縁皮膜が空洞を有していれば、母鋼板1と絶縁皮膜30との密着性に加え、耐水性が高まる。
The insulation coating 30 may further contain various elements and compounds to improve various properties.
The insulating coating 30 may not contain Cr. However, when the insulation coating 30 contains Cr, if the insulation coating has cavities as will be described later, the adhesion between the mother steel plate 1 and the insulation coating 30 as well as the water resistance are enhanced.

絶縁皮膜30がCrを含有する場合、絶縁皮膜30中の平均Cr濃度は、0.1原子%以上であることが好ましい。絶縁皮膜30中の平均Cr濃度の好ましい上限は、5.0原子%である。Cr濃度が0.1原子%未満では上述の効果が十分に得られない。 When the insulation coating 30 contains Cr, the average Cr concentration in the insulation coating 30 is preferably 0.1 atomic % or more. A preferable upper limit of the average Cr concentration in the insulating coating 30 is 5.0 atomic %. If the Cr concentration is less than 0.1 atomic percent, the above effect cannot be sufficiently obtained.

絶縁皮膜30がCrを含有する場合、全体のCr濃度の平均が0.1原子%以上であるものであれば特に限定されないが、無水クロム酸又はクロム酸塩を含有するものでもよい。さらに、絶縁皮膜30は、各種の特性を改善するために様々な元素や化合物をさらに含有するものでもよい。 When the insulating film 30 contains Cr, it is not particularly limited as long as the average Cr concentration of the whole is 0.1 atomic % or more, but it may contain chromic anhydride or chromate. Furthermore, the insulating coating 30 may further contain various elements and compounds to improve various properties.

平均Cr濃度の測定方法は次のとおりである。TEMで絶縁皮膜30全体を観察して、絶縁皮膜30の厚さ方向の全厚が含まれるように、Cr濃度分布についてEDS(エネルギー分散型X線分析)面分析を行う。面分析で得られた絶縁皮膜30の各位置でのCr濃度の平均値を、平均Cr濃度(原子%)と定義する。面分析は鋼板表面に平行な方向へ20μm以上分析する。 The method for measuring the average Cr concentration is as follows. The entire insulating coating 30 is observed with a TEM, and EDS (energy dispersive X-ray analysis) plane analysis is performed on the Cr concentration distribution so that the entire thickness of the insulating coating 30 in the thickness direction is included. The average value of the Cr concentration at each position of the insulating coating 30 obtained by surface analysis is defined as the average Cr concentration (atomic %). Plane analysis is performed by 20 µm or more in a direction parallel to the steel plate surface.

絶縁皮膜30中のボイド33は、絶縁皮膜30の母鋼板1に対する密着性を高める。この理由は次のとおりである。
絶縁皮膜中にボイドが存在すれば、曲げ等の応力が加わった際に、ボイドが応力緩和サイトとして働く。応力が緩和されれば、特に中間層2Bと母鋼板1との密着界面に作用する応力が低くなる。その結果、絶縁皮膜の母鋼板1に対する密着性が高まる。
Voids 33 in insulating coating 30 enhance the adhesion of insulating coating 30 to mother steel plate 1 . The reason for this is as follows.
If voids exist in the insulating film, the voids act as stress relaxation sites when stress such as bending is applied. If the stress is relieved, the stress acting on the adhesion interface between the intermediate layer 2B and the mother steel sheet 1 is reduced. As a result, the adhesion of the insulating coating to the mother steel plate 1 is enhanced.

絶縁皮膜30における空洞率が5%未満であれば、絶縁皮膜30の密着性が十分に向上しない。したがって、絶縁皮膜30における空洞率は5%以上である。絶縁皮膜30における空洞率の好ましい下限は、7%であり、さらに好ましくは10%である。
一方、絶縁皮膜30の空洞率が30%を超えれば、絶縁性が低下する。したがって、絶縁皮膜30における空洞率は30%以下である。絶縁皮膜30における空洞率の好ましい上限は、25%であり、さらに好ましくは20%である。
If the void ratio in insulating coating 30 is less than 5%, the adhesion of insulating coating 30 is not sufficiently improved. Therefore, the void ratio in the insulating coating 30 is 5% or more. A preferable lower limit of the void ratio in the insulating coating 30 is 7%, more preferably 10%.
On the other hand, if the void ratio of the insulating coating 30 exceeds 30%, the insulating properties deteriorate. Therefore, the void ratio in the insulating coating 30 is 30% or less. A preferable upper limit of the void ratio in the insulating coating 30 is 25%, more preferably 20%.

効率的に応力緩和する観点から、ボイドの平均径が絶縁皮膜の膜厚の1/4以下、かつ1/20以上であることが好ましく、1/5以下、1/20以上であることがより好ましい。すなわち、ボイドの平均径をR、絶縁被膜の膜厚をtとしたとき、R/tが0.05~0.25であることが好ましい。 From the viewpoint of efficient stress relaxation, the average diameter of voids is preferably 1/4 or less and 1/20 or more, more preferably 1/5 or less and 1/20 or more, of the thickness of the insulating coating. preferable. That is, it is preferable that R/t is 0.05 to 0.25, where R is the average diameter of the voids and t is the film thickness of the insulating coating.

絶縁皮膜30中のボイド33はさらに、絶縁皮膜がCrを含有する場合、後述の絶縁皮膜形成工程における焼付け工程時において、熱拡散によりFeが母鋼板1から中間層2Bを通って絶縁皮膜30に侵入するのを物理的に阻止する。これにより、絶縁皮膜30中のFe濃度を下げることができ、絶縁皮膜30中において、FeがCrと結合して結晶性燐化物を形成するのを抑制できる。その結果、絶縁皮膜30において、Cr欠乏領域が発生するのを抑制することができ、絶縁皮膜30の耐水性を高く維持できる。
絶縁皮膜30における空洞率が5%未満であれば、Feの侵入を阻止する効果が小さい。
When the insulation coating contains Cr, the voids 33 in the insulation coating 30 are formed by Fe from the mother steel plate 1 through the intermediate layer 2B and into the insulation coating 30 due to thermal diffusion during the baking step in the insulation coating formation step described later. Physically block the intrusion. As a result, the Fe concentration in the insulating film 30 can be lowered, and the formation of crystalline phosphide by combining Fe with Cr in the insulating film 30 can be suppressed. As a result, the insulating coating 30 can be prevented from forming a Cr-deficient region, and the insulating coating 30 can maintain high water resistance.
If the porosity of the insulating coating 30 is less than 5%, the effect of preventing Fe penetration is small.

前述のボイド33によるFeの熱拡散の抑制は、ボイド33よりも母鋼板1側のFeに対して有効である。そのため、Cr欠乏領域の形成抑制の観点から、各ボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離は、絶縁皮膜厚さの4/5以内であることが好ましい。より好ましくは2/3以内、更に好ましくは1/2以内である。 Suppression of thermal diffusion of Fe by the voids 33 described above is effective for Fe on the side of the mother steel sheet 1 with respect to the voids 33 . Therefore, from the viewpoint of suppressing the formation of Cr-depleted regions, the distance from the average center of gravity of each void to the interface between the intermediate layer and the insulating coating is preferably within 4/5 of the thickness of the insulating coating. It is more preferably within 2/3, still more preferably within 1/2.

ボイドの形成によって上昇する絶縁皮膜30における空洞率、ボイドの平均径および平均重心位置は次の測定方法により求めることができる。
鋼板の圧延方向に垂直な断面を鋼板表面に平行な方向へ1mm以上SEM観察し、空洞の面積率を画像解析により算出する。平均径は、観察領域内の各ボイドの面積から算出される円相当径を平均して求める。平均重心位置は、画像解析により求める。
具体的には、10000倍の倍率で撮影した反射電子像の画像を256諧調のモノクロ画像に変換する。256諧調の内、黒色側から50%の諧調を閾値として二値化画像に変換し、黒色領域を絶縁皮膜(ボイド含む)と定義する。また、256諧調の内、黒色側から20%の諧調を閾値として二値化画像に変換し、黒色領域をボイドと定義する。
絶縁皮膜中の空洞率は、上記2つの二値化画像で得られた各領域の面積から以下の式で算出する。
(空洞率)=(ボイドの面積)÷(絶縁皮膜(ボイド含む)の面積)×100(%)
また、ボイドの平均径は、二値化画像に対して、粒子解析により得られるボイドの平均円相当径とする。
さらに、ボイドの平均重心位置は、母鋼板表面からボイド内の画像ピクセルまでの距離をhとした時に、次式で求められる母鋼板表面とボイド内の全ピクセルとの平均距離haveとする。
The porosity, the average diameter of the voids, and the average center-of-gravity position of the insulating coating 30, which rises due to the formation of voids, can be determined by the following measurement methods.
A section perpendicular to the rolling direction of the steel sheet is observed by SEM for 1 mm or more in a direction parallel to the surface of the steel sheet, and the area ratio of voids is calculated by image analysis. The average diameter is obtained by averaging circle-equivalent diameters calculated from the area of each void in the observation region. The average center-of-gravity position is determined by image analysis.
Specifically, a backscattered electron image taken at a magnification of 10,000 times is converted into a 256-gradation monochrome image. Of the 256 gradations, 50% of the gradations from the black side are converted into a binary image as a threshold value, and the black region is defined as an insulating film (including voids). Also, among the 256 gradations, 20% of the gradations from the black side are converted into a binary image as a threshold value, and the black regions are defined as voids.
The void ratio in the insulating film is calculated by the following formula from the area of each region obtained from the two binarized images.
(Void ratio) = (area of voids) / (area of insulating coating (including voids)) x 100 (%)
Also, the average diameter of the voids is the average circle equivalent diameter of the voids obtained by particle analysis with respect to the binarized image.
Furthermore, the average center-of-gravity position of the void is the average distance h ave between the mother steel plate surface and all pixels inside the void, which is obtained by the following equation, where h is the distance from the mother steel plate surface to the image pixels inside the void.

Figure 0007200687000001
Figure 0007200687000001

ここで、上記式中、nはボイド内の全ピクセル数、hはボイド内のi番目のピクセルから母鋼板表面までの距離である。 Here, in the above formula, n is the total number of pixels within the void, hi is the distance from the i -th pixel within the void to the surface of the mother steel plate.

[絶縁皮膜30中のCr欠乏領域の総面積率]
絶縁皮膜30において、Cr濃度が絶縁皮膜30全体の平均Cr濃度の80%未満の領域を、「Cr欠乏領域」と定義する。母鋼板1の表面と垂直な断面での絶縁皮膜30において、絶縁皮膜30の空洞率が5~30%、かつボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離が絶縁皮膜の厚さの4/5以内であれば、絶縁皮膜30中のCr欠乏領域の面積率を50%以下に制御できる。
[Total Area Ratio of Cr Depleted Region in Insulating Film 30]
In the insulating coating 30, a region where the Cr concentration is less than 80% of the average Cr concentration of the entire insulating coating 30 is defined as a "Cr-deficient region". In the insulating coating 30 in the cross section perpendicular to the surface of the mother steel sheet 1, the void ratio of the insulating coating 30 is 5 to 30%, and the distance from the average center of gravity of the voids to the interface between the intermediate layer and the insulating coating is the distance of the insulating coating. Within 4/5 of the thickness, the area ratio of the Cr deficient region in the insulating film 30 can be controlled to 50% or less.

Cr欠乏領域の総面積率は、鋼板表面において、鋼板表面に対して平行な方向に20μm以上を分析して算出する。測定は、TEMを用いて行う。TEMで絶縁皮膜30全体を観察する。観察面に対して、Cr濃度分布についてEDS(エネルギー分散型X線分析)面分析を行う。Cr濃度が、原子濃度で、絶縁皮膜30全体の平均濃度の80%未満であれば、Cr欠乏領域であると特定する。
絶縁皮膜30全体のCr濃度の平均は、皮膜部の空洞を除いた面分析結果すべての平均値とする。特定されたCr欠乏領域の総面積の、視野観察面中の絶縁皮膜30全体の総面積に対する比(%)を、観察視野の皮膜全体の面積に対する、Cr欠乏領域の総面積率(%)と定義する。
The total area ratio of the Cr-deficient region is calculated by analyzing 20 μm or more of the surface of the steel sheet in a direction parallel to the surface of the steel sheet. Measurements are made using a TEM. The entire insulating film 30 is observed with a TEM. EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) surface analysis is performed on the Cr concentration distribution on the observed surface. If the Cr concentration is less than 80% of the average concentration of the entire insulation film 30 in terms of atomic concentration, it is identified as a Cr-deficient region.
The average Cr concentration of the entire insulating coating 30 is the average value of all surface analysis results excluding cavities of the coating. The ratio (%) of the total area of the identified Cr-deficient region to the total area of the entire insulating coating 30 in the viewing field is defined as the total area ratio (%) of the Cr-deficient region to the entire coating area of the viewing field. Define.

絶縁皮膜30の厚さは特に限定されない。絶縁皮膜30の厚さは0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。この場合、母鋼板1に対して有効に張力を付与することができ、さらに、優れた耐水性を示す。
一方、絶縁皮膜30の厚さは10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。この場合、絶縁皮膜の膜厚増加による占積率の低下を抑制でき、鉄損の劣化を抑制することができる。
The thickness of the insulating coating 30 is not particularly limited. The thickness of the insulating coating 30 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more. In this case, tension can be effectively applied to the mother steel sheet 1, and excellent water resistance is exhibited.
On the other hand, the thickness of the insulating coating 30 is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less. In this case, it is possible to suppress a decrease in the space factor due to an increase in the thickness of the insulating film, and it is possible to suppress deterioration of iron loss.

絶縁皮膜30の厚さは、皮膜20の断面をSEM又はTEMで観察して測定することができる。 The thickness of the insulating coating 30 can be measured by observing the cross section of the coating 20 with SEM or TEM.

絶縁皮膜30には、必要に応じ、レーザー、プラズマ、機械的方法、エッチング、その他の手法で、局所的な微小歪領域又は溝を形成する磁区細分化処理を施してもよい。 The insulating coating 30 may optionally be subjected to a magnetic domain refining treatment to form local micro-strain regions or grooves by laser, plasma, mechanical methods, etching, or other techniques.

[方向性電磁鋼板の製造方法]
上述の本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、たとえば次の製造方法により製造できる。以下、本実施形態の方向性電磁鋼板の製造方法の一例を詳述する。
[Manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet]
The grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment described above can be manufactured, for example, by the following manufacturing method. An example of the method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet of the present embodiment will be described in detail below.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、次の工程S0~S9を含む製造方法によって得られる。
S0:準備工程
S1:熱間圧延工程
S2:熱延板焼鈍工程
S3:冷間圧延工程
S4:脱炭焼鈍工程
S5:焼鈍分離剤塗布工程
S6:仕上げ焼鈍工程
S7:(必要に応じて)母鋼板表面平滑化工程
S8:中間層形成工程
S9:絶縁皮膜形成工程
以下、各工程について説明する。
A grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment is obtained by a manufacturing method including the following steps S0 to S9.
S0: Preparatory step S1: Hot rolling step S2: Hot rolled sheet annealing step S3: Cold rolling step S4: Decarburization annealing step S5: Annealing separator application step S6: Finish annealing step S7: Mother (if necessary) Steel plate surface smoothing step S8: Intermediate layer forming step S9: Insulating film forming step Each step will be described below.

[S0:準備工程]
準備工程では、方向性電磁鋼板の製造に用いるスラブ(鋼素材)を準備する。スラブの化学組成は、一般的な方向性電磁鋼板における母鋼板の化学組成を用いることができる。スラブの製造方法の一例は次のとおりである。
溶鋼を製造(溶製)する。溶鋼を用いてスラブを製造する。連続鋳造法によりスラブを製造してもよい。溶鋼を用いてインゴットを製造し、インゴットを分塊圧延してスラブを製造してもよい。他の方法によりスラブを製造してもよい。スラブの厚さは、特に限定されない。スラブの厚さはたとえば、150~350mmである。スラブの厚さは好ましくは、220~280mmである。スラブとして、厚さが10~70mmの、いわゆる薄スラブを用いてもよい。薄スラブを用いる場合、熱間圧延工程において、次工程の仕上げ圧延前の粗圧延を省略できる。
[S0: Preparatory step]
In the preparation step, a slab (steel material) to be used for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet is prepared. As for the chemical composition of the slab, the chemical composition of the mother steel sheet in a general grain-oriented electrical steel sheet can be used. An example of a slab manufacturing method is as follows.
Manufacture (smelt) molten steel. Molten steel is used to produce slabs. A slab may be produced by a continuous casting method. An ingot may be produced using molten steel, and the ingot may be bloomed to produce a slab. Other methods may be used to produce slabs. The thickness of the slab is not particularly limited. The thickness of the slab is, for example, 150-350 mm. The thickness of the slab is preferably 220-280 mm. A so-called thin slab having a thickness of 10 to 70 mm may be used as the slab. When a thin slab is used, rough rolling before finish rolling in the next process can be omitted in the hot rolling process.

[スラブの化学組成]
スラブの化学組成はたとえば、次の元素を含有する。化学組成に関する%は質量%である。
[Slab chemical composition]
The chemical composition of the slab contains, for example, the following elements. Percentages relating to chemical compositions are mass percentages.

Si:0.80~7.00%
シリコン(Si)は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる。Si含有量が0.80%未満であれば、仕上げ焼鈍時にγ変態が生じて、方向性電磁鋼板の結晶方位が損なわれてしまう。したがって、Si含有量は0.80%以上であることが好ましい。Si含有量は、より好ましくは2.00%以上であり、さらに好ましくは2.50%以上である。
一方、Si含有量が7.00%を超えれば、冷間加工性が低下して、冷間圧延時に割れが発生しやすくなる。したがって、好ましくは、Si含有量は7.00%以下である。Si含有量は、より好ましくは4.50%以下であり、さらに好ましくは4.00%以下である。
Si: 0.80-7.00%
Silicon (Si) increases the electrical resistance of the grain-oriented electrical steel sheet and reduces iron loss. If the Si content is less than 0.80%, γ-transformation occurs during finish annealing, and the crystal orientation of the grain-oriented electrical steel sheet is damaged. Therefore, the Si content is preferably 0.80% or more. The Si content is more preferably 2.00% or more, still more preferably 2.50% or more.
On the other hand, if the Si content exceeds 7.00%, the cold workability deteriorates and cracks are likely to occur during cold rolling. Therefore, preferably the Si content is 7.00% or less. The Si content is more preferably 4.50% or less, still more preferably 4.00% or less.

C:0.085%以下、
炭素(C)は不可避に含有される。Cは、一次再結晶組織の制御に有効な元素であるものの、磁気特性に悪影響を及ぼす。したがって、C含有量は0.085%以下であることが好ましい。C含有量はなるべく低い方が好ましい。
しかしながら、工業生産における生産性を考慮した場合、C含有量の好ましい下限は0.020%であり、さらに好ましくは0.050%である。Cは後述の脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後の母鋼板では0.005%以下となる。
C: 0.085% or less,
Carbon (C) is inevitably contained. C is an element effective in controlling the primary recrystallized structure, but it adversely affects the magnetic properties. Therefore, the C content is preferably 0.085% or less. The C content is preferably as low as possible.
However, considering productivity in industrial production, the lower limit of the C content is preferably 0.020%, more preferably 0.050%. C is purified in the decarburization annealing process and the finish annealing process, which will be described later, and becomes 0.005% or less in the mother steel sheet after the finish annealing process.

酸可溶性Al:0.010~0.065%
酸可溶性アルミニウム(Al)は、Nと結合して(Al、Si)Nとして析出し、インヒビターとして機能する。酸可溶性Alの含有量が0.010~0.065%の範囲内にある場合に二次再結晶が安定する。したがって、酸可溶性Alの含有量は0.010~0.065%であることが好ましい。酸可溶性Al含有量は、より好ましくは0.015%以上であり、さらに好ましくは0.020%以上である。二次再結晶の安定性の観点から、酸可溶性Al含有量は、より好ましくは0.045%以下であり、さらに好ましくは0.035%以下である。
酸可溶性Alは、仕上げ焼鈍後に残留すると化合物を形成し、鉄損を劣化させる。そのため、仕上げ焼鈍中の純化により、方向性電磁鋼板の母鋼板においては、酸可溶性Alをできるだけ少なくすることが好ましい。
Acid-soluble Al: 0.010-0.065%
Acid-soluble aluminum (Al) combines with N to precipitate as (Al, Si)N and functions as an inhibitor. Secondary recrystallization is stable when the content of acid-soluble Al is in the range of 0.010 to 0.065%. Therefore, the content of acid-soluble Al is preferably 0.010 to 0.065%. The acid-soluble Al content is more preferably 0.015% or more, still more preferably 0.020% or more. From the viewpoint of secondary recrystallization stability, the acid-soluble Al content is more preferably 0.045% or less, and still more preferably 0.035% or less.
If acid-soluble Al remains after finish annealing, it forms a compound and deteriorates iron loss. Therefore, it is preferable to reduce acid-soluble Al as much as possible in the mother steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet by purification during finish annealing.

N:0.0040~0.0120%
窒素(N)は、Alと結合してインヒビターとして機能する。N含有量が0.0040%未満であれば、十分な量のインヒビターが生成しない。したがって、N含有量は0.0040%以上であることが好ましい。N含有量は、より好ましくは0.0050%以上であり、さらに好ましくは0.0060%以上である。
一方、N含有量が0.0120%を超えれば、鋼板中に欠陥の一種であるブリスタが発生しやすくなる。したがって、N含有量は0.0120%以下であることが好ましい。N含有量は、より好ましくは0.0110%以下であり、さらに好ましくは0.01000%以下である。
Nは仕上げ焼鈍工程で純化され、仕上げ焼鈍工程後の母鋼板では0.0050%以下となる。
N: 0.0040 to 0.0120%
Nitrogen (N) binds to Al and functions as an inhibitor. If the N content is less than 0.0040%, a sufficient amount of inhibitor is not produced. Therefore, the N content is preferably 0.0040% or more. The N content is more preferably 0.0050% or more, still more preferably 0.0060% or more.
On the other hand, if the N content exceeds 0.0120%, blisters, which are a type of defect, tend to occur in the steel sheet. Therefore, the N content is preferably 0.0120% or less. The N content is more preferably 0.0110% or less, still more preferably 0.01000% or less.
N is purified in the finish annealing process, and becomes 0.0050% or less in the mother steel sheet after the finish annealing process.

Mn:0.05~1.00%
マンガン(Mn)は、S又はSeと結合して、MnS、又は、MnSeを生成し、インヒビターとして機能する。Mn含有量が0.05~1.00%の範囲内にある場合に、二次再結晶が安定する。したがって、Mn含有量は、0.05~1.00%であることが好ましい。Mn含有量は、より好ましくは0.06%以上であり、さらに好ましくは0.08%以上である。Mn含有量は、より好ましくは0.50%以下であり、さらに好ましくは0.20%以下である。
Mn: 0.05-1.00%
Manganese (Mn) combines with S or Se to produce MnS or MnSe and functions as an inhibitor. Secondary recrystallization is stable when the Mn content is in the range of 0.05 to 1.00%. Therefore, the Mn content is preferably 0.05-1.00%. The Mn content is more preferably 0.06% or more, still more preferably 0.08% or more. The Mn content is more preferably 0.50% or less, still more preferably 0.20% or less.

S及びSe:合計で0.003~0.015%
硫黄(S)及びセレン(Se)は、Mnと結合して、MnS又はMnSeを生成し、インヒビターとして機能する。S及びSeの含有量が合計で0.003~0.015%であれば、二次再結晶が安定する。したがって、S及びSeの含有量は合計で0.003~0.015%であることが好ましい。
S及びSeは仕上げ焼鈍後に残留すると化合物を形成し、鉄損を劣化させる。そのため、仕上げ焼鈍中の純化により、仕上げ焼鈍後の母鋼板においては、S含有量及びSe含有量をできるだけ少なくすることが好ましい。
S and Se: 0.003 to 0.015% in total
Sulfur (S) and selenium (Se) combine with Mn to produce MnS or MnSe and act as inhibitors. If the total content of S and Se is 0.003 to 0.015%, secondary recrystallization is stabilized. Therefore, the total content of S and Se is preferably 0.003 to 0.015%.
If S and Se remain after finish annealing, they form compounds and deteriorate iron loss. Therefore, it is preferable to reduce the S content and the Se content in the mother steel sheet after the finish annealing as much as possible by purification during the finish annealing.

ここで、「S及びSeの含有量が合計で0.003~0.015%である」とは、スラブの化学組成がS又はSeのいずれか一方のみを含有し、S又はSeのいずれか一方の含有量が合計で0.003~0.015%であってもよいし、スラブがS及びSeの両方を含有し、S及びSeの含有量が合計で0.003~0.015%であってもよい。 Here, "the total content of S and Se is 0.003 to 0.015%" means that the chemical composition of the slab contains only either S or Se, and either S or Se The content of one may be 0.003 to 0.015% in total, or the slab contains both S and Se, and the total content of S and Se is 0.003 to 0.015% may be

スラブの化学組成の残部はFe及び不純物からなる。ここでいう「不純物」は、母鋼板1を工業的に製造する際に、原材料に含まれる成分、又は製造の過程で混入する成分から混入し、本実施形態に係る方向性電磁鋼板によって得られる効果に実質的に影響を与えない元素を意味する。 The remainder of the slab chemical composition consists of Fe and impurities. The “impurities” referred to here are mixed from components contained in raw materials or components mixed in the manufacturing process when the mother steel sheet 1 is industrially manufactured, and are obtained by the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment. It means an element that does not substantially affect the effect.

[任意元素]
スラブの化学組成は、化合物形成によるインヒビター機能の強化や磁気特性への影響を考慮して、Feの一部に代えて、任意元素の1種または2種以上を以下の範囲で含有してもよい。Feの一部に代えて含有される任意元素として、たとえば、次の元素が挙げられる。
Bi:0.010%以下、
B:0.080%以下、
Ti:0.015%以下、
Nb:0.20%以下、
V:0.15%以下、
Sn:0.10%以下、
Sb:0.10%以下、
Cr:0.30%以下、
Cu:0.40%以下、
P:0.50%以下、
Ni:1.00%以下、及び
Mo:0.10%以下。
[Arbitrary element]
The chemical composition of the slab may contain one or more arbitrary elements in the following range in place of a part of Fe, considering the effect on the magnetic properties and the enhancement of the inhibitor function due to the formation of the compound. good. Examples of optional elements contained in place of part of Fe include the following elements.
Bi: 0.010% or less,
B: 0.080% or less,
Ti: 0.015% or less,
Nb: 0.20% or less,
V: 0.15% or less,
Sn: 0.10% or less,
Sb: 0.10% or less,
Cr: 0.30% or less,
Cu: 0.40% or less,
P: 0.50% or less,
Ni: 1.00% or less, and Mo: 0.10% or less.

[S1:熱間圧延工程]
熱間圧延工程では、準備されたスラブに対して、熱間圧延機を用いて熱間圧延を実施して熱延鋼板(方向性電磁鋼板用熱延鋼板)を製造する。
具体的には、まず、スラブを加熱する。たとえば、スラブを周知の加熱炉又は周知の均熱炉に装入して、加熱する。スラブの好ましい加熱温度は1280℃以下である。スラブの加熱温度を1280℃以下とすることにより、たとえば、1280℃よりも高い温度で加熱した場合の諸問題(専用の加熱炉が必要なこと、及び溶融スケール量の多さ等)を回避することができる。
[S1: Hot rolling step]
In the hot-rolling step, the prepared slab is hot-rolled using a hot rolling mill to produce a hot-rolled steel sheet (hot-rolled steel sheet for grain-oriented electrical steel sheet).
Specifically, first, the slab is heated. For example, the slab is loaded into a known heating furnace or a known soaking furnace and heated. A preferred heating temperature for the slab is 1280° C. or less. By setting the slab heating temperature to 1280°C or less, for example, various problems (necessity of a dedicated heating furnace, large amount of molten scale, etc.) when heated at a temperature higher than 1280°C can be avoided. be able to.

スラブの加熱温度の下限値は特に限定されない。加熱温度が低すぎる場合、熱間圧延が困難になって、生産性が低下することがある。したがって、加熱温度は、1280℃以下の範囲で生産性を考慮して設定すればよい。スラブの加熱温度の好ましい下限は1100℃である。スラブの加熱温度の好ましい上限は1250℃である。 The lower limit of the slab heating temperature is not particularly limited. If the heating temperature is too low, hot rolling becomes difficult and productivity may decrease. Therefore, the heating temperature should be set in the range of 1280° C. or less in consideration of productivity. A preferable lower limit of the slab heating temperature is 1100°C. A preferred upper limit for the heating temperature of the slab is 1250°C.

スラブ加熱工程そのものを省略して、鋳造後、スラブの温度が下がるまでに熱間圧延を開始することも可能である。 It is also possible to omit the slab heating process itself and start hot rolling after casting before the temperature of the slab drops.

次に、加熱されたスラブに対して、熱間圧延機を用いた熱間圧延を実施して、熱延鋼板を製造する。熱間圧延機はたとえば、粗圧延機と、粗圧延機の下流に配置された仕上げ圧延機とを備える。粗圧延機は、一列に並んだ粗圧延スタンドを備える。各粗圧延スタンドは、上下に配置された複数のロールを含む。仕上げ圧延機も同様に、一列に並んだ仕上げ圧延スタンドを備える。各仕上げ圧延スタンドは、上下に配置される複数のロールを含む。加熱された鋼材を粗圧延機により圧延した後、さらに、仕上げ圧延機により圧延して、熱延鋼板を製造する。 Next, the heated slab is hot-rolled using a hot rolling mill to produce a hot-rolled steel sheet. A hot rolling mill, for example, comprises a roughing mill and a finishing mill arranged downstream of the roughing mill. The roughing mill comprises a row of roughing stands. Each roughing stand includes a plurality of rolls arranged one above the other. The finishing mill likewise comprises a row of finishing stands. Each finishing stand includes a plurality of rolls arranged one above the other. After the heated steel material is rolled by a rough rolling mill, it is further rolled by a finishing rolling mill to produce a hot-rolled steel sheet.

熱間圧延により製造される熱延鋼板の厚さは特に限定されない。熱延鋼板の厚さはたとえば、3.5mm以下である。
熱間圧延工程における仕上げ温度(仕上げ圧延機において最後に鋼板を圧下する仕上げ圧延スタンドの出側での鋼板温度)は、たとえば900~1000℃である。以上の熱間圧延工程により、熱延鋼板を製造する。
The thickness of the hot-rolled steel sheet manufactured by hot rolling is not particularly limited. The thickness of the hot-rolled steel sheet is, for example, 3.5 mm or less.
The finishing temperature in the hot rolling process (the temperature of the steel sheet at the delivery side of the finishing rolling stand where the steel sheet is finally rolled down in the finishing mill) is, for example, 900 to 1000.degree. A hot-rolled steel sheet is manufactured by the hot rolling process described above.

[S2:熱延板焼鈍工程]
熱延板焼鈍工程では、熱間圧延工程により製造された方向性電磁鋼板用熱延鋼板に対して、熱延板焼鈍を実施して、焼鈍鋼板を製造する。
[S2: Hot-rolled sheet annealing step]
In the hot-rolled sheet annealing step, hot-rolled sheet annealing is performed on the hot-rolled steel sheet for grain-oriented electrical steel sheets manufactured in the hot-rolling process to manufacture an annealed steel sheet.

熱延板焼鈍の条件は、たとえば、熱延板焼鈍における焼鈍温度(熱延板焼鈍炉での炉温)が、750~1200℃である。焼鈍温度での保持時間はたとえば、30~600秒である。 As for the conditions for hot-rolled sheet annealing, for example, the annealing temperature in hot-rolled sheet annealing (furnace temperature in a hot-rolled sheet annealing furnace) is 750 to 1200.degree. The holding time at the annealing temperature is, for example, 30-600 seconds.

[S3:冷間圧延工程]
冷間圧延工程では、熱延板焼鈍工程後の焼鈍鋼板に対して、冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。冷間圧延は、冷間圧延機を用いて実施する。冷間圧延機は、一列に配列された複数の冷間圧延スタンドを備える。各冷間圧延スタンドは、複数の冷間圧延ロールを含む。
[S3: Cold rolling step]
In the cold-rolling process, the annealed steel sheet after the hot-rolled sheet annealing process is cold-rolled to produce a cold-rolled steel sheet. Cold rolling is performed using a cold rolling mill. A cold rolling mill comprises a plurality of cold rolling stands arranged in a row. Each cold rolling stand includes multiple cold rolling rolls.

冷間圧延工程において、冷間圧延は1回のみ実施してもよいし、複数回実施してもよい。冷間圧延を複数回実施する場合、冷間圧延を実施した後、軟化を目的とした中間焼鈍を実施し、その後、冷間圧延を再び実施する。中間焼鈍条件は、公知の方法が用いられる。 In the cold rolling process, cold rolling may be performed only once or may be performed multiple times. When cold rolling is performed multiple times, intermediate annealing is performed for the purpose of softening after cold rolling, and then cold rolling is performed again. A known method is used for the intermediate annealing conditions.

中間焼鈍工程を実施することなく、複数の冷間圧延工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、均一な特性が得られにくい場合がある。一方、複数回の冷間圧延工程を実施し、かつ、各冷間圧延工程の間に中間焼鈍工程を実施する場合、製造された方向性電磁鋼板において、磁束密度が低くなる場合がある。したがって、冷間圧延工程の回数、及び、中間焼鈍工程の有無は、最終的に製造される方向性電磁鋼板に要求される特性及び製造コストに応じて決定される。 When performing a plurality of cold rolling steps without performing an intermediate annealing step, it may be difficult to obtain uniform properties in the produced grain-oriented electrical steel sheet. On the other hand, when the cold rolling process is performed a plurality of times and the intermediate annealing process is performed between each cold rolling process, the produced grain-oriented electrical steel sheet may have a low magnetic flux density. Therefore, the number of cold rolling steps and the presence or absence of an intermediate annealing step are determined according to the properties and production costs required for the grain-oriented electrical steel sheet to be finally produced.

1回又は複数回での冷間圧延における、好ましい累計の冷延率(累積圧下率)は80%以上であり、より好ましくは90%以上である。累積の冷延率の好ましい上限は95%である。ここで、累計の冷延率(%)は次のとおり定義される。
冷延率(%)=(1-最後の冷間圧延後の冷延鋼板の板厚/最初の冷間圧延開始前の焼鈍鋼板の板厚)×100
In the cold rolling performed once or multiple times, the cumulative cold rolling reduction (cumulative rolling reduction) is preferably 80% or more, more preferably 90% or more. A preferred upper limit for the cumulative cold rolling reduction is 95%. Here, the cumulative cold rolling rate (%) is defined as follows.
Cold rolling rate (%) = (1-thickness of cold-rolled steel sheet after last cold rolling/thickness of annealed steel sheet before starting first cold-rolling) x 100

焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施する前に、焼鈍鋼板に対して酸洗処理を実施してもよい。製造された冷延鋼板は、コイル状に巻き取られる。冷延鋼板の板厚は、特に限定されないが、鉄損をより低下させるためには、0.35mm以下とすることが好ましく、0.30mm以下とすることがより好ましい。 Before cold rolling the annealed steel sheet, the annealed steel sheet may be pickled. The manufactured cold-rolled steel sheet is wound into a coil. The thickness of the cold-rolled steel sheet is not particularly limited, but is preferably 0.35 mm or less, more preferably 0.30 mm or less, in order to further reduce iron loss.

[S4:脱炭焼鈍工程]
脱炭焼鈍工程では、冷間圧延工程により製造された冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を実施して一次再結晶させる。脱炭焼鈍はたとえば、次の方法で実施する。
冷延鋼板を熱処理炉に装入する。熱処理炉の温度(脱炭焼鈍温度)をたとえば、800~950℃とし、熱処理炉の雰囲気を、水素及び窒素を含有する湿潤雰囲気とする。脱炭焼鈍を実施することにより、一次再結晶が発現すると共に、鋼板中の炭素が鋼板から除去される。上述のとおり、脱炭焼鈍工程での脱炭焼鈍温度の一例は、800~950℃であり、脱炭焼鈍温度での保持時間の一例は、15~150秒である。
[S4: Decarburization annealing step]
In the decarburization annealing step, the cold-rolled steel sheet produced in the cold rolling step is subjected to decarburization annealing and primary recrystallization. Decarburization annealing is performed, for example, by the following method.
A cold-rolled steel sheet is charged into a heat treatment furnace. The temperature of the heat treatment furnace (decarburization annealing temperature) is, for example, 800 to 950° C., and the atmosphere of the heat treatment furnace is a moist atmosphere containing hydrogen and nitrogen. By performing decarburization annealing, primary recrystallization occurs and carbon in the steel sheet is removed from the steel sheet. As described above, an example of the decarburization annealing temperature in the decarburization annealing step is 800 to 950° C., and an example of the holding time at the decarburization annealing temperature is 15 to 150 seconds.

[S5:焼鈍分離剤塗布工程]
焼鈍分離剤塗布工程では、鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布する。焼鈍分離剤は、特に限定されない。例えば、アルミナ(Al)を主成分とする焼鈍分離剤、マグネシア(MgO)を主成分とする焼鈍分離剤、又は、これら両方を主成分とする焼鈍分離剤等が挙げられる。
[S5: Annealing separator application step]
In the annealing separator application step, an annealing separator is applied to the surface of the steel sheet. The annealing separator is not particularly limited. For example, an annealing separator containing alumina (Al 2 O 3 ) as a main component, an annealing separator containing magnesia (MgO) as a main component, or an annealing separator containing both of them as a main component may be used.

焼鈍分離剤としては、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤が好ましい。仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されることを抑制できるからである。また、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤としては、アルミナ及びマグネシアの両方を主成分とする焼鈍分離剤が好ましい。鋼板の中に含まれているAlを仕上げ焼鈍皮膜中に取り込んで鋼板を純化することができるので、鋼板に含まれているAlが内部酸化し鉄損が上昇することを抑制できるからである。 As the annealing separator, an annealing separator containing alumina as a main component is preferable. This is because the formation of unevenness at the interface between the finish annealing film and the mother steel sheet 1 can be suppressed. As the annealing separator containing alumina as a main component, an annealing separator containing both alumina and magnesia as main components is preferable. This is because Al contained in the steel sheet can be incorporated into the finish annealing film to purify the steel sheet, so that internal oxidation of Al contained in the steel sheet and an increase in iron loss can be suppressed.

また、アルミナ及びマグネシアを主成分とする焼鈍分離剤としては、主成分におけるマグネシアの質量比を10~60%としたものが好ましく、中でも20~50%、特に20~40%としたものがより好ましい。主成分のうちのマグネシアの質量比が20%未満(アルミナの質量比が80%超)では、鋼板に含まれているAlを仕上げ焼鈍皮膜に取り込んで鋼板を純化することができないからである。一方、マグネシアの質量比が高いと、仕上げ焼鈍時にマグネシアが母鋼板1と反応して、仕上げ焼鈍皮膜と鋼板との界面に凹凸が生じて鉄損が劣化する傾向があるからである。 In addition, the annealing separator containing alumina and magnesia as main components preferably has a mass ratio of magnesia in the main component of 10 to 60%, more preferably 20 to 50%, particularly 20 to 40%. preferable. This is because if the mass ratio of magnesia in the main components is less than 20% (the mass ratio of alumina exceeds 80%), the Al contained in the steel sheet cannot be incorporated into the finish annealing film to purify the steel sheet. On the other hand, if the mass ratio of magnesia is high, the magnesia tends to react with the mother steel sheet 1 during the finish annealing, causing unevenness at the interface between the finish annealing film and the steel sheet, thereby deteriorating iron loss.

焼鈍分離剤塗布工程後の母鋼板1(脱炭焼鈍鋼板)は、コイル状に巻取った状態で、次工程の仕上げ焼鈍工程に供される。 The mother steel sheet 1 (decarburized annealed steel sheet) after the annealing separating agent application step is wound into a coil shape and supplied to the next finish annealing step.

[S6:仕上げ焼鈍工程]
仕上げ焼鈍工程では、焼鈍分離剤塗布工程後の母鋼板1に対して、仕上げ焼鈍を実施する。これにより、母鋼板1において二次再結晶を生じさせる。また、仕上げ焼鈍が行われると、焼鈍分離剤と母鋼板1とが反応して母鋼板表面に仕上げ焼純皮膜が形成される。仕上げ焼純皮膜には、焼鈍分離剤と鋼板とが反応して生じた生成物が含まれており、未反応の焼鈍分離剤が含まれていてもよい。その結果、仕上げ焼鈍工程により、仕上げ焼鈍皮膜が形成された母鋼板が製造される。
[S6: Finish annealing step]
In the finish annealing process, the mother steel sheet 1 after the annealing separating agent application process is subjected to finish annealing. This causes secondary recrystallization in the mother steel plate 1 . Further, when finish annealing is performed, the annealing separator reacts with the mother steel sheet 1 to form a finish annealing film on the surface of the mother steel sheet. The finish annealing coating contains a product generated by the reaction between the annealing separator and the steel sheet, and may contain unreacted annealing separator. As a result, the mother steel sheet on which the finish annealing film is formed is manufactured by the finish annealing step.

例えば、アルミナを主成分とする焼鈍分離剤のような、Alを含有する焼鈍分離剤が塗布された場合には、焼鈍分離剤と母鋼板1が反応してAlを含有する酸化物を主体とする仕上げ焼純皮膜が形成される。また、Alを含有しない焼鈍分離剤が塗布された場合でも、焼鈍分離剤と母鋼板1に含有されるAlが反応して、鋼板表面にAlを含有する酸化物を主体とする仕上げ焼純皮膜が形成される。また、マグネシアを主成分とする焼鈍分離剤が塗布された場合には、焼鈍分離剤と母鋼板1が反応してフォルステライト(MgSiO)を主体とする仕上げ焼純皮膜が形成される。さらに、Al又はMgを含有する焼鈍分離剤が塗布された場合には、焼鈍分離剤が完全に反応せずに、未反応の焼鈍分離剤が含まれている仕上げ焼純皮膜が形成されることがある。 For example, when an Al-containing annealing separator, such as an alumina-based annealing separator, is applied, the annealing separator reacts with the mother steel plate 1 to produce an Al-containing oxide as the main component. A finish baked pure coating is formed. Further, even when the annealing separator not containing Al is applied, the annealing separator and Al contained in the mother steel sheet 1 react with each other to form a finish annealed coating mainly composed of oxides containing Al on the surface of the steel sheet. is formed. Further, when an annealing separating agent containing magnesia as a main component is applied, the annealing separating agent reacts with the mother steel sheet 1 to form a final annealing film mainly containing forsterite (Mg 2 SiO 4 ). . Furthermore, when an annealing separator containing Al or Mg is applied, the annealing separator does not react completely, and a finish annealing film containing unreacted annealing separator is formed. There is

仕上げ焼鈍条件は、特に限定されず、例えば、1100~1300℃の範囲内の温度で20~24時間加熱することによって実施する。 The finish annealing conditions are not particularly limited, and for example, it is performed by heating at a temperature within the range of 1100 to 1300° C. for 20 to 24 hours.

また、Alを含有しない焼鈍分離剤が塗布された場合において、焼鈍分離剤と母鋼板1に含有されるAlとを反応させて、鋼板表面にAlを含有する酸化物を主体とする仕上げ焼純皮膜を形成させる場合にも、仕上げ焼鈍条件は特別な条件とする必要はなく一般的な条件であればよい。 Further, when an annealing separator not containing Al is applied, the annealing separator and Al contained in the mother steel plate 1 are reacted to finish annealing mainly composed of oxides containing Al on the surface of the steel plate. Also in the case of forming a film, the finish annealing conditions do not have to be special conditions, and general conditions may be used.

仕上げ焼鈍は、純化焼鈍も兼ねている。純化焼鈍により、上記のAl、N、Mn、S及びSeのようなインヒビター成分が鋼中から除去される。 Finish annealing also serves as refinement annealing. Purification annealing removes the inhibitor components such as Al, N, Mn, S and Se from the steel.

[S7:母鋼板表面平滑化工程]
母鋼板表面平滑化工程は、必要に応じて実施される。つまり、母鋼板表面平滑化工程は、実施しなくてもよい。母鋼板表面平滑化工程が実施される場合、母鋼板表面平滑化工程では、絶縁皮膜30による鉄損の低下作用の妨害を回避できるように、必要に応じて、仕上げ焼鈍後の母鋼板表面を平滑面に調整する(平滑にする)。具体的には、母鋼板表面の算術平均粗さRaが、例えば、1.0μm以下となるように調整するのが好ましい。鉄損の低下作用の妨害を効果的に回避できるからである。平滑化後の母鋼板表面の算術平均粗さRaが0.7μm以下となるように調整することがより好ましく、0.5μm以下となるように調整することがさらに好ましい。
[S7: mother steel plate surface smoothing step]
The mother steel plate surface smoothing step is performed as necessary. That is, the mother steel plate surface smoothing step may not be performed. When the mother steel sheet surface smoothing step is performed, in the mother steel sheet surface smoothing step, the surface of the mother steel sheet after finish annealing is optionally smoothed so as to avoid interference with the iron loss reducing action of the insulating coating 30. Adjust to a smooth surface (smooth). Specifically, it is preferable to adjust the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the mother steel sheet to, for example, 1.0 μm or less. This is because it is possible to effectively avoid interference with the action of reducing iron loss. It is more preferable to adjust the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the mother steel sheet after smoothing to 0.7 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.

母鋼板表面平滑化工程の実施の必要性は、仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成される場合と、仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されない場合とで大別される。以下、それぞれの場合について説明する。 The necessity of performing the step of smoothing the surface of the mother steel sheet depends on whether unevenness is formed at the interface between the finish annealing coating and the mother steel sheet 1 or when unevenness is not formed at the interface between the finish annealing coating and the mother steel sheet 1. broadly classified. Each case will be described below.

「仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成される場合」とは、フォルステライトを主体とする仕上げ焼鈍皮膜が形成される従来の方向性電磁鋼板のように、仕上げ焼鈍皮膜が母鋼板1との界面においていわゆる「根」とも呼ばれる形態で母鋼板内側の深い位置まで形成され、絶縁皮膜30による鉄損の低下作用が妨害される場合を意味する。具体的には、仕上げ焼鈍後の母鋼板表面の算術平均粗さRaが、例えば、1.0μmを超える場合を意味する。
一方、「仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されない場合」とは、仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されない場合を意味する。具体的には、仕上げ焼鈍後の母鋼板表面のRa(算術平均粗さ)が、例えば、1.0μm以下である場合を意味する。
“When irregularities are formed at the interface between the finish annealing film and the mother steel sheet 1” means that the finish annealing film is formed on the mother steel sheet 1 like a conventional grain-oriented electrical steel sheet in which the finish annealing film mainly composed of forsterite is formed. It means a case where a so-called "root" is formed at the interface with the steel plate 1 to a deep position inside the mother steel plate, and the effect of the insulation coating 30 to reduce iron loss is hindered. Specifically, it means that the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the mother steel plate after finish annealing exceeds, for example, 1.0 μm.
On the other hand, "the case where unevenness is not formed at the interface between the finish-annealed coating and the mother steel sheet 1" means the case where the interface between the finish-annealed coating and the mother steel sheet 1 does not have unevenness. Specifically, it means that Ra (arithmetic mean roughness) of the mother steel plate surface after finish annealing is, for example, 1.0 μm or less.

(1)仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成される場合
仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成される場合には、絶縁皮膜30による鉄損の低下作用が界面の凹凸によって妨害されることを回避するために、母鋼板表面平滑化工程を実施する。具体的には、仕上げ焼鈍後の鋼板表面から仕上げ焼純皮膜を全て除去した上、仕上げ焼鈍後の母鋼板表面を平滑化することにより平滑面に調整する。
(1) When unevenness is formed at the interface between the finish-annealed coating and the mother steel sheet 1 When unevenness is formed at the interface between the finish-annealed coating and the mother steel sheet 1, the insulating coating 30 acts to reduce iron loss. A step of smoothing the surface of the mother steel sheet is carried out to avoid interference by unevenness of the interface. Specifically, the finish annealing film is completely removed from the surface of the steel sheet after finish annealing, and the surface of the mother steel sheet after finish annealing is smoothed to adjust the surface to a smooth surface.

仕上げ焼純皮膜の全てを除去する方法としては、酸洗、研削等の手段で念入りに除去して母鋼板1を剥き出しにする方法が用いられる。また、仕上げ焼鈍後の母鋼板表面を平滑化する方法としては、母鋼板表面を化学研磨又は電界研磨で平滑化する方法が用いられる。 As a method of removing all of the finish annealing coating, a method of carefully removing it by means of pickling, grinding, etc., and exposing the mother steel sheet 1 is used. As a method for smoothing the surface of the mother steel sheet after finish annealing, a method of smoothing the surface of the mother steel sheet by chemical polishing or electropolishing is used.

(2)仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されない場合
仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成されない場合には、母鋼板表面平滑化工程を実施しなくてよい。
(2) When unevenness is not formed at the interface between the finish annealing film and the mother steel sheet 1 If unevenness is not formed at the interface between the finish annealing film and the mother steel sheet 1, the mother steel sheet surface smoothing step need not be performed. .

[S8:中間層形成工程]
中間層形成工程では、仕上げ焼鈍工程後、又は、仕上げ焼鈍皮膜と母鋼板1との界面に凹凸が形成された場合には母鋼板表面平滑化工程後、母鋼板1に対して熱処理を実施して、母鋼板1の表面に接触し、酸化珪素を主体とする中間層2Bを形成する。
[S8: Intermediate layer forming step]
In the intermediate layer forming step, the mother steel plate 1 is heat-treated after the finish annealing step, or after the mother steel plate surface smoothing step when unevenness is formed at the interface between the finish annealing film and the mother steel plate 1. to form an intermediate layer 2B mainly composed of silicon oxide in contact with the surface of the mother steel plate 1. As shown in FIG.

熱処理の条件としては、特に限定されないが、中間層2Bを2~400nmの厚さに成膜する場合、300~1150℃の温度域で5~120秒保持することが好ましく、600~1150℃の温度域で10~60秒保持することがより好ましい。 The conditions for the heat treatment are not particularly limited, but when forming the intermediate layer 2B with a thickness of 2 to 400 nm, it is preferable to hold the temperature in the temperature range of 300 to 1150° C. for 5 to 120 seconds. More preferably, the temperature range is maintained for 10 to 60 seconds.

さらに、母鋼板1の内部を酸化させないようにする観点から、焼鈍の昇温時及び温度保持時の雰囲気を還元性の雰囲気とすることが好ましく、水素を混合した窒素雰囲気とすることがより好ましい。水素を混合した窒素雰囲気としては、例えば、水素:5~50体積%及び残部:窒素及び不純物からなり、露点:-20~2℃の雰囲気が挙げられる。中でも、水素:10~35体積%、残部:窒素及び不純物からなり、露点:-10~0℃の雰囲気が好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of preventing the inside of the mother steel sheet 1 from being oxidized, it is preferable that the atmosphere during the temperature rise and the temperature maintenance during annealing be a reducing atmosphere, and more preferably a nitrogen atmosphere mixed with hydrogen. . As the nitrogen atmosphere mixed with hydrogen, for example, an atmosphere consisting of hydrogen: 5 to 50% by volume and the remainder: nitrogen and impurities, and having a dew point: -20 to 2°C can be mentioned. Among them, an atmosphere containing 10 to 35% by volume of hydrogen, the remainder consisting of nitrogen and impurities, and having a dew point of -10 to 0°C is preferable.

中間層形成工程では、水素:20~50体積%、残部:窒素及び不純物からなり、露点:-20~2℃の雰囲気中にて600~1150℃の温度域で10~60秒保持して鋼板に熱処理を施すことが好ましい。 In the intermediate layer forming step, hydrogen: 20 to 50% by volume, the balance: nitrogen and impurities, dew point: in an atmosphere of -20 to 2 ° C. in a temperature range of 600 to 1150 ° C. Hold for 10 to 60 seconds to form a steel plate. It is preferable to heat-treat the

[S9:絶縁皮膜形成工程]
絶縁皮膜形成工程では、中間層表面にP、OおよびSiを含む化合物からなる絶縁皮膜30を形成する。絶縁皮膜30はCrを含んでもよい。絶縁皮膜形成工程は、絶縁皮膜30用のコーティング溶液を、中間層2Bの表面上に塗布する塗布工程と、コーティング溶液が塗布された母鋼板1を加熱し、焼付け処理を実施して絶縁皮膜30を形成する焼付け工程とを含む。以下、塗布工程及び焼付け工程について詳述する。
[S9: Insulating film forming step]
In the insulating film forming step, an insulating film 30 made of a compound containing P, O and Si is formed on the surface of the intermediate layer. The insulating coating 30 may contain Cr. The insulating film forming step includes a coating step of applying a coating solution for the insulating film 30 onto the surface of the intermediate layer 2B, and a step of heating the mother steel plate 1 coated with the coating solution and performing a baking treatment to form the insulating film 30. and a baking step to form the The coating process and the baking process will be described in detail below.

[塗布工程]
塗布工程では、燐酸塩、コロイド状シリカ、及び必要に応じて無水クロム酸又はクロム酸塩を含むコーティング溶液を、母鋼板1上の中間層2Bの表面上に塗布する。無水クロム酸又はクロム酸塩は含有しなくてもよい。燐酸塩としては、たとえば、Ca、Al、Mg、Sr等の燐酸塩が挙げられる。コロイド状シリカとは、直径1nm~直径1μm程度の粒子状の二酸化ケイ素(SiO)である。コロイド状シリカは特に限定はなく、その粒子サイズも適宜使用することができる。クロム酸塩としては、例えば、Na、K、Ca、Sr等のクロム酸塩が挙げられる。さらに、コ-ティング溶液には、各種の特性を改善するために様々な元素や化合物をさらに添加してもよい。塗布方法も特に限定されず、周知の方法で足りる。
[Coating process]
In the application step, a coating solution containing phosphate, colloidal silica, and optionally chromic anhydride or chromate is applied onto the surface of intermediate layer 2B on mother steel plate 1 . Chromic anhydride or chromate may not be contained. Phosphates include, for example, phosphates of Ca, Al, Mg, Sr, and the like. Colloidal silica is particulate silicon dioxide (SiO 2 ) with a diameter of about 1 nm to 1 μm. Colloidal silica is not particularly limited, and its particle size can be used as appropriate. Examples of chromates include chromates of Na, K, Ca, Sr, and the like. In addition, various elements and compounds may be further added to the coating solution to improve various properties. The coating method is also not particularly limited, and a known method is sufficient.

[焼付け工程]
焼付け工程では、コーティング溶液が塗布された母鋼板1を加熱し、焼付け処理を実施して絶縁皮膜30を形成する。同時に、この焼付け工程により、絶縁皮膜30中にボイド33を形成する。形成されたボイドは熱拡散によるFeの絶縁皮膜30への侵入を抑制する。
[Baking process]
In the baking step, the mother steel plate 1 coated with the coating solution is heated and baked to form the insulating coating 30 . At the same time, voids 33 are formed in the insulating coating 30 by this baking process. The formed voids suppress penetration of Fe into the insulating coating 30 due to thermal diffusion.

焼付け処理では、コーティング溶液が塗布された母鋼板1を熱処理炉内で加熱する。そして、600~1150℃の温度域(焼付け温度)で焼付け処理を実施する。焼付け温度での保持時間は5~300秒とする。 In the baking process, the mother steel sheet 1 coated with the coating solution is heated in a heat treatment furnace. Then, the baking process is performed in a temperature range (baking temperature) of 600 to 1150°C. The holding time at the baking temperature is 5 to 300 seconds.

焼付け温度に到達する前の加熱時において、母鋼板1が100℃~600℃の温度域での平均加熱速度を、10~200℃/秒とする。絶縁皮膜30は、100℃~600℃の間の温度域で、内包した水分や酸素がガスとして放出される。100℃~600℃の間の温度域の加熱速度を制御することで、脱ガスに起因するボイド33の量(絶縁皮膜の空洞率)及びボイド33のサイズ(平均径)を制御できると考えられる。
母鋼板1の表面温度が100℃~600℃の温度域での平均加熱速度が10℃/秒未満であれば、脱ガス速度が遅いため、絶縁皮膜30中に十分なボイド33が形成されない。その結果、絶縁皮膜30中の空洞率が5%未満となり、絶縁皮膜の密着性が低下する。一方、母鋼板1の表面温度が100℃~600℃の温度域での平均加熱速度が200℃/秒を超えれば、絶縁皮膜30内にボイド33が過剰に形成される。そのため、絶縁皮膜30中の空洞率が30%を超える。この場合、鋼板の絶縁性が低下する。したがって、母鋼板1の表面温度が100℃~600℃の温度域での平均加熱速度を、10~200℃/秒とする。
At the time of heating before reaching the baking temperature, the average heating rate in the temperature range of 100° C. to 600° C. of the mother steel plate 1 is set to 10 to 200° C./sec. The insulating film 30 emits contained moisture and oxygen as gas in a temperature range between 100.degree. C. and 600.degree. By controlling the heating rate in the temperature range between 100° C. and 600° C., it is believed that the amount of voids 33 caused by degassing (the void ratio of the insulating coating) and the size of the voids 33 (average diameter) can be controlled. .
If the average heating rate in the surface temperature range of 100° C. to 600° C. of the mother steel sheet 1 is less than 10° C./sec, the voids 33 are not sufficiently formed in the insulating coating 30 because the degassing rate is slow. As a result, the void ratio in the insulating coating 30 becomes less than 5%, and the adhesion of the insulating coating is lowered. On the other hand, if the average heating rate exceeds 200.degree. Therefore, the void ratio in the insulating coating 30 exceeds 30%. In this case, the insulating properties of the steel plate are degraded. Therefore, the average heating rate in the surface temperature range of 100° C. to 600° C. of mother steel plate 1 is set to 10 to 200° C./sec.

また、絶縁皮膜30がCrを含有する場合、母鋼板1の表面温度が100℃~600℃の温度域でボイド33を形成すると同時に、その後の絶縁皮膜焼付け温度を800℃以上~900℃未満に制御することで、ボイドの存在位置を中間層と絶縁皮膜との界面付近に制御してFeの絶縁皮膜30中への拡散を効果的に抑制できる。そのため、耐水性も向上させることができる。この理由は次のとおりである。
ボイドによるFeの拡散抑制効果はボイドよりも母鋼板1側(中間層2Bと絶縁皮膜30との界面側)のFeに対して有効である。したがって、最も拡散速度の速い焼付け温度でのボイドの存在位置が、より界面側にあるほどFeの拡散が抑制され、Cr欠乏領域の形成を抑制する効果が高い。前記の制御でボイド33の存在位置が変化する理由は明らかではないが、ボイドに成長する核が形成するまでの、コーティング溶液の表面側からの乾燥状態、結晶水などの分解反応、さらには絶縁皮膜を形成する際の燐酸塩とコロイド状シリカの反応速度が影響して、中間層、絶縁皮膜界面に近い適切な領域にボイドの核が形成されるものと考えられる。さらに焼付け温度においてもボイド内に残留した水蒸気等の脱ガス過程が影響して、中間層、絶縁皮膜界面に近い位置でボイドの成長が優勢となる。その結果、ボイド分布が好ましい状態となり、Feの拡散およびそれに起因するCr欠乏層の拡大を効率的に抑制できると思われる。
Further, when the insulation coating 30 contains Cr, the voids 33 are formed in the surface temperature range of the mother steel plate 1 from 100° C. to 600° C., and at the same time, the subsequent insulation coating baking temperature is set at 800° C. or more and less than 900° C. By controlling, the position of voids can be controlled to the vicinity of the interface between the intermediate layer and the insulating coating, and the diffusion of Fe into the insulating coating 30 can be effectively suppressed. Therefore, water resistance can also be improved. The reason for this is as follows.
The effect of suppressing Fe diffusion by the voids is effective for Fe on the mother steel sheet 1 side (the interface side between the intermediate layer 2B and the insulating coating 30) rather than the voids. Therefore, the closer the voids exist to the interface side at the baking temperature at which the diffusion speed is the fastest, the more the diffusion of Fe is suppressed, and the effect of suppressing the formation of the Cr-depleted region is high. The reason why the position of the void 33 changes due to the above control is not clear. It is believed that the reaction rate between phosphate and colloidal silica during film formation influences the formation of void nuclei in appropriate regions near the interface between the intermediate layer and the insulating film. Furthermore, the degassing process of water vapor, etc. remaining in the voids also affects the baking temperature, and the growth of voids becomes predominant at positions near the interface between the intermediate layer and the insulating film. As a result, the void distribution is in a favorable state, and it is thought that the diffusion of Fe and the resulting expansion of the Cr depleted layer can be efficiently suppressed.

焼付け工程での他の条件は、周知の条件でよい。焼付け処理の雰囲気はたとえば、ガスの酸化度(PHO/PH):0.001~0.1の雰囲気であってもよいし、他の雰囲気であってもよい。 Other conditions in the baking process may be well-known conditions. The atmosphere for the baking treatment may be, for example, an atmosphere having a gas oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ): 0.001 to 0.1, or may be another atmosphere.

絶縁皮膜形成工程では、焼付け後に絶縁皮膜30及び中間層2Bが変化しないように、上記ガスの酸化度をより低く保持した雰囲気において鋼板を冷却することが好ましい。冷却条件としては、一般的な条件であればよいが、例えば、水素:75体積%及び残部:窒素及び不純物からなり、露点:5~10℃及びガスの酸化度(PHO/PH):0.01未満の雰囲気で冷却する。 In the insulating film forming step, it is preferable to cool the steel sheet in an atmosphere in which the degree of oxidation of the gas is kept low so that the insulating film 30 and the intermediate layer 2B do not change after baking. As cooling conditions, general conditions may be used, but for example, hydrogen: 75% by volume and the remainder: nitrogen and impurities, dew point: 5 to 10° C., and degree of gas oxidation (PH 2 O/PH 2 ). : Cool in an atmosphere of less than 0.01.

[その他の製造工程]
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、一般的に方向性電磁鋼板の製造方法において行われる工程をさらに含んでいてもよい。好ましくは、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、脱炭焼鈍工程後であって、仕上げ焼鈍工程前に、鋼板中のN含有量を増加させる窒化処理を実施する窒化処理工程をさらに含んでもよい。一次再結晶領域と二次再結晶領域の境界部位の鋼板に与える温度勾配が低くとも磁束密度を安定して向上させることができるからである。窒化処理としては、一般的な処理であればよい。例えば、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気中で焼鈍する処理、MnN等の窒化能のある粉末を含む焼鈍分離剤を塗布した母鋼板(脱炭焼鈍鋼板)を仕上げ焼鈍する処理等が挙げられる。
[Other manufacturing processes]
The method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment may further include steps generally performed in a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet. Preferably, the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment includes a nitriding treatment step for increasing the N content in the steel sheet after the decarburization annealing step and before the finish annealing step. It may contain further. This is because the magnetic flux density can be stably improved even if the temperature gradient given to the steel sheet at the boundary portion between the primary recrystallized region and the secondary recrystallized region is low. Any general treatment may be used as the nitriding treatment. For example, annealing in an atmosphere containing a gas with nitriding ability such as ammonia, finish annealing of a mother steel sheet (decarburized annealing steel sheet) coated with an annealing separator containing powder with nitriding ability such as MnN, etc. is mentioned.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The invention is not limited to the embodiments described above. The above-described embodiment is an example, and any device that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and produces similar effects is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、実施例を提示して、本発明を具体的に説明する。以下において、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る。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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by presenting examples. In the following, the conditions in the examples are examples of conditions adopted for confirming the feasibility and effects of the present invention. The present invention is not limited to this one conditional example. Various conditions can be adopted in the present invention as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

<実施例1>
質量%で、Si:3.30%、C:0.050%、酸可溶性Al:0.030%、N:0.0080%、及びMn:0.10%、S及びSe:合計で0.005%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成のスラブを準備した。
上記スラブを1150℃で60分均熱加熱した。
加熱後のスラブに対して熱間圧延を施して、板厚が2.6mmの熱延鋼板を製造した。
製造した熱延鋼板に対して、熱延板焼鈍を実施して、焼鈍鋼板を製造した。熱延板焼鈍の条件は、900℃に120秒保持することとした。
製造された焼鈍鋼板に対して冷間圧延を施し、板厚が0.3mmの冷延鋼板を製造した。
<Example 1>
In % by mass, Si: 3.30%, C: 0.050%, acid-soluble Al: 0.030%, N: 0.0080%, and Mn: 0.10%, S and Se: 0.1% in total. 005%, with the balance being Fe and impurities.
The slab was soaked at 1150° C. for 60 minutes.
The slab after heating was subjected to hot rolling to produce a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.6 mm.
Annealed steel sheets were manufactured by performing hot-rolled sheet annealing on the manufactured hot-rolled steel sheets. The conditions for hot-rolled sheet annealing were to keep the temperature at 900° C. for 120 seconds.
The produced annealed steel sheets were cold-rolled to produce cold-rolled steel sheets having a thickness of 0.3 mm.

製造された冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を施した。脱炭焼鈍は、水素:75体積%、残部:窒素及び不純物からなる雰囲気中にて、850℃で90秒保持する条件で実施した。 Decarburization annealing was applied to the produced cold-rolled steel sheets. The decarburization annealing was carried out in an atmosphere containing 75% by volume of hydrogen and the balance of nitrogen and impurities under conditions of holding at 850° C. for 90 seconds.

得られた母鋼板の表面に、焼鈍分離剤を塗布した。焼鈍分離剤は、試験番号1~8については、アルミナ(Al)とマグネシア(MgO)を質量比で60:40とした。また、試験番号9~16については、マグネシア(MgO)のみで構成される焼鈍分離材を用いた。 An annealing separator was applied to the surface of the obtained mother steel sheet. For test numbers 1 to 8, the annealing separator was alumina (Al 2 O 3 ) and magnesia (MgO) at a mass ratio of 60:40. Further, for test numbers 9 to 16, an annealed separator composed only of magnesia (MgO) was used.

焼鈍分離剤を塗布した鋼板に対して、仕上げ焼鈍を実施して母鋼板を得た。仕上げ焼鈍は、水素-窒素混合雰囲気にて、15℃/時の昇温速度で1200℃まで加熱した後に、水素雰囲気にて1200℃で20時間保持する条件で実施した。その後、自然冷却し、二次再結晶及び純化が完了した鋼板を得た。
仕上げ焼鈍後の鋼板の化学組成は、いずれも質量%で、Si:3.30%、C:0.0020%以下、酸可溶性Al:0.0030%以下、N:0.0020%以下、及びMn:0.10%、S及びSe:合計で0.0005%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなっていた。
The steel plate to which the annealing separator was applied was subjected to finish annealing to obtain a mother steel plate. The finish annealing was carried out under the conditions of heating to 1200° C. at a rate of temperature increase of 15° C./hour in a hydrogen-nitrogen mixed atmosphere and then holding at 1200° C. for 20 hours in a hydrogen atmosphere. After that, it was naturally cooled to obtain a steel sheet in which secondary recrystallization and purification were completed.
The chemical composition of the steel sheet after finish annealing is all in mass %, Si: 3.30%, C: 0.0020% or less, acid-soluble Al: 0.0030% or less, N: 0.0020% or less, and It contained Mn: 0.10%, S and Se: 0.0005% or less in total, and the balance consisted of Fe and impurities.

仕上げ焼鈍後の母鋼板に対して、熱処理を実施して、試験番号9~16については母材表面の平滑化を行った後、中間層を形成した。中間層形成工程の条件は次のとおりであった。水素:35体積%、残部:窒素及び不可避不純物からなり、露点:-2℃の雰囲気で、800℃まで加熱して30秒間保持した。その後、自然冷却した。いずれの例でも、中間層の組成は、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%以上、O含有量が50原子%以上、Mg含有量が10原子%以下を満足していた。 After the finish annealing, the base steel sheet was subjected to heat treatment, and for test numbers 9 to 16, after smoothing the surface of the base material, an intermediate layer was formed. The conditions of the intermediate layer forming process were as follows. Hydrogen: 35% by volume, balance: nitrogen and unavoidable impurities, dew point: -2°C atmosphere, heated to 800°C and held for 30 seconds. After that, it was naturally cooled. In any example, the composition of the intermediate layer is Fe content less than 80 atomic %, P content less than 5 atomic %, Si content 20 atomic % or more, O content 50 atomic % or more, Mg content satisfies 10 atomic % or less.

中間層を形成した母鋼板に対して、絶縁被膜を形成した。絶縁被膜の形成に際しては、まず、中間層の表面に、コーティング溶液を塗布した。コーティング溶液の組成は、燐酸アルミ:60%、及び、コロイド状シリカ:40%であった。コーティング溶液を塗布した鋼板に対して、水素:75体積%、残部:窒素及び不純物からなる雰囲気で、850℃まで加熱した。その際、鋼板の表面温度が100℃~600℃の間の温度域での平均加熱速度は、表1の、「焼付け工程での加熱速度」欄に記載のとおりとした。加熱した鋼板を、30秒間保持して絶縁皮膜を焼付けた。焼付け後、室温まで鋼板を冷却した。 An insulating coating was formed on the mother steel plate on which the intermediate layer was formed. When forming the insulating coating, first, a coating solution was applied to the surface of the intermediate layer. The composition of the coating solution was aluminum phosphate: 60% and colloidal silica: 40%. The steel plate coated with the coating solution was heated to 850° C. in an atmosphere containing 75% by volume of hydrogen and the balance of nitrogen and impurities. At that time, the average heating rate in the temperature range between 100° C. and 600° C. of the surface temperature of the steel sheet was as described in Table 1, “heating rate in baking step”. The heated steel plate was held for 30 seconds to bake the insulating coating. After baking, the steel plate was cooled to room temperature.

Figure 0007200687000002
Figure 0007200687000002

試験番号1~試験番号16の鋼板表面には、燐酸塩を主体とし、コロイド状シリカ32を含有する絶縁皮膜30が形成された。絶縁皮膜の厚みは、1.5~2.0μmであった。以上の工程により、方向性電磁鋼板を作製した。
得られた方向性電磁鋼板について、絶縁皮膜中の空洞率を測定した。また、皮膜の密着性、絶縁性を評価した。
On the surfaces of the steel sheets of Test Nos. 1 to 16, insulating coatings 30 containing colloidal silica 32 and containing phosphate as a main component were formed. The thickness of the insulating coating was 1.5 to 2.0 μm. A grain-oriented electrical steel sheet was produced through the above steps.
For the obtained grain-oriented electrical steel sheets, the void ratio in the insulating coating was measured. Also, the adhesion and insulating properties of the film were evaluated.

[絶縁皮膜中の空洞率測定]
絶縁皮膜中の空洞率を測定した。
具体的には、各試験番号の方向性電磁鋼板から、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面が得られるように、試験片を採取した。試験片の断面に対して、SEMを用いて、倍率10000倍、視野面積8μm×6μmで、観察した。観察領域は、方向性電磁鋼板表面に平行な方向へ1mmとした。空洞の面積率を画像解析により算出した。
より具体的には、10000倍の倍率で撮影した反射電子像の画像を256諧調のモノクロ画像に変換し、256諧調の内、黒色側から50%の諧調を閾値として二値化画像に変換し、黒色領域を絶縁皮膜(ボイド含む)と定義した。また、256諧調の内、黒色側から20%の諧調を閾値として二値化画像に変換し、黒色領域をボイドと定義した。
そして、絶縁皮膜中の空洞率は、上記2つの二値化画像で得られた各領域の面積から以下の式で算出した。
(空洞率)=(ボイドの面積)÷(絶縁皮膜(ボイド含む)の面積)×100(%)
結果を表1に示す。
また、ボイドの平均径は、同様の画像を用いて、二値化画像に対して、粒子解析により得られる円相当径を平均して求めた。
[Measurement of void content in insulating film]
The void ratio in the insulating film was measured.
Specifically, a test piece was taken from the grain-oriented electrical steel sheet of each test number so that a cross section perpendicular to the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet was obtained. The cross section of the test piece was observed using an SEM at a magnification of 10,000 times and a visual field area of 8 μm×6 μm. The observation area was 1 mm in the direction parallel to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet. The area ratio of cavities was calculated by image analysis.
More specifically, a backscattered electron image taken at a magnification of 10,000 times is converted into a monochrome image of 256 gradations, and of the 256 gradations, 50% of the gradation from the black side is used as a threshold for conversion into a binary image. , the black area was defined as the insulating film (including voids). Also, among the 256 gradations, 20% of the gradations from the black side were converted into a binary image as a threshold value, and the black regions were defined as voids.
Then, the void ratio in the insulating film was calculated by the following formula from the area of each region obtained from the two binarized images.
(Void ratio) = (area of voids) / (area of insulating coating (including voids)) x 100 (%)
Table 1 shows the results.
Also, the average diameter of voids was obtained by averaging circle-equivalent diameters obtained by particle analysis for the binarized image using the same image.

[密着性試験]
密着性試験は、JIS K 5600-5-1(1999)の耐屈曲性試験に準じて実施した。試験番号1~試験番号16の方向性電磁鋼板から、圧延方向に80mm、圧延垂直方向に40mmの試験片を採取した。採取した試験片を直径16mmの丸棒に巻きつけた。密着性試験には、JIS K 5600-5-1(1999)の耐屈曲性試験に記載のタイプ1の試験装置を用いて、180°曲げを行った。曲げた後の試験片について、絶縁皮膜30が剥離した部分の合計面積を測定した。試験片の皮膜側の表面全体の面積に対する、絶縁皮膜30が剥離した部分の合計面積の割合を、φ16mm曲げ皮膜剥離率(%)とした。結果を表1に示す。
φ16mm曲げ皮膜剥離率(%)が50%以下であれば密着性に優れると判断した。
[Adhesion test]
The adhesion test was performed according to the flex resistance test of JIS K 5600-5-1 (1999). From the grain-oriented electrical steel sheets of Test Nos. 1 to 16, test pieces of 80 mm in the rolling direction and 40 mm in the direction perpendicular to the rolling were taken. The sampled test piece was wound around a round bar with a diameter of 16 mm. In the adhesion test, 180° bending was performed using a type 1 testing apparatus described in the bending resistance test of JIS K 5600-5-1 (1999). The total area of the portions where the insulating coating 30 was peeled off was measured for the bent test piece. The ratio of the total area of the portion where the insulating coating 30 was peeled to the total surface area of the test piece on the coating side was defined as the φ16 mm bending coating peeling rate (%). Table 1 shows the results.
If the φ16 mm bending film peeling rate (%) was 50% or less, it was determined that the adhesion was excellent.

[絶縁性試験]
絶縁性試験は、JIS C 2550-4(2011)に準じて実施した。試験番号1~試験番号14の方向性電磁鋼板から、圧延方向に垂直な方向に30mm×圧延方向に280mmの試験片を採取した。採取した試験片に対して、JIS C 2550-4に記載された、層間抵抗(Ω・cm)を測定した。電圧は0.5V、加圧力2N/mmとした。10個の接触子電極に流れる全電流値から、層間抵抗値を算出した。測定された層間抵抗値の平均値を求め、層間抵抗とした。結果を表1に示す。層間抵抗が100Ω・cm以上であれば、絶縁性に優れると判断した。
[Insulation test]
The insulation test was performed according to JIS C 2550-4 (2011). From the grain-oriented electrical steel sheets of test numbers 1 to 14, test pieces of 30 mm in the direction perpendicular to the rolling direction and 280 mm in the rolling direction were taken. Interlayer resistance (Ω·cm 2 ) described in JIS C 2550-4 was measured for the sampled test piece. The voltage was 0.5 V and the pressure was 2 N/mm 2 . An interlayer resistance value was calculated from the total current value flowing through the ten contactor electrodes. The average value of the measured inter-layer resistance values was obtained and used as the inter-layer resistance. Table 1 shows the results. If the interlayer resistance was 100 Ω·cm 2 or more, it was determined that the insulation was excellent.

表1を参照して、試験番号3~試験番号6及び試験番号11~試験番号14は、φ16mm曲げ皮膜剥離率が50%以下となり、層間抵抗が100Ω・cm以上であり、密着性及び絶縁性に優れた。 With reference to Table 1, in Test Nos. 3 to 6 and Test Nos. 11 to 14, the φ16 mm bending film peeling rate was 50% or less, the interlayer resistance was 100 Ω·cm 2 or more, and adhesion and insulation were obtained. Excellent in nature.

一方、試験番号1、2、9及び10では、焼付け工程での加熱速度が10℃/秒未満であり、絶縁皮膜中の空洞率が5%未満となった。その結果、φ16mm曲げ皮膜剥離率が50%を超えた。つまり、密着性が低かった。 On the other hand, in Test Nos. 1, 2, 9 and 10, the heating rate in the baking process was less than 10° C./sec, and the void ratio in the insulating coating was less than 5%. As a result, the φ16 mm bending film peeling rate exceeded 50%. That is, the adhesiveness was low.

試験番号7、8、15及び16では、焼付け工程での加熱速度が200℃/秒を超え、絶縁皮膜中の空洞率が30%を超えた。その結果、層間抵抗が100Ωcm未満となった。つまり、絶縁性が低かった。 In test numbers 7, 8, 15 and 16, the heating rate in the baking process exceeded 200°C/sec, and the void ratio in the insulating coating exceeded 30%. As a result, the interlayer resistance was less than 100 Ωcm 2 . That is, the insulating property was low.

<実施例2>
質量%で、Si:3.30%、C:0.050%、酸可溶性Al:0.030%、N:0.0080%、及びMn:0.10%、S及びSe:合計で0.005%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成のスラブを準備した。
上記スラブを1150℃で60分均熱加熱した。
加熱後のスラブに対して熱間圧延を施して、板厚が2.6mmの熱延鋼板を製造した。
製造した熱延鋼板に対して、熱延板焼鈍を実施して、焼鈍鋼板を製造した。熱延板焼鈍の条件は、900℃に120秒保持することとした。
製造された焼鈍鋼板に対して冷間圧延を施し、板厚が0.3mmの冷延鋼板を製造した。
<Example 2>
In % by mass, Si: 3.30%, C: 0.050%, acid-soluble Al: 0.030%, N: 0.0080%, and Mn: 0.10%, S and Se: 0.1% in total. 005%, with the balance being Fe and impurities.
The slab was soaked at 1150° C. for 60 minutes.
The slab after heating was subjected to hot rolling to produce a hot-rolled steel sheet having a thickness of 2.6 mm.
Annealed steel sheets were manufactured by performing hot-rolled sheet annealing on the manufactured hot-rolled steel sheets. The conditions for hot-rolled sheet annealing were to keep the temperature at 900° C. for 120 seconds.
The produced annealed steel sheets were cold-rolled to produce cold-rolled steel sheets having a thickness of 0.3 mm.

製造された冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を施した。脱炭焼鈍は、水素:75体積%、残部:窒素及び不純物からなる雰囲気中にて、850℃で90秒保持する条件で実施した。 Decarburization annealing was applied to the produced cold-rolled steel sheets. The decarburization annealing was carried out in an atmosphere containing 75% by volume of hydrogen and the balance of nitrogen and impurities under conditions of holding at 850° C. for 90 seconds.

得られた母鋼板の表面に、焼鈍分離剤を塗布した。焼鈍分離剤は、アルミナ(Al)とマグネシア(MgO)を質量比で60:40とした。焼鈍分離剤を塗布した鋼板に対して、仕上げ焼鈍を実施して母鋼板を得た。仕上げ焼鈍は、水素-窒素混合雰囲気にて、15℃/時の昇温速度で1200℃まで加熱した後に、水素雰囲気にて1200℃で20時間保持する条件で実施した。その後、自然冷却し、二次再結晶及び純化が完了した鋼板を得た。
また、仕上げ焼鈍後の鋼板の化学組成は、いずれも質量%で、Si:3.30%、C:0.0020%以下、酸可溶性Al:0.0030%以下、N:0.0020%以下、及びMn:0.10%、S及びSe:合計で0.0005%以下を含有し、残部がFe及び不純物からなっていた。
仕上げ焼鈍後の母鋼板に対して、熱処理を実施して、中間層を形成した。中間層形成工程の条件は次のとおりであった。水素:35体積%、残部:窒素及び不可避不純物からなり、露点:-2℃の雰囲気で、800℃まで加熱して30秒間保持した。その後、自然冷却した。いずれの例でも、中間層の組成は、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%以上、O含有量が50原子%以上、Mg含有量が10原子%以下を満足していた。
An annealing separator was applied to the surface of the obtained mother steel sheet. The annealing separator was alumina (Al 2 O 3 ) and magnesia (MgO) at a mass ratio of 60:40. The steel plate to which the annealing separator was applied was subjected to finish annealing to obtain a mother steel plate. The finish annealing was carried out under the conditions of heating to 1200° C. at a rate of temperature increase of 15° C./hour in a hydrogen-nitrogen mixed atmosphere and then holding at 1200° C. for 20 hours in a hydrogen atmosphere. After that, it was naturally cooled to obtain a steel sheet in which secondary recrystallization and purification were completed.
In addition, the chemical composition of the steel sheet after finish annealing is, in mass%, Si: 3.30%, C: 0.0020% or less, acid-soluble Al: 0.0030% or less, N: 0.0020% or less. , and Mn: 0.10%, S and Se: 0.0005% or less in total, and the balance consisted of Fe and impurities.
An intermediate layer was formed by heat-treating the mother steel sheet after finish annealing. The conditions of the intermediate layer forming process were as follows. Hydrogen: 35% by volume, balance: nitrogen and unavoidable impurities, dew point: -2°C atmosphere, heated to 800°C and held for 30 seconds. After that, it was naturally cooled. In any example, the composition of the intermediate layer is Fe content less than 80 atomic %, P content less than 5 atomic %, Si content 20 atomic % or more, O content 50 atomic % or more, Mg content satisfies 10 atomic % or less.

中間層を形成した母鋼板に対して、絶縁被膜を形成した。まず、中間層の表面に、コーティング溶液を塗布した。コーティング溶液の組成は、燐酸アルミ:50%、コロイド状シリカ:50%、及び、無水クロム酸:10%であった。
コーティング溶液を塗布した鋼板に対して、水素:75体積%、残部:窒素及び不純物からなる雰囲気で、表2の「焼付け温度」欄に記載の温度まで加熱した。また、鋼板の表面温度が100℃~600℃の間の温度域での平均加熱速度は、表2の、「焼付け工程での加熱速度」欄に記載のとおりとした。加熱した鋼板を、30秒間保持して絶縁皮膜を焼付けた。
An insulating coating was formed on the mother steel plate on which the intermediate layer was formed. First, a coating solution was applied to the surface of the intermediate layer. The composition of the coating solution was aluminum phosphate: 50%, colloidal silica: 50%, and chromic anhydride: 10%.
The steel plate coated with the coating solution was heated to the temperature shown in the "baking temperature" column in Table 2 in an atmosphere containing 75% by volume hydrogen and the balance nitrogen and impurities. In addition, the average heating rate in the temperature range between 100° C. and 600° C. of the surface temperature of the steel sheet was as shown in Table 2, “heating rate in baking step”. The heated steel plate was held for 30 seconds to bake the insulating coating.

焼付け後、室温まで鋼板を冷却した。P、OおよびSiを含む化合物と、Crとからなる絶縁皮膜が形成された。絶縁皮膜の厚みは、1.5~2.0μmであった。以上の工程により、方向性電磁鋼板を作製した。
得られた方向性電磁鋼板について、絶縁皮膜中の空洞率、ボイドの平均径、重心位置、絶縁皮膜中のCr濃度、Cr欠乏領域の総面積率を測定した。また、皮膜の密着性、絶縁性、耐水性を評価した。
After baking, the steel plate was cooled to room temperature. An insulation film was formed from a compound containing P, O and Si and Cr. The thickness of the insulating coating was 1.5 to 2.0 μm. A grain-oriented electrical steel sheet was produced through the above steps.
For the obtained grain-oriented electrical steel sheets, the void ratio in the insulating coating, the average diameter of voids, the position of the center of gravity, the Cr concentration in the insulating coating, and the total area ratio of Cr-deficient regions were measured. Also, the adhesion, insulation and water resistance of the film were evaluated.

[絶縁皮膜中の空洞率測定]
各試験番号の方向性電磁鋼板から、方向性電磁鋼板の圧延方向に垂直な断面が得られるように、試験片を採取した。試験片の断面に対して、SEMを用いて、倍率10000倍、視野面積8μm×6μmで、観察した。観察領域は、方向性電磁鋼板表面に平行な方向へ1mmとした。空洞の面積率を実施例1と同様の要領で画像解析により算出した。
結果を表2に示す。
[Measurement of void content in insulating film]
A test piece was taken from the grain-oriented electrical steel sheet of each test number so that a cross section perpendicular to the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet was obtained. The cross section of the test piece was observed using an SEM at a magnification of 10,000 times and a visual field area of 8 μm×6 μm. The observation area was 1 mm in the direction parallel to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet. The area ratio of voids was calculated by image analysis in the same manner as in Example 1.
Table 2 shows the results.

[絶縁皮膜中のボイドの平均径、重心位置の測定]
空洞率の測定に用いた画像を用いて、ボイドの平均径を、実施例1と同様の要領で観察領域内の各ボイドの面積から算出される円相当径を平均して求めた。
また、ボイドの平均重心位置は、母鋼板表面からボイド内の画像ピクセルまでの距離をhとした時に、次式で求められる母鋼板表面とボイド内の全ピクセルとの平均距離haveとして求めた。
[Measuring the average diameter of voids in the insulating film and the position of the center of gravity]
Using the image used to measure the void ratio, the average diameter of the voids was obtained by averaging the circle-equivalent diameters calculated from the areas of the voids in the observation region in the same manner as in Example 1.
Further, the average center of gravity of the void was determined as the average distance h ave between the surface of the mother steel sheet and all the pixels in the void, where h is the distance from the mother steel sheet surface to the image pixels in the void. .

Figure 0007200687000003
Figure 0007200687000003

ここで、上記式中、nはボイド内の全ピクセル数、hはボイド内のi番目のピクセルから母鋼板表面までの距離である。
結果を表2に示す。表2の「ボイドの平均重心位置」の欄のA~Dは、以下を示す。
A:ボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離が、絶縁皮膜厚さの4/5超
B:ボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離が、絶縁皮膜厚さの4/5以下、2/3超
C:ボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離が、絶縁皮膜厚さの2/3以下、1/2超
D:ボイドの平均重心位置から中間層と絶縁皮膜との界面までの距離が、絶縁皮膜厚さの1/2以下
Here, in the above formula, n is the total number of pixels within the void, hi is the distance from the i -th pixel within the void to the surface of the mother steel plate.
Table 2 shows the results. A to D in the "average center of gravity position of voids" column in Table 2 indicate the following.
A: The distance from the average center of gravity of the voids to the interface between the intermediate layer and the insulating coating is more than 4/5 of the thickness of the insulating coating. B: The distance from the average center of gravity of the voids to the interface between the intermediate layer and the insulating coating is , 4/5 or less, more than 2/3 of the insulating film thickness C: The distance from the average center of gravity of the void to the interface between the intermediate layer and the insulating film is 2/3 or less, more than 1/2 of the insulating film thickness D: The distance from the average center of gravity of voids to the interface between the intermediate layer and the insulation film is 1/2 or less of the thickness of the insulation film.

[絶縁皮膜中のCr濃度測定]
絶縁皮膜中のCr濃度測定は、各試験番号の方向性電磁鋼板表面において、方向性電磁鋼板表面に対して平行な方向に10μmを分析して算出した。TEMで絶縁皮膜全体を観察して、絶縁皮膜の厚さ方向の全厚が含まれるように、Cr濃度分布についてEDS(エネルギー分散型X線分析)面分析を行い、面分析で得られた絶縁皮膜の各位置でのCr濃度の平均値を、平均Cr濃度(原子%)と定義した。測定条件は、倍率1000倍で、被膜部の総視野面積は20μmとした。
[Measurement of Cr concentration in insulating film]
The Cr concentration in the insulating film was calculated by analyzing 10 μm in a direction parallel to the grain-oriented electrical steel sheet surface of each test number. Observing the entire insulating film with a TEM, EDS (energy dispersive X-ray analysis) surface analysis is performed on the Cr concentration distribution so that the entire thickness of the insulating film is included, and the insulation obtained by the surface analysis The average Cr concentration at each position of the film was defined as the average Cr concentration (atomic %). The measurement conditions were a magnification of 1000 times and a total visual field area of the coating portion of 20 μm 2 .

[絶縁皮膜中のCr欠乏領域の総面積率測定]
絶縁皮膜のCr欠乏領域の総面積率を測定した。絶縁皮膜中のCr濃度測定を、上記のとおり行った結果、Cr濃度が、原子濃度で、絶縁皮膜全体の平均濃度の80%未満であれば、Cr欠乏領域であると特定した。絶縁皮膜全体のCr濃度の平均は、皮膜部の空洞を除いた面分析結果すべての平均値とした。特定されたCr欠乏領域の総面積の、視野観察面中の絶縁皮膜全体の総面積に対する比(%)を、Cr欠乏領域の面積率(%)とした。
[Measurement of total area ratio of Cr-deficient region in insulating film]
The total area ratio of the Cr-deficient region of the insulating film was measured. As a result of measuring the Cr concentration in the insulating coating as described above, it was determined that the Cr-deficient region was found when the Cr concentration was less than 80% of the average concentration of the entire insulating coating in terms of atomic concentration. The average Cr concentration of the entire insulating coating was the average value of all surface analysis results excluding cavities in the coating. The ratio (%) of the total area of the specified Cr-deficient region to the total area of the entire insulating coating in the viewing plane was defined as the area ratio (%) of the Cr-deficient region.

[密着性試験]
密着性試験は、JIS K 5600-5-1(1999)の耐屈曲性試験に準じて実施した。試験番号17~試験番号30の方向性電磁鋼板から、圧延方向に80mm、圧延垂直方向に40mmの試験片を採取した。採取した試験片を直径16mmの丸棒に巻きつけた。密着性試験には、JIS K 5600-5-1(1999)の耐屈曲性試験に記載のタイプ1の試験装置を用いて、180°曲げを行った。曲げた後の試験片について、絶縁皮膜30が剥離した部分の合計面積を測定した。試験片の皮膜側の表面全体の面積に対する、絶縁皮膜30が剥離した部分の合計面積の割合を、φ16mm曲げ皮膜剥離率(%)とした。結果を表2に示す。
φ16mm曲げ皮膜剥離率(%)が50%以下であれば密着性に優れると判断した。
[Adhesion test]
The adhesion test was performed according to the flex resistance test of JIS K 5600-5-1 (1999). From the grain-oriented electrical steel sheets of test numbers 17 to 30, test pieces of 80 mm in the rolling direction and 40 mm in the direction perpendicular to the rolling were taken. The sampled test piece was wound around a round bar with a diameter of 16 mm. In the adhesion test, 180° bending was performed using a type 1 testing apparatus described in the bending resistance test of JIS K 5600-5-1 (1999). The total area of the portions where the insulating coating 30 was peeled off was measured for the bent test piece. The ratio of the total area of the portion where the insulating coating 30 was peeled to the total surface area of the test piece on the coating side was defined as the φ16 mm bending coating peeling rate (%). Table 2 shows the results.
If the φ16 mm bending film peeling rate (%) was 50% or less, it was determined that the adhesion was excellent.

[絶縁性試験]
絶縁性試験は、JIS C 2550-4(2011)に準じて実施した。試験番号17~30の方向性電磁鋼板から、圧延方向に垂直な方向に30mm×圧延方向に280mmの試験片を採取した。採取した試験片に対して、JIS C 2550-4に記載された、層間抵抗(Ω・cm)を測定した。電圧は0.5V、加圧力2N/mmとした。10個の接触子電極に流れる全電流値から、層間抵抗値を算出した。測定された層間抵抗値の平均値を求め、層間抵抗とした。結果を表2に示す。層間抵抗が100Ω・cm以上であれば、絶縁性に優れると判断した。
[Insulation test]
The insulation test was performed according to JIS C 2550-4 (2011). From grain-oriented electrical steel sheets of test numbers 17 to 30, test pieces of 30 mm in the direction perpendicular to the rolling direction and 280 mm in the rolling direction were taken. Interlayer resistance (Ω·cm 2 ) described in JIS C 2550-4 was measured for the sampled test piece. The voltage was 0.5 V and the pressure was 2 N/mm 2 . An interlayer resistance value was calculated from the total current value flowing through the ten contactor electrodes. The average value of the measured inter-layer resistance values was obtained and used as the inter-layer resistance. Table 2 shows the results. If the interlayer resistance was 100 Ω·cm 2 or more, it was determined that the insulation was excellent.

[耐水性試験]
絶縁皮膜の耐水性については、上記の密着性試験後の試験片を用いて評価した。密着性試験後の試験片の曲げた部分を、曲げたまま水の中に浸漬した。1分経過後、試験片を引き上げ、絶縁皮膜が剥離した部分の合計面積を測定した。試験片の皮膜側の表面全体の面積に対する、絶縁皮膜が剥離した部分の合計面積の割合を、水浸漬後の皮膜剥離率(%)とした。結果を表2に示す。
φ16mm曲げ皮膜剥離率と水浸漬後の皮膜剥離率の差が20%以下である場合に、耐水性に優れると判断した。
[Water resistance test]
The water resistance of the insulating coating was evaluated using the test piece after the above adhesion test. The bent portion of the test piece after the adhesion test was immersed in water while being bent. After 1 minute had passed, the test piece was pulled up, and the total area of the portion where the insulating film was peeled off was measured. The ratio of the total area of the portion where the insulating film was peeled off to the entire surface area of the test piece on the film side was taken as the film peeling rate (%) after immersion in water. Table 2 shows the results.
The water resistance was judged to be excellent when the difference between the film peeling rate after φ16 mm bending and the film peeling rate after immersion in water was 20% or less.

Figure 0007200687000004
Figure 0007200687000004

表2を参照して、試験番号17~22、25~28では、φ16mm曲げ皮膜剥離率が50%以下となり、層間抵抗が100Ω・cm以上であり、密着性及び絶縁性に優れた。
試験番号18~20、25~28ではさらに、水浸漬後の皮膜剥離率が(φ16mm曲げ皮膜剥離率+20)%以下となり、耐水性にも優れた。
With reference to Table 2, in test numbers 17 to 22 and 25 to 28, the φ16 mm bending film peeling rate was 50% or less, the interlayer resistance was 100 Ω·cm 2 or more, and the adhesion and insulation properties were excellent.
In test numbers 18 to 20 and 25 to 28, the film peeling rate after immersion in water was (φ 16 mm bending film peeling rate + 20)% or less, and the water resistance was also excellent.

一方、試験番号23、24では、焼付け工程での加熱速度が10℃/秒未満であり、絶縁皮膜中の空洞率が5%未満となった。その結果、φ16mm曲げ皮膜剥離率が50%を超えた。つまり、密着性が低かった。また、耐水性にも劣っていた。 On the other hand, in Test Nos. 23 and 24, the heating rate in the baking process was less than 10° C./sec, and the void ratio in the insulating coating was less than 5%. As a result, the φ16 mm bending film peeling rate exceeded 50%. That is, the adhesiveness was low. Moreover, it was inferior also in water resistance.

試験番号29、30では、焼付け工程での加熱速度が200℃/秒を超え、絶縁皮膜中の空洞率が30%を超えた。その結果、層間抵抗が100Ωcm未満となった。つまり、絶縁性が低かった。 In test numbers 29 and 30, the heating rate in the baking process exceeded 200° C./sec, and the void ratio in the insulating coating exceeded 30%. As a result, the interlayer resistance was less than 100 Ωcm 2 . That is, the insulating property was low.

1 母鋼板
2A Mgを含有する酸化皮膜である仕上げ焼鈍皮膜
2B 中間層
3、30 絶縁皮膜
31 マトリクス
33 ボイド
REFERENCE SIGNS LIST 1 mother steel plate 2A final annealing film which is an oxide film containing Mg 2B intermediate layer 3, 30 insulating film 31 matrix 33 void

Claims (6)

母鋼板と、
前記母鋼板の表面上に直接接して形成されており、かつ、酸化珪素を主体とする中間層と、
前記中間層の表面上に形成されている絶縁皮膜と
を備え、
前記絶縁皮膜がボイドを含み、前記絶縁皮膜中の空洞率が、面積率で5~30%である、方向性電磁鋼板。
a mother steel plate;
an intermediate layer formed in direct contact with the surface of the mother steel sheet and mainly composed of silicon oxide;
and an insulating film formed on the surface of the intermediate layer,
A grain-oriented electrical steel sheet, wherein the insulating coating contains voids, and the void ratio in the insulating coating is 5 to 30% in terms of area ratio.
請求項1に記載の方向性電磁鋼板であって、前記ボイドの平均径が、前記絶縁皮膜の膜厚の1/4以下かつ1/20以上である、
方向性電磁鋼板。
2. The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1, wherein the average diameter of the voids is 1/4 or less and 1/20 or more of the thickness of the insulating coating.
Oriented electrical steel sheet.
請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板であって、
前記絶縁皮膜が、P、OおよびSiを含む化合物と、Crとからなり、前記絶縁皮膜中の平均Cr濃度が、0.1原子%以上である、
方向性電磁鋼板。
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1 or 2,
The insulating film is composed of a compound containing P, O and Si and Cr, and the average Cr concentration in the insulating film is 0.1 atomic % or more.
Oriented electrical steel sheet.
請求項1~3のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板であって、
前記ボイドの平均重心位置から、前記絶縁皮膜と前記中間層との界面までの距離が、前記絶縁皮膜の膜厚の4/5以下である、
方向性電磁鋼板。
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 3,
The distance from the average center of gravity of the voids to the interface between the insulating coating and the intermediate layer is 4/5 or less of the thickness of the insulating coating.
Oriented electrical steel sheet.
請求項1~4のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板であって、
前記絶縁皮膜の表面において、
Cr濃度が前記絶縁皮膜全体の平均Cr濃度の80%未満であるCr欠乏領域の総面積率が50%以下である、
方向性電磁鋼板。
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4,
On the surface of the insulating coating,
The total area ratio of the Cr-deficient region having a Cr concentration of less than 80% of the average Cr concentration of the entire insulating film is 50% or less.
Oriented electrical steel sheet.
スラブを準備する準備工程と、
前記スラブを1280℃以下で加熱した後、熱間圧延を実施して方向性電磁鋼板用熱延鋼板を製造する熱間圧延工程と、
前記方向性電磁鋼板用熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を実施して焼鈍鋼板を製造する熱延板焼鈍工程と、
前記焼鈍鋼板に対して冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する冷間圧延工程と、
前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施して母鋼板を製造する脱炭焼鈍工程と、
前記母鋼板に焼鈍分離剤を塗布する焼鈍分離剤塗布工程と、
前記焼鈍分離剤塗布工程後の前記母鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施して、仕上げ焼鈍皮膜が形成された前記母鋼板を製造する仕上げ焼鈍工程と、
必要に応じて、仕上げ焼鈍皮膜を除去し、前記母鋼板の表面粗さをRaで1.0μm以下の平滑面にする母鋼板表面平滑化工程と、
仕上げ焼鈍工程又は母鋼板平滑化工程後の前記母鋼板に対して熱処理を実施して、前記母鋼板の表面と接触し、酸化珪素を主体とする中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の表面に絶縁皮膜を形成する絶縁皮膜形成工程と、
を備え、
前記絶縁皮膜形成工程は、
前記母鋼板の表面に形成された前記中間層の前記表面上に、燐酸塩、コロイド状シリカ、及び無水クロム酸又はクロム酸塩を含むコーティング溶液を塗布する塗布工程と、 前記コーティング溶液が塗布された前記母鋼板を加熱して、600~1150℃で5~300秒焼付け処理を行って前記絶縁皮膜を形成する焼付け工程と、
を含み、
前記焼付け工程では、前記母鋼板の加熱の際、100~600℃の温度域での平均加熱速度を10~200℃/秒とする、
方向性電磁鋼板の製造方法。
a preparation step of preparing a slab;
a hot rolling step of heating the slab at 1280° C. or less and then performing hot rolling to manufacture a hot rolled steel sheet for a grain-oriented electrical steel sheet;
A hot-rolled sheet annealing step of performing hot-rolled sheet annealing on the hot-rolled steel sheet for grain-oriented electrical steel sheet to produce an annealed steel sheet;
A cold-rolling step of cold-rolling the annealed steel sheet to produce a cold-rolled steel sheet;
a decarburization annealing step of performing decarburization annealing on the cold-rolled steel sheet to produce a mother steel sheet;
An annealing separator application step of applying an annealing separator to the mother steel plate;
A finish annealing step of performing finish annealing on the mother steel plate after the annealing separator application step to manufacture the mother steel plate on which the finish annealing film is formed;
A mother steel sheet surface smoothing step of removing the finish annealing film as necessary and smoothing the surface roughness of the mother steel sheet to 1.0 μm or less in Ra;
an intermediate layer forming step of heat-treating the mother steel plate after the finish annealing step or the mother steel plate smoothing step to form an intermediate layer mainly composed of silicon oxide in contact with the surface of the mother steel plate;
an insulating film forming step of forming an insulating film on the surface of the intermediate layer;
with
The insulating film forming step includes:
a coating step of coating a coating solution containing phosphate, colloidal silica, and chromic anhydride or chromate on the surface of the intermediate layer formed on the surface of the mother steel plate; a baking step of heating the mother steel plate and performing baking treatment at 600 to 1150° C. for 5 to 300 seconds to form the insulating film;
including
In the baking step, when heating the mother steel sheet, the average heating rate in the temperature range of 100 to 600 ° C. is set to 10 to 200 ° C./sec.
A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet.
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