JP7211436B2 - 方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、及び、方向性電磁鋼板の製造に利用される焼鈍分離剤 - Google Patents

方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、及び、方向性電磁鋼板の製造に利用される焼鈍分離剤 Download PDF

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Description

本発明は、方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、及び、方向性電磁鋼板の製造に利用される焼鈍分離剤に関する。
方向性電磁鋼板は、質量%で、Siを0.5~7%程度含有し、結晶方位を{110}<001>方位(ゴス方位)に集積させた鋼板である。結晶方位の制御には、二次再結晶と呼ばれるカタストロフィックな粒成長現象が利用される。
方向性電磁鋼板の製造方法は次のとおりである。スラブを加熱して熱間圧延を実施して、熱延鋼板を製造する。熱延鋼板を必要に応じて焼鈍する。熱延鋼板を酸洗する。酸洗後の熱延鋼板に対して、80%以上の冷延率で冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施して、一次再結晶を発現する。脱炭焼鈍後の冷延鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施して、二次再結晶を発現する。以上の工程により、方向性電磁鋼板が製造される。
上述の脱炭焼鈍後であって仕上げ焼鈍前には、冷延鋼板の表面上に、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布し、乾燥する。焼鈍分離剤が乾燥された冷延鋼板をコイルに巻取った後、仕上げ焼鈍を実施する。仕上げ焼鈍時において、焼鈍分離剤中のMgOと、脱炭焼鈍時に冷延鋼板の表面に形成された内部酸化層中のSiOとが反応し、フォルステライト(MgSiO)を主成分とする一次被膜が表面上に形成される。一次被膜を形成後、一次被膜上に、たとえば、コロイダルシリカ及びリン酸塩からなる絶縁被膜(二次被膜ともいう)を形成する。一次被膜及び絶縁被膜は、鋼板よりも熱膨脹率が小さい。そのため、一次被膜は、絶縁被膜とともに、鋼板に張力を付与して鉄損を低減する。一次被膜はさらに、絶縁被膜の鋼板への密着性を高める。したがって、一次被膜の鋼板への密着性は高い方が好ましい。
一方で、方向性電磁鋼板の低鉄損化には、磁束密度を高くしてヒステリシス損を低下することも有効である。
方向性電磁鋼板の磁束密度を高めるには、母鋼板の結晶方位をGoss方位に集積させることが有効である。Goss方位への集積を高めるための技術が、特許文献1~3に提案されている。これらの特許文献では、インヒビターの作用を強化する磁気特性改善元素(Sn、Sb、Bi、Te、Pb、Se等)を鋼板に含有する。これにより、Goss方位への集積が高まり、磁束密度を高めることができる。
しかしながら、磁気特性改善元素を含有する場合、一次被膜の一部が凝集し、鋼板と一次被膜との界面が平坦化しやすい。この場合、一次被膜の鋼板への密着性が低下する。
一次被膜の鋼板への密着性を高める技術が特許文献4,5,6及び7に開示されている。
特許文献4では、スラブにCeを0.001~0.1%含有させ、鋼板表面にCeを0.01~1000mg/m含む一次被膜を形成する。特許文献5では、Si:1.8~7%を含有し、表面にフォルステライトを主成分とする一次被膜を有する方向性電磁鋼板において、一次被膜中にCeを目付量で片面あたり0.001~1000mg/m含有させる。
特許文献6では、MgOを主成分とする焼鈍分離剤の中に、希土類金属元素化合物0.1~10%と、Ca,SrまたはBaの中から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属化合物0.1~10%と、硫黄化合物を0.01~5%を含む化合物を含有させることで、一次被膜中にCa,SrまたはBaの中から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属化合物と、希土類元素と、を含有することを特徴とする一次被膜を形成させる。
特許文献7では、Ca,SrまたはBaの中から選ばれる1種以上の元素と、希土類金属元素化合物を0.1~1.0%、と硫黄とを含む化合物を含有することを特徴とする一次被膜を形成させる。
特開平6-88171号公報 特開平8-269552号公報 特開2005-290446号公報 特開2008-127634号公報 特開2012-214902号公報 国際公開第2008/062853号 特開2009-270129号公報
しかしながら、焼鈍分離剤にY、La、Ceなどの希土類元素化合物を含有させて、Y、La、Ceを含有する一次被膜を形成する場合、磁気特性が低下する場合がある。また、焼鈍分離剤を調整する際に、Y,La,Ceなどの希土類元素化合物やCa,Sr,Baなどの添加剤の原料粉体中の粒子の個数密度が不十分であると、一次被膜の発達が不十分な領域が生じ、密着性が低下する場合がある。また、方向性電磁鋼板には、耐錆性が求められる場合があるが、上記特許文献1~4には、耐錆性に関する記載はない。
本発明の目的は、磁気特性に優れ、一次被膜の母鋼板への密着性に優れ、かつ耐錆性に優れた方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、及び、方向性電磁鋼板の製造に利用される焼鈍分離剤を提供することである。
本発明による方向性電磁鋼板は、質量%で、C:0.005%以下、Si:2.5~4.5%、Mn:0.02~0.2%、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005%以下、sol.Al:0.01%以下、及びN:0.01%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなる化学組成を有する母材鋼板と、母材鋼板の表面上に形成されており、MgSiOを主成分として含有する一次被膜とを備え、一次被膜の表面から方向性電磁鋼板の板厚方向にグロー放電発光分析法による元素分析を実施したときに得られるAl発光強度のピーク位置が、一次被膜の表面から板厚方向に2.4~12.0μmの範囲内に配置され、Al発光強度のピーク位置でのAl酸化物であって、面積基準の円相当径で、0.2μm以上の当該Al酸化物の個数密度が0.03~0.18個μmであり、Al発光強度のピーク位置における30μm×50μmの観察領域内の複数のAl酸化物のうち、断面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総断面積は、観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積の75.0%以上である。
本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、質量%で、C:0.1%以下、Si:2.5~4.5%、Mn:0.02~0.2%、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005~0.07%、sol.Al:0.005~0.05%、及び、N:0.001~0.030%を含有し、残部がFe及び不純物からなる熱延鋼板に対して80%以上の冷延率で冷間圧延を実施して母材鋼板となる冷延鋼板を製造する工程と、冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施する工程と、脱炭焼鈍後の冷延鋼板の表面に、焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布し、400~1000℃の炉で冷延鋼板の表面上の水性スラリーを乾燥する工程と、水性スラリーが乾燥された後の冷延鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施する工程とを備える。焼鈍分離剤は、MgOと、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物1種以上とを含有し、前記焼鈍分離剤中の前記MgO含有量を質量%で100%としたとき、前記Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径の前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり、前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量と前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%であり、焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、またさらに、前記Y,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の個数密度が20億個/g以上であり、またさらに、前記Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属の化合物であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、またさらに、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上である。
本発明による方向性電磁鋼板の製造に用いられる焼鈍分離剤は、MgOと、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物1種以上とを含有し、前記焼鈍分離剤中の前記MgO含有量を質量%で100%としたとき、前記Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%である。前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径の前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量と前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%である。焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、またさらに、前記Y,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、またさらに、前記Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、またさらに、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で粒径0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上である。
本発明による方向性電磁鋼板は、磁気特性に優れ、一次被膜の母材鋼板への密着性に優れる。本発明による製造方法は、上述の方向性電磁鋼板を製造できる。本発明による焼鈍分離剤は、上記製造方法に適用され、これにより、方向性電磁鋼板を製造できる。
本発明者らは、磁気特性改善元素を含有する方向性電磁鋼板の磁気特性、及び、焼鈍分離剤にY化合物、La化合物およびCe化合物を含有して形成される一次被膜の密着性について調査及び検討を行った。その結果、本発明者らは次の知見を得た。
方向性電磁鋼板の一次被膜と鋼板との界面は嵌入構造を有する。具体的には、一次被膜と鋼板との界面付近では、一次被膜の根が鋼板内部に張り巡らされている。一次被膜の根が鋼板内部に進入しているほど、一次被膜の鋼板に対する密着性は高まる。さらに、一次被膜の根が鋼板内部に分散しているほど(張り巡らされているほど)、一次被膜の鋼板に対する密着性が高まる。
一方で、一次被膜の根が鋼板内部に深く進入し過ぎれば、一次被膜の根がGoss方位の二次再結晶を妨げる。そのため、ランダム方位の結晶粒が表層において増加する。さらに、一次被膜の根が磁壁移動の阻害要因となり、磁気特性が劣化する。同様に、一次被膜の根が鋼板内部に過剰に分散していれば、一次被膜の根がGoss方位の二次再結晶を妨げることによりランダム方位の結晶粒が表層において増加する。さらに、一次被膜の根が磁壁移動の阻害要因となり、磁気特性が劣化する。
以上の知見に基づいて、本発明者らはさらに、一次被膜の根の状態と、方向性電磁鋼板の磁気特性及び一次被膜の密着性とについて調査した。
焼鈍分離剤にY、La、Ce化合物を含有させて一次被膜を形成した場合、上述のとおり、磁気特性が低下する。これは、一次被膜の根が鋼板内部に深く進入しすぎて、磁壁移動を阻害するためと考えられる。
そこで、本発明者らは、MgOを主体とする焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の含有量を低くし、代替としてTi、Zr、Hf化合物を含有して、一次被膜を形成することを試みるとともに、化合物の粒子の個数密度を水性スラリーに調整する前の焼鈍分離剤(原料粉体)中において高密度化することを試みた。その結果、方向性電磁鋼板の磁気特性が向上し、かつ、一次被膜の密着性も高まる場合があることを見出した。
本発明者らは、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物及びTi、Zr、Hf化合物についてさらに検討した結果、次の知見を得た。未反応のY、La、Ce化合物及びTi、Zr、Hf化合物は一次被膜を構成しづらいために、一次被膜が緻密にならない。この場合、一次被膜が鋼板表面全体を覆うことができず、鋼板表面の一部が露出する。鋼板表面の露出が多くなれば、耐錆性が低下する。
そこで、本発明者らはさらに、MgO主体の焼鈍分離剤についてさらなる検討を行った。その結果、本発明者らは、焼鈍分離剤にY、La、Ce化合物、Ti、Zr、Hf化合物とともに、Ca、Sr、Ba化合物を含有して、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の酸化物換算での含有量、Ti、Zr、Hf化合物の酸化物換算での含有量、Ca、Sr、Ba化合物の硫酸塩換算での含有量を調整することにより、一次被膜の根の深さ及び分散状態を調整できることを見出した。以下、この点について詳述する。
一次被膜の根の主成分は、スピネル(MgAl)に代表されるAl酸化物である。方向性電磁鋼板の表面から板厚方向にグロー放電発光分析法(GDS法)に基づく元素分析を実施して得られたAl発光強度のピークの表面からの深さ位置(以下、これをAlピーク位置DAlという)は、スピネルの存在位置、つまり、一次被膜の根の位置を示していると考えられる。さらに、Alピーク位置DAlでの面積基準の円相当径で0.2μm以上のサイズのスピネルに代表されるAl酸化物の個数密度(以下、Al酸化物個数密度NDという)は、一次被膜の根の分散状態を示していると考えられる。
次の(1)~(3)の条件を満たせば、一次被膜の根が適切な長さであり、かつ、適切な分散状態であるため、優れた磁気特性及び一次被膜の密着性が得られる。さらに、一次被膜が緻密になるため、耐錆性に優れる。
(1)Alピーク位置DAlが2.4~12.0μmである。
(2)Al酸化物個数密度NDが0.03~0.18個/μmである。
(3)Al発光強度のピーク位置における観察領域内の複数のAl酸化物のうち、断面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総断面積の、観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積に対する比率(以下、特定Al酸化物面積率RAAREAという)が75.0%以上である。
Alピーク位置DAl、Al酸化物個数密度ND、及び、特定Al酸化物面積率RAAREAの上述の適切な範囲は、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の平均粒径、Y、La、Ce化合物の酸化物換算での含有量、Ca、Sr、Ba化合物の硫酸塩換算での含有量、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径、及び、Ti、Zr、Hf化合物の酸化物換算での含有量ならびに焼鈍分離剤を水性スラリーに調整する前の原料粉末中におけるY,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒子の個数密度、Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属の化合物の粒子の個数密度、およびCa、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の粒子の個数密度を適切な範囲に調整することにより、得ることができる。
発明者らは、MgO主体の焼鈍分離剤中における、Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE(後述)及びTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4(後述)の比率と、Alピーク位置DAlのグロー放電痕領域でのEDS分析で得られたAlの分布を示す画像と、各画像でのAl酸化物個数密度ND(個/μm)とを調査した。その結果、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の含有量及びTi、Zr、Hf化合物の含有量を調整することにより、Al酸化物個数密度NDが変化することが分かった。
さらに、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の酸化物換算での含有量及びTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算での含有量を調整することにより、観察領域中に分散しているAl酸化物のサイズも変化する。
さらに、Alピーク位置DAlにおいて、断面積が0.4μm未満のAl酸化物(以下、微小Al酸化物という)は、極めて細い被膜の根であるか、ピーク深さまで到達しきれていない被膜の根である。微小Al酸化物は、一次被膜の密着性の向上に寄与しにくい。このような微小Al酸化物であっても、個数密度を高めれば被膜密着性が改善される。しかしながら、微小Al酸化物の個数密度が増えれば、一次被膜が緻密にならない。この場合、方向性電磁鋼板の耐錆性が劣化するだけでなく、磁壁移動が阻害され、鉄損が低下する。一方、断面積が10.0μmを越えるAl酸化物(以下、粗大Al酸化物という)は、凝集しており、密着性が効果的に高まらない。粗大Al酸化物であっても、個数密度を高めれば、被膜密着性が改善される。しかしながら、粗大Al酸化物の個数密度が高くなれば、磁束密度が低下する。
観察領域において、Al酸化物が、0.03~0.18個/μmで分散している場合であって、密着性向上に寄与可能な大きさである、面積が0.4~10.0μmのAl酸化物(以下、特定Al酸化物という)の面積の合計が、全Al酸化物の合計面積に対して75%以上を占める場合、特定Al酸化物が存在する深さ位置が揃っていることを意味する。これは、一次被膜において、Al酸化物の大きさが均一(つまり、特定Al酸化物が多い)であり、一次被膜が緻密であることを意味する。そのため、方向性電磁鋼板の耐錆性が改善され、かつ良好な磁気特性、及び良好な被膜密着性も得られる。
上述の一次被膜は、次の焼鈍分離剤を用いることにより生成できる。本発明の方向性電磁鋼板に適した焼鈍分離剤は、MgOと、Y、La、Ce化合物と、Ti、Zr、Hf化合物と、Ca、Sr、Ba化合物とを含有し、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき、Y、La、Ce化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、Ti、Zr、Hf化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、Ca、Sr、Ba化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%である。焼鈍分離剤において、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径は12μm以下であり、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径のY、La、Ce化合物の平均粒径に対する比は0.1~3.0であり、Y、La、Ce化合物の酸化物換算の合計含有量とTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算の合計含有量との合計は2.0~12.5%であり、焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、かつ、焼鈍分離剤を水性スラリーに調整する前の原料粉末中において、前記Y,La,Ceからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度、前記Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属化合物の粒子の粒径0.1μm以上の個数密度、および前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の数密度は20億個/g以上である。この焼鈍分離剤を用いれば、磁束密度改善元素(Sn、Sb、Bi、Te、Pb等)を含有した熱延鋼板から製造された方向性電磁鋼板であっても、一次被膜において、Alピーク位置DAlが2.4~12.0μmとなり、かつ、面積基準の円相当径で0.2μm以上のサイズのAl酸化物の個数密度NDが0.03~0.18個/μmとなり、さらに、Al発光強度のピーク位置における30μm×50μmの観察領域内において、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%以上となる。その結果、優れた磁気特性及び一次被膜の密着性、及び、優れた耐錆性が得られる。
以上の知見に基づいて完成した本発明による方向性電磁鋼板は、質量%で、C:0.005%以下、Si:2.5~4.5%、Mn:0.02~0.2%、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005%以下、sol.Al:0.01%以下、及びN:0.01%以下を含有し、残部はFe及び不純物からなる化学組成を有する母材鋼板と、母材鋼板の表面上に形成されており、MgSiOを主成分として含有する一次被膜とを備える。一次被膜の表面から方向性電磁鋼板の板厚方向にグロー放電発光分析法による元素分析を実施したときに得られるAl発光強度のピーク位置が、一次被膜の表面から板厚方向に2.4~12.0μmの範囲内に配置され、Al発光強度のピーク位置でのAl酸化物の個数密度が0.03~0.18個/μmであり、Al発光強度のピーク位置における30μm×50μmの観察領域内の複数のAl酸化物のうち、断面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総断面積は、観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積の75.0%以上である。
本発明による方向性電磁鋼板の製造方法は、質量%で、C:0.1%以下、Si:2.5~4.5%、Mn:0.02~0.2%、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005~0.07%、sol.Al:0.005~0.05%、及び、N:0.001~0.030%を含有し、残部がFe及び不純物からなる熱延鋼板に対して80%以上の冷延率で冷間圧延を実施して母材鋼板となる冷延鋼板を製造する工程と、冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施する工程と、脱炭焼鈍後の冷延鋼板の表面に、焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布し、400~1000℃の炉で冷延鋼板の表面上の水性スラリーを乾燥する工程と、水性スラリーが乾燥された後の冷延鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施する工程とを備える。上記焼鈍分離剤は、MgOと、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上とを含有し、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき、Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径のY、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量とTi、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%であり、焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、またさらに、焼鈍分離剤を水性スラリーに調整する前の原料粉末中のY,La,Ceからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度、Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度、およびCa、Sr、Baからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度は、それぞれ20億個/g以上である。但し、粒径は、体積基準の球相当径である。
上記方向性電磁鋼板の製造方法において、上記熱延鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Cu、Sb及びSnからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.6%以下含有してもよい。
上記方向性電磁鋼板の製造方法において、上記熱延鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.03%以下含有してもよい。
本発明による焼鈍分離剤は、方向性電磁鋼板の製造に用いられる。焼鈍分離剤は、MgOと、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上とを含有し、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき、Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径のY、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比は0.1~3.0であり、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量とTi、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%であり、焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、またさらに、焼鈍分離剤を水性スラリーに調整する前の原料粉末中のY,La,Ceからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度、Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度、およびCa、Sr、Baからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度はそれぞれ20億個/g以上である。
以下、本発明による方向性電磁鋼板、方向性電磁鋼板の製造方法、及び、方向性電磁鋼板の製造に用いられる焼鈍分離剤について詳述する。本明細書において、元素の含有量に関する%は、特に断りのない限り、質量%を意味する。また、数値A及びBについて「A~B」という表記は「A以上B以下」を意味するものとする。かかる表記において数値Bのみに単位を付した場合には、当該単位が数値Aにも適用されるものとする。
[方向性電磁鋼板の構成]
本発明による方向性電磁鋼板は、母材鋼板と、母材鋼板表面に形成されている一次被膜とを備える。
[母材鋼板の化学組成]
上述の方向性電磁鋼板を構成する母材鋼板の化学組成は、次の元素を含有する。なお、後述の製造方法で説明するとおり、母材鋼板は、後述する化学組成を有する熱延鋼板を用いて、冷間圧延を実施することにより製造される。
C:0.005%以下
炭素(C)は、製造工程中における脱炭焼鈍工程完了までの組織制御に有効な元素であるが、C含有量が0.005%を超えれば、製品板である方向性電磁鋼板の磁気特性が低下する。したがって、C含有量は0.005%以下である。C含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、C含有量を0.0001%未満に低減しても、製造コストが掛るだけで、上記効果はそれほど変化しない。したがって、C含有量の好ましい下限は0.0001%である。
Si:2.5~4.5%
シリコン(Si)は鋼の電気抵抗を高めて、渦電流損を低減する。Si含有量が2.5%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が4.5%を超えれば、鋼の冷間加工性が低下する。したがって、Si含有量は2.5~4.5%である。Si含有量の好ましい下限は2.6%であり、さらに好ましくは2.8%である。Si含有量の好ましい上限は4.0%であり、さらに好ましくは3.8%である。
Mn:0.02~0.2%
マンガン(Mn)は、製造工程中において、後述のS及びSeと結合してMnS及びMnSeを形成する。これらの析出物は、インヒビター(正常結晶粒成長の抑制剤)として機能し、鋼において、二次再結晶を起こさせる。Mnはさらに、鋼の熱間加工性を高める。Mn含有量が0.02%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が0.2%を超えれば、二次再結晶が発現せず、鋼の磁気特性が低下する。したがって、Mn含有量は0.02~0.2%である。Mn含有量の好ましい下限は0.03%であり、さらに好ましくは0.04%である。Mn含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.10%である。
S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005%以下
硫黄(S)及びセレン(Se)は、製造工程中において、Mnと結合して、インヒビターとして機能するMnS及びMnSeを形成する。しかしながら、これらの元素の含有量が合計で0.005%を超えれば、残存するインヒビターにより、磁気特性が低下する。さらに、S及びSeの偏析により、方向性電磁鋼板において、表面欠陥が発生する場合がある。したがって、方向性電磁鋼板において、S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量は0.005%以下である。方向性電磁鋼板におけるS及びSe含有量の合計はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、方向性電磁鋼板中のS含有量及びSe含有量の合計を0.0005%未満に低減しても、製造コストが高くなるだけで、上記効果はそれほど変化しない。したがって、方向性電磁鋼板中のS及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量の好ましい下限は0.0005%である。
sol.Al:0.01%以下
アルミニウム(Al)は、方向性電磁鋼板の製造工程中において、Nと結合してAlNを形成し、インヒビターとして機能する。しかしながら、方向性電磁鋼板中のsol.Al含有量が0.01%を超えれば、鋼板中に上記インヒビターが過剰に残存するため、磁気特性が低下する。したがって、sol.Al含有量は0.01%以下である。sol.Al含有量の好ましい上限は0.004%であり、さらに好ましくは0.003%である。sol.Al含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、方向性電磁鋼板中のsol.Al含有量を0.0001%未満に低減しても、製造コストが高くなるだけで、上記効果はそれほど変化しない。したがって、方向性電磁鋼板中のsol.Al含有量の好ましい下限は0.0001%である。なお、本明細書において、sol.Alは酸可溶Alを意味する。したがって、sol.Al含有量は、酸可溶Alの含有量である。
N:0.01%以下
窒素(N)は、方向性電磁鋼板の製造工程中において、Alと結合してAlNを形成し、インヒビターとして機能する。しかしながら、方向性電磁鋼板中のN含有量が0.01%を超えれば、方向性電磁鋼板中に上記インヒビターが過剰に残存するため、磁気特性が低下する。したがって、N含有量は0.01%以下である。N含有量の好ましい上限は0.004%であり、さらに好ましくは0.003%である。N含有量はなるべく低い方が好ましい。しかしながら、方向性電磁鋼板中のN含有量の合計を0.0001%未満に低減しても、製造コストが高くなるだけで、上記効果はそれほど変化しない。したがって、方向性電磁鋼板中のN含有量の好ましい下限は0.0001%である。
本発明による方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、母材鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるもの、又は、純化焼鈍において完全に純化されずに鋼中に残存する下記の元素等であって、本発明の方向性電磁鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
[不純物について]
本発明による方向性電磁鋼板の母材鋼板中の不純物において、Cu、Sn、Sb、Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の合計含有量は0.30%以下である。
銅(Cu)、スズ(Sn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、テルル(Te)及び鉛(Pb)は、仕上焼鈍の一過程で「純化焼鈍」とも呼ばれる高温熱処理により、母材鋼板の中のCu、Sn、Sb、Bi、Te及びPbの一部が系外に排出される。これらの元素は仕上焼鈍において二次再結晶の方位選択性を高めて磁束密度を改善する作用を発揮するが、仕上焼鈍完了後は方向性電磁鋼板中に残存すると単なる不純物として鉄損を劣化させる。したがって、Cu、Sn、Sb、Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量は0.30%以下である。上述のとおりこれらの元素は不純物であるため、これらの元素の合計含有量はなるべく低い方が好ましい。
[一次被膜]
本発明による方向性電磁鋼板はさらに、上述のとおり、一次被膜を備える。一次被膜は、母材鋼板の表面上に形成されている。一次被膜の主成分はフォルステライト(MgSiO)である。より具体的には、一次被膜は50~90質量%のMgSiOを含有する。
なお、一次被膜の主成分は上記のとおりMgSiOであるが、一次被膜はCe、Zr及びCaも含有する。一次被膜中のCe含有量は0.001~8.0%である。一次被膜中のZr含有量は0.0005~4.0%である。一次被膜中のCa含有量は0.0005~4.0%である。
上述のとおり、本発明では、方向性電磁鋼板の製造方法において、上述のY、La、Ce化合物とともに、Ti、Zr、Hf化合物及びCa、Sr、Ba化合物を含有した焼鈍分離剤を用いる。これにより、方向性電磁鋼板の磁気特性を高め、一次被膜の被膜密着性、耐錆性も高めることができる。焼鈍分離剤中にY、La、Ce化合物、Ti、Zr、Hf化合物及びCa、Sr、Ba化合物が含有されるため、一次被膜も、上述の含有量のY、La、Ce、Ti、Zr、Hf、Ca、Sr及びBaを含有する。
一次被膜中のMgSiO含有量は次の方法で測定できる。方向性電磁鋼板を電解して一次被膜単体を母材鋼板の表面から分離する。分離された一次皮膜中のMgを誘導結合プラズマ質量分析法(ICP―MS)で定量分析する。得られた定量値(質量%)とMgSiOの分子量との積を、Mgの原子量で除してMgSiO当量の含有量を求める。
一次被膜中のY、La、Ce、Ti、Zr、Hf、Ca、Sr及びBa含有量は次の方法で測定できる。方向性電磁鋼板を電解して一次被膜単体を母材鋼板の表面から分離する。分離された一次皮膜中のY、La、Ce含有量(質量%)、Ti、Zr、Hf含有量(質量%)及びCa、Sr、Ba含有量(質量%)をICP―MSで定量分析する。
[GDS法によるAl発光強度のピーク位置]
本発明による方向性電磁鋼板ではさらに、一次被膜の表面から方向性電磁鋼板の板厚方向にグロー放電発光分析法による元素分析を実施したときに得られるAl発光強度のピーク位置が、一次被膜の表面から板厚方向に2.4~12.0μmの範囲内に配置される。
方向性電磁鋼板において、一次被膜と鋼板(地金)の界面は、嵌入構造を有する。具体的には、一次被膜の一部が、鋼板表面から鋼板内部に進入している。鋼板表面から鋼板内部に進入している一次被膜の一部は、いわゆるアンカー効果を発揮して、一次被膜の鋼板に対する密着性を高める。以降、本明細書では、鋼板表面から鋼板内部に進入している一次被膜の一部を、「一次被膜の根」と定義する。
一次被膜の根が鋼板内部に深く入り込んでいる領域において、一次被膜の根の主成分は、Al酸化物の一種であるスピネル(MgAl)である。グロー放電発光分析法による元素分析を実施したときに得られるAl発光強度のピークは、上記スピネルの存在位置を示している。
上記Al発光強度ピークの一次被膜表面からの深さ位置をAlピーク位置DAl(μm)と定義する。Alピーク位置DAlが2.4μm未満である場合、スピネルが鋼板表面から浅い(低い)位置に形成されていることを意味する。つまり、一次被膜の根が浅いことを意味する。この場合、一次被膜の密着性が低い。一方、Alピーク位置DAlが12.0μmを超える場合、一次被膜の根が過度に発達しており、鋼板内部の深い部分まで一次被膜の根が進入している。この場合、一次被膜の根が磁壁移動を阻害する。その結果、磁気特性が低下する。
Alピーク位置DAlが2.4~12.0μmであれば、優れた磁気特性を維持しつつ、被膜の密着性を高めることができる。Alピーク位置DAlの好ましい下限は3.0μmであり、さらに好ましくは4.0μmである。Alピーク位置DAlの好ましい上限は11.0μmであり、さらに好ましくは10.0μmである。
Alピーク位置DAlは次の方法で測定できる。周知のグロー放電発光分析法(GDS法)を用いて、元素分析を実施する。具体的には、方向性電磁鋼板の表面上をAr雰囲気にする。方向性電磁鋼板に電圧をかけてグロープラズマを発生させ、鋼板表層をスパッタリングしながら板厚方向に分析する。
グロープラズマ中で原子が励起されて発生する元素特有の発光スペクトル波長に基づいて、鋼板表層に含まれるAlを同定する。さらに、同定されたAlの発光強度を深さ方向にプロットする。プロットされたAl発光強度に基づいて、Alピーク位置DAlを求める。
元素分析における一次被膜の表面からの深さ位置は、スパッタ時間に基づいて算定可能である。具体的には、予め標準サンプルにおいて、スパッタ時間とスパッタ深さの関係(以下、サンプル結果という)を求めておく。サンプル結果を用いて、スパッタ時間をスパッタ深さに変換する。変換されたスパッタ深さを、元素分析(Al分析)した深さ位置(一次被膜の表面からの深さ位置)と定義する。本発明におけるGDS法では、市販の高周波グロー放電発光分析装置を用いることができる。
[放電痕におけるサイズ0.2μm以上のAl酸化物の個数密度ND]
本発明による方向性電磁鋼板ではさらに、Alピーク位置DAlでの面積基準の円相当径で0.2μm以上のサイズのAl酸化物の個数密度NDが0.03~0.18個/μmである。
上述のとおり、Alピーク位置DAlは、一次被膜の根の部分に相当する。一次被膜の根には、Al酸化物であるスピネル(MgAl)が多く存在する。したがって、Alピーク位置DAlでの任意の領域(たとえば、グロー放電の放電痕の底部)におけるAl酸化物の個数密度をAl酸化物個数密度NDと定義したとき、Al酸化物個数密度NDは一次被膜の根(スピネル)の鋼板表層での分散状態を示す指標となる。
Al酸化物個数密度NDが0.03個/μm未満の場合、一次被膜の根が十分に形成されていない。そのため、一次被膜の鋼板に対する密着性が低い。一方、Al酸化物個数密度NDが0.18個/μmを超える場合、一次被膜の根が過剰に発達しており、鋼板内部の深い部分まで一次被膜の根が進入している。この場合、一次被膜の根が二次再結晶および磁壁移動を阻害し、磁気特性が低下する。したがって、Al酸化物個数密度NDは0.03~0.18個/μmである。Al酸化物個数密度NDの好ましい下限は0.035個/μmであり、さらに好ましくは0.04個/μmである。数密度NDの好ましい上限は0.15個/μmであり、さらに好ましくは0.1個/μmである。
Al酸化物個数密度NDは次の方法で求めることができる。グロー放電発光分析装置により、Alピーク位置DAlまでグロー放電を実施する。Alピーク位置DAlでの放電痕のうち、任意の30μm×50μmの領域(観察領域)に対して、エネルギー分散型X線分光器(EDS)による元素分析を実施して、観察領域の特性X線強度の分布を示すマップを作成し、Al酸化物を特定する。具体的には、観察領域における酸素(O)の特性X線の最大強度に対して、50%以上のOの特性X線の強度が分析される領域を酸化物と特定する。特定された酸化物領域において、Alの特定X線の最大強度に対して、30%以上のAlの特定X線の強度が分析される領域をAl酸化物と特定する。特定されたAl酸化物は主としてスピネルであり、他に、種々のアルカリ土類金属とAlを高濃度で含むケイ酸塩である可能性がある。特定されたAl酸化物のうち、面積基準の円相当径で0.2μm以上のサイズのAl酸化物の個数をカウントし、次の式でAl酸化物個数密度ND(個/μm)を求める。
円相当径=√(4/π・(Al酸化物と特定された領域の面積(特性X線強度の分布を示すマップにおける1分析点あたりの面積×Al酸化物と特定された領域に相当する分析点数))
特性X線強度の分布を示すマップにおける、1分析点あたりの面積=観察領域面積÷分析点数
ND=円相当径0.2μm以上の特定されたAl酸化物の個数/観察領域の面積
一次被膜中のCe含有量が0.001~8.0%であり、一次被膜中のZr含有量が0.0005~4.0%であり、一次被膜中のCa含有量が0.0005~4.0%であれば、Alピーク位置DAlが2.4~12.0μmとなり、Alピーク位置DAlでのAl酸化物の個数密度NDが0.03~0.18個/μmとなる。
[特定Al酸化物面積率RAAREA
本発明による方向性電磁鋼板ではさらに、Alピーク位置DAlにおける30μm×50μmの観察領域において、複数のAl酸化物のうち、面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総面積の、観察領域中の全てのAl酸化物の総面積に対する比率(特定Al酸化物面積率RAAREA)が75.0%以上である。観察領域の面積は、たとえば任意の30μm×50μmの領域とすればよく、Alピーク位置DAlにおいて任意に選択すればよい。
上述のとおり、Alピーク位置DAlは、一次被膜の根の部分に相当する。一次被膜の根には、Al酸化物であるスピネル(MgAl)が多く存在する。したがって、特定Al酸化物面積率RAAREAは、Al酸化物個数密度NDと同様に、一次被膜の根(Al酸化物)の分散状態を示す。
30μm×50μmの観察領域において、複数のAl酸化物のうち、面積が0.4~10.0μmのAl酸化物の総面積が、観察領域中の全てのAl酸化物の総面積の75.0%以上である場合、密着性向上に寄与可能な特定Al酸化物の深さ位置が揃っていることを意味する。このことは、得られた一次被膜内のAl酸化物粒子の大きさがほぼ均一であり、一次被膜が緻密であることを意味する。
特定Al酸化物面積率RAAREAが低すぎれば、一次被膜が緻密でなく、耐錆性が低下する。したがって、特定Al酸化物面積率RAAREAは75.0%以上である。好ましい特定Al酸化物面積率RAAREAは84.0%以上であり、さらに好ましくは90.0%以上である。
なお、上記観察領域において、Al酸化物の面積が0.4μm未満であれば、一次被膜の根として十分に成長していない。一方、Al酸化物の面積が10.0μmを超えれば、一次被膜の根が過剰に多く発達する。その結果、一次被膜が緻密ではなく、耐錆性が低下する。
特定Al酸化物面積率RAAREAは次の方法で求めることができる。グロー放電発光分析装置により、Alピーク位置DAlまでグロー放電を実施する。Alピーク位置DAlでの放電痕のうち、30μm×50μmの任意の領域(観察領域)に対して、エネルギー分散型X線分光器(EDS)による元素分析を実施して、観察領域中のAl酸化物を特定する。具体的には、観察領域における酸素(O)の特性X線の最大強度に対して、50%以上のOの特性X線の強度が分析される領域を酸化物と特定する。特定された酸化物領域において、Alの特定X線の最大強度に対して、30%以上のAlの特定X線の強度が分析される領域をAl酸化物と特定する。特定されたAl酸化物は主としてスピネルであり、他に、種々のアルカリ土類金属とAlを高濃度で含むケイ酸塩である可能性がある。測定結果に基づいて、観察領域におけるAl酸化物の分布図を作成する。観察領域の面積は例えば、30μm×50μmとすればよく、任意のAlピーク位置DAlで選択すればよい。
作成された分布図(観察領域)において、各Al酸化物の面積を算出する。算出結果に基づいて、分布図内において、面積が0.4~10.0μmのAl酸化物を、特定Al酸化物と認定する。認定された特定Al酸化物の総面積を求める。さらに、分布図中の全てのAl酸化物の総面積を求め、次式に基づいて特定Al酸化物面積率RAAREAを求める。
特定Al酸化物面積率RAAREA=観察領域中の特定Al酸化物の総面積/観察領域中の全てのAl酸化物の総面積×100
[製造方法]
本発明による方向性電磁鋼板の製造方法の一例を説明する。
方向性電磁鋼板の製造方法の一例は、冷延工程と、脱炭焼鈍工程と、仕上げ焼鈍工程とを備える。以下、各工程について説明する。
[冷延工程]
冷延工程では、熱延鋼板に対して冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。熱延鋼板は次の化学組成を含有する。
C:0.1%以下、
熱延鋼板中のC含有量が0.1%を超えれば、脱炭焼鈍に必要となる時間が長くなる。この場合、製造コストが高くなり、かつ、生産性も低下する。したがって、熱延鋼板のC含有量は0.1%以下である。熱延鋼板のC含有量の好ましい上限は0.092%であり、さらに好ましくは0.085%である。熱延鋼板のC含有量の下限は0.005%であり、好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.04%である。
Si:2.5~4.5%、
製品である方向性電磁鋼板の化学組成の項目で説明したとおり、Siは鋼の電気抵抗を高めるが、過剰に含有されれば、冷間加工性が低下する。熱延鋼板のSi含有量が2.5~4.0%であれば、仕上げ焼鈍工程後の方向性電磁鋼板のSi含有量が2.5~4.5%となる。熱延鋼板のSi含有量の好ましい上限は4.0%であり、さらに好ましくは3.8%である。熱延鋼板のSi含有量の好ましい下限は2.6%であり、さらに好ましくは2.8%である。
Mn:0.02~0.2%
製品である方向性電磁鋼板の化学組成の項目で説明したとおり、製造工程中において、MnはS及びSeと結合して析出物を形成し、インヒビターとして機能する。Mnはさらに、鋼の熱間加工性を高める。熱延鋼板のMn含有量が0.02~0.2%であれば、仕上げ焼鈍工程後の方向性電磁鋼板のMn含有量が0.02~0.2%となる。熱延鋼板のMn含有量の好ましい上限は0.13%であり、さらに好ましくは0.1%である。熱延鋼板のMn含有量の好ましい下限は0.03%であり、さらに好ましくは0.04%である。
S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005~0.07% 製造工程中において、硫黄(S)及びセレン(Se)はMnと結合して、MnS及びMnSeを形成する。MnS及びMnSeはいずれも、二次再結晶中の結晶粒成長を抑制するために必要なインヒビターとして機能する。S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量が0.005%未満であれば、上記効果が得られにくい。一方、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量が0.07%を超えれば、製造工程中において二次再結晶が発現せず、鋼の磁気特性が低下する。したがって、熱延鋼板中において、S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量は0.005~0.07%である。S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい下限は0.008%であり、さらに好ましくは0.016%である。S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい上限は0.06%であり、さらに好ましくは0.05%である。
sol.Al:0.005~0.05%
製造工程中において、アルミニウム(Al)は、Nと結合してAlNを形成する。AlNはインヒビターとして機能する。熱延鋼板中のsol.Al含有量が0.01%未満であれば、上記効果が得られない。一方、熱延鋼板中のsol.Al含有量が0.05%を超えれば、AlNが粗大化する。この場合、AlNがインヒビターとして機能しにくくなり、二次再結晶が発現しない場合がある。したがって、熱延鋼板中のsol.Al含有量は0.005~0.05%である。熱延鋼板中のsol.Al含有量の好ましい上限は0.04%であり、さらに好ましくは0.035%である。熱延鋼板中のsol.Al含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.015%である。
N:0.001~0.030%
製造工程中において、窒素(N)はAlと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する。熱延鋼板中のN含有量が0.001%未満であれば、上記効果が得られない。一方、熱延鋼板中のN含有量が0.030%を超えれば、AlNが粗大化する。この場合、AlNがインヒビターとして機能しにくくなり、二次再結晶が発現しない場合がある。したがって、熱延鋼板中のN含有量は0.001~0.030%である。熱延鋼板中のN含有量の好ましい上限は0.012%であり、さらに好ましくは0.010%である。熱延鋼板中のN含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは0.006%である。
本発明の熱延鋼板の化学組成の残部は、Fe及び不純物からなる。ここで、不純物とは、熱延鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、または製造環境などから混入されるものであって、本実施形態の熱延鋼板に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。
[任意元素について]
本発明による熱延鋼板はさらに、Feの一部に代えて、Cu、Sn及びSbからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.6%以下含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素である。
Cu、Sn及びSbからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0~0.6%
銅(Cu)、スズ(Sn)及びアンチモン(Sb)はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Cu、Sn及びSbはいずれも、方向性電磁鋼板の磁束密度を高める。Cu、Sn及びSbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu、Sn及びSb含有量が合計で0.6%を超えれば、脱炭焼鈍時に内部酸化層が形成しにくくなる。この場合、仕上げ焼鈍時に、焼鈍分離剤のMgO及び内部酸化層のSiOが反応して進行する一次被膜形成が遅延する。その結果、一次皮膜の密着性が低下する。また、純化焼鈍後にCu、Sn、Sbが不純物元素として残存しやすくなる。その結果、磁気特性が劣化する。したがって、Cu、Sn及びSbからなる群から選択される1種以上の元素の含有量は合計で0~0.6%である。Cu、Sn及びSbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい下限は0.005%であり、さらに好ましくは、0.007%である。Sn及びSbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい上限は0.5%であり、さらに好ましくは、0.45%である。
本発明による熱延鋼板はさらに、Feの一部に代えて、Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.03%以下含有してもよい。これらの元素はいずれも任意元素である。
Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0~0.03%
ビスマス(Bi)、テルル(Te)及び鉛(Pb)はいずれも任意元素であり、含有されなくてもよい。含有される場合、Bi、Te及びPbはいずれも、方向性電磁鋼板の磁束密度を高める。これらの元素が少しでも含有されれば、この効果がある程度得られる。しかしながら、これらの元素の合計含有量が0.03%を超えれば、仕上げ焼鈍時にこれらの元素が表面に偏析して、一次被膜と鋼板の界面が平たん化する。この場合、一次被膜の被膜密着性が低下する。したがって、Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量は0~0.03%である。Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい下限値は、0.0005%であり、さらに好ましくは、0.001%である。Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素の合計含有量の好ましい上限は0.02%であり、さらに好ましくは0.015%である。
上述の化学組成を有する熱延鋼板は、周知の方法で製造される。熱延鋼板の製造方法の一例は次のとおりである。上述の熱延鋼板と同じ化学組成を有するスラブを準備する。スラブは周知の精錬工程及び鋳造工程を実施することにより製造される。スラブを加熱する。スラブの加熱温度はたとえば、1280℃超~1350℃である。加熱されたスラブに対して熱間圧延を実施し、熱延鋼板を製造する。
準備された熱延鋼板に対して、冷間圧延を実施して、母材鋼板である冷延鋼板を製造する。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、冷間圧延を実施する。1回又は複数回の冷間圧延を実施して、製品板厚(製品としての板厚)を有する冷延鋼板を製造する。
1回又は複数回での冷間圧延における、冷延率は80%以上である。ここで、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熱延鋼板の板厚)×100
なお、冷延率の好ましい上限は95%である。また、熱延鋼板に対して冷間圧延を実施する前に、熱延鋼板に対して熱処理を実施してもよいし、酸洗を実施してもよい。
[脱炭焼鈍工程]
冷延工程により製造された鋼板に対して、脱炭焼鈍を実施し、必要に応じて窒化焼鈍を行う。脱炭焼鈍は、周知の水素-窒素含有湿潤雰囲気中で実施される。脱炭焼鈍により、方向性電磁鋼板のC濃度を、磁気時効劣化を抑制可能な50ppm以下に低減する。脱炭焼鈍ではさらに、鋼板において、一次再結晶が発現して、冷延工程により導入された加工ひずみが解放される。さらに、脱炭焼鈍工程では、鋼板の表層部にSiOを主成分とする内部酸化層が形成される。脱炭焼鈍での焼鈍温度は周知であり、たとえば750~950℃である。焼鈍温度での保持時間はたとえば、1~5分である。
[仕上焼鈍工程]
脱炭焼鈍工程後の鋼板に対して、仕上焼鈍工程を実施する。仕上焼鈍工程では、はじめに、鋼板の表面に焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布する。そして、水性スラリーを塗布された鋼板に対して焼鈍(仕上焼鈍)を実施する。
[水性スラリーについて]
水性スラリーは、後述する焼鈍分離剤に工業用純水を加え、攪拌して精製する。焼鈍分離剤と工業用純水の比率は、ロールコーターで塗布した時に、所要の塗布量となるように決定すればよく、例えば、2倍以上20倍以下が好ましい。焼鈍分離剤に対する水の比率が2倍未満である場合、水スラリーの粘度が高くなり過ぎて、焼鈍分離剤を鋼板表面に均一に塗布できないので好ましくない。焼鈍分離剤に対する水の比率が20倍超である場合、引き続く乾燥工程で水スラリーの乾燥が不十分となり、仕上焼鈍において残存した水分が鋼板を追加酸化させることで、一次被膜の外観が劣化するので好ましくない。
[焼鈍分離剤について]
本発明において、仕上焼鈍工程で使用される焼鈍分離剤は、酸化マグネシウム(MgO)と、添加剤とを含有する。MgOは焼鈍分離剤の主成分であり、「主成分」とはある物質に50質量%以上含まれている成分ことを言い、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。焼鈍分離剤の鋼板への付着量は、片面あたり、例えば、2g/m以上10g/m以下が好ましい。焼鈍分離剤の鋼板への付着量が2g/m未満である場合、仕上焼鈍において、鋼板同士が焼き付いてしまうので好ましくない。焼鈍分離剤の鋼板への付着量が10g/m超である場合、製造コストが増大するので好ましくない。焼鈍分離剤の塗布は、水性スラリーによる塗布の代わりに、静電塗布などでも構わない。
添加剤は、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上とを含有し、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき、Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%である。焼鈍分離剤において、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径の前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり、Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量とTi、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%である。焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0である。
[添加剤]
添加剤は、Y、La、Ce化合物、Ti、Zr、Hf化合物及びCa、Sr、Ba化合物を含有する。Y、La、Ce化合物、Ti、Zr、Hf化合物及びCa、Sr、Ba化合物の含有量は次のとおりである。
[Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物]
Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物(Y、La、Ce化合物という)は、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき酸化物換算で合計0.8~8.0%含有される。ここで、焼鈍分離剤中に含有されるある1種のY、La、Ce化合物をMREと定義し、前記焼鈍分離剤におけるMREの酸化物換算の含有量WRE(質量%)は次のとおりである。
RE=(MRE添加量(質量%))/(MREの分子量)×((Yの分子量)×(MRE1分子あたりのY原子数/2)+(Laの分子量)×(MRE1分子あたりのLa原子数/2)+(CeOの分子量)×(MRE1分子あたりのCe原子数))
また、前記MREについて、前記焼鈍分離剤に含まれるMg原子の数に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比xREは次のとおりである。
RE=((MRE1分子あたりのYの原子数)+(MRE1分子あたりのLaの原子数)+(MRE1分子あたりのCeの原子数))×(MREの添加量(質量%)/MREの分子量)×(MgOの分子量/100)
したがって、1種または2種以上のY、La、Ce化合物を添加した焼鈍分離剤における、MgO含有量を質量%で100%としたときのY、La、Ce化合物の酸化物換算の合計含有量CRE(以下、Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CREという)および焼鈍分離剤におけるMg原子の数に対するY、La、Ce原子の数の総和の比XRE(以下、Y、La、Ce原子の存在比XREという)は、それぞれ、焼鈍分離剤中に含有されるY、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物種それぞれのWREの総和、xREの総和である。
Y、La、Ce化合物はたとえば、酸化物、または後述の乾燥処理及び仕上焼鈍処理で一部又は全部が酸化物に変化する水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等である。Y、La、Ce化合物は、一次被膜が凝集するのを抑制する。Y、La、Ce化合物はさらに、酸素放出源として機能する。そのため、仕上げ焼鈍で形成される一次被膜の根の成長が促進されるとともに被膜の酸化物が緻密になる。その結果、一次被膜の鋼板に対する密着性が高まり、さらに耐錆性が向上する。酸化物換算含有量CREが0.8%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、酸化物換算含有量CREが8.0%を超えれば、一次被膜の根が過剰に発達する。この場合、一次被膜の根が磁壁移動を阻害するため、磁気特性が低下する。酸化物換算含有量CREが8.0%を超えればさらに、焼鈍分離剤中のMgO含有量が低くなるため、フォルステライトの生成が抑制される。つまり、反応性が低下する。したがって、酸化物換算含有量CREは0.8~8.0%である。酸化物換算含有量CREの好ましい下限は1.0%であり、さらに好ましくは2.0%である。酸化物換算含有量CREの好ましい上限は6.0%であり、さらに好ましくは4.5%である。
[Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物]
Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物(Ti、Zr、Hf化合物という)は、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき酸化物換算で合計0.5~9.0%含有される。ここで、焼鈍分離剤中に含有されるある1種のTi、Zr、Hf化合物をMG4と定義し、前記焼鈍分離剤におけるMG4の酸化物換算の含有量WG4(質量%)は次のとおりである。
G4=(MG4添加量(質量%))/(MG4の分子量)×((TiOの分子量)×(MG41分子あたりのTi原子数)+(ZrOの分子量)×(MG41分子あたりのZr原子数)+(HfOの分子量)×(MG41分子あたりのHf原子数))
また、前記MG4について、前記焼鈍分離剤に含まれるMg原子の数に対する、Ti、Zr、Hf原子の総和の比xG4は次のとおりである。
G4=((MG41分子あたりのTiの原子数)+(MG41分子あたりのZrの原子数)+(MG41分子あたりのHfの原子数))×(MG4の添加量(質量%)/MG4の分子量)×(MgOの分子量/100)
したがって、1種または2種以上のTi、Zr、Hf化合物を添加した焼鈍分離剤における、MgO含有量を質量%で100%としたときのTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算の合計含有量CG4(以下、Ti、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4という)および、焼鈍分離剤におけるMg原子の数に対するTi、Zr、Hf原子の総和の比XG4(以下、Ti、Zr、Hf原子の存在比XG4という)は、それぞれ、焼鈍分離剤中に含有されるTi、Zr、Hfからなる群から選択される金属の各化合物のWG4の総和、xG4の総和である。
Ti、Zr、Hf化合物はたとえば、酸化物および後述の乾燥処理及び仕上焼鈍処理で一部又は全部が酸化物に変化する水酸化物、炭酸塩、硫酸塩等である。Ti、Zr、Hf化合物は、Y、La、Ce化合物と共に焼鈍分離剤に含有される場合、仕上げ焼鈍中にY、La、Ce化合物の一部と反応して複合酸化物を形成する。複合酸化物が形成されれば、Y、La、Ce化合物が単独で含有される場合と比較して、焼鈍分離剤の酸素放出能を増加できる。そのため、Y、La、Ce化合物に代えて、Ti、Zr、Hf化合物が含有されることにより、過剰なY、La、Ce化合物含有に伴う磁気特性の低下を抑制しつつ、一次被膜の根の成長を促進し、一次被膜の鋼板に対する密着性を高めることができる。酸化物換算含有量CG4が0.5%未満であれば、上記効果を十分に得られない。一方、酸化物換算含有量CG4が9.0%を超えれば、焼鈍分離剤中のMgO含有量が低くなるため、フォルステライトの生成が抑制される。つまり、反応性が低下して、表面酸化物の量が減少した結果、耐錆性が劣化する。またさらに、酸化物換算含有量CG4が9.0%を超えれば、磁気特性が低下する場合がある。酸化物換算含有量CG4が0.5~9.0%であれば、耐錆性の低下及び磁気特性の低下を抑制しつつ、一次被膜の母材鋼板への密着性を高めることができる。
酸化物換算含有量CG4の好ましい下限は1.0%であり、さらに好ましくは2.0%である。酸化物換算含有量CG4の好ましい上限は8.0%であり、さらに好ましく7.5%である。
[Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE及びTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4の合計含有量]
Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE及びTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4の合計含有量は2.0~12.5%である。上記合計含有量が2.0%未満であれば、一次被膜の根が十分に成長せず、一時皮膜の鋼板に対する密着性が低下する。一方、上記合計含有量が12.5%を超えれば、一次被膜の根が過剰に発達して、磁気特性が低下する。したがって、Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE及びTi、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4の合計含有量は2.0~12.5%である。この合計含有量の好ましい下限は3.0%であり、好ましい上限は11.0%である。
[Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物]
Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物(Ca、Sr、Ba化合物という)は、焼鈍分離剤中のMgO含有量を質量%で100%としたとき硫酸塩換算で合計0.5~8.0%含有される。ここで、焼鈍分離剤中のある1種のCa、Sr、Ba化合物をMAEと定義したとき、焼鈍分離剤中のMgO含有量を100%としたときMAEの硫酸塩換算での含有量WAEは次のとおりである。
AE=MAEの質量%/MAEの分子量×((MAE1分子あたりのCaの原子数)×(CaSO分子量)+(MAE1分子あたりのSrの原子数)×(SrSO分子量)+(MAE1分子あたりのBaの原子数)×(BaSO分子量))
したがって、1種または2種以上のCa、Sr、Ba化合物を添加した焼鈍分離剤における、MgO含有量を質量%で100%としたときのCa、Sr、Ba化合物の硫酸塩換算の合計含有量CAE(以下、Ca、Sr、Ba化合物の酸化物換算含有量CAEという)はWG4の総和である。
Ca、Sr、Ba化合物はたとえば、硫酸塩、水酸化物、炭酸塩などである。Ca、Sr、Baイオンは被膜中の拡散が速いため、Ca、Sr、Ba化合物の添加によって被膜の生成速度が高まり、被膜が緻密となって耐錆性が改善する。硫酸塩換算含有量CAEが0.5%未満であれば、上記効果を十分に得られない。一方、硫酸塩換算含有量CAEが8.0%を超えれば、一次被膜の根が過剰に発達し、磁気特性が低下する場合がある。また、硫酸塩換算含有量CAEが8.0%を超えれば、鋼板内部の酸化物が緻密になりすぎて、仕上焼鈍後段における鋼板からの脱ガスにより被膜に微小な欠陥が生じ、耐錆性が劣化する。硫酸塩換算含有量CAEが0.5~8.0%であれば、磁気特性の低下を抑制しつつ、一次被膜の母材鋼板への密着性を高めることができ、かつ、方向性電磁鋼板の耐錆性を高めることができる。
Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径PSAEは12μm以下である。Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径PSAEが12μmを超えれば、被膜の形成が早まらず、Y、La、Ce化合物とTi、Zr、Hf化合物を複合添加する効果によって被膜密着性が向上しても、被膜が緻密にならず、耐錆性が改善しにくい。したがって、平均粒径PSAEは12μm以下である。平均粒径PSAEの好ましい上限は8μmであり、さらに好ましくは6μmである。平均粒径PSAEの下限については特に限定されないが、工業生産上、たとえば、0.01μm以上となる。
平均粒径PSREはY、La、Ce化合物粉末を、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置を用いて、JIS Z8825(2013)に準拠したレーザ回折・散乱法による測定を実施する。これにより、平均粒径PSREを求めることができる。また同様にして、平均粒径PSAEはCa、Sr、Ba化合物粉末を、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置を用いて、JIS Z8825(2013)に準拠したレーザ回折・散乱法による測定を実施する。これにより、平均粒径PSAEを求めることができる。
上述のとおり、Ca、Sr、Baイオンは一次被膜中の拡散が速いため、Ca、Sr、Ba化合物の添加によって一次被膜の生成速度が高まる。また、Ca、Sr、Ba化合物を小径化することで一次被膜の形成速度はさらに高まる。酸素放出能を有するY、La、Ce化合物とCa、Sr、Ba化合物の粒径比を特定範囲に制御することで、Ca、Sr、Ba化合物を単に小径化するよりも一次被膜の形成がさらに促進され、一次被膜の各構成単位である酸化物粒子の大きさが均一かつ微細となり、緻密な被膜が得られる。その結果、鋼板表面の露出が低減し、方向性電磁鋼板の耐錆性が改善する。その観点から、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径のY、La、Ce化合物の平均粒径に対する比(平均粒径比RAAE/RE)は0.1~3.0である。平均粒径比RAAE/REが0.1未満の場合はCa、Sr、Ba化合物の分解に対する酸素放出能が不足して、Ca、Sr、Baの被膜中への拡散流束が小さくなり、上記効果が得られない。また、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径のY、La、Ce化合物の平均粒径に対する比(平均粒径比RAAE/RE)が3.0を超える場合は、Ca、Sr、Baの拡散サイトが限定されるため、Ca、Sr、Baの被膜中への拡散流束が小さくなるため、上記効果が得られない。
平均粒径比RAAE/REは次の方法で求める。上述の平均粒径PSREと同じ測定方法により、平均粒径PSAEを求める。得られた平均粒径PSRE及びPSAEを用いて、次式により平均粒径比RAAE/REを求める。
平均粒径比RAAE/RE=平均粒径PSAE/平均粒径PSRE
[焼鈍分離剤中での原子数での(Y+La+Ce)/(Ti、Zr、Hf)比]
焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比(XRE/XG4)が0.18~4.0である。XRE/XG4が0.18未満であれば、仕上げ焼鈍中において、Y、La、Ce原子と反応しないTi、Zr、Hfが増えすぎた結果、被膜が緻密にならない。そのため、耐錆性が劣化する。一方、XRE/XG4が4.0を超えても、被膜の成長が促進されず、密着性が低下する。XRE/XG4が0.18~4.0であれば、一次被膜の鋼板に対する密着性が高まる。XRE/XG4の好ましい下限は0.3であり、さらに好ましくは0.5である。XRE/XG4の好ましい上限は3.0であり、さらに好ましくは2.0である。
[焼鈍分離剤中のNRE、NG4、NAE
焼鈍分離剤を調整する際に、Y,La,Ceなどの希土類元素化合物やTi,Zr,Hrなどの金属化合物、Ca,Sr,Baなどの添加剤の原料粉体中の粒子の個数密度が不十分であると、一次被膜の発達が不十分な領域が生じ、密着性及び耐錆性が低下する場合がある。焼鈍分離剤に含有される原料粉末中のY,La,Ceからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度NRE、Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度NG4およびCa,Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度NAEは、それぞれ20億個/g以上である。これらの金属化合物の粒径は、体積基準の球相当径として求められ、レーザー回折式粒度分布測定装置にて原料粉末にする前のそれぞれの金属化合物粉体を測定して得られる粒子数基準の粒度分布から求められる。
ここで、前記粒子数基準の粒度分布とは、0.1~0.15μmの範囲の任意の値を最小径、2000~4000μmの中の任意の値を最大径とする粒径範囲を、30以上の区間となるよう、対数スケールにおける等しい幅で分割したのち、各区間の粒子の全粒子に対する存在頻度(%)を示すものである。ここで、各区間の代表粒径Dは、それぞれの区間の上限値DMAX[μm]と下限値DMIN[μm]を用いて、
D=10^((LogDMAX+LogDMIN)/2)
として求められる。
さらに、各区間の粒子が、原料粉末100個の粒子に占める重量w[g]は、全粒子に対する存在頻度f、代表粒径D[μm]および金属化合物の比重d[g/μm]を用いて、
w=f・d・(D^3・π)/6
として求められる。
全区間のwの総和W[g]は原料粉末粒子100個の平均重量であるため、1gの金属化合物粉体中の粒子数n[個/g]は
n=100/W
として求められる。
Y,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度NREを求める場合、原料粉末中のそれぞれの金属化合物粉体の1g中の粒子数nを算出し、それぞれの金属化合物のスラリー中の含有量c(%)とそのすべての含有量cの総和C(%)を用いて、
RE=Σ(n・c/C)
として求められる。NG4およびNAEも同様にして求められる。
REまたはNG4が20億個/g未満であれば、仕上げ焼鈍中において、一次被膜の根の成長効果が偏り,根の成長が十分促進されない領域が生じる。その結果、一次被膜の鋼板に対する密着性が十分に得られないばかりか、アルカリ土類金属元素の拡散経路が確保できず、耐錆性劣化につながる。NREおよびNG4が20億個/g以上であれば、一次被膜の密着性が高まる。Y,La,CeやTi,Zr,Hfなどは仕上げ焼鈍中に酸素を放出する効果があり、Y,La,Ceが低温から高温にかけて緩やかに酸素を放出する。一方、Ti,Zr,Hfは酸素の放出期間は比較的短いと考えられるが、Y,La,Ceの酸素放出効果を高める効果があり、被膜の発達に必要な内部酸化層の凝集を持続的に抑えることができると考えられる。そのため、個数密度を高くして分離剤層中での分散状態を高めることで、この相互作用が効果的に得られると考えられる。
RAAE/REが好ましい範囲内であり、かつ、NRE、NG4、NAEが20億個/g以上であれば、被膜の発達がより顕著となり、耐錆性が良好となる。この理由は、Y、La、Ce化合物とCa、Sr、Ba化合物の粒径を同程度に揃えることにより、スラリーを調製する際に、XRE/XG4が上述した好ましい範囲であると、Ti,Zr,Hf化合物がY,La,Ce化合物の近傍に配置され、酸素放出が強化された領域が板面に対して偏りなく確保でき、拡散の速いアルカリ土類金属の拡散経路が恒温焼鈍でも維持されることで、被膜のより均一な発達が促進されるためと考えられる。
一方、RAAE/REが好ましい範囲外であるか、または、NRE、NG4、NAEが不足(20億個/g未満)であると、一次被膜の発達が不十分な領域が生じる。この場合、耐錆性が低下する。
[仕上げ焼鈍工程の製造条件]
仕上げ焼鈍工程はたとえば、次の条件で実施する。仕上げ焼鈍の前に、乾燥処理を実施する。初めに、鋼板の表面に水性スラリーの焼鈍分離剤を塗布する。表面に焼鈍分離剤が塗布された鋼板を400~1000℃に保持した炉内に装入し、保持する(乾燥処理)。これにより、鋼板表面に塗布された焼鈍分離剤が乾燥する。保持時間はたとえば10~90秒である。
焼鈍分離剤を乾燥後、仕上げ焼鈍を実施する。仕上げ焼鈍では、焼鈍温度を1150~1250℃として、母材鋼板(冷延鋼板)を均熱する。均熱時間はたとえば15~30時間である。仕上げ焼鈍における炉内雰囲気は周知の雰囲気である。
以上の製造工程により製造された方向性電磁鋼板では、MgSiOを主成分として含有する一次被膜が形成される。さらに、Alピーク位置DAlが一次被膜の表面から2.4~12.0μmの範囲内に配置される。さらに、Al酸化物個数密度NDが0.03~0.18個/μmになる。さらに、Al発光強度のピーク位置における観察領域内の複数のAl酸化物のうち、断面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総断面積の、観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積に対する比率(以下、特定Al酸化物面積率RAAREAという)が75.0%以上になる。
なお、脱炭焼鈍工程及び仕上げ焼鈍工程により、熱延鋼板の化学組成の各元素が鋼中成分からある程度取り除かれる。仕上げ焼鈍工程での組成変化(および過程)は「純化(焼鈍)」と呼ばれることがあり、結晶方位を制御するために活用されるSn、Sb、Bi、Te及びPbの他、特に、インヒビターとして機能するS、Al、N等は大幅に取り除かれる。そのため、熱延鋼板の化学組成と比較して、方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成中の元素含有量は上記のとおり低くなる。上述の化学組成の熱延鋼板を用いて上記製造方法を実施すれば、上記化学組成の母材鋼板を有する方向性電磁鋼板を製造できる。
[二次被膜形成工程]
本発明による方向性電磁鋼板の製造方法の一例ではさらに、仕上げ焼鈍工程後に二次被膜形成工程を実施してもよい。二次被膜形成工程では、仕上げ焼鈍の降温後の方向性電磁鋼板の表面に、コロイド状シリカ及びリン酸塩を主体とする絶縁コーティング剤を塗布した後、焼付けを実施する。これにより、一次被膜上に、張力絶縁被膜である二次被膜が形成される。
[磁区細分化処理工程]
本発明による方向性電磁鋼板はさらに、仕上げ焼鈍工程又は二次被膜形成工程後に、磁区細分化処理工程を実施してもよい。磁区細分化処理工程では、方向性電磁鋼板の表面に、磁区細分化効果のあるレーザ光を照射したり、表面に溝を形成したりする。この場合、さらに磁気特性に優れる方向性電磁鋼板が製造できる。
以下に、本発明の態様を実施例により具体的に説明する。これらの実施例は、本発明の効果を確認するための一例であり、本発明を限定するものではない。
[方向性電磁鋼板の製造]
表1に示す化学組成の溶鋼を、真空溶解炉にて製造した。製造された溶鋼を用いて、連続鋳造法によりスラブを製造した。
Figure 0007211436000001
スラブを1350℃で加熱した。加熱されたスラブに対して熱間圧延を実施して、2.3mmの板厚を有する熱延鋼板を製造した。熱延鋼板の化学組成は溶鋼と同じであり、表1のとおりであった。
熱延鋼板に対して焼鈍処理を実施し、その後、熱延鋼板に対して酸洗を実施した。熱延鋼板に対しての焼鈍処理の条件、及び、熱延鋼板に対しての酸洗条件は、いずれの試験番号も同じとした。
酸洗後の熱延鋼板に対して、冷間圧延を実施し、0.22mmの板厚を有する冷延鋼板を製造した。いずれの試験番号においても、冷延率は90.4%であった。
冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を実施した。一次再結晶焼鈍での焼鈍温度はいずれの試験番号においても、750~950℃であり、焼鈍温度での保持時間は2分であった。
一次再結晶焼鈍後の冷延鋼板に対して、水性スラリーを塗布、乾燥させて、焼鈍分離剤を片面あたり、5g/mの割合で塗布した。なお、水性スラリーは、焼鈍分離剤(原料粉末)と工業用純水とを1:5の配合比で混合して調整した。焼鈍分離剤は、MgOと、表2及び表3に示す添加剤を含有した。なお、表2及び表3に示す焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の含有量CRE(質量%)は、焼鈍分離剤中のMgOを質量%で100%としたときの酸化物換算でのY、La、Ce化合物の合計含有量(Y、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE)を意味する。同様に、表2及び表3に示すY、La、Ce存在比XREは焼鈍分離剤中に含まれるMg原子の数に対するY、La、Ce原子の数の総和の比を意味する。同様に、表2及び表3に示す焼鈍分離剤中のTi、Zr、Hf化合物の含有量CG4(質量%)は、焼鈍分離剤中のMgOを質量%で100%としたときの酸化物換算でのTi、Zr、Hf化合物の合計含有量(Ti、Zr、Hf化合物の酸化物換算含有量CG4)を意味する。同様に、表2及び表3に示すTi、Zr、Hf存在比XG4は、焼鈍分離剤中に含まれるMg原子の数に対する、Ti、Zr、Hf原子の数の総和の比を意味する。同様に、表2及び表3に示す焼鈍分離剤中のCa、Sr、Ba化合物の含有量CAE(質量%)は、焼鈍分離剤中のMgOを質量%で100%としたときの硫酸塩換算でのCa、Sr、Ba化合物の合計含有量(Ca、Sr、Ba化合物の硫酸塩換算含有量CAE)を意味する。同様に、表2及び表3に示すY,La,Ce個数密度NREは、水性スラリーに調整する前の焼鈍分離剤中におけるY,La,Ceからなる群から選択される金属化合物原料粉末中の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度を意味する。同様に、表2及び表3に示すTi,Zr,Hf個数密度NG4は、水性スラリーに調整する前の焼鈍分離剤中におけるTi,Zr,Hfからなる群から選択される金属化合物原料粉末中の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度を意味する。同様に、表2及び表3に示すCa、Sr、Ba個数密度NAEは、水性スラリーに調整する前の焼鈍分離剤中におけるCa、Sr、Baからなる群から選択される金属化合物原料粉末中の粒径0.1μm以上の粒子の個数密度を意味する。なお、粒径は、体積基準の球相当径である。
Figure 0007211436000002
Figure 0007211436000003
表2及び表3中の平均粒径PSAE(μm)は、上述の測定方法により測定されたCa、Sr、Ba化合物の平均粒径を意味する。表2及び表3中の平均粒径PSRE(μm)は、上述の測定方法により測定されたY、La、Ce化合物の平均粒径を意味する。表2及び表3中のRAAE/REは、上述の測定方法により測定された、Ca、Sr、Ba化合物の平均粒径の、Y、La、Ce化合物の平均粒径に対する比を意味する。
水性スラリーが表面に塗布された冷延鋼板に対して、いずれの試験番号においても900℃にて10秒乾燥処理を実施して、水性スラリーを乾燥した。乾燥後、仕上げ焼鈍処理を実施した。仕上げ焼鈍処理では、いずれの試験番号においても、1200℃で20時間保持した。以上の製造工程により、母材鋼板と一次被膜とを有する方向性電磁鋼板を製造した。
[方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成分析]
製造された試験番号1~100の方向性電磁鋼板の母材鋼板に対して、スパーク放電発光析法および、原子吸光分析法により、母材鋼板の化学組成を求めた。求めた化学組成を表4及び表5に示す。
Figure 0007211436000004
Figure 0007211436000005
[評価試験]
[Alピーク位置DAl測定試験]
各試験番号の方向性電磁鋼板に対して、次の測定方法によりAlピーク位置DAlを求めた。具体的には、方向性電磁鋼板の表層に対してGDS法を用いた元素分析を実施し、方向性電磁鋼板の表面から深さ方向に100μmの範囲(表層)で元素分析を実施し、表層中の各深さ位置に含まれるAlを同定した。同定されたAlの発光強度を表面から深さ方向にプロットした。プロットされたAl発光強度のグラフに基づいて、Alピーク位置DAlを求めた。求めたAlピーク位置DAlを表6及び表7に示す。
Figure 0007211436000006
Figure 0007211436000007
[Al酸化物の数密度ND測定試験]
各試験番号の方向性電磁鋼板に対して、Alピーク位置DAlでのAl酸化物個数密度ND(個/μm)を次の方法で求めた。グロー放電発光分析装置により、Alピーク位置DAlまでグロー放電を実施した。Alピーク位置DAlでの放電痕のうち、任意の52μm×39μmの領域(観察領域)に対して、エネルギー分散型X線分光器(EDS)による元素分析を実施して、観察領域中のAl酸化物を特定した。観察領域中の析出物のうち、AlとOとを含有したものをAl酸化物と特定した。特定されたAl酸化物の個数をカウントし、次の式でAl酸化物個数密度ND(個/μm)を求めた。
ND=特定されたAl酸化物の個数/観察領域の面積
求めたAl酸化物個数密度NDを表6及び表7に示す。
[特定Al酸化物面積率RAAREA測定試験]
特定Al酸化物面積率RAAREAは次の方法で求めた。グロー放電発光分析装置により、Alピーク位置DAlまでグロー放電を実施した。Alピーク位置DAlでの放電痕のうち、任意の30μm×50μmの領域(観察領域)に対して、エネルギー分散型X線分光器(EDS)による元素分析を実施して、観察領域中のAl酸化物を特定した。具体的には、観察領域におけるOの特性X線の最大強度に対して、50%以上のOの特性X線の強度が分析される領域を酸化物と特定した。特定された酸化物領域において、Alの特定X線の最大強度に対して、30%以上のAlの特定X線の強度が分析される領域をAl酸化物と特定した。測定結果に基づいて、観察領域におけるAl酸化物の分布図を作成した。
作成された分布図(観察領域)において、各Al酸化物の面積を算出した。算出結果に基づいて、分布図内において、面積が0.4~10.0μmのAl酸化物を、特定Al酸化物と認定した。認定された特定Al酸化物の総断面積を求めた。さらに、分布図中の全てのAl酸化物の総断面積を求め、次式に基づいて特定Al酸化物面積率RAAREAを求めた。
特定Al酸化物面積率RAAREA=観察領域中の特定Al酸化物の総断面積/観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積×100
[一次被膜中のY、La、Ce、Ti、Zr、Hf、Ca、Sr、Ba測定試験]
各試験番号の方向性電磁鋼板に対して、次の方法で一次被膜中のY、La、Ce含有量(質量%)、Ti、Zr、Hf含有量(質量%)及びCa、Sr、Ba含有量(質量%)を測定した。具体的には、方向性電磁鋼板を電解して一次被膜単体を母材鋼板表面から分離した。分離された一次皮膜中のMgをICP―MSで定量分析した。得られた定量値(質量%)とMgSiOの分子量との積を、Mgの原子量で除して、MgSiO当量の含有量を求めた。一次被膜中のY、La、Ce、Ti、Zr、Hf、Ca、Sr、Baは次の方法で測定した。方向性電磁鋼板を電解して一次被膜単体を母材鋼板表面から分離した。分離された一次皮膜中のY、La、Ce含有量(質量%)、Ti、Zr、Hf含有量(質量%)及びCa、Sr、Ba含有量(質量%)を、ICP―MSで定量分析して求めた。測定により得られたY、La、Ce含有量(質量%)、Ti、Zr、Hf含有量(質量%)及びCa、Sr、Ba含有量(質量%)を表6及び表7に示す。
[磁気特性評価試験]
次の方法により、各試験番号の方向性電磁鋼板の磁気特性を評価した。具体的には、各試験番号の方向性電磁鋼板から圧延方向長さ300mm×幅60mmのサンプルを採取した。サンプルに対して、800A/mの磁場を付与して、磁束密度B8を求めた。表6及び表7に試験結果を示す。磁束密度B8が1.92T以上であれば、磁気特性に優れると判断した。
[密着性評価試験]
次の方法により、各試験番号の方向性電磁鋼板の一次被膜の密着性を評価した。具体的には、各試験番号の方向性電磁鋼板から圧延方向長さ60mm×幅15mmのサンプルを採取した。サンプルに対して10mmの曲率で曲げ試験を実施した。曲げ試験は、耐屈曲性試験器(TP技研株式会社製)を用いて、円筒の軸方向がサンプルの幅方向と一致するようにサンプルに設置して実施した。曲げ試験後のサンプルの表面を観察し、一次被膜が剥離せずに残存している領域の総面積を求めた。次の式により、一次被膜残存率を求めた。
一次被膜残存率=一次被膜が剥離せず残存している領域の総面積/サンプル表面の面積×100
表6及び表7に試験結果を示す。一次被膜残存率が90%以上であれば、一次被膜の母鋼板に対する密着性に優れると判断した。
[耐錆性評価試験]
次の方法により、各試験番号の方向性電磁鋼板の被膜の耐錆性を評価した。具体的には、各試験番号の方向性電磁鋼板に所定の絶縁被膜を塗布し、温度80℃、湿潤(RH98%)雰囲気中、48時間保持した。次の式より、赤錆びの発生率を求めた。
赤錆びの発生率=赤さびが確認される領域の総面積/試験片の面積
表6及び表7に試験結果を示す。赤錆が発生していない場合を「○」、赤錆びの発生率が5%未満を「△」、赤錆びの発生率が5%超を「×」で示した。赤さびが発生していなければ(つまり、表6及び表7中「○」であれば)一時被膜が母鋼板に及ぼす耐錆性に優れると判断した。
[試験結果]
表6及び表7に試験結果を示す。表6及び表7を参照して、試験番号25~27、35、36、40、43、44、51~55、59、60、69、70、76~78では、母材鋼板の化学組成が適切であった。さらに、製造条件、特に、焼鈍分離剤中の添加剤も適切であった。そのため、Alピーク位置DAlは2.4~12.0μmの範囲内であり、Al酸化物個数密度NDは、0.03~0.18個/μmの範囲内であった。さらに、特定Al酸化物面積率RAAREAは75.0%以上であった。また、一次被膜中のCe含有量は0.001~8.0%の範囲内であり、Zr含有量は0.0005~4.0%の範囲内であり、Ca含有量は0.0005~4.0%の範囲内であった。
また、特に試験番号26、27、及び51~55は、Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも2種以上含有しており、一次被膜が極めて優れた密着性を示すとともに、極めて優れた磁気特性を示した。
一方、試験番号1、2、6~8では、化学組成は適切であったものの、焼鈍分離剤中の酸化物換算のY、La、Ce化合物の含有量CREが低すぎ、さらに、焼鈍分離剤中の酸化物換算のTi、Zr、Hf化合物の含有量CG4が低すぎ、さらに焼鈍分離剤中の硫酸塩換算のCa、Sr、Ba化合物の含有量CAEが低すぎた。そのため、Alピーク位置DAl又はAl酸化物数密度NDが低すぎた。また、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満であった。その結果、一次被膜残存率が90%未満であり、密着性が低かった。また、耐錆性が低かった。
一方、試験番号3~5、9~19、21、22、33、34、及び、38では、化学組成は適切であったものの、焼鈍分離剤中の酸化物換算のY、La、Ce化合物の含有量CREが低すぎた。その結果、これらの試験番号の方向性電磁鋼板では、そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号23、24、57及び58では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の硫酸塩換算含有量CAEが低すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号28及び61では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の硫酸塩換算含有量CAEが高すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号29、62、79、80、及び、82では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中のCa、Sr、Ba化合物の平均粒径PSAEが高すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満でとなり、耐錆性が低かった。
試験番号30、56及び63では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の平均粒径比RAAE/REが高すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満でとなり、耐錆性が低かった。
試験番号31では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の平均粒径比RAAE/REが低すぎた。そのため、RAAREAが低すぎた。その結果、一次被膜残存率が75%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号20、32、37、42及び、48では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の酸化物換算のTi、Zr、Hf化合物の含有量CG4が低すぎた。そのため、Alピーク位置DAl又はAl酸化物数密度NDが低すぎた。その結果、一次被膜残存率が90%未満となり、密着性が低かった。
試験番号39、47及び75では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の酸化物換算のTi、Zr、Hf化合物の含有量CG4が高すぎた。そのため、磁気特性が劣化した。さらに、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号41では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が高すぎた。Al酸化物数密度NDが低すぎた。その結果、一次被膜残存率が90%未満となり、密着性が低かった。
試験番号45では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CRE及び酸化物換算含有量C4Gの合計含有量が高すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号46では、化学組成は適切であったものの、焼鈍分離剤中のY、La、Ce化合物の酸化物換算含有量CREが高すぎた。そのため、磁束密度B8が1.92T未満となり、磁気特性が低かった。
試験番号49では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が低すぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満でとなり、耐錆性が低かった。
試験番号50では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の酸化物換算含有量CRE及び酸化物換算含有量CG4の合計含有量が低すぎた。そのため、Alピーク位置DAl及びAl酸化物数密度NDが低すぎた。その結果、一次被膜残存率が90%未満となり、密着性が低かった。
試験番号64~68、71~74、81では、化学組成が適切であったものの、焼鈍分離剤中の平均粒径比RAAE/REが低すぎた。そのため、RAAREAが低すぎた。その結果、一次被膜残存率が75%未満となり、耐錆性が低かった。
試験番号83~88では、Y,La,Ce化合物の原料粉末中粒子の個数密度が少なすぎた。そのため、Al酸化物数密度NDが低すぎ、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満であった。その結果、一次被膜残存率が90%未満となり、密着性が低く、且つ耐蝕性が低かった。
試験番号89~94では、Ti,Zr,Hf化合物の原料粉末中粒子の個数密度が少なすぎた。そのため、Alピーク位置DAlが低すぎ、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満であった。その結果、一次被膜残存率が90%未満となり、密着性が低く、且つ耐蝕性が低かった。
試験番号95~100では、Ca、Sr、Ba化合物の原料粉末中粒子の個数密度が少なすぎた。そのため、特定Al酸化物面積率RAAREAが75.0%未満であった。その結果、一次被膜残存率が90%以上であるものの、耐蝕性が低かった。
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

Claims (5)

  1. 方向性電磁鋼板であって、
    質量%で、
    C:0.005%以下、
    Si:2.5~4.5%、
    Mn:0.02~0.2%、
    S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005%以下、
    sol.Al:0.01%以下、及び
    N:0.01%以下
    を含有し、残部はFe及び不純物からなる化学組成を有する母材鋼板と、
    前記母材鋼板の表面上に形成されており、MgSiOを主成分として含有する一次被膜とを備え、
    前記一次被膜の表面から前記方向性電磁鋼板の板厚方向にグロー放電発光分析法による元素分析を実施したときに得られるAl発光強度のピーク位置が、前記一次被膜の表面から前記板厚方向に2.4~12.0μmの範囲内に配置され、
    前記Al発光強度のピーク位置でのAl酸化物であって、面積基準の円相当径で、0.2μm以上の当該Al酸化物の個数密度が0.03~0.1個/μmであり、
    前記Al発光強度のピーク位置における30μm×50μmの観察領域内の複数のAl酸化物のうち、断面積が0.4~10.0μmである特定Al酸化物の総断面積は、前記観察領域中の全てのAl酸化物の総断面積の75.0%以上である、方向性電磁鋼板。
  2. 請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
    質量%で、
    C:0.1%以下、
    Si:2.5~4.5%、
    Mn:0.02~0.2%、
    S及びSeからなる群から選択される1種以上の元素:合計で0.005~0.07%、
    sol.Al:0.005~0.05%、及び、
    N:0.001~0.030%
    を含有し、残部がFe及び不純物からなる熱延鋼板に対して80%以上の冷延率で冷間圧延を実施して冷延鋼板を製造する工程と、
    前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を実施する工程と、
    前記脱炭焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に、焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布し、400~1000℃の炉で前記前記冷延鋼板の表面上の水性スラリーを乾燥する工程と、
    前記水性スラリーが乾燥された後の前記冷延鋼板に対して仕上げ焼鈍を実施する工程とを備え、
    前記焼鈍分離剤は、
    MgOと、
    Y、La、Ceからなる群から選択される化合物を少なくとも1種以上と、
    Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、
    Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上とを含有し、
    前記焼鈍分離剤中の前記MgO含有量を質量%で100%としたとき、前記Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%であり、
    前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、
    前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径の前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり、
    前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量と前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%であり、
    前記焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、
    またさらに、前記Y,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、
    またさらに、前記Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、
    またさらに、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上である、方向性電磁鋼板の製造方法。
  3. 請求項2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
    前記熱延鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、
    Cu、Sb及びSnからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.6%以下含有する、方向性電磁鋼板の製造方法。
  4. 請求項2または請求項3に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
    前記熱延鋼板の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、
    Bi、Te及びPbからなる群から選択される1種以上の元素を合計で0.03%以下含有する、方向性電磁鋼板の製造方法。
  5. 請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造に用いられる焼鈍分離剤であって、
    MgOと、
    Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、
    Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物を少なくとも1種以上と、
    Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物少なくとも1種以上とを含有し、
    前記焼鈍分離剤中の前記MgO含有量を質量%で100%としたとき、前記Y、La、Ceからなる群から選択される化合物の酸化物換算の合計含有量が0.8~8.0%であり、前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の酸化物換算の合計含有量が0.5~9.0%であり、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の硫酸塩換算の合計含有量が0.5~8.0%であり、
    前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径は12μm以下であり、
    前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径の前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の平均粒径に対する比が0.1~3.0であり、
    前記Y、La、Ceからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量と前記Ti、Zr、Hfからなる群から選択される金属の化合物の前記酸化物換算の合計含有量との合計が2.0~12.5%であり、
    前記焼鈍分離剤に含有されるTi、Zr、Hf原子の数の総和に対する、Y、La、Ce原子の数の総和の比が0.18~4.0であり、
    またさらに、前記Y,La,Ceからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、
    またさらに、前記Ti,Zr,Hfからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上であり、
    またさらに、前記Ca、Sr、Baからなる群から選択される金属の化合物の粒子であって、体積基準の球相当径で0.1μm以上の粒子の個数密度が20億個/g以上である、焼鈍分離剤。
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