WO2021020026A1 - 方向性電磁鋼板 - Google Patents

方向性電磁鋼板 Download PDF

Info

Publication number
WO2021020026A1
WO2021020026A1 PCT/JP2020/026181 JP2020026181W WO2021020026A1 WO 2021020026 A1 WO2021020026 A1 WO 2021020026A1 JP 2020026181 W JP2020026181 W JP 2020026181W WO 2021020026 A1 WO2021020026 A1 WO 2021020026A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
groove
steel sheet
grain
oriented electrical
electrical steel
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/026181
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
義悠 市原
大村　健
博貴 井上
重宏 ▲高▼城
正憲 大立
千田　邦浩
Original Assignee
Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｊｆｅスチール株式会社 filed Critical Ｊｆｅスチール株式会社
Priority to JP2020558056A priority Critical patent/JP6879439B1/ja
Priority to CA3145201A priority patent/CA3145201A1/en
Priority to EP20846644.1A priority patent/EP4006181A1/en
Priority to CN202080055497.0A priority patent/CN114207173B/zh
Priority to KR1020227002817A priority patent/KR102673933B1/ko
Priority to MX2022001313A priority patent/MX2022001313A/es
Priority to US17/629,863 priority patent/US20220275487A1/en
Publication of WO2021020026A1 publication Critical patent/WO2021020026A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a localized treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
    • C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1277—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular surface treatment
    • C21D8/1288—Application of a tension-inducing coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/008—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/16—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/20—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/02—Etching
    • C25F3/06—Etching of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/02—Etching
    • C25F3/14—Etching locally
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766—Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/16—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00—Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/05—Grain orientation

Definitions

  • the present invention relates to grain-oriented electrical steel sheets, and particularly to grain-oriented electrical steel sheets suitable as iron core materials for transformers and the like.
  • the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet is separated into the hysteresis loss and the eddy current loss.
  • a method for improving the hysteresis loss a method called a GOSS direction (110) [001] direction is highly oriented in the rolling direction, a method for reducing impurities contained in the steel sheet, and the like have been developed.
  • a method for improving the eddy current loss a method for increasing the electric resistance by adding Si, a method for applying a coating tension in the rolling direction, and the like have been developed.
  • these methods have manufacturing limitations.
  • magnetic domain subdivision technology that introduces magnetic flux non-uniformity by physical methods such as groove formation and introduction of local strain in the steel sheet after finish annealing and insulation coating baking.
  • This technique is a method of subdividing the width of a 180 ° magnetic domain (main magnetic domain) formed along the rolling direction to reduce iron loss, particularly eddy current loss.
  • a method in which the effect is not lost even if the product plate is strain-removed and annealed is particularly called a heat-resistant magnetic domain subdivision method.
  • This method is generally applied to materials for wound iron cores, which require strain relief annealing in the manufacturing process.
  • Patent Document 1 by introducing a linear groove having a width of 300 ⁇ m or less and a depth of 100 ⁇ m or less on the surface of a steel sheet, the iron loss that was originally 0.80 W / kg or more at W 17/50 is reduced to the linear groove.
  • a technique for improving to 0.70 W / kg or less after the formation of the above has been proposed.
  • Patent Document 2 As a method of forming a groove in a directional electromagnetic steel sheet, for example, an electrolytic etching method (Patent Document 2) in which a groove is formed on the surface of the steel sheet by electrolytic etching, and a laser method in which the steel sheet is locally melted and evaporated by a high-power laser.
  • Patent Document 3 a gear pressing method (Patent Document 4) has been proposed in which an indentation is given by pressing a gear-shaped roll against a steel plate.
  • the increase in the groove volume not only deteriorates the magnetic properties of the steel sheet such as a decrease in magnetic permeability, but also increases manufacturing disadvantages such as breakage during the production line passing. .. Therefore, in the conventional magnetic domain subdivided material using grooves, the effect of improving iron loss is improved by optimizing the groove formation pattern.
  • a plurality of linear groove groups are formed on the surface of a steel sheet, and linear grooves adjacent to each other in the forming direction of the linear grooves are projected by separating both ends thereof or orthogonal to the rolling direction.
  • a method of arranging them so as to overlap on the surface has been proposed.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a grain-oriented electrical steel sheet in which linear grooves are formed, which can achieve both an excellent iron loss reduction effect and a high magnetic flux density.
  • the purpose is to do.
  • the present inventors have made extensive studies to solve the above problems.
  • the shape of the groove formed on the surface of the steel sheet was examined. As described above, when a groove is formed in a steel sheet, the magnetic permeability deteriorates. Since the magnitude of the deterioration of the magnetic permeability correlates with the volume of the groove, it is preferable that the volume of the groove to be formed is as small as possible. Therefore, it is considered most preferable that the shape of the groove formed on the steel sheet is continuously formed in the plate width direction, that is, the groove is formed without interruption in the plate width direction.
  • the effect of reducing iron loss by the grooves formed in this way is that small-scale groove groups that are not continuously formed in the plate width direction are formed on a projection plane in which the ends of adjacent grooves are orthogonal to the rolling direction. It is smaller than the one formed so as to overlap with. This is because the magnetic domain subdivision effect is higher as the surface area of the discontinuous portion of magnetization, that is, the groove is larger.
  • the present inventors have diligently studied a method for further improving the iron loss by devising the shape of the groove even in the groove formed in a straight line (continuously).
  • the grained grain-oriented electrical steel sheet is finally annealed by applying an annealing separator after the grooves are formed.
  • the purpose of this final annealing is to recrystallize the steel sheet and form a forsterite film.
  • a forsterite film is also formed at the bottom of the groove. It is known that when this forsterite film is densely formed, iron loss is improved by increasing the film tension. That is, it is considered possible to further improve the iron loss by forming a dense forsterite film on the bottom of the groove.
  • the iron loss is We found a significant improvement.
  • the discontinuous portion 2 of the center line passes through the center of the center line P (the center of the groove width a of the linear groove 1) and is in the length direction of the linear groove 1 (the forming direction of the linear groove 1).
  • a line parallel to) is a region that is parallel but not on the same straight line (a region where the center lines exist in parallel).
  • the present invention has been made based on the above findings. That is, the gist structure of the present invention is as follows.
  • a grain-oriented electrical steel sheet in which linear grooves are periodically formed in the rolling direction in a direction intersecting the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet.
  • the linear groove has a discontinuous portion of the center line in which the position of the center line of the groove width of the linear groove is deviated in the groove width direction of the linear groove.
  • the groove width of the linear groove is a and the distance in the groove width direction between the center lines in the discontinuous portion of the center line is b.
  • the present invention it is possible to provide a grain-oriented electrical steel sheet in which linear grooves are formed, which can achieve both an excellent iron loss reduction effect and a high magnetic flux density.
  • a heat-resistant magnetic domain subdivision directional electromagnetic steel sheet having a linear groove formed it is possible to obtain a high iron loss reduction effect while suppressing deterioration of magnetic flux density as compared with the conventional case.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining the shape of the linear groove formed in the direction intersecting the rolling direction
  • FIG. 1B is a diagram for explaining the shape of the linear groove having a discontinuity portion of the center line. It is a figure.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between b / a at the discontinuous portion of the center line and iron loss.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the lap length c at the discontinuous portion of the center line and the iron loss.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the resist pattern formed in the examples.
  • a linear groove extending in a direction intersecting the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet and having a discontinuity in the center line was formed in the grain-oriented electrical steel sheet (cold-rolled steel strip).
  • the distance b in the groove width direction between the center lines is variously changed with respect to the groove width a (see FIG. 1 (b)), and the grooved sample is decarburized and annealed.
  • An annealing separator was applied and wound into a coil, and final annealing was performed.
  • flattening and annealing were performed to form a tension film on the surface of the steel sheet to prepare a final product plate, and its magnetic properties were investigated.
  • the groove width a, the length of the discontinuous portion of the center line in the linear groove length direction (wrap length c), and the groove depth (the formation depth of the groove in the plate thickness direction) were kept constant.
  • the iron loss W 17/50 and the magnetic flux density B 8 were used.
  • W 17/50 means the iron loss value when the alternating magnetization of 1.7 T and 50 Hz is applied in the rolling direction of the steel sheet, and B 8 is magnetized in the rolling direction with a magnetization force of 800 A / m. It means the magnetic flux density of time.
  • the magnetic flux density (B 8 ) tends to deteriorate when b / a exceeds 0.95. It is considered that this is because the volume of the groove is increased due to the increase of the distance b in the groove width direction between the center lines, and the magnetic permeability of the steel sheet is lowered. From the above results, the appropriate range of b / a was set to 0.05 or more and 0.95 or less. b / a is more preferably 0.10 or more. Further, b / a is more preferably 0.90 or less.
  • the final product plate is subjected to the same process as above for a sample in which a groove is formed by variously changing the lap length c while keeping the groove width a, the distance b in the groove width direction between the center lines, and the groove depth constant.
  • the magnetic properties of the product were investigated. The results are shown in FIG.
  • the lap length c is 50 mm or less, a large iron loss improving effect has been confirmed. It is considered that this is because a dense forsterite film was formed due to the retention of the atmospheric gas in the discontinuous portion of the center line as described above.
  • the lap length c was made longer than 50 mm, deterioration in the amount of iron loss improvement was observed. It is considered that this is because the longer lap length improves the flowability of the atmospheric gas flowing in the groove and makes it difficult to form a dense forsterite film.
  • the lap length c when the lap length c was longer than 50 mm, deterioration of B 8 was also confirmed. It is considered that this is because the volume of the groove increased due to the increase in the lap length c. Further, since it is a linear groove, the lap length c of the discontinuous portion of the center line needs to be 0 mm or more. From the above, the preferable range of the lap length c is set to 0 mm or more and 50 mm or less. More preferably, the lap length c is 0.1 mm or more. Further, more preferably, the lap length c is 40 mm or less.
  • (Basic ingredient) C 0.08% by mass or less C is added to improve the structure of the hot-rolled plate, but if the C content exceeds 0.08% by mass, magnetic aging does not occur up to 50% by mass or less during the manufacturing process. It is desirable that the C content is 0.08% by mass or less because it becomes difficult to decarburize. Further, since the steel material containing no C is recrystallized secondarily, the lower limit of the C content is not particularly set.
  • Si 2.0 to 8.0% by mass Si is an element effective in increasing the electrical resistance of steel and improving iron loss. However, if the Si content is less than 2.0% by mass, the improvement effect is not sufficiently exhibited, while if it exceeds 8.0% by mass, the workability and plate-passability are significantly deteriorated, and the magnetic flux density is also increased. descend. Therefore, it is desirable that the Si content is in the range of 2.0 to 8.0% by mass.
  • Mn 0.005 to 1.0% by mass
  • Mn is an element necessary for improving hot workability. However, if the Mn content is less than 0.005% by mass, the effect cannot be sufficiently obtained, while if it exceeds 1.0% by mass, the magnetic flux density deteriorates. Therefore, the Mn content is preferably in the range of 0.005 to 1.0% by mass.
  • the component composition of the slab of the grain-oriented electrical steel sheet may be any component composition that causes secondary recrystallization.
  • an inhibitor used to generate secondary recrystallization
  • Al and N are used when an AlN-based inhibitor is used, and Mn and Se and / / when a MnS / MnSe-based inhibitor is used.
  • an appropriate amount of S may be contained.
  • both inhibitors may be used in combination.
  • the preferable contents of Al, N, S and Se are, respectively.
  • the present invention can also be applied to grain-oriented electrical steel sheets that do not use inhibitors and have limited contents of Al, N, S, and Se.
  • the contents of Al, N, S, and Se are, respectively.
  • Ni 0.03 to 1.50% by mass
  • Sn 0.01 to 1.50% by mass
  • Sb 0.005 to 1.50% by mass
  • Cu 0.03 to 3.0% by mass
  • P 0.03 to 0.50% by mass
  • Mo 0.005 to 0.10% by mass
  • Cr One or more selected from 0.03 to 1.50% by mass
  • Ni is an effective element for improving the hot-rolled plate structure and improving the magnetic properties.
  • the Ni content is less than 0.03% by mass, the contribution to the magnetic characteristics is small, while if it exceeds 1.50% by mass, the secondary recrystallization becomes unstable and the magnetic characteristics deteriorate. Therefore, it is desirable that the Ni content is in the range of 0.03 to 1.50% by mass.
  • Sn, Sb, Cu, P, Mo, and Cr are also elements that improve the magnetic properties, but if the content is less than the above lower limit, the effect is not sufficient, and if the content exceeds the upper limit, the effect is not sufficient. Since the growth of the next recrystallized grains is suppressed, the magnetic properties deteriorate. Therefore, it is preferable to set the content in the above range.
  • the product board consists of Fe and unavoidable impurities.
  • the amount of the basic component other than C and the optional additive component contained in the steel material (slab) is also contained in the product board as it is.
  • C is reduced by decarburization annealing
  • the inhibitor component is purified by the final annealing described later, and the content of the product board is reduced to about unavoidable impurities.
  • the steel material (slab) of the grain-oriented electrical steel sheet composed of the above component system is hot-rolled and then hot-rolled and annealed. Then, cold rolling is performed once or twice or more with intermediate annealing in between to finish the steel strip with the final plate thickness. Then, the steel strip is decarburized and annealed, an annealing separator containing MgO as a main component is applied, and then the steel strip is wound into a coil to be finally annealed for the purpose of secondary recrystallization and formation of a forsterite film. To give. After flattening and annealing the steel strip after final annealing, for example, a magnesium phosphate-based tension film is formed to form a steel strip of a product plate.
  • a linear groove is formed on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet (steel strip) in an arbitrary step after cold rolling and before applying the annealing separator.
  • the method for forming a groove in the present invention includes a method in which a resist pattern is printed by a gravure printing method or an inkjet printing method so that a discontinuous portion of the center line is formed, and a non-printed portion is formed by an electrolytic etching method. After applying resist ink to the entire surface of the steel plate to form a resist, patterning (resist removal) is performed so that a discontinuous portion of the center line is formed by laser irradiation, and then the exposed portion from which the resist has been removed is subjected to an electrolytic etching method.
  • a method of forming a groove and the like can be mentioned, but the method is not particularly limited.
  • the groove dimensions suitable for the present invention are shown below.
  • the groove dimensions are not only the groove width and the groove depth, but also the distance between the grooves periodically formed in the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet (steel strip), and the extending direction and the plate width direction of the linear groove. It means the angle formed.
  • Groove width 10-300 ⁇ m
  • the groove width is preferably 300 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the groove width it is preferable to set the lower limit of the groove width to 10 ⁇ m.
  • Groove depth 4 to 25% of plate thickness
  • the effect of improving iron loss due to groove formation is higher as the surface area of the groove side wall portion, that is, the groove formation depth is larger (deeper). Therefore, it is preferable to form a groove having a depth of 4% or more with respect to the plate thickness.
  • the depth of the groove is increased, the volume of the groove naturally increases, and the magnetic permeability tends to deteriorate. Further, there is a risk of breakage starting from the groove when passing the plate. Based on the above, it is preferable that the upper limit of the groove depth is 25% with respect to the plate thickness.
  • Rolling direction formation interval of linear grooves 1.5 to 10 mm
  • the iron loss improving effect is improved as the surface area of the groove side wall portion is larger. Therefore, the narrower the groove formation interval in the rolling direction, the better the result can be obtained.
  • the groove formation interval in the rolling direction is 1.5 mm to 10 mm.
  • Angle formed by the linear groove and the plate width direction within ⁇ 30 °
  • the angle formed by the linear groove in the plate width direction is preferably within ⁇ 30 °.
  • the groove width a, the distance b in the groove width direction between the center lines, and the lap length c at the discontinuous portion of the center line of the present invention correspond to the surface of the directional electromagnetic steel plate after forming the tension film by observing with an optical microscope. Obtain by measuring the length of the part. To measure the groove depth, the surface of the steel sheet is observed using a laser microscope, and the depth profile of the groove portion is acquired along the stretching direction. The average value of the deepest part in the depth profile of each obtained point is defined as the groove depth.
  • the steel material (slab) of the grain-oriented electrical steel sheet containing the composition shown in Table 1 and the balance consisting of Fe and unavoidable impurities was hot-rolled and annealed by hot rolling. After that, cold rolling was performed twice with intermediate annealing in between to obtain a cold-rolled steel strip having a plate thickness of 0.23 mm.
  • a groove was formed by an electrolytic etching method. At this time, as shown in FIG. 4, the resist pattern formed by the resist portion and the non-resist portion has a groove width of 200 ⁇ m, a groove forming interval of 4 mm in the rolling direction, and an angle formed by the groove stretching direction and the plate width direction.
  • the steel strip was decarburized and annealed after removing the resist on the surface in an alkaline solution, coated with an annealing separator containing MgO as a main component, and wound into a coil. After that, the final annealing was applied. The steel strip after the final annealing was subjected to flattening annealing, and then a magnesium phosphate-based tension film was formed to obtain a final product steel strip.
  • the steel strip thus produced was cut out to RD: 280 mm ⁇ TD: 100 mm so as to include one discontinuity of the center line for each linear groove, and W 17/50 by the SST (single plate magnetic test) method. , B 8 was measured.
  • RD means the rolling direction of the steel sheet
  • TD means the sheet width direction.
  • the surface of the sample after the magnetic measurement was observed with an optical microscope, and the groove width a, the distance b in the groove width direction between the center lines at the discontinuity of the center lines, and the lap length c were measured.
  • a groove pattern is formed in which small-scale grooves that are not continuously formed in the plate width direction are formed so that adjacent grooves in the plate width direction overlap each other on a projection plane orthogonal to the rolling direction.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

線状溝が形成された方向性電磁鋼板であって、優れた鉄損低減効果と、高い磁束密度を両立できる方向性電磁鋼板を提供する。　方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する方向に、線状溝が、前記圧延方向に周期的に形成された方向性電磁鋼板であって、前記線状溝は、前記線状溝の溝幅の中心線の位置が、前記線状溝の溝幅方向にずれた中心線の不連続部を有し、前記線状溝の溝幅をａ、前記中心線の不連続部における中心線間の溝幅方向の距離をｂとしたとき、前記ａ及びｂが下記式（１）の関係を満たす、方向性電磁鋼板。 ０．０５≦ｂ／ａ≦０．９５　・・・（１）

Description

方向性電磁鋼板
　本発明は、方向性電磁鋼板に関し、特に変圧器などの鉄心材料として好適な方向性電磁鋼板に関するものである。
　方向性電磁鋼板は、変圧器鉄心用材料として用いられている。変圧器のエネルギー損失には方向性電磁鋼板の鉄損が大きく影響している。近年では、省エネ・環境規制の観点から、変圧器におけるエネルギー損失の低減が強く求められている。変圧器の鉄損は、素材となる方向性電磁鋼板の鉄損によって影響されるため、鉄損の低い方向性電磁鋼板を開発することが非常に重要である。
　方向性電磁鋼板の鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損とに分離される。ヒステリシス損を改善する手法としては、ＧＯＳＳ方位と呼ばれる（１１０）［００１］方位を圧延方向に高度に配向させる手法や、鋼板中に含まれる不純物を低減する手法などが開発されている。一方、渦電流損を改善する手法としては、Ｓｉ添加により電気抵抗を増加させる手法、圧延方向への被膜張力の付与などの手法が開発されている。しかしながら、更なる低鉄損化を追求する際には、これらの手法では製造上の限界がある。
　そこで、仕上げ焼鈍、絶縁被膜焼き付け後の鋼板に、溝の形成や局所的な歪みの導入など、物理的な手法で磁束の不均一性を導入する磁区細分化技術が開発されている。この技術は、圧延方向に沿って形成される１８０°磁区（主磁区）の幅を細分化して、鉄損、特に渦電流損を低減させる手法である。
　この磁区細分化技術において、製品板に歪み取り焼鈍を実施してもその効果が失われない手法を、特に、耐熱型の磁区細分化法と呼んでいる。この手法は一般に、製造工程上、歪み取り焼鈍が必須である巻鉄心用材料に適用される。例えば特許文献１には、幅３００μｍ以下かつ深さ１００μｍ以下の線状溝を鋼板表面に導入することで、元々Ｗ１７／５０で０．８０Ｗ／ｋｇ以上あった鉄損を、前記線状溝の形成後に０．７０Ｗ／ｋｇ以下まで改善する技術が提案されている。
　方向性電磁鋼板に溝を形成する方法としては、例えば、電解エッチングによって鋼板表面に溝を形成する電解エッチング法（特許文献２）、高出力のレーザーによって鋼板を局所的に溶解・蒸発させるレーザー法（特許文献３）、歯車状のロールを鋼板に押し付けることで圧痕を与える歯車プレス法（特許文献４）が提案されている。
特公平６－２２１７９号公報 特開２０１２－７７３８０号公報 特開２００３－１２９１３５号公報 特開昭６２－８６１２１号公報 国際公開第２０１６／１７１１２９号
　一般に、溝による磁区細分化効果は、鋼板の溝側壁部の表面積が大きいほど高い効果が得られることが知られている。しかしながら、溝を板厚方向に深くまで形成すると、溝体積の増加によって、透磁率の低下などの鋼板の磁気特性劣化に加え、製造ライン通板中の破断などの製造上の不利益も増加する。したがって、従来の溝による磁区細分化材では溝形成パターンの適正化による鉄損改善効果向上を図っている。例えば、特許文献５にあるように、複数の線状溝群を鋼板表面に形成し、線状溝の形成方向に隣接する線状溝同士を、その両端を離す、または圧延方向と直交する投影面上で重なるように配置する方法が提案されている。
　しかしながら、上記方法では、隣接する線状溝同士を、圧延方向と直交する投影面上で重なるように配置した場合は大きな磁区細分化効果を得ることができる一方で、溝の総体積も増加するため、透磁率が低下する。また、線状溝同士の両端を離す場合、透磁率の劣化に伴う磁気特性の劣化は抑制できるが、磁区細分化効果が不十分となるという問題を抱えている。
　したがって、更なる高特性な耐熱型磁区細分化材の開発のためには、高い磁区細分化効果と、高い磁束密度を両立する溝形成パターンが必要である。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、線状溝が形成された方向性電磁鋼板であって、優れた鉄損低減効果と、高い磁束密度を両立できる方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
まず、鋼板表面に形成する溝の形状について検討を行った。前述の通り、鋼板に溝を形成した時、透磁率が劣化する。この透磁率の劣化の大きさは、溝の体積に相関するものであるため、形成する溝の体積は極力小さい方が好ましい。したがって、鋼板に形成する溝の形状は、板幅方向に連続的に形成させたもの、すなわち板幅方向に途切れなく溝を形成させたものが最も好ましいと考えられる。一方、このように形成させた溝による鉄損低減効果は、板幅方向に連続的に形成されていない小規模の溝群を、隣り合う溝の端部同士を圧延方向と直交する投影面上で重なるように形成したものに比べて小さい。これは、磁区細分化効果は、磁化の不連続部分、すなわち溝の表面積が大きいほど高い効果が得られるためである。
　そこで、本発明者らは、一直線上に（連続的に）形成させた溝においても、溝の形状を工夫して更に鉄損を改善する方法について鋭意検討を行った。ここで、溝を形成した方向性電磁鋼板は、溝を形成した後に焼鈍分離剤を塗布して最終焼鈍を行っている。この最終焼鈍は、鋼板の二次再結晶と、フォルステライト被膜の形成を目的としており、この時、溝底部にもフォルステライト被膜が形成される。そして、このフォルステライト被膜が緻密に形成されると、被膜張力の増加によって、鉄損が改善することが知られている。つまり、溝底部に緻密なフォルステライト被膜を形成することで、更なる鉄損改善の可能性が考えられた。
　そこで、溝底部に緻密なフォルステライト被膜を形成する方法について更に検討を行ったところ、鋼板圧延方向に周期的に線状溝を形成するにあたって、図１（ａ）に示すような圧延方向と交差する方向に形成された線状溝において、図１（ｂ）に示すような、線状溝１の溝幅ａの中心線Ｐの位置が、線状溝１の溝幅方向にずれた領域（中心線の不連続部２）を、鋼板の圧延方向と交差する方向に形成された一つの線状溝１につき少なくとも１箇所は存在するようなパターンの溝を形成させ、かつ、前記線状溝１の溝幅をａ、前記中心線の不連続部２における中心線間の溝幅方向の距離をｂとしたとき、前記ａ及びｂが下記式（１）の関係を満たすとき、鉄損が顕著に改善することを見出した。
０．０５≦ｂ／ａ≦０．９５　・・・（１）
なお、前記中心線の不連続部２は、より詳細には、中心線Ｐ（線状溝１の溝幅ａの中心を通り、線状溝１の長さ方向（線状溝１の形成方向）に平行な線）が、平行ではあるが、同一直線上にはない領域（中心線が並行して存在する領域）である。
　さらに、本発明者らは詳細な検討を行ったところ、上記式（１）を満たす条件においても、前記中心線の不連続部２の線状溝長さ方向の長さｃ（すなわち、中心線Ｐが同一直線上にない領域の線状溝長さ方向の長さ、以下、ラップ長ともいう）が、５０ｍｍを超えたとき、鉄損改善効果が減少に転ずることを見出した。
　本発明は、上記知見に基づきなされたものである。すなわち、本発明の要旨構成は下記のとおりである。
［１］方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する方向に、線状溝が、前記圧延方向に周期的に形成された方向性電磁鋼板であって、
前記線状溝は、前記線状溝の溝幅の中心線の位置が、前記線状溝の溝幅方向にずれた中心線の不連続部を有し、
前記線状溝の溝幅をａ、前記中心線の不連続部における中心線間の溝幅方向の距離をｂとしたとき、
前記ａ及びｂが下記式（１）の関係を満たす、方向性電磁鋼板。
０．０５≦ｂ／ａ≦０．９５　・・・（１）
［２］前記中心線の不連続部の線状溝長さ方向の長さが、０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、［１］に記載の方向性電磁鋼板。
　本発明によれば、線状溝が形成された方向性電磁鋼板であって、優れた鉄損低減効果と、高い磁束密度を両立できる方向性電磁鋼板を提供することができる。
本発明によれば、線状溝を形成した耐熱型磁区細分化方向性電磁鋼板において、従来よりも磁束密度の劣化を抑制しつつ、高い鉄損低減効果を得ることができる。
図１（ａ）は圧延方向と交差する方向に形成された線状溝の形状を説明する図であり、図１（ｂ）は中心線の不連続部を有する線状溝の形状を説明する図である。 図２は、中心線の不連続部におけるｂ／ａと、鉄損との関係を示すグラフである。 図３は、中心線の不連続部におけるラップ長ｃと、鉄損との関係を示すグラフである。 図４は、実施例で形成したレジストパターンの一例を示す図である。
　まず、本発明を完成させるに至った実験結果について説明する。
　方向性電磁鋼板（冷延鋼板鋼帯）に、当該方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する方向に延びる線状溝であって、中心線の不連続部を有する線状溝を形成した。この際、中心線間の溝幅方向の距離ｂを、溝幅ａに対して様々に変化させて（図１（ｂ）参照）、溝を形成した試料に、脱炭焼鈍を施した後、焼鈍分離剤を塗布してコイル状に巻き取り、最終焼鈍を行った。次いで平坦化焼鈍を施し、張力被膜を鋼板表面に形成して最終製品板としたものを作製し、その磁気特性を調査した。この時、溝幅ａ、中心線の不連続部の線状溝長さ方向の長さ（ラップ長ｃ）、及び溝の深さ（溝の板厚方向の形成深さ）は一定とした。磁気特性の評価は、鉄損Ｗ１７／５０と磁束密度Ｂ８を用いた。Ｗ１７／５０とは、鋼板の圧延方向に１．７Ｔ、５０Ｈｚの交番磁化を与えたときの鉄損値を意味し、また、Ｂ８とは、磁化力８００Ａ／ｍで圧延方向に磁化した時の磁束密度を意味する。
　結果を図２に示す。鉄損（Ｗ１７／５０）は、ｂ／ａが０．０５以上の時、大きな鉄損改善効果が確認できる。これは、試料をコイル状に巻き取った後、最終焼鈍を施す際に、板幅方向に連続して形成した線状溝中に流れる最終焼鈍の雰囲気ガスが、中心線の不連続部に滞留した結果、フォルステライト被膜の形成反応が促進され、緻密な組織となったためと考えている。また、ｂ／ａが１以上、すなわち溝が連続的な直線状でなくなった時、鉄損改善効果が大きく劣化した。これは、溝が途切れ、板幅方向に連続した直線状ではなくなったために、雰囲気ガスの流通が遮断され、上記効果が得られなかったためと考えられる。
　一方、磁束密度（Ｂ８）は、ｂ／ａが０．９５を超えると劣化する傾向が確認された。これは、中心線間の溝幅方向の距離ｂの増加によって、溝の体積が増加したことで、鋼板の透磁率が低下したためと考えている。以上の結果から、ｂ／ａの適正範囲は０．０５以上０．９５以下とした。ｂ／ａは、より好ましくは０．１０以上である。また、ｂ／ａは、より好ましくは０．９０以下である。
　続いて、溝幅ａ、中心線間の溝幅方向の距離ｂ、溝深さを一定として、ラップ長ｃを様々に変化させて溝を形成した試料に上記と同様のプロセスにて最終製品板としたものを作製し、磁気特性の調査を行った。結果を図３に示す。ラップ長ｃが５０ｍｍ以下の時に、大きな鉄損改善効果が確認できている。これは、先述と同様に、中心線の不連続部における、雰囲気ガスの滞留によって緻密なフォルステライト被膜が形成されたためと考えている。一方、ラップ長ｃを５０ｍｍよりも長くした場合には、鉄損改善量の劣化が見られた。これは、ラップ長が長くなったことで、溝中を流れる雰囲気ガスの流通性が向上し、緻密なフォルステライト被膜が形成されにくくなったためと考えている。
　更に、ラップ長ｃが５０ｍｍよりも長い場合には、Ｂ８の劣化も確認された。これは、ラップ長ｃが長くなったことで、溝の体積が増加したことによるものと思われる。また、線状溝であることから、中心線の不連続部のラップ長ｃは０ｍｍ以上であることが必要である。以上のことから、ラップ長ｃの好適範囲を０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とした。より好ましくは、ラップ長ｃは０．１ｍｍ以上である。また、より好ましくは、ラップ長ｃは４０ｍｍ以下である。
　以下に、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は本実施形態に開示の構成のみに限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　［方向性電磁鋼板］
　本発明の方向性電磁鋼板用の鋼素材（スラブ）の基本成分、インヒビター成分および任意添加成分について具体的に述べる。
　（基本成分）
　Ｃ：０．０８質量％以下
　Ｃは、熱延板組織の改善のために添加するが、Ｃの含有量が０．０８質量％を超えると磁気時効の起こらない５０質量ｐｐｍ以下まで製造工程中に脱炭することが困難となるため、Ｃ含有量は０．０８質量％以下とすることが望ましい。また、Ｃを含まない鋼素材でも二次再結晶することから、Ｃ含有量の下限については特に設けない。
　Ｓｉ：２．０～８．０質量％
　Ｓｉは、鋼の電気抵抗を増大させ、鉄損を改善するのに有効な元素である。しかしながら、Ｓｉの含有量が２．０質量％未満ではその改善効果が十分に発揮されず、一方８．０質量％を超えると加工性、通板性が著しく劣化することに加え、磁束密度も低下する。そのため、Ｓｉ含有量は２．０～８．０質量％の範囲とすることが望ましい。
　Ｍｎ：０．００５～１．０質量％
　Ｍｎは、熱間加工性を向上させるうえで必要な元素である。しかしながら、Ｍｎの含有量が０．００５質量％未満ではその効果を十分に得ることが出来ず、一方１．０質量％を超えると磁束密度が劣化する。そのため、Ｍｎ含有量は０．００５～１．０質量％の範囲とすることが好ましい。
　（インヒビター成分）
　本発明において、方向性電磁鋼板のスラブの成分組成は、二次再結晶が生じる成分組成であればよい。二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用する場合、例えばＡｌＮ系インヒビターを利用する場合であればＡｌおよびＮを、またＭｎＳ・ＭｎＳｅ系インヒビターを利用する場合であれば、ＭｎとＳｅ及び／またはＳを適量含有させればよい。もちろん両インヒビターを併用してもよい。この場合における、Ａｌ、Ｎ、Ｓ及びＳｅの好適含有量はそれぞれ、
Ａｌ：０．０１０～０．０６５質量％
Ｎ：０．００５０～０．０１２０質量％
Ｓ：０．００５～０．０３０質量％
Ｓｅ：０．００５～０．０３０質量％
である。
　さらに、本発明は、Ａｌ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅの含有量を制限した、インヒビターを使用しない方向性電磁鋼板にも適用することができる。この場合には、Ａｌ、Ｎ、Ｓ、Ｓｅの含有量はそれぞれ、
Ａｌ：０．０１０質量％以下
Ｎ：０．００５０質量％以下
Ｓ：０．００５０質量％以下
Ｓｅ：０．００５０質量％以下
に抑制することが好ましい。
　上記の基本成分やインヒビター成分以外に、磁気特性改善に有効であることが知られている、下記任意添加成分を適宜含有させることができる。
Ｎｉ：０．０３～１．５０質量％、
Ｓｎ：０．０１～１．５０質量％、
Ｓｂ：０．００５～１．５０質量％、
Ｃｕ：０．０３～３．０質量％、
Ｐ：０．０３～０．５０質量％、
Ｍｏ：０．００５～０．１０質量％、
Ｃｒ：０．０３～１．５０質量％のうちから選ばれる１種以上
　Ｎｉは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有効な元素である。しかしながら、Ｎｉの含有量が０．０３質量％未満では磁気特性への貢献は小さく、一方１．５０質量％を超えると二次再結晶が不安定となり磁気特性が劣化する。そのためＮｉ含有量は０．０３～１．５０質量％の範囲とすることが望ましい。
　また、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｐ、Ｍｏ、Ｃｒも、磁気特性を向上させる元素であるが、いずれも、含有量が、上記の下限未満ではその効果は十分ではなく、また上限を超えると二次再結晶粒の成長が抑制されるために磁気特性が劣化する。そのためそれぞれ上記の含有量の範囲とすることが好ましい。
　また上記成分以外はＦｅ及び不可避的不純物からなる。なお、製品板においては、Ｃ以外の基本成分および任意添加成分は鋼素材（スラブ）において含有させた量がそのまま製品板にも含有される。一方、Ｃは脱炭焼鈍により低減され、インヒビター成分は後述の最終焼鈍にて純化され、製品板では不可避的不純物程度の含有量に低減される。
　上記の成分系からなる方向性電磁鋼板の鋼素材（スラブ）に、熱間圧延を施した後、熱延板焼鈍を行う。次いで１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施して、最終板厚の鋼帯に仕上げる。その後、前記鋼帯に、脱炭焼鈍を施し、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、コイル状に巻き取って、二次再結晶及びフォルステライト被膜の形成を目的とした最終焼鈍を施す。最終焼鈍後の鋼帯に対し、平坦化焼鈍を施した後、例えばリン酸マグネシウム系の張力被膜を形成させて製品板の鋼帯とする。
　本発明においては、冷間圧延後、焼鈍分離剤塗布前の任意の工程において、方向性電磁鋼板（鋼帯）の表面に線状溝を形成させる。
　［溝形成方法］
　本発明における溝の形成方法には、グラビア印刷法やインクジェット印刷法によって、中心線の不連続部が形成されるようにレジストパターンを印刷し、非印刷部を電解エッチング法により溝形成する方法、鋼板全面にレジストインクを塗布しレジストを形成した後、レーザー照射によって中心線の不連続部が形成されるようにパターニング（レジスト除去）を行った後、レジストが除去された露出部を電解エッチング法により溝形成する方法等が挙げられるが、特に限定するものではない。
　［溝寸法］
　下記に、本発明において好適な溝寸法を示す。ここで溝寸法とは、溝幅、溝深さに加え、方向性電磁鋼板（鋼帯）の圧延方向に周期的に形成する溝同士の間隔及び、線状溝の延伸方向と板幅方向の成す角を意味する。
　溝幅：１０～３００μｍ
　溝幅が広いほど、同程度の溝深さとしたときの透磁率の劣化が大きいため、狭いほど好適である。したがって、溝幅は３００μｍ以下とするのが好ましい。しかし、溝幅が過剰に狭くなった時、溝両端における磁極カップリングにより、鉄損改善効果が低下してしまうため、溝幅の下限を１０μｍとするのが好適である。
　溝深さ：板厚に対して４～２５％
　溝形成による鉄損改善効果は、溝側壁部の表面積、すなわち溝の形成深さが大きい（深い）ほど高い効果が得られる。したがって、板厚に対して４％以上の深さの溝を形成させることが好適である。一方、溝の深さを増していくと、当然溝の体積も増加し、透磁率が劣化する傾向となる。さらに、通板時に溝部を起点に破断のリスクがある。以上を踏まえ、溝深さの上限を板厚に対して２５％とするのが好適である。
　線状溝の圧延方向の形成間隔：１．５～１０ｍｍ
　先述の通り、鉄損改善効果は溝側壁部の表面積が大きいほど向上するため、圧延方向における溝の形成間隔は狭いほど良好な結果を得られる。しかしながら、溝の形成間隔が狭まるにつれ、鋼板に対する溝の体積分率も増加し透磁率の劣化に加えて、操業時の破断のリスクも高まる。したがって、圧延方向における溝の形成間隔を１．５ｍｍ～１０ｍｍとするのが好適である。
　線状溝と板幅方向の成す角：±３０°以内
　溝の延伸方向が板幅方向から傾くほど、溝の体積が増加するため、透磁率が劣化する傾向となる。したがって、線状溝と板幅方向の成す角は±３０°以内とすることが好ましい。
　［溝形状測定方法］
　本発明の中心線の不連続部における溝幅ａ、中心線間の溝幅方向の距離ｂ、ラップ長ｃは、張力被膜形成後の方向性電磁鋼板の表面を、光学顕微鏡で観察し、該当箇所の長さを計測して求める。溝深さの測定は、レーザー顕微鏡を用いて前記鋼板の表面を観察し、延伸方向に沿って溝部の深度プロファイルを取得する。得られた各点の深度プロファイルにおける、最深部の平均値を溝深さとする。
　その他、本発明において、上述した工程や製造条件以外については、溝を形成して磁区細分化処理を施す公知の方向性電磁鋼板の製造方法を適宜使用することができる。
　次に実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本実施例によって何ら限定を受けるものではない。本発明の趣旨に適合しうる範囲で変更を加えて実施することも可能であり、そのような様態でも本発明の技術範囲に含まれる。
　表１に示す成分組成を含有し残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる方向性電磁鋼板の鋼素材（スラブ）に熱間圧延を施し、熱延板焼鈍を行った。この後、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して板厚０．２３ｍｍの冷延鋼帯とした。これにインクジェット方式でレジストパターンを印刷した後、電解エッチング法により溝を形成した。この時、図４に示すように、レジスト部と非レジスト部で形成されるレジストパターンを、溝幅２００μｍ、溝の圧延方向の形成間隔を４ｍｍ、溝の延伸方向と板幅方向の成す角を１０°となるように設定し、さらに、中心線の不連続部における中心線間の溝幅方向の距離ｂおよびラップ長ｃを種々に変化させた。また、電解エッチング条件は、溝深さが２０μｍとなる条件に設定した。電解エッチングにより溝を形成した後の鋼帯は、アルカリ液中で表面のレジストを除去した後、脱炭焼鈍を行い、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、コイル状に巻き取ったのち、最終焼鈍を施した。最終焼鈍後の鋼帯に対し、平坦化焼鈍を施した後、リン酸マグネシウム系の張力被膜を形成させ、最終製品鋼帯とした。
　こうして作製した鋼帯を、線状溝１つにつき１か所の中心線の不連続部を含むようにＲＤ：２８０ｍｍ×ＴＤ：１００ｍｍに切り出し、ＳＳＴ（単板磁気試験）方式でＷ１７／５０、Ｂ８を測定した。ここで、ＲＤは鋼板の圧延方向を、ＴＤは板幅方向を意味する。磁気測定後の試料表面を光学顕微鏡で観察し、溝幅ａ、中心線の不連続部における中心線間の溝幅方向の距離ｂおよびラップ長ｃを測定した。次いで、磁気特性、溝形状を測定した試料について、中心線の不連続部の断面を切り出してカーボンモールドに埋め込み研磨した後、当該研磨後の断面をＳＥＭで観察し、溝底部におけるフォルステライト被膜の膜厚を測定した。
　また、比較として、板幅方向に連続的に形成されていない小規模な溝群を形成し、板幅方向に隣接する溝同士が圧延方向と直交する投影面上で重なるように形成した溝パターン（後掲の表１のＮｏ．４３、４４）、及び板幅方向に隣接する溝の端部同士が離れている溝パターン（後掲の表１のＮｏ．４５、４６）の試料も同様に作製し、溝形状、磁気特性の評価を行った。また、溝幅中央部の断面を、上記と同様にＳＥＭで観察し、溝底部におけるフォルステライト被膜の膜厚を測定した。
　結果を表２にまとめて示す。ｂ／ａが本発明の範囲にある時、溝底部に厚いフォルステライト被膜が形成され、高い鉄損改善効果を示しつつ、磁束密度の劣化が抑制されていることが分かる。加えて、ｃが０ｍｍ以上５０ｍｍ以下の時、溝底部に更に厚いフォルステライト被膜が形成され、より高い鉄損改善効果が確認できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　１　線状溝
　２　中心線の不連続部
 

Claims (2)

  1. 　方向性電磁鋼板の圧延方向と交差する方向に、線状溝が、前記圧延方向に周期的に形成された方向性電磁鋼板であって、
    前記線状溝は、前記線状溝の溝幅の中心線の位置が、前記線状溝の溝幅方向にずれた中心線の不連続部を有し、
    前記線状溝の溝幅をａ、前記中心線の不連続部における中心線間の溝幅方向の距離をｂとしたとき、
    前記ａ及びｂが下記式（１）の関係を満たす、方向性電磁鋼板。
    ０．０５≦ｂ／ａ≦０．９５　・・・（１）
  2. 　前記中心線の不連続部の線状溝長さ方向の長さが、０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
PCT/JP2020/026181 2019-07-31 2020-07-03 方向性電磁鋼板 WO2021020026A1 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020558056A JP6879439B1 (ja) 2019-07-31 2020-07-03 方向性電磁鋼板
CA3145201A CA3145201A1 (en) 2019-07-31 2020-07-03 Grain-oriented electrical steel sheet
EP20846644.1A EP4006181A1 (en) 2019-07-31 2020-07-03 Grain-oriented electrical steel sheet
CN202080055497.0A CN114207173B (zh) 2019-07-31 2020-07-03 方向性电磁钢板
KR1020227002817A KR102673933B1 (ko) 2019-07-31 2020-07-03 방향성 전기 강판
MX2022001313A MX2022001313A (es) 2019-07-31 2020-07-03 Lamina de acero electrico de grano orientado.
US17/629,863 US20220275487A1 (en) 2019-07-31 2020-07-03 Grain-oriented electrical steel sheet

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019140966 2019-07-31
JP2019-140966 2019-07-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021020026A1 true WO2021020026A1 (ja) 2021-02-04

Family

ID=74229926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/026181 WO2021020026A1 (ja) 2019-07-31 2020-07-03 方向性電磁鋼板

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220275487A1 (ja)
EP (1) EP4006181A1 (ja)
JP (1) JP6879439B1 (ja)
CN (1) CN114207173B (ja)
CA (1) CA3145201A1 (ja)
MX (1) MX2022001313A (ja)
WO (1) WO2021020026A1 (ja)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6286121A (ja) 1985-10-14 1987-04-20 Nippon Steel Corp 鋼板への与歪装置
JPH0622179B2 (ja) 1986-10-09 1994-03-23 川崎製鉄株式会社 鉄損の低い変圧器用巻き鉄心
JP2003129135A (ja) 2001-10-22 2003-05-08 Nippon Steel Corp 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2012077380A (ja) 2010-09-10 2012-04-19 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2015111434A1 (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2016171129A1 (ja) 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
WO2017017908A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 Ｊｆｅスチール株式会社 線状溝形成方法および線状溝形成装置
JP2017025377A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板表面に線状溝を形成する方法
WO2018117672A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법
JP2020090709A (ja) * 2018-12-05 2020-06-11 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板の鉄損改善方法およびその装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5754097B2 (ja) * 2010-08-06 2015-07-22 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP2015140470A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6060988B2 (ja) * 2015-02-24 2017-01-18 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板及びその製造方法
CA3054528C (en) * 2017-02-28 2021-09-07 Jfe Steel Corporation Grain-oriented electrical steel sheet and production method therefor

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6286121A (ja) 1985-10-14 1987-04-20 Nippon Steel Corp 鋼板への与歪装置
JPH0622179B2 (ja) 1986-10-09 1994-03-23 川崎製鉄株式会社 鉄損の低い変圧器用巻き鉄心
JP2003129135A (ja) 2001-10-22 2003-05-08 Nippon Steel Corp 低鉄損一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2012077380A (ja) 2010-09-10 2012-04-19 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2015111434A1 (ja) * 2014-01-23 2015-07-30 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2016171129A1 (ja) 2015-04-20 2016-10-27 新日鐵住金株式会社 方向性電磁鋼板
JP2017025377A (ja) * 2015-07-22 2017-02-02 Ｊｆｅスチール株式会社 鋼板表面に線状溝を形成する方法
WO2017017908A1 (ja) * 2015-07-28 2017-02-02 Ｊｆｅスチール株式会社 線状溝形成方法および線状溝形成装置
WO2018117672A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법
JP2020090709A (ja) * 2018-12-05 2020-06-11 Ｊｆｅスチール株式会社 方向性電磁鋼板の鉄損改善方法およびその装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220275487A1 (en) 2022-09-01
CN114207173A (zh) 2022-03-18
JPWO2021020026A1 (ja) 2021-09-13
EP4006181A4 (en) 2022-06-01
KR20220029692A (ko) 2022-03-08
CA3145201A1 (en) 2021-02-04
CN114207173B (zh) 2022-11-08
MX2022001313A (es) 2022-03-02
JP6879439B1 (ja) 2021-06-02
EP4006181A1 (en) 2022-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101421392B1 (ko) 방향성 전기 강판 및 그 제조 방법
JP5754097B2 (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP5742294B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6436316B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
CN107250403B (zh) 方向性电磁钢板及其制造方法
KR20160138253A (ko) 방향성 전기 강판의 제조 방법
WO2018150791A1 (ja) 方向性電磁鋼板
JP7052391B2 (ja) 方向性電磁鋼板、および方向性電磁鋼板の製造方法
WO2019065645A1 (ja) 方向性電磁鋼板
JP6947248B1 (ja) 方向性電磁鋼板
WO2021020026A1 (ja) 方向性電磁鋼板
JP4192399B2 (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法
JP6079092B2 (ja) 板厚０．１２〜０．２５ｍｍの方向性電磁鋼板の製造方法
KR102673933B1 (ko) 방향성 전기 강판
JP6939852B2 (ja) 線状溝形成方法および方向性電磁鋼板の製造方法
CA3145201C (en) Grain-oriented electrical steel sheet
JP4876799B2 (ja) 方向性電磁鋼板
JP5754170B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP2020158882A (ja) 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020558056

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20846644

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3145201

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227002817

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020846644

Country of ref document: EP

Effective date: 20220228