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WO2012042865A1 - 方向性電磁鋼板 - Google Patents

方向性電磁鋼板 Download PDF

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WO2012042865A1
WO2012042865A1 PCT/JP2011/005455 JP2011005455W WO2012042865A1 WO 2012042865 A1 WO2012042865 A1 WO 2012042865A1 JP 2011005455 W JP2011005455 W JP 2011005455W WO 2012042865 A1 WO2012042865 A1 WO 2012042865A1
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WO
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coating
grain
mass
annealing
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PCT/JP2011/005455
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渡辺　誠
岡部　誠司
高宮　俊人
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JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
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Publication date
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    • Y10T428/24545—Containing metal or metal compound

Definitions

  • the present invention relates to a grain-oriented electrical steel sheet used for a core material such as a transformer.
  • the grain-oriented electrical steel sheet is mainly used as an iron core of a transformer and is required to have excellent magnetization characteristics, particularly low iron loss.
  • it is important to highly align the secondary recrystallized grains in the steel sheet in the (110) [001] orientation (so-called Goth orientation) and to reduce impurities in the product steel sheet.
  • control of crystal orientation and reduction of impurities are limited in view of the manufacturing cost.
  • a technique for reducing the iron loss by introducing non-uniform strain to the surface of the steel sheet by a physical method and subdividing the width of the magnetic domain has been developed, that is, a magnetic domain refinement technique.
  • Patent Document 1 proposes a technique for reducing the iron loss of a steel sheet by irradiating a final product plate with a laser, introducing a high dislocation density region into the steel sheet surface layer, and narrowing the magnetic domain width.
  • Patent Document 2 a steel sheet that has been subjected to finish annealing is formed with a groove with a depth of more than 5 ⁇ m in the base iron part under a load of 882 to 2156 MPa (90 to 220 kgf / mm 2 ), and then 750 ° C or higher.
  • a technique for subdividing a magnetic domain by heat treatment at a temperature of 2 ° C has been proposed.
  • Patent Document 3 discloses a linear notch having a width of 30 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, a depth of 10 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, and a rolling direction interval of 1 mm or more in a direction substantially perpendicular to the rolling direction of the steel sheet ( A technique for introducing a groove) has been proposed. With the development of various magnetic domain subdivision techniques as described above, grain-oriented electrical steel sheets having good iron loss characteristics have been obtained.
  • Japanese Patent Publication No.57-2252 Japanese Examined Patent Publication No. 62-53579 Japanese Patent Publication No. 3-69968
  • the present invention has been developed in view of the above-described situation, and is a grain-oriented electrical steel sheet in which grooves for magnetic domain subdivision are formed.
  • An object of the present invention is to provide a grain-oriented electrical steel sheet having corrosion resistance and insulation.
  • the gist configuration of the present invention is as follows. 1.
  • the surface of the steel sheet provided with a linear groove, in oriented electrical steel sheet subjected to insulation coating, the thickness of the insulating coating at the bottom portion of the linear groove a 1 ( ⁇ m), the steel plate other than the linear groove A grain-oriented electrical steel sheet in which a 1 and a 2 satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2) when the thickness of the insulating coating on the surface is a 2 ( ⁇ m).
  • the coating thickness a 1 of the linear groove bottom portion and ([mu] m) is a schematic diagram showing a coating thickness a 2 non linear groove ([mu] m).
  • a linear groove on the surface of the steel sheet (hereinafter also simply referred to as a groove)
  • a forsterite film is formed on the surface of the steel sheet
  • a film for insulation (hereinafter referred to as an insulation coating or simply a coating) is applied thereon.
  • the forsterite film forms an internal oxide layer mainly composed of SiO 2 on the steel sheet surface, on which an annealing separator containing MgO is applied, and the high temperature -It is formed by reacting both the internal oxide layer and MgO by performing finish annealing for a long time.
  • the insulating coating applied by overcoating the forsterite film is applied by applying and baking a coating solution. Since these coatings have a difference in thermal expansion coefficient with the steel sheet, when formed at a high temperature and cooled to room temperature after being applied, the film with a small shrinkage rate acts to give tensile stress to the steel sheet. is there.
  • the tension applied to the steel sheet increases and the effect of improving iron loss increases.
  • the space factor the ratio of the ground iron
  • the transformer iron loss building factor
  • FIG. 1 schematically shows the coating film thickness a 1 at the bottom of the linear groove and the coating film thickness a 2 other than the linear groove.
  • 1 is a linear groove portion
  • 2 is a portion other than the linear groove portion.
  • the lower ends of a 1 and a 2 are both interfaces between the insulating coating and the forsterite film.
  • Coating thickness a 2 described above, it is necessary to satisfy the following equation in accordance with the present invention (1). Because, since the coating film thickness a 2 and a 0.3 ⁇ m less than the thickness of the insulating coating is too thin, because the interlayer resistance and corrosion resistance are deteriorated. On the other hand, if a 2 is greater than 3.5 [mu] m, because the space factor when teamed the actual transformer is increased. 0.3 ⁇ m ⁇ a 2 ⁇ 3.5 ⁇ m (1)
  • the coating thickness a 1, and the coating film thickness a 2 needs to satisfy the relationship of Equation (2) below.
  • Equation (2) a 1 / a 2 ⁇ 2.5 (2) This is because, by keeping this ratio within the above range, the tension applied to the steel sheet by the coating can be made uniform, so that the place where a strong stress is locally applied is suppressed, and the film peeling phenomenon Because it will not happen.
  • the lower limit of the above formula (2) is preferably 0.4 in order to make the tension applied more uniform.
  • the viscosity of the coating liquid is 1.2 cP or more.
  • the viscosity of the coating liquid is a value at a liquid temperature of 25 ° C. Because, by satisfying the viscosity described above, after the coating liquid applied, too flows into the liquid groove portion, it is because it is possible to prevent the film thickness a 1 of the groove bottom portion becomes thicker unnecessarily.
  • the component composition of the slab for grain-oriented electrical steel sheet may be any component composition that produces secondary recrystallization with a large magnetic domain refinement effect.
  • the deviation angle from the Goss orientation is preferably within 5.5 °.
  • the angle of deviation from the Goss orientation is the square root of ( ⁇ 2 + ⁇ 2 ), and ⁇ is the ⁇ angle ((110) [001] ideal in the normal direction (ND) axis of the secondary recrystallized grain orientation
  • the deviation angle from the orientation) and ⁇ mean the ⁇ angle (the deviation angle from the (110) [001] ideal orientation in the rolling perpendicular direction (TD) axis of the secondary recrystallized grain orientation).
  • the Goss azimuth angle was measured with a 280 ⁇ 30 mm sample at a 5 mm pitch.
  • the values of ⁇ and ⁇ are not the average value for each crystal grain but the area average.
  • the following numerical ranges and selective elements / processes in the production method and production method introduce typical production methods of grain-oriented electrical steel sheets, and the present invention is not limited to these.
  • Al and N are contained.
  • MnS / MnSe-based inhibitor an appropriate amount of Mn, Se and / or S is contained. Just do it.
  • both inhibitors may be used in combination.
  • the preferred contents of Al, N, S and Se are Al: 0.01 to 0.065 mass%, N: 0.005 to 0.012 mass%, S: 0.005 to 0.03 mass%, and Se: 0.005 to 0.03 mass%, respectively. .
  • the present invention can also be applied to grain-oriented electrical steel sheets in which the contents of Al, N, S, and Se are limited and no inhibitor is used.
  • the amounts of Al, N, S and Se are preferably suppressed to Al: 100 mass ppm or less, N: 50 mass ppm or less, S: 50 mass ppm or less, and Se: 50 mass ppm or less, respectively.
  • the basic components and optional components of the slab for grain-oriented electrical steel sheets according to the present invention are specifically described as follows.
  • C 0.15 mass% or less
  • C is added to improve the hot-rolled sheet structure, but if it exceeds 0.15 mass%, it is difficult to reduce C to 50 massppm or less where no magnetic aging occurs during the manufacturing process. Therefore, the content is preferably 0.15% by mass or less.
  • the lower limit since a secondary recrystallization is possible even for a material not containing C, it is not particularly necessary to provide it.
  • Si 2.0-8.0% by mass
  • Si is an element effective in increasing the electrical resistance of steel and improving iron loss.
  • the content is less than 2.0% by mass, a sufficient iron loss reduction effect cannot be achieved, while 8.0% by mass. If it exceeds 1, the workability is remarkably lowered and the magnetic flux density is also lowered. Therefore, the Si content is preferably in the range of 2.0 to 8.0% by mass.
  • Mn 0.005 to 1.0 mass%
  • Mn is an element necessary for improving the hot workability. However, if the content is less than 0.005% by mass, the effect of addition is poor, whereas if it exceeds 1.0% by mass, the magnetic flux density of the product plate decreases.
  • the Mn content is preferably in the range of 0.005 to 1.0 mass%.
  • Ni 0.03-1.50 mass%
  • Sn 0.01-1.50 mass%
  • Sb 0.005-1.50 mass%
  • Cu 0.03-3.0 mass%
  • P 0.03-0.50 mass%
  • Mo 0.005-0.10 mass%
  • Cr At least one Ni selected from 0.03 to 1.50% by mass is an element useful for improving the magnetic properties by improving the hot rolled sheet structure.
  • the content is less than 0.03% by mass, the effect of improving the magnetic properties is small.
  • the amount of Ni is preferably in the range of 0.03 to 1.50% by mass.
  • Sn, Sb, Cu, P, Mo, and Cr are elements that are useful for improving the magnetic properties, respectively, but if any of them is less than the lower limit of each component described above, the effect of improving the magnetic properties is small. If the upper limit amount of each component described above is exceeded, the development of secondary recrystallized grains is hindered. The balance other than the above components is inevitable impurities and Fe mixed in the manufacturing process.
  • the slab having the above-described component composition is heated and subjected to hot rolling according to a conventional method, but may be immediately hot rolled after casting without being heated.
  • hot rolling may be performed, or the hot rolling may be omitted and the process may proceed as it is.
  • the hot-rolled sheet annealing temperature is preferably in the range of 800 to 1200 ° C.
  • the hot-rolled sheet annealing temperature is less than 800 ° C, the band structure in hot rolling remains, making it difficult to achieve a sized primary recrystallization structure and inhibiting the development of secondary recrystallization.
  • the hot-rolled sheet annealing temperature exceeds 1200 ° C., the grain size after the hot-rolled sheet annealing is excessively coarsened, so that it is very difficult to realize a sized primary recrystallized structure.
  • the steel sheet After the hot-rolled sheet annealing, the steel sheet is subjected to cold rolling twice or more with one or more intermediate annealings, followed by primary recrystallization annealing and applying an annealing separator.
  • the steel sheet may be nitrided for the purpose of strengthening the inhibitor during the primary recrystallization annealing, or after the primary recrystallization annealing and before the start of the secondary recrystallization.
  • the annealing separator is applied before the secondary recrystallization annealing, a final finish annealing is performed for the purpose of secondary recrystallization and forsterite film formation.
  • the formation of the groove according to the present invention after the final cold rolling, before and after primary recrystallization annealing, before and after secondary recrystallization annealing, before and after flattening annealing, etc. There is no problem even if it is formed at any timing.
  • the groove formation is preferably performed after the final cold rolling and before the tension coating is formed.
  • a tension coating is applied to the steel sheet surface before or after planarization annealing. It is also possible to apply a tension coating treatment solution before the flattening annealing to serve as both flattening annealing and coating baking.
  • the coating film thickness a 1 ( ⁇ m) at the bottom of the linear groove and the coating film thickness a 2 ( ⁇ m) other than the linear groove are used. It is important to control each of them appropriately.
  • the tension coating means an insulating coating that applies tension to the steel sheet to reduce iron loss.
  • Any tension coating can be advantageously applied as long as it is composed mainly of silica and phosphate, composite hydroxide coating, aluminum borate coating, etc.
  • the agent has a viscosity of 1.2 cP or more.
  • the groove formation in the present invention includes a conventionally known groove formation method, for example, a local etching method, a scribing method with a blade, a rolling method using a roll with protrusions, etc., and the most preferable method.
  • a local etching method for example, a local etching method, a scribing method with a blade, a rolling method using a roll with protrusions, etc.
  • an etching resist is attached to the steel sheet after the final cold rolling by printing or the like, and then a groove is formed in the non-attached region by a process such as electrolytic etching.
  • a process such as electrolytic etching.
  • the groove formed on the steel sheet surface has a width of 50 to 300 ⁇ m, a depth of 10 to 50 ⁇ m and a spacing of about 1.5 to 20.0 mm, and the groove forming direction is about ⁇ 30 ° with respect to the direction perpendicular to the rolling direction. It is preferable to be within.
  • “linear” includes not only a solid line but also a dotted line and a broken line.
  • a method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet in which a conventionally known groove is formed and subjected to magnetic domain refinement can be used as appropriate, except for the steps and manufacturing conditions described above.
  • a linear groove having a width of 150 ⁇ m and a depth of 20 ⁇ m is formed in a direction perpendicular to the rolling direction. They were formed at 3 mm intervals at an angle of 10 °.
  • decarburization annealing was performed at 825 ° C.
  • an annealing separator containing MgO as a main component was applied, and final finishing annealing for the purpose of secondary recrystallization and purification was performed at 1200 ° C. for 10 hours.
  • a tension coating treatment liquid consisting of 40 parts by weight of colloidal silica, 50 parts by weight of primary magnesium phosphate, 9.5 parts by weight of chromic anhydride, and 0.5 parts by weight of silica powder (in terms of solid content) was applied, and tension coating was performed at 830 ° C.
  • a product was obtained by performing flattening annealing also serving as baking.
  • Table 1 by changing the viscosity of the coating solution, the coating was applied, dried and baked under various film thickness conditions.
  • a 1000 kVA oil-filled transformer was manufactured, and the space factor, the rust generation rate, and the interlayer resistance were each evaluated.
  • the space factor and interlayer resistance conform to the method described in JIS C2550, and the rust generation rate is temperature: 50 ° C, dew point: 50 ° C. Measured with The above measurement results are also shown in Table 1.
  • each of the grain-oriented electrical steel sheets of Test Nos. 2 to 4, 7, and 8 that satisfy the relationship of the above formulas (1) and (2) of the present invention has a local insulating coating. There was no film peeling, and excellent corrosion resistance (low rust generation rate) and insulation (high interlayer resistance) were obtained.
  • the grain-oriented electrical steel sheets of Test No. 1 not satisfying the above formula (1) at the lower limit and Test Nos. 9 and 10 not satisfying the relation of the above formula (2) were inferior in corrosion resistance and insulation.
  • the grain-oriented electrical steel sheets of Test Nos. 5 and 6 that do not satisfy the above formula (1) at the upper limit were inferior in the space factor.

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Abstract

　本発明に従い、線状溝の底面部における絶縁コーティングの膜厚をａ１(μm)、線状溝部以外の鋼板表面の絶縁コーティング膜厚をａ２(μm)とするとき、これらａ１およびａ２が、以下の式(1)および(2)の関係を満足するように制御することによって、局所的な絶縁コーティングの被膜剥離を低く抑えることができ、その結果、優れた耐食性および絶縁性を有する方向性電磁鋼を得ることができる。　0.3μm≦ａ２≦3.5μm　・・・(1)　ａ１／ａ２≦2.5　・・・(2)

Description

方向性電磁鋼板
　本発明は、トランスなどの鉄心材料に用いる方向性電磁鋼板に関するものである。
　方向性電磁鋼板は、主にトランスの鉄心として利用され、その磁化特性が優れていること、特に鉄損が低いことが求められている。
　そのためには、鋼板中の二次再結晶粒を、(110)[001]方位（いわゆる、ゴス方位）に高度に揃えることや、製品鋼板中の不純物を低減することが重要である。しかしながら、結晶方位の制御や、不純物を低減することは、製造コストとの兼ね合い等で限界がある。そこで、鋼板の表面に対して物理的な手法で不均一歪を導入し、磁区の幅を細分化して鉄損を低減する技術、すなわち磁区細分化技術が開発されている。
　例えば、特許文献１には、最終製品板にレーザを照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導入し、磁区幅を狭くすることで、鋼板の鉄損を低減する技術が提案されている。　
　また、特許文献２には、仕上げ焼鈍済みの鋼板に対して、882～2156MPa（90～220kgf/mm2）の荷重で地鉄部分に深さ：５μm超の溝を形成したのち、750℃以上の温度で加熱処理することにより、磁区を細分化する技術が提案されている。
　さらに、特許文献３には、鋼板の圧延方向とほぼ直角な方向に、幅が30μｍ以上300μｍ以下、深さが10μｍ以上70μｍ以下であって、圧延方向の間隔が１mm以上である線状刻み目（溝）を導入する技術が提案されている。
　上記したような種々の磁区細分化技術の開発により、鉄損特性が良好な方向性電磁鋼板が得られるようになってきている。
特公昭５７－２２５２号公報 特公昭６２－５３５７９号公報 特公平３－６９９６８号公報
　しかしながら、通常、鋼板表面に溝を形成する技術においては、コーティング塗布時に、溝部分に周囲からの液が流れ込むため、溝底面部は厚く塗られ易く、溝部と溝部以外のコーティング膜厚差が大きくなる。その結果、コーティングによる張力の分布状態が不均一になり、溝部に、局所的な強い応力がかかるという問題があった。
　さらには、ライン通板などで外部応力がかかった場合、上記のような局所的な応力がかかった部位では、被膜が外部応力に耐え切れなくなり、部分的に剥落して、欠陥ができる。このような欠陥部が生じると、防錆性が劣化するだけでなく、絶縁抵抗もなくなってしまうという問題が生じる。
　本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであり、磁区細分化用の溝を形成した方向性電磁鋼板であって、局所的な絶縁コーティングの被膜剥離を低く抑えることができ、優れた耐食性および絶縁性を有する方向性電磁鋼板を提供することを目的とする。
　すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
　１．線状溝を設けた鋼板の表面に、絶縁コーティングを施した方向性電磁鋼板において、該線状溝の底面部における該絶縁コーティングの膜厚をａ１(μm)、該線状溝部以外の鋼板表面の該絶縁コーティング膜厚をａ２(μm)とするとき、これらａ１およびａ２が、下記式(1)および(2)の関係を満足する方向性電磁鋼板。
　　　　　　　　　　　　　　　　　記
　　　　　　0.3μm≦ａ2≦3.5μm　・・・(1)
　　　　　　ａ１／ａ２≦2.5　　　・・・(2)
　２．前記絶縁コーティングが、粘度が1.2cP以上のコーティング処理液をロールコーターにて塗布し、乾燥して得たものである前記１に記載の方向性電磁鋼板。
　本発明によれば、局所的な絶縁コーティングの被膜剥離を低く抑えることができ、優れた耐食性および絶縁性を有する方向性電磁鋼板を得ることができる。
本発明のパラメータ、線状溝底面部のコーティング膜厚ａ１(μm)と、線状溝部以外のコーティング膜厚ａ２(μm)とを示した模式図である。
　以下、本発明について具体的に説明する。
　通常、鋼板の表面に線状溝（以下、単に溝ともいう）を形成する際には、鋼板の絶縁性を確保するために、溝を形成したのち、鋼板表面にフォルステライト被膜を形成させ、さらにその上に、絶縁のための被膜（以下、絶縁コーティング、または、単にコーティングという）を付与する。
　上記フォルステライト被膜は、方向性電磁鋼板を製造する際の脱炭焼鈍において、鋼板表面にSiO2主体の内部酸化層を形成し、その上にMgOを含有する焼鈍分離剤を塗布して、高温・長時間で仕上焼鈍を行うことによって、内部酸化層とMgOの両者を反応させて形成するものである。
　他方、フォルステライト被膜に上塗りして付与する絶縁コーティングは、コーティング液を塗布し、焼き付けることで付与される。
　これらの被膜は、鋼板との間に熱膨張率の差を有するために、高温で形成し、付与された後に常温に冷却されると、収縮率の小さい被膜が鋼板に引っ張り応力を与える働きがある。
　絶縁コーティングは、その膜厚が大きくなると、鋼板への付与張力が増大して鉄損改善効果が高くなる。その一方で、実機トランスに組んだ際の占積率（地鉄の比率）が低下し、また素材鉄損に対するトランス鉄損（ビルディングファクター）が低下するという傾向があった。そのため、従来は、鋼板全体としての膜厚（単位面積当たりの目付量）のみを制御していた。
　ここに、図１に、線状溝底面部のコーティング膜厚ａ１と、線状溝部以外のコーティング膜厚ａ２とを模式図で示す。なお、図中、１は線状溝部、２は線状溝部以外である。また、ａ１およびａ２の下端はいずれも、絶縁コーティングとフォルステライト被膜との界面である。
　発明者らは、前記した課題を検討したところ、図１に示したコーティング膜厚ａ１と、コーティング膜厚ａ２とを適正に制御することで、前記課題が解決できることを見出した。
　上記したコーティング膜厚ａ２は、本発明に従う以下の式(1)を満足する必要がある。というのは、コーティング膜厚ａ２が0.3μｍより小さいと、絶縁コーティングの厚みが薄すぎるため、層間抵抗や防錆性が劣化するからである。一方、ａ２が3.5μｍを超えると、実機トランスに組んだ場合の占積率が増大するからである。
0.3μm≦ａ２≦3.5μm　・・・(1)
　次に、本発明における重要なポイントは、前記コーティング膜厚ａ１と、コーティング膜厚ａ２とが以下の式(2)の関係を満足する必要がある。
ａ１／ａ２≦2.5　　　・・・(2)
　というのは、この比を上記の範囲内に収めることによって、コーティングによる鋼板への張力のかかり方を均一にすることができるため、局所的に強い応力がかかる箇所が抑制され、被膜の剥落現象も起きなくなるからである。なお、上記式(2)の下限値は、0.4とすることが張力のかかり方をより均一にするために好ましい。
　また、本発明では、絶縁コーティングを形成する際に、コーターロールとして硬質なロールを用いることが好ましい。さらに、その際、コーティング液の粘度を1.2cP以上とすることが望ましい。なお、コーティング液の粘度は、液温が25℃における値とする。
　というのは、上記した粘度を満足することで、コーティング液塗布後、液が溝部に流れ込み過ぎて、溝底面部の膜厚ａ１が不必要に厚くなるのを防ぐことができるからである。
　本発明において、方向性電磁鋼板用スラブの成分組成は、磁区細分化効果の大きい二次再結晶が生じる成分組成であればよい。なお、二次再結晶粒のゴス方位からのずれ角が小さいほど、磁区細分化による鉄損低減効果は大きくなるため、ゴス方位からのずれ角は5.5°以内とすることが好ましい。
　ここで、ゴス方位からのずれ角は（α２＋β２）の平方根であり、αはα角（二次再結晶粒方位の圧延面法線方向（ND）軸における(110)[001]理想方位からのずれ角）、βはβ角（二次再結晶粒方位の圧延直角方向（TD）軸における(110)[001]理想方位からのずれ角）をそれぞれ意味するものとする。なお、ゴス方位のずれ角の測定は、280×30mmサンプルを、５mmピッチで方位測定した。その際、粒界等を測定したときの異常値は削除して、α角とβ角の絶対値の平均値を算出し、それぞれ上記αおよびβの値とした。従って、上記αおよびβの値は結晶粒ごとの平均値ではなく、面積平均となる。
　また、以下の組成および製造方法における数値範囲及び選択的元素・工程は、代表的な方向性電磁鋼板の製造方法を紹介したものであり、本発明はこれらに限定されない。
　本発明でインヒビターを利用する場合は、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および／またはＳを適量含有させればよい。勿論、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およびSeの好適含有量はそれぞれ、Al：0.01～0.065質量％、Ｎ：0.005～0.012質量％、Ｓ：0.005～0.03質量％、Se：0.005～0.03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およびSe量はそれぞれ、Al：100質量ppm以下、Ｎ：50質量ppm以下、Ｓ：50質量ppm以下、Se：50質量ppm以下に抑制することが好ましい。
　本発明の方向性電磁鋼板用スラブの基本成分および任意添加成分について具体的に述べると次のとおりである。
Ｃ：0.15質量％以下
　Ｃは、熱延板組織の改善のために添加をするが、0.15質量％を超えると製造工程中に磁気時効の起こらない50質量ppm以下までＣを低減することが困難になるため、0.15質量％以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Ｃを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はない。
Si：2.0～8.0質量％
　Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0質量％に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、8.0質量％を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0～8.0質量％の範囲とすることが好ましい。
Mn：0.005～1.0質量％
　Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005質量％未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0質量％を超えると製品板の磁束密度が低下するため、Mn量は0.005～1.0質量％の範囲とすることが好ましい。
　上記の基本成分以外に、磁気特性改善成分として、次に述べる元素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％およびCr：0.03～1.50質量％のうちから選んだ少なくとも１種
　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用な元素である。しかしながら、含有量が0.03質量％未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.50質量％を超えると二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。そのため、Ni量は0.03～1.50質量％の範囲とするのが好ましい。
　また、Sn，Sb，Cu，Ｐ，MoおよびCrはそれぞれ磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記した各成分の下限に満たないと、磁気特性の向上効果が小さく、一方、上記した各成分の上限量を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害されるため、それぞれ上記の範囲で含有させることが好ましい。
　なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物およびFeである。
　次いで、上記した成分組成を有するスラブは、常法に従い加熱して熱間圧延に供するが、鋳造後、加熱せずに直ちに熱間圧延してもよい。薄鋳片の場合には熱間圧延しても良いし、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進んでもよい。
　さらに、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。この時、ゴス組織を製品板において高度に発達させるためには、熱延板焼鈍温度として800～1200℃の範囲が好適である。熱延板焼鈍温度が800℃未満であると、熱間圧延でのバンド組織が残留し、整粒した一次再結晶組織を実現することが困難になり、二次再結晶の発達が阻害される。一方、熱延板焼鈍温度が1200℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化しすぎるために、整粒した一次再結晶組織の実現が極めて困難となる。
　熱延板焼鈍後は、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施した後、一次再結晶焼鈍を行い、焼鈍分離剤を塗布する。一次再結晶焼鈍中、あるいは、一次再結晶焼鈍後、二次再結晶開始までの間に、インヒビターを強化する目的で、鋼板を窒化させるなどすることもできる。二次再結晶焼鈍前に焼鈍分離剤を塗布した後に、二次再結晶およびフォルステライト被膜の形成を目的として最終仕上げ焼鈍を施す。
　なお、以下に説明するように、本発明に従う溝の形成は、最終の冷間圧延後であれば、一次再結晶焼鈍の前後や、二次再結晶焼鈍の前後、平坦化焼鈍の前後など、いずれのタイミングで形成しても問題はない。但し、張力コーティング後に溝を形成する場合は、溝形成位置の被膜を一旦取り除いてから、後述する手法にて溝を形成し、再び被膜を形成する工程が必要になる。従って、溝形成は、最終冷間圧延後であって、張力コーティングを被成する前に行うことが好ましい。
　最終仕上げ焼鈍後には、平坦化焼鈍を行って形状を矯正することが有効である。なお、本発明では、平坦化焼鈍前または後に、鋼板表面に張力コーティングを付与する。平坦化焼鈍前に張力コーティング処理液を塗布し、平坦化焼鈍とコーティングの焼付けを兼ねることもできる。
　なお、本発明おいては、鋼板に張力コーティングを付与する際、前述したように、線状溝底面部のコーティング膜厚ａ１(μm)と線状溝部以外のコーティング膜厚ａ２(μm)をそれぞれ適正に制御することが肝要である。
　ここに、本発明においては、張力コーティングとは、鉄損低減のために鋼板に張力を与える絶縁コーティングを意味する。なお、張力コーティングとしては、シリカおよびリン酸塩を主成分とするもの、複合水酸化物系のコーティング、ホウ酸アルミニウム系のコーティング、等であれば、いずれもが有利に適合するが、張力コーティング剤としては、上記のように粘度を1.2cP以上とすることが望ましい。
　本発明での溝の形成は、従来公知の溝の形成方法、例えば、局所的にエッチング処理する方法、刃物などでけがく方法、突起つきロールで圧延する方法などが挙げられるが、最も好ましい方法は、最終冷延後の鋼板に印刷等によりエッチングレジストを付着させたのち、非付着域に電解エッチング等の処理により溝を形成する方法である。というのは、機械的に溝を形成させる方法は、刃物、ロール等の磨耗が激しく、溝の幅や深さが不均一になるため、安定した磁区細分化効果が得られにくいためである。
　本発明で鋼板表面に形成する溝は、幅：50～300μm、深さ：10～50μmおよび間隔：1.5～20.0mm程度とし、溝の形成方向は、圧延方向と直角方向に対し±30°程度以内とすることが好ましい。なお、本発明において、「線状」とは、実線だけでなく、点線や破線なども含むものとする。
　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、従来公知の溝を形成して磁区細分化処理を施す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。
　質量％で、Ｃ：0.05％、Si：3.2％、Mn：0.06％、Se：0.02％およびSb：0.02％を含有し、残部がFeおよび不可避不純物の組成からなる鋼スラブを連続鋳造にて製造し、1400℃に加熱後、熱間圧延により板厚：2.6mmの熱延板としたのち、1000℃で熱延板焼鈍を施した。ついで、1000℃での中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延によって、最終板厚：0.30mmの冷延板に仕上げた。
　その後、グラビアオフセット印刷によるエッチングレジストを塗布し、ついで電解エッチングおよびアルカリ液中でのレジスト剥離を行うことにより、幅：150μm、深さ：20μmの線状溝を、圧延方向と直交する向きに対し10°の角度にて３mm間隔で形成した。
　ついで、825℃で脱炭焼鈍を施したのち、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶と純化を目的とした最終仕上げ焼鈍を1200℃、10ｈの条件で実施した。
　そして、コロイダルシリカ40質量部、第一リン酸マグネシウム50質量部、無水クロム酸9.5質量部、シリカ粉末0.5質量部(固形分換算)からなる張力コーティング処理液を塗布し、830℃で、張力コーティング焼付けを兼ねた平坦化焼鈍を行って製品とした。その際、表１に示すようにコート液粘度を変化させることにより、各種の膜厚条件でコーティングを塗布、乾燥して焼き付けた。これを用いて、1000ｋVＡの油入り変圧器を製造し、占積率、錆発生率および層間抵抗をそれぞれ評価した。
　なお、占積率および層間抵抗はJIS C2550に記載の方法に準拠し、錆発生率は温度：50℃、露点：50℃で、大気中に50時間保持後、錆発生率を目視判定することで測定した。
　上記した測定結果をそれぞれ表１に併記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　同表に示したとおり、本発明の前掲式(1)および(2)の関係を満足する試験No.２～４，７および８の方向性電磁鋼板は、いずれも、局所的な絶縁コーティングの被膜剥離がなく、優れた耐食性（低い錆発生率）および絶縁性（高い層間抵抗）が得られた。
　しかしながら、前掲式(1)を下限で満足しない試験No.１や、前掲式(2)の関係を満足しない試験No.９，10の方向性電磁鋼板は、耐食性および絶縁性が劣っていた。また、前掲式(1)を上限で満足しない試験No.５，６の方向性電磁鋼板は、占積率が劣っていた。
　１　線状溝部
　２　線状溝部以外

Claims (2)

  1. 　線状溝を設けた鋼板の表面に、絶縁コーティングを施した方向性電磁鋼板において、該線状溝の底面部における該絶縁コーティングの膜厚をａ１(μm)、該線状溝部以外の鋼板表面の該絶縁コーティング膜厚をａ２(μm)とするとき、これらａ１およびａ２が、下記式(1)および(2)の関係を満足する方向性電磁鋼板。
    　　　　　　　　　　　　　　　　　記
    　　　　　　0.3μm≦ａ2≦3.5μm　・・・(1)
    　　　　　　ａ１／ａ２≦2.5　　　・・・(2)
  2. 　前記絶縁コーティングが、粘度が1.2cP以上のコーティング処理液をロールコーターにて塗布し、乾燥して得たものである請求項１に記載の方向性電磁鋼板。
     
     
     
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