專利名稱：方向性電磁鋼板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于變壓器等的鐵芯材料的方向性電磁鋼板。
背景技術：
方向性電磁鋼板主要作為變壓器的鐵芯使用，要求其磁化特性優(yōu)良、特別是鐵損低。因此，重要的是使鋼板中的二次再結晶晶粒與(110)
取向(所謂的高斯取向)高度一致、以及降低成品鋼板中的雜質。但是，結晶取向的控制、以及雜質的降低在與制造成本的平衡等方面存在·極限。因此，正在開發(fā)通過物理方法向鋼板表面引入不均勻應變而使磁疇的寬度細化以降低鐵損的技術、即磁疇細化技術。例如，專利文獻I中提出了如下技術:對最終成品板照射激光，向鋼板表層引入高位錯密度區(qū)域，使磁疇寬度變窄，由此降低鋼板的鐵損。另夕卜，專利文獻2中提出了如下技術:對最終退火后的鋼板，以882 2156MPa(90 220kgf/mm2)的載荷在鐵基部分形成深度超過5 μ m的槽，然后在750°C以上的溫度下進行加熱處理，由此使磁疇細化。另外，專利文獻3中提出了如下技術:在與鋼板的軋制方向大致垂直的方向上引入寬度為30 μ m以上且300 μ m以下、深度為10 μ m以上且70 μ m以下并且在軋制方向上的間隔為Imm以上的線狀刻痕(槽)。通過上述的各種磁疇細化技術的開發(fā)，得到了鐵損特性良好的方向性電磁鋼板。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特公昭57-2252號公報專利文獻2:日本特公昭62-53579號公報專利文獻3:日本特公平3-69968號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，通常在鋼板表面形成槽的技術中，在進行涂層涂布時，來自周圍的液體流入槽部分，因此，槽底面部容易涂布得較厚，從而使槽部與槽部以外的涂層膜厚的差異增大。結果存在如下問題:由涂層引起的張力的分布狀態(tài)變得不均勻，從而使槽部局部受到強的應力。另外，由于板通過生產(chǎn)線等而受到外部應力的情況下，在受到上述局部應力的部位，被膜變得不能完全耐受外部應力，發(fā)生部分剝落，從而產(chǎn)生缺陷。產(chǎn)生這種缺陷部時，會產(chǎn)生如下問題:不僅防銹性劣化，而且絕緣電阻也消失。本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，其目的在于提供形成有磁疇細化用槽、能夠將局部的絕緣涂層的被膜剝離抑制得較低、并且具有優(yōu)良的耐腐蝕性和絕緣性的方向性電磁鋼板。用于解決問題的方法即，本發(fā)明的主旨構成如下所述。1.一種方向性電 磁鋼板，在設置有線狀槽的鋼板表面上施加有絕緣涂層，其中，將該線狀槽的底面部的該絕緣涂層的膜厚設為( y m)并將該線狀槽部以外的鋼板表面的該絕緣涂層膜厚設為a2(i!m)時，上述&1和&2滿足下式(I)和(2)的關系，0.3 U m ^ a2 ^ 3.5 U m...(I) Q.Ja2 ^ 2.5...⑵。2.如上述I所述的方向性電磁鋼板，其中，上述絕緣涂層通過利用輥涂機涂布粘度為1.2cP以上的涂層處理液并使其干燥而得到。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠得到能將局部的絕緣涂層的被膜剝離抑制得較低并且具有優(yōu)良的耐腐蝕性和絕緣性的方向性電磁鋼板。


圖1是表示本發(fā)明的參數(shù)、線狀槽底面部的涂層膜厚ajym)、和線狀槽部以外的涂層I旲厚a2 ( y m)的不意圖。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明進行具體說明。通常，在鋼板的表面形成線狀槽(以下也簡稱為槽)時，為了確保鋼板的絕緣性，在形成槽后，在鋼板表面上形成鎂橄欖石被膜，然后再在其上賦予用于絕緣的被膜(以下稱為絕緣涂層，或者簡稱為涂層)。上述鎂橄欖石被膜通過如下方法形成:在制造方向性電磁鋼板時的脫碳退火中，在鋼板表面形成以SiO2為主體的內(nèi)部氧化層，并在其上涂布含有MgO的退火分離劑后，在高溫、長時間的條件下進行最終退火，由此，使內(nèi)部氧化層與MgO 二者反應。另外，在鎂橄欖石被膜上進行表層涂布而賦予的絕緣涂層通過涂布涂層液并進行燒結而得到。這些被膜與鋼板之間存在熱膨脹率的差異，因此，在高溫下形成、并在賦予后冷卻至常溫時，收縮率小的被膜具有對鋼板施加拉伸應力的作用。絕緣涂層在其膜厚增大時，對鋼板賦予的張力增大，從而使鐵損改善效果提高。另一方面，存在如下傾向:組裝到實際變壓器中時的占空系數(shù)(鐵基的比率)降低，并且相對于材料鐵損的變壓器鐵損(工藝系數(shù))降低。因此，以往僅對作為鋼板整體的膜厚(每單位面積的附著量)進行控制。在此，圖1是表示線狀槽底面部的涂層膜厚和線狀槽部以外的涂層膜厚a2的示意圖。需要說明的是，圖中，I為線狀槽部，2為線狀槽部以外。另外，&1和&2的下端均為絕緣涂層與鎂橄欖石被膜的界面。發(fā)明人對上述問題進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)，通過對圖1所示的涂層膜厚和涂層膜厚a2進行適當控制，能夠解決上述問題。
上述涂層膜厚&2需要滿足本發(fā)明的下式(I)。這是因為，涂層膜厚a2小于0.3μπι時，絕緣涂層的厚度變得過薄，因此，層間電阻、防銹性劣化。另一方面，a2超過3.5μπι時，組裝到實際變壓器中時的占空系數(shù)增大。0.3 μ m ^ a2 ^ 3.5 μ m...(I)接著，本發(fā)明的重要事項在于，需要使上述涂層膜厚B1和涂層膜厚a2滿足下式(2)的關系。ai/a2 ^ 2.5...(2)這是因為，通過將該比值控制在上述范圍內(nèi)，能夠使涂層對鋼板的張力施加變得均勻，因此，局部受到強的應力的部位得到抑制，也不會引起被膜的剝落現(xiàn)象。另外，上述式
(2)的下限值為0.4時，張力的施加更均勻，因此優(yōu)選。另外，本發(fā)明中，形成絕緣涂層時，優(yōu)選使用硬質的輥作為涂布輥。另外，此時，期望將涂層液的粘度設定為1.2cP以上。需要說明的是，涂層液的粘度是指液溫為25°C時的值。這是因為， 通過滿足上述的粘度，能夠防止涂層液涂布后液體過多流入槽部，從而防止槽底面部的膜厚％不必要地增厚。 本發(fā)明中，方向性電磁鋼板用鋼坯的成分組成只要是產(chǎn)生磁疇細化效果大的二次再結晶的成分組成即可。需要說明的是，二次再結晶晶粒相對于高斯取向的偏移角越小，由磁疇細化帶來的鐵損降低效果越大，因此，相對于高斯取向的偏移角優(yōu)選設定為5.5°以內(nèi)。在此，相對于高斯取向的偏移角為(α2+β2)的平方根，α表示α角(二次再結晶晶粒取向相對于軋制面法線方向(ND)軸中的(110)
理想取向的偏移角)，β表示β角(二次再結晶晶粒取向相對于軋制直角方向(TD)軸中的(110)
理想取向的偏移角)。另外，相對于高斯取向的偏移角的測定中，對280X30mm樣品以5mm的間距進行取向測定。此時，去掉測定晶界等時的異常值后，計算出α角和β角的絕對值的平均值，分別作為上述α和β的值。因此，上述α和β的值不是每個晶粒的平均值，而是面積平均值。另外，以下的組成和制造方法中的數(shù)值范圍和選擇的元素、工序介紹了代表性的方向性電磁鋼板的制造方法，本發(fā)明不限定于此。本發(fā)明中，在使用抑制劑的情況下，例如使用AlN系抑制劑時，適量含有Al和N即可，另外在使用MnS/MnSe系抑制劑時，適量含有Mn及Se和/或S即可。當然，也可以組合使用兩種抑制劑。這種情況下，A1、N、S和Se的優(yōu)選含量分別為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 ％。另外，本發(fā)明也能夠適用于限制了 Al、N、S、Se的含量且不使用抑制劑的方向性電磁鋼板。這種情況下，Al、N、S和Se量優(yōu)選分別抑制為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。以下，對本發(fā)明的方向性電磁鋼板用鋼坯的基本成分和任選添加成分進行具體說明。C:0.15 質量 ％ 以下
C用于改善熱軋板組織而添加，但超過0.15質量％時，難以將C降低至在制造工序中不引起磁時效的50質量ppm以下，因此，優(yōu)選設定為0.15質量％以下。另外，關于下限，即使是不含C的原材料也能夠進行二次再結晶，因此無需特別設定。S1:2.0 8.0 質量 ％Si是對于提高鋼的電阻并改善鐵損有效的元素，含量小于2.0質量％時，無法實現(xiàn)充分的鐵損降低效果，另一方面，含量超過8.0質量％時，加工性顯著降低，并且磁通密度也降低，因此，Si量優(yōu)選設定為2.0 8.0質量％的范圍。Mn:0.005 1.0 質量 ％Mn在使熱加工性良好的方面是必需的元素，但含量低于0.005質量％時，其添加效果不足，另一方面，含量超過1.0質量％時,成品板的磁通密度降低，因此,Mn量優(yōu)選設定為0.005 1.0質量％的范圍。除上述基本成分以外，還可以適當含有如下所述的元素作為改善磁特性的成分。選自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 ％ 和 Cr:0.03 1.50
質量％中的至少一種Ni是對于改善熱軋板組織而提高磁特性有用的元素。但是，含量低于0.03質量％時，提高磁特性的效果小，另一方面，含量超過1.50質量％時，二次再結晶變得不穩(wěn)定，磁特性劣化。因此，Ni量優(yōu)選設定為0.03 1.50質量％的范圍。
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另外，Sn、Sb、Cu、P、Mo和Cr各自為對于提高磁特性有用的元素，但任意一種不滿足上述各成分的下限時，提高磁特性的效果小，另一方面，含量超過上述各成分的上限量時，二次再結晶晶粒的發(fā)達受到阻礙，因此，優(yōu)選各自以上述范圍含有。需要說明的是，上述成分以外的余量為在制造工序中混入的不可避免的雜質和Fe。接著，將具有上述成分組成的鋼坯按照常規(guī)方法加熱后供于熱軋，但是，也可以在鑄造后不經(jīng)加熱而直接進行熱軋。在薄鑄片的情況下，可以進行熱軋，也可以省略熱軋而直接進行之后的工序。然后，根據(jù)需要實施熱軋板退火。此時，為了使高斯組織在成品板中高度發(fā)達，優(yōu)選800 1200°C的范圍作為熱軋板退火溫度。熱軋板退火溫度低于800°C時，熱軋中的條帶組織殘留，難以實現(xiàn)進行整粒后的一次再結晶組織，從而使二次再結晶的發(fā)達受到阻礙。另一方面，熱軋板退火溫度超過1200°C時，熱軋板退火后的粒徑過于粗大化，因此難以實現(xiàn)進行整粒后的一次再結晶組織。熱軋板退火后，實施一次冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋后，進行一次再結晶退火，并涂布退火分離劑。一次再結晶退火中、或者一次再結晶退火后且直到二次再結晶開始為止的期間中，為了強化抑制劑，也可以使鋼板氮化等。在二次再結晶退火前且涂布退火分離劑后，為了形成二次再結晶和鎂橄欖石被膜，實施最終退火。需要說明的是，如以下所說明的那樣，本發(fā)明的槽的形成只要是在最終冷軋后，則在一次再結晶退火前后、二次再結晶退火前后、平整退火前后等任一時間形成均沒有問題。但是，在施加張力涂層后形成槽的情況下，需要先除去槽形成位置的被膜后通過后述的方法形成槽、再形成被膜的工序。因此，槽形成優(yōu)選在最終冷軋后且形成張力涂層前進行。
在最終退火后，進行平整退火來矯正形狀是有效的。另外，本發(fā)明中，在平整退火前或平整退火后，在鋼板表面上賦予絕緣涂層。也可以在平整退火前涂布張力涂層處理液，從而同時進行平整退火和涂層的燒結。另外，本發(fā)明中，對鋼板賦予張力涂層時，如前所述，重要的是分別對線狀槽底面部的涂層膜厚B1(Um)和線狀槽部以外的涂層膜厚a2( μ m)進行適當控制。在此，本發(fā)明中，張力涂層是指為了降低鐵損而對鋼板賦予張力的絕緣涂層。另夕卜，作為張力涂層，只要是以二氧化硅和磷酸鹽為主要成分的涂層、復合氫氧化物系的涂層、硼酸鋁系的涂層等，則均有利地適合，但是，作為張力涂層劑，如上所述，期望將粘度設定為1.2cP以上。本發(fā)明的槽形成中，可以列舉以往公知的槽的形成方法、例如局部進行蝕刻處理的方法、用刀具等劃線的方法、用突起輥軋制的方法等，但最優(yōu)選的是如下方法:通過印刷等使最終冷軋后的鋼板附著抗蝕劑，然后，通過電解蝕刻等處理在非附著區(qū)域形成槽。這是因為，以機械方式形成槽的方法中，刀具、輥等的磨損嚴重，從而使槽的寬度、深度會變得不均勻，因此，難以得到穩(wěn)定的磁疇細化效果。對于本發(fā)明中形成在鋼板表面的槽而言，優(yōu)選寬度為約50 μ m 約300 μ m、深度為約10 μ m 約50 μ m并且間隔為約1.5mm 約20.0mm,槽的形成方向優(yōu)選為相對于與軋制方向垂直的方向為約±30°以內(nèi)。另外，本發(fā)明中，“線狀”不僅包括實線，也包括點線、
虛線等。本發(fā)明中，關于上述的工序、制造條件以外，也可以適當使用形成以往公知的槽后實施磁疇細化處理的方向性電磁鋼板的制造方法。

實施例1通過連鑄來制造以質量% 計含有 C:0.05%、S1:3.2%、Mn:0.06%、Se:0.02% 和 Sb:
0.02%且余量由Fe和不可避免的雜質構成的組成的鋼坯，加熱至1400°C后，通過熱軋制成板厚為2.6mm的熱軋板，然后，在1000°C下實施熱軋板退火。接著，通過隔著1000°C下的中間退火的兩次冷軋，精加工成最終板厚為0.30mm的冷軋板。然后，利用凹版膠印涂布抗蝕劑，接著進行電解蝕刻和堿液中的抗蝕劑剝離，由此以相對于與軋制方向正交的方向為10°的角度以3mm的間隔形成寬度為150μπκ深度為20 μ m的線狀槽。接著，在825°C下實施脫碳退火后，涂布以MgO為主要成分的退火分離劑，并在1200°C、10小時的條件下實施以二次再結晶和純化為目的的最終退火。然后，涂布由40質量份膠態(tài)二氧化硅、50質量份磷酸二氫鎂、9.5質量份鉻酸酐、
0.5質量份(以固體成分換算)二氧化硅粉末構成的張力涂層處理液，在830°C下在進行兼作張力涂層燒結的平整退火，從而制成成品。此時，如表I所示，通過改變涂布液粘度，在各種膜厚條件下涂布涂層并使其干燥后進行燒結。使用所得鋼板制造IOOOkVA的油浸式變壓器，并分別評價占空系數(shù)、生銹率和層間電阻。需要說明的是，占空系數(shù)和層間電阻根據(jù)JIS C2550所記載的方法測定，關于生銹率，在溫度50°C、露點50°C、在大氣中保持50小時后，通過目視判定來測定。將上述各測定結果一并記載于表I中。[表 I]
權利要求
1.一種方向性電磁鋼板，在設置有線狀槽的鋼板表面上施加有絕緣涂層，其中，將該線狀槽的底面部的該絕緣涂層的膜厚設為( y m)并將該線狀槽部以外的鋼板表面的該絕緣涂層膜厚設為a2(i!m)時，上述&1和&2滿足下式⑴和⑵的關系，0.3 u m ≤a2 ≤3.5 u m …(I) H1/a2 ≤ 2.5…(2) o
2.如權利要求1所述的方向性電磁鋼板，其中，所述絕緣涂層通過利用輥涂機涂布粘度為1.2cP以上的涂層處理液并使其干燥而得到。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，通過以將線狀槽的底面部的絕緣涂層的膜厚設為a1(μm)并將線狀槽部以外的鋼板表面的絕緣涂層膜厚設為a2(μm)時使上述a1和a2滿足下式(1)和(2)的關系的方式控制上述a1和a2，能夠將局部的絕緣涂層的被膜剝離抑制得較低，結果，能夠得到具有優(yōu)良的耐腐蝕性和絕緣性的方向性電磁鋼板，0.3μm≤a2≤3.5μm …(1)a1/a2≤2.5 …(2)。
文檔編號C22C38/04GK103140604SQ20118004728
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2010年9月30日
發(fā)明者渡邊誠, 岡部誠司, 高宮俊人 申請人:杰富意鋼鐵株式會社