專利名稱：方向性電磁鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
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(jié)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(zhì)。但是，結(jié)晶取向的控制、以及雜質(zhì)的降低在與制造成本的平衡等方面存在·極限。因此，正在開(kāi)發(fā)通過(guò)物理方法向鋼板表面引入不均勻應(yīng)變而使磁疇的寬度細(xì)化以降低鐵損的技術(shù)、即磁疇細(xì)化技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)I中提出了如下技術(shù):對(duì)最終成品板照射激光，向鋼板表層引入高位錯(cuò)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(xiàn)2中提出了如下技術(shù):對(duì)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(guò)5 μ m的槽，然后在750°C以上的溫度下進(jìn)行加熱處理，由此使磁疇細(xì)化。另外，專利文獻(xiàn)3中提出了如下技術(shù):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(guò)上述的各種磁疇細(xì)化技術(shù)的開(kāi)發(fā)，得到了鐵損特性良好的方向性電磁鋼板。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特公昭57-2252號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特公昭62-53579號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特公平3-69968號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題但是，通常在鋼板表面形成槽的技術(shù)中，在進(jìn)行涂層涂布時(shí)，來(lái)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(jié)果存在如下問(wèn)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(qiáng)的應(yīng)力。另外，由于板通過(guò)生產(chǎn)線等而受到外部應(yīng)力的情況下，在受到上述局部應(yīng)力的部位，被膜變得不能完全耐受外部應(yīng)力，發(fā)生部分剝落，從而產(chǎn)生缺陷。產(chǎn)生這種缺陷部時(shí)，會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)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(kāi)發(fā)的，其目的在于提供形成有磁疇細(xì)化用槽、能夠?qū)⒕植康慕^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(wèn)題的方法即，本發(fā)明的主旨構(gòu)成如下所述。1.一種方向性電 磁鋼板，在設(shè)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(shè)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(shè)為a2(i!m)時(shí)，上述&1和&2滿足下式(I)和(2)的關(guān)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(guò)利用輥涂機(jī)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(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。通常，在鋼板的表面形成線狀槽(以下也簡(jiǎn)稱為槽)時(shí)，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(jiǎn)稱為涂層)。上述鎂橄欖石被膜通過(guò)如下方法形成:在制造方向性電磁鋼板時(shí)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(zhǎng)時(shí)間的條件下進(jìn)行最終退火，由此，使內(nèi)部氧化層與MgO 二者反應(yīng)。另外，在鎂橄欖石被膜上進(jìn)行表層涂布而賦予的絕緣涂層通過(guò)涂布涂層液并進(jìn)行燒結(jié)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(shí)，收縮率小的被膜具有對(duì)鋼板施加拉伸應(yīng)力的作用。絕緣涂層在其膜厚增大時(shí)，對(duì)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(shí)際變壓器中時(shí)的占空系數(shù)(鐵基的比率)降低，并且相對(duì)于材料鐵損的變壓器鐵損(工藝系數(shù))降低。因此，以往僅對(duì)作為鋼板整體的膜厚(每單位面積的附著量)進(jìn)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(shuō)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(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)圖1所示的涂層膜厚和涂層膜厚a2進(jìn)行適當(dāng)控制，能夠解決上述問(wèn)題。
上述涂層膜厚&2需要滿足本發(fā)明的下式(I)。這是因?yàn)椋繉幽ず馻2小于0.3μπι時(shí)，絕緣涂層的厚度變得過(guò)薄，因此，層間電阻、防銹性劣化。另一方面，a2超過(guò)3.5μπι時(shí)，組裝到實(shí)際變壓器中時(shí)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(xiàng)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(guān)系。ai/a2 ^ 2.5...(2)這是因?yàn)?，通過(guò)將該比值控制在上述范圍內(nèi)，能夠使涂層對(duì)鋼板的張力施加變得均勻，因此，局部受到強(qiáng)的應(yīng)力的部位得到抑制，也不會(huì)引起被膜的剝落現(xiàn)象。另外，上述式
(2)的下限值為0.4時(shí)，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(shí)，優(yōu)選使用硬質(zhì)的輥?zhàn)鳛橥坎驾?。另外，此時(shí)，期望將涂層液的粘度設(shè)定為1.2cP以上。需要說(shuō)明的是，涂層液的粘度是指液溫為25°C時(shí)的值。這是因?yàn)椋?通過(guò)滿足上述的粘度，能夠防止涂層液涂布后液體過(guò)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(xì)化效果大的二次再結(jié)晶的成分組成即可。需要說(shuō)明的是，二次再結(jié)晶晶粒相對(duì)于高斯取向的偏移角越小，由磁疇細(xì)化帶來(lái)的鐵損降低效果越大，因此，相對(duì)于高斯取向的偏移角優(yōu)選設(shè)定為5.5°以內(nèi)。在此，相對(duì)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(jié)晶晶粒取向相對(duì)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(jié)晶晶粒取向相對(duì)于軋制直角方向(TD)軸中的(110)
理想取向的偏移角)。另外，相對(duì)于高斯取向的偏移角的測(cè)定中，對(duì)280X30mm樣品以5mm的間距進(jìn)行取向測(cè)定。此時(shí)，去掉測(cè)定晶界等時(shí)的異常值后，計(jì)算出α角和β角的絕對(duì)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(gè)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(shí)，適量含有Al和N即可，另外在使用MnS/MnSe系抑制劑時(shí)，適量含有Mn及Se和/或S即可。當(dāng)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(zhì)量％、N:0.005 0.012 質(zhì)量 ％、S:0.005 0.03 質(zhì)量 ％、Se:0.005 0.03 質(zhì)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?jī)?yōu)選分別抑制為Al:100質(zhì)量ppm以下、N:50質(zhì)量ppm以下、S:50質(zhì)量ppm以下、Se:50質(zhì)量ppm以下。以下，對(duì)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(jìn)行具體說(shuō)明。C:0.15 質(zhì)量 ％ 以下
C用于改善熱軋板組織而添加，但超過(guò)0.15質(zhì)量％時(shí)，難以將C降低至在制造工序中不引起磁時(shí)效的50質(zhì)量ppm以下，因此，優(yōu)選設(shè)定為0.15質(zhì)量％以下。另外，關(guān)于下限，即使是不含C的原材料也能夠進(jìn)行二次再結(jié)晶，因此無(wú)需特別設(shè)定。S1:2.0 8.0 質(zhì)量 ％Si是對(duì)于提高鋼的電阻并改善鐵損有效的元素，含量小于2.0質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分的鐵損降低效果，另一方面，含量超過(guò)8.0質(zhì)量％時(shí)，加工性顯著降低，并且磁通密度也降低，因此，Si量?jī)?yōu)選設(shè)定為2.0 8.0質(zhì)量％的范圍。Mn:0.005 1.0 質(zhì)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(zhì)量％時(shí)，其添加效果不足，另一方面，含量超過(guò)1.0質(zhì)量％時(shí),成品板的磁通密度降低，因此,Mn量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.005 1.0質(zhì)量％的范圍。除上述基本成分以外，還可以適當(dāng)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(zhì)量 ％、Sn:0.01 1.50 質(zhì)量 ％、Sb:0.005 1.50 質(zhì)量 ％、Cu:0.03 3.0 質(zhì)量 ％、P:0.03 0.50 質(zhì)量 ％、Mo:0.005 0.10 質(zhì)量 ％ 和 Cr:0.03 1.50
質(zhì)量％中的至少一種Ni是對(duì)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(zhì)量％時(shí)，提高磁特性的效果小，另一方面，含量超過(guò)1.50質(zhì)量％時(shí)，二次再結(jié)晶變得不穩(wěn)定，磁特性劣化。因此，Ni量?jī)?yōu)選設(shè)定為0.03 1.50質(zhì)量％的范圍。
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另外，Sn、Sb、Cu、P、Mo和Cr各自為對(duì)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(shí)，提高磁特性的效果小，另一方面，含量超過(guò)上述各成分的上限量時(shí)，二次再結(jié)晶晶粒的發(fā)達(dá)受到阻礙，因此，優(yōu)選各自以上述范圍含有。需要說(shuō)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(zhì)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(jìn)行熱軋。在薄鑄片的情況下，可以進(jìn)行熱軋，也可以省略熱軋而直接進(jìn)行之后的工序。然后，根據(jù)需要實(shí)施熱軋板退火。此時(shí)，為了使高斯組織在成品板中高度發(fā)達(dá)，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(shí)，熱軋中的條帶組織殘留，難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行整粒后的一次再結(jié)晶組織，從而使二次再結(jié)晶的發(fā)達(dá)受到阻礙。另一方面，熱軋板退火溫度超過(guò)1200°C時(shí)，熱軋板退火后的粒徑過(guò)于粗大化，因此難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行整粒后的一次再結(jié)晶組織。熱軋板退火后，實(shí)施一次冷軋或隔著中間退火的兩次以上的冷軋后，進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，并涂布退火分離劑。一次再結(jié)晶退火中、或者一次再結(jié)晶退火后且直到二次再結(jié)晶開(kāi)始為止的期間中，為了強(qiáng)化抑制劑，也可以使鋼板氮化等。在二次再結(jié)晶退火前且涂布退火分離劑后，為了形成二次再結(jié)晶和鎂橄欖石被膜，實(shí)施最終退火。需要說(shuō)明的是，如以下所說(shuō)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(jié)晶退火前后、二次再結(jié)晶退火前后、平整退火前后等任一時(shí)間形成均沒(méi)有問(wèn)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(guò)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(jìn)行。
在最終退火后，進(jìn)行平整退火來(lái)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(shí)進(jìn)行平整退火和涂層的燒結(jié)。另外，本發(fā)明中，對(duì)鋼板賦予張力涂層時(shí)，如前所述，重要的是分別對(duì)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(jìn)行適當(dāng)控制。在此，本發(fā)明中，張力涂層是指為了降低鐵損而對(duì)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(fù)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(shè)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(jìn)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(guò)印刷等使最終冷軋后的鋼板附著抗蝕劑，然后，通過(guò)電解蝕刻等處理在非附著區(qū)域形成槽。這是因?yàn)?，以機(jī)械方式形成槽的方法中，刀具、輥等的磨損嚴(yán)重，從而使槽的寬度、深度會(huì)變得不均勻，因此，難以得到穩(wěn)定的磁疇細(xì)化效果。對(duì)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(duì)于與軋制方向垂直的方向?yàn)榧s±30°以內(nèi)。另外，本發(fā)明中，“線狀”不僅包括實(shí)線，也包括點(diǎn)線、
虛線等。本發(fā)明中，關(guān)于上述的工序、制造條件以外，也可以適當(dāng)使用形成以往公知的槽后實(shí)施磁疇細(xì)化處理的方向性電磁鋼板的制造方法。

實(shí)施例1通過(guò)連鑄來(lái)制造以質(zhì)量% 計(jì)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(zhì)構(gòu)成的組成的鋼坯，加熱至1400°C后，通過(guò)熱軋制成板厚為2.6mm的熱軋板，然后，在1000°C下實(shí)施熱軋板退火。接著，通過(guò)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(jìn)行電解蝕刻和堿液中的抗蝕劑剝離，由此以相對(duì)于與軋制方向正交的方向?yàn)?0°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(shí)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(shí)的條件下實(shí)施以二次再結(jié)晶和純化為目的的最終退火。然后，涂布由40質(zhì)量份膠態(tài)二氧化硅、50質(zhì)量份磷酸二氫鎂、9.5質(zhì)量份鉻酸酐、
0.5質(zhì)量份(以固體成分換算)二氧化硅粉末構(gòu)成的張力涂層處理液，在830°C下在進(jìn)行兼作張力涂層燒結(jié)的平整退火，從而制成成品。此時(shí)，如表I所示，通過(guò)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(jìn)行燒結(jié)。使用所得鋼板制造IOOOkVA的油浸式變壓器，并分別評(píng)價(jià)占空系數(shù)、生銹率和層間電阻。需要說(shuō)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(cè)定，關(guān)于生銹率，在溫度50°C、露點(diǎn)50°C、在大氣中保持50小時(shí)后，通過(guò)目視判定來(lái)測(cè)定。將上述各測(cè)定結(jié)果一并記載于表I中。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種方向性電磁鋼板，在設(shè)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(shè)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(shè)為a2(i!m)時(shí)，上述&1和&2滿足下式⑴和⑵的關(guān)系，0.3 u m ≤a2 ≤3.5 u m …(I) H1/a2 ≤ 2.5…(2) o
2.如權(quán)利要求1所述的方向性電磁鋼板，其中，所述絕緣涂層通過(guò)利用輥涂機(jī)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(guò)以將線狀槽的底面部的絕緣涂層的膜厚設(shè)為a1(μm)并將線狀槽部以外的鋼板表面的絕緣涂層膜厚設(shè)為a2(μm)時(shí)使上述a1和a2滿足下式(1)和(2)的關(guān)系的方式控制上述a1和a2，能夠?qū)⒕植康慕^緣涂層的被膜剝離抑制得較低，結(jié)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(hào)C22C38/04GK103140604SQ20118004728
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者渡邊誠(chéng), 岡部誠(chéng)司, 高宮俊人 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社