本發明涉及取向性電磁鋼板及其制造方法,具體而言,涉及實施了磁疇細化處理的鐵損特性優異的取向性電磁鋼板及其制造方法。
背景技術:
取向性電磁鋼板主要用作變壓器及電動機芯的鐵芯材料,因此強烈要求磁特性優異,特別是鐵損特性優異(鐵損低)。為了改善鐵損特性,使產品鋼板中的二次再結晶晶粒高度集中于{110}<001>位向(所謂的“高斯取向”)及降低雜質是有效的方法。
但是,通過上述控制結晶位向、降低雜質來改善鐵損的效果受到限制。因此,開發了所謂的“磁疇細化”技術,該技術通過物理性方法在鋼板表面導入不均勻性來細分磁疇寬度,從而降低鐵損。例如,專利文獻1中提出了以下的技術:通過對最終產品板輻照激光,向鋼板表層導入高位錯密度區域,從而使磁疇寬度變窄,降低鐵損。另外,專利文獻2中提出了利用電子束輻照來控制磁疇寬度的技術。
然而,在對鋼板表面進行上述激光輻照、電子束輻照(以下將它們簡稱為“射束輻照”,并將其輻照裝置也稱為“射束輻照裝置”)時,由于射束的聚焦、輻照速度,即鋼板表面上的射束掃描速度(以下簡稱為“掃描速度”)等的限制,有時難以用1臺射束輻照裝置對鋼板的整個寬度進行輻照。在這樣的情況下,在鋼板寬度方向設置多臺射束輻照裝置進行輻照,因此在各個射束輻照裝置覆蓋的區域(以下也稱為“射束輻照區域”)之間,必然會在“接縫”產生錯位。該接縫的不連續性(以下也稱為“錯位”)有2種,其中一種為軋制方向的錯位。該錯位是2臺射束輻照裝置在未同步地控制時等使2臺裝置的輻照區域在鋼板的長度方向(軋制方向:RD方向)發生錯位,即所謂的“不協調”現象。另一種錯位是鋼板寬度方向(TD方向)的錯位。進而,該鋼板寬度方向的錯位包括:2個相鄰的射束輻照區域在寬度方向重疊的情況,以及反之2個區域未重合而空開的情況。
為了使這樣的長度方向和鋼板寬度方向的輻照區域的不連續性、即錯位量達到最小,需要適當地設定各個射束輻照裝置的輻照區域,并且同時同步地控制相鄰的射束輻照裝置。但是,即使良好地設定了初期狀態,在連續對鋼板進行輻照的過程中鋼板也會發生彎曲行進、由于光學系統的經年老化等而使射束輻照區域產生誤差,在接縫處,有時在長度方向和/或鋼板寬度方向使射束輻照區域產生錯位,使射束輻照區域變得不連續。如果在鋼板內存在這樣的不連續,則會導致鐵損特性變差。
作為消除這樣的不連續的方法,例如,專利文獻3中公開了檢測鋼帶的彎曲行進量,從而更改射束輻照的掃描范圍的射束輻照方法。另外,也可以考慮通過某種方法探知射束的輻照區域,從而反饋控制射束輻照區域的方法。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特公昭57-002252號公報
專利文獻2:日本特公平06-072266號公報
專利文獻3:日本特開平06-116654號公報
技術實現要素:
發明要解決的課題
但是,上述專利文獻3等現有技術的方法需要追加設備,由此使掃描速度變慢,因此會大幅降低生產性。
本發明是鑒于現有技術所具有的上述問題而完成的,其目的在于提供鐵損特性優異的取向性電磁鋼板,并且提出生產率良好地制造該鋼板的方法。解決課題的方法
發明人等為了解決上述問題而對上述射束輻照區域的不連續接縫的性狀對鐵損特性造成的影響進行了深入研究。其結果發現,通過將相鄰的射束輻照區域的接縫的性狀控制在特定的范圍,即使產生了錯位也能夠將鐵損增加控制得較低,而且可以生產性良好地實施磁疇細化處理,從而完成了本發明。
即,本發明為一種取向性電磁鋼板,其在鋼板表面形成了射束輻照區域, 且該射束輻照區域在鋼板寬度方向分成多個,所述射束輻照區域通過激光輻照或電子束輻照在與鋼板寬度方向成30度以內的角度導入了線狀或點列狀的連續變形,其中,上述射束輻照區域的接縫性狀滿足下述式(1)和式(2),
0≤α≤0.3×a···(1)
-1.2×a+0.02×w-0.5×α-6.5≤β≤-0.13×a-200×(1/w)+5.4···(2)
式中,α:射束輻照區域的接縫的RD間隔(mm)
β:射束輻照區域的接縫的TD間隔(mm)
a:射束線間隔(mm)
w:磁疇不連續部平均寬度(μm)。
另外,本發明為上述取向性電磁鋼板的制造方法,該方法包括:將鋼板表面在鋼板寬度方向分成多個區域,在各個區域設置激光輻照裝置或電子束輻照裝置,輻照射束而形成射束輻照區域,從而實施磁疇細化處理,此時,將上述射束輻照區域的接縫的TD間隔β設定為-3~0mm的范圍來輻照射束。發明的效果
根據本發明,將相鄰射束輻照區域的接縫在軋制方向和鋼板寬度方向上的不連續性(錯位)控制在適當范圍,能夠抑制鐵損的增大,因此能夠生產性良好地制造鐵損特性優異的取向性電磁鋼板。
附圖說明
圖1是對實驗所使用的試樣進行說明的示意圖。
圖2是示出相鄰射束輻照區域的接縫的RD間隔α與鐵損W17/50之間關系的圖表。
圖3是示出相鄰射束輻照區域的接縫的TD間隔β與鐵損W17/50之間關系的圖表。
圖4是說明磁疇不連續部平均寬度w的圖。
圖5是說明確定相鄰射束輻照區域的接縫的要素的圖。
圖6是示出鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg的射束線間隔a與RD間隔α的關系的圖表。
圖7是示出鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg的射束線間隔a與TD間隔β的關系的圖表。
圖8是示出鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg的磁疇不連續部平均 寬度w與TD間隔β的關系的圖表。
圖9是示出鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg的RD間隔α與TD間隔β的關系的圖表。
具體實施方式
發明人等為了研究上述的相鄰射束輻照區域的接縫的不連續性(錯位)對鐵損特性造成的影響,將射束線間隔a設為5mm(恒定),準備了接縫部性狀不同的各種鋼板,進行了鐵損的測定。具體而言,利用電子束輻照,如圖1所示制作對鋼板寬度中央部分具有2個射束輻照區域的接縫的100mm寬度鋼板的接縫的長度方向錯位量、鋼板寬度方向錯位量進行了各種變更的試樣,通過單板磁測定裝置測定了鐵損W17/50。需要說明的是,此時的電子束輻照條件為加速電壓:60kV、射束電流:9.5mA、掃描速度:30m/秒。
圖2示出了相鄰射束輻照區域的接縫的長度方向(RD方向)的錯位量(以下,將該量稱為“RD間隔α”,需要說明的是,同一接縫有大小兩個RD間隔,本發明中為較窄的一個)與鐵損W17/50的關系。另外,圖3示出了相鄰射束輻照區域的接縫的鋼板寬度方向(TD方向)的錯位量(以下,將該錯位量稱為“TD間隔β”,重疊的情況設為“負(-)”,空開的情況設為“正(+)”)與鐵損W17/50的關系。
從這些圖可知以下情況。
(1)相鄰射束輻照區域在長度方向產生錯位的情況(α>0)下,與射束輻照區域連續的情況相比,鐵損增加。
(2)相鄰射束輻照區域在接縫處在鋼板寬度方向上重疊的情況(β<0)、空開的情況(β>0)中任一種情況下,與射束輻照區域連續的情況(β=0)相比,鐵損均增加。但是,空開的情況下鐵損的增加量較大。
(3)但是,只要射束輻照區域的不連續在寬度方向和長度方向上均在某個范圍內,則鐵損的增加量小,不會因接縫的不連續而受到不良影響。
如上所述可知,在射束輻照區域的接縫不連續的情況下,雖然鐵損增加,但只要該不連續的程度(錯位量)在給定的范圍內,則鐵損不增加,因此,只要能夠將錯位量控制在上述給定的范圍內,即使不能使不連續部完全消失,也能夠生產性良好地制造低鐵損的取向性電磁鋼板。
接下來,發明人等為了對射束輻照區域的接縫的不連續導致鐵損特性變 差的原因進行研究,將上述實驗中測定的鐵損分解為磁滯損耗和渦流損耗,結果判明了以下情況。需要說明的是,在上述鐵損的分解中,將直流勵磁時的鐵損作為磁滯損耗,將交流勵磁時的鐵損與直流勵磁時的鐵損之差作為渦流損耗。
(1)在相鄰射束輻照區域在長度方向發生錯位的情況(α>0)下,與射束輻照區域連續的情況(α=0)相比,磁滯損耗增加。可認為這是由于錯位而不均勻地導入變形,因此局部磁化過程變得復雜的結果,從而使磁滯損耗增大。
(2)在相鄰射束輻照區域在寬度方向重疊的情況(β<0)下,與射束輻照區域連續的情況(β=0)相比,磁滯損耗增加。可認為這是由于,在射束輻照區域重疊的情況下,該部分過度地導入了變形,因此該部分的導磁率減小,不僅作為鋼板整體導磁率變得不均勻,而且導磁率減小而使磁滯損耗增大。
(3)另一方面,在射束輻照區域在寬度方向空開的情況(β>0)下,與射束輻照區域連續的情況(β=0)相比,渦流損耗增加。可認為這是由于,在射束輻照區域空開的情況下,該部分由于未被磁疇細化而未發生磁疇寬度的減少,從而渦流損耗增加。
根據上述鐵損特性的劣化行為可以預想到,在輻照的射束線在長度方向的間隔、磁疇不連續部平均寬度w(參照圖4)所代表的導入熱變形量發生改變的情況下,鐵損增加量也發生改變。進而可以預想到,在接縫不連續的情況下,能夠抑制鐵損增加的鋼板在長度方向、寬度方向的射束輻照區域的錯位量的范圍也由上述圖2、圖3的范圍而發生改變。
因此,制作了除了RD間隔α、TD間隔β以外對射束線間隔a、磁疇不連續部平均寬度w進行了各種變更的試樣,對能夠抑制鐵損增加的鋼板在長度方向和寬度方向的射束輻照區域的錯位量的范圍進行了再次研究。實驗中,通過與上述實驗相同的方法制作試樣并測定鐵損W17/50,求出了鐵損的增加量不超過0.01W/kg的范圍的長度方向的射束輻照區域的錯位量(RD間隔α)和鋼板寬度方向的錯位量(TD間隔β)的范圍。其結果表明,在相鄰射束輻照區域的接縫的性狀滿足下述式(1)和式(2)的情況下,由接縫導致的鐵損W17/50的增加量為0.01W/kg以下,即,可得到不受接縫錯位影響的鐵損特性優異的取向性電磁鋼板。
0≤α≤0.3×a···(1)
-1.2×a+0.02×w-0.5×α-6.5≤β≤-0.13×a-200(μm·mm)×(1/w)+ 5.4···(2)
式中,α:射束輻照區域的接縫的RD間隔(mm)
β:射束輻照區域的接縫的TD間隔(mm)
a:射束線間隔(mm)
w:磁疇不連續部平均寬度(μm)
這里,對上述射束輻照區域和因子α、β、a及w進行說明。
射束輻照區域
本發明中的射束輻照區域是指輻照激光或輻照電子束的區域。在射束輸出大的情況下,由射束輻照而使包覆鋼板表面的被膜受到損傷,產生輻照痕,因此能夠通過肉眼觀察或使用顯微鏡簡單地識別射束輻照區域。另外,在未產生輻照痕的情況下,輻照了射束的區域中,與軋制方向平行的磁疇結構中斷或變得不連續,因此可以利用畢他(Bitter)法等磁疇觀察方法進行可視化,由此識別射束輻照區域。
α:射束輻照區域的接縫的RD間隔(mm)
將接縫的射束輻照區域在軋制方向的錯位量稱為RD間隔,在本發明中,“RD間隔α”采用同一接縫所具有的兩個RD間隔中較窄的一個(參照圖5)。另外,在射束線間隔在長度方向發生變動而使射束輻照區域的接縫的RD間隔不恒定的情況下,在軋制方向500mm之間對5個部位測定RD間隔,求出其平均值。另外,鋼板在鋼板寬度方向有多個接縫的情況下,求出其平均值。
β:接縫的射束輻照區域的TD間隔(mm)
如上所述,將接縫的射束輻照區域在鋼板寬度方向的錯位量稱為“TD間隔β”,將射束輻照區域重疊的情況設為“負(-)”,將空開的情況設為“正(+)”(參照圖5)。在射束輻照區域的寬度發生變動而使TD間隔不恒定的情況下,在長度方向500mm之間對5個部位的TD間隔進行測定,將其平均值作為TD間隔β。另外,在鋼板寬度方向有多個接縫的情況下,不進行平均,而根據各個接縫的β值判斷是否滿足上述式(2)。這是由于,如果簡單地對+側以外的值與-側以外的值進行平均、或對絕對值進行平均,則存在由于+側與-側的效果不同,因此不能正確地評價使鐵損值在適當范圍的TD間隔β的問題。
需要說明的是,在接縫沒有RD間隔,兩個射束輻照區域完全重疊的情 況下,有時非常難以確定TD間隔β。該情況下,利用在射束輻照痕重疊的部位熱變形量增大而使磁疇不連續部的寬度增大,將磁疇不連續部寬度相對于射束輻照痕未重疊的射束輻照區域的平均值擴大20%以上的區域作為重疊區域,對TD間隔β進行測定。
a:射束線間隔(mm)
定義為射束輻照區域的射束輻照線在長度方向的間隔(參照圖5)。在相同的射束輻照區域內射束線間隔不恒定的情況下,在長度方向500mm內測定5個部位,求出其平均值。
w:磁疇不連續部平均寬度(μm)
磁疇不連續部是由于射束輻照導致的導入熱變形而使磁疇結構局部混亂的部位,如圖4所示,是指與軋制方向平行的磁疇結構中斷等而變得不連續的部分。可以通過利用畢他法的磁疇觀察進行測定。該寬度不一定是射束輻照部,因此,在射束線的線列方向100mm之間對5個以上的部位進行測定,將其平均值作為該線列的磁疇不連續部寬度,進一步在長度方向500mm的5個以上線列中進行測定,將其平均值作為磁疇不連續部平均寬度。
接著,對于限定射束輻照區域的接縫的性狀的上述兩個式子進行說明。
0≤α≤0.3×a···(1)
相鄰射束輻照區域在長度方向發生錯位的情況下,由于在接縫處不均勻地導入應變,因此規則的磁疇結構局部地發生混亂,磁滯損耗增大。在該情況下,射束線間隔a越窄,單位面積的射束輻照導致的熱變形量越大,因此可以預想到,上述不均勻地導入變形所導致的磁滯損耗增加變大。
圖6示出的是將相鄰射束輻照區域的接縫的TD間隔β設為0mm(恒定),使RD間隔α與射束線間隔a發生各種變化,求出各個射束線間隔a的鐵損W17/50增加量不超過0.01W/kg的RD間隔α的結果。需要說明的是,此時的電子束輻照條件為加速電壓:60kV、射束電流:9.5mA、掃描速度:30m/秒。由該圖可知,射束線間隔a越窄,能夠允許的RD間隔α越小,只要RD間隔α為(0.3×a)以下、即滿足式(1),就能使鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg,可以抑制鐵損增加。
-1.2×a+0.02×w-0.5×α-6.5≤β≤-0.13×a-200×(1/w)+5.4···(2)
首先,對射束線間隔a的效果進行說明。
圖7示出的是將射束輻照區域的接縫的RD間隔α設為0mm(恒定),使 TD間隔β與射束線間隔a發生各種變化,求出各個射束線間隔a的鐵損W17/50增加量不超過0.01W/kg的TD間隔β的結果。需要說明的是,電子束輻照條件與圖6相同,加速電壓:60kV、射束電流:9.5mA、掃描速度:30m/秒。
在射束輻照區域于接縫處在鋼板寬度方向上重疊的情況(β<0)下,如果射束線間隔a窄,則單位面積的射束輻照所導致的熱變形導入量增大,因此,助長了射束線重疊時的磁滯損耗的增大效果,鐵損增大量變大。即,可認為射束線間隔a越寬,寬度方向允許重疊的量越大。根據圖7(a)的實測結果,其影響系數(斜率)可以估算為-1.2。
另一方面,在接縫處射束輻照區域空開的情況(β>0)下,可認為,因射束輻照引起的熱變形導入量減少,為了補償磁疇細化效果,需要增大熱變形導入量,因此射束線間隔越窄,允許空開的量越大。根據圖7(b)的實測結果,其影響系數(斜率)可以估算為-0.13。
接著,對磁疇不連續部平均寬度w的效果進行說明。
磁疇不連續部平均寬度w是表示射束輻照區域的熱變形導入量的指標。在w大的情況下,熱變形導入量多,磁滯損耗增大。圖8示出的是將射束線間隔a設為5mm、將RD間隔α設為0mm(恒定),使TD間隔β與磁疇不連續部平均寬度w發生各種改變,求出各w下的鐵損W17/50增加量不超過0.01W/kg的β的結果。需要說明的是,電子束輻照條件與圖6相同,加速電壓:60kV、射束電流:9.5mA、掃描速度:30m/秒。
在射束輻照區域于接縫處在鋼板寬度方向重疊的情況(β<0)下,如果磁疇不連續部平均寬度w增大,則熱變形導入量增大,會助長射束線重疊的情況的磁滯損耗增大效果,鐵損增大量變大。即,可認為磁疇不連續部平均寬度w越窄,允許重疊的量越大。根據圖8(a)的實測結果,其影響系數(斜率)可以估算為0.02mm/μm。
另一方面,在接縫處射束輻照區域空開的情況(β>0)下,為了補償磁疇細化效果,需要增大熱變形導入量,磁疇不連續部平均寬度w越大,允許空開的量越大。可認為由于磁疇細化,鐵損大致與w成反比例減少,因此其允許量與w的倒數(1/w)成比例。而且,根據發明人等的研究,根據圖8(b)的實測結果,相對于1/w的影響系數(斜率)可以估算為-200μm·mm。
最后,對表示射束輻照區域的接縫在長度方向的錯位量的RD間隔α的 效果進行說明。
圖9示出的是將射束線間隔a設為5mm,對TD間隔β和RD間隔α進行各種變更,求出各個α的鐵損W17/50增加量不超過0.01W/kg的TD間隔β的結果。需要說明的是,電子束輻照條件與圖6相同,加速電壓:60kV、射束電流:9.5mA、掃描速度:30m/秒。
在射束輻照區域于接縫處在鋼板寬度方向重疊的情況(β<0)下,可以認為RD間隔α較大時,熱變形的導入變得緩和,因此允許重疊的量增大。根據圖9(a)的實測結果,其影響系數(斜率)可以估算為-0.5。另一方面,在射束輻照區域于接縫處鋼板寬度方向空開的情況(β>0)下,其影響小,為可以忽略的程度。
最后,將各個效果疊加,估算整體的截距,此時,射束輻照區域于接縫處在鋼板寬度方向重疊的情況(β<0)下估算為-6.5,空開的情況(β>0)估算為5.4。由以上結果可知,為了利用接縫的性狀使鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg,需要控制TD間隔β,使其滿足上述式(2)。
接下來,對滿足上述式(1)和式(2)的使射束輻照區域接縫在長度方向和鋼板寬度方向的錯位減小、抑制鐵損增大的方法進行說明。
作為減小射束輻照區域的接縫的錯位量的方法,可以考慮如下方法:通過機械性地改變激光反射鏡、電子槍的設置位置來調整射束輻照的掃描范圍的方法;通過光學、磁等某種方法探知射束的輻照區域本身,從而對掃描范圍進行電反饋控制的方法。另外,還有根據檢測到的鋼板的彎曲行進量來改變射束的輻照區域、或通過線控制使鋼板的彎曲行進量自身減到最小的方法。這時,將錯位量的變動控制在上述范圍是非常重要的。
此時,用于使鐵損W17/50的增加量不超過0.01W/kg的TD方向錯位量(TD間隔β)的允許范圍在射束輻照區域重疊側(β<0)較寬,因此,只要對射束輻照區域進行控制,使其在鋼板寬度方向在0~3mm的范圍內重疊、也就是使TD間隔β為-3~0mm,則即使在鋼板通過過程中發生一些鋼板彎曲行進,也能夠將鐵損W17/50的增加量抑制在0.01W/kg以下。
作為磁疇細化處理的方法,優選能夠縮小射束徑來輻照大能量的激光輻照、電子束輻照。
首先,對利用激光輻照的磁疇細化處理條件進行說明。
作為能夠用于激光輻照的激光的種類,可以優選使用YAG激光、光纖 激光等固體激光、CO2激光等氣體激光等。另外,激光的振蕩方式可以為連續振蕩、Q開關型這樣的脈沖振蕩中的任一種。
輻照的激光的平均輸出P、射束的掃描速度V、射束徑d等沒有特別限制,為了充分地獲得磁疇細化效果,掃描射束的每單位長度的能量熱量輸入量(P/V)優選大于10W·s/m。
另外,對鋼板的激光輻照可以連續地以線狀輻照,也可以點列狀地輻照。另外,點列狀地輻照的點間隔如果過大,則磁疇細化效果減小,因此優選為1.00mm以下。
接下來,對利用電子束輻照的磁疇細化處理條件進行說明。
輻照電子束時的加速電壓E、射束電流I、射束的掃描速度V沒有特別限制。其中,由于需要充分地獲得磁疇細化效果,因此掃描射束的每單位長度的能量熱量輸入量(E×I/V)優選大于6W·s/m。
另外,對鋼板輻照電子束的加工室的壓力優選為2Pa以下。壓力高于該值時,從電子槍至鋼板的行進路徑中由于殘留氣體而使電子束發生漫反射,使射束變得模糊、射束中心部的能量衰減而使賦予鋼板的能量減小,從而使磁疇細化效果減小。
另外,對鋼板的電子束輻照可以以線狀輻照,也可以以點列狀輻照。需要說明的是,對于以點列狀輻照的方法而言,可以通過反復進行如下工藝來實現,所述工藝為:一邊快速掃描射束,一邊以給定的時間間隔停止,在該點以給定時間輻照射束,然后再次開始掃描。另外,為了利用電子束輻照來實現該工藝,可以使用大容量的放大器使電子束的偏轉電壓發生變化。需要說明的是,如果以點列狀輻照時的點間隔過大,則磁疇細化效果減小,因此優選為0.80mm以下。
在通過激光輻照或電子束輻照進行磁疇細化處理時,軋制方向的射束線間隔a沒有限制,只要滿足上述式(1)和式(2)即可,但為了進一步提高磁疇細化效果,優選設定為3~15mm的范圍。另外,射束線與鋼板寬度方向(與軋制方向成直角的方向)所成的角度需要在30°以內。這是由于,如果上述角度超過30°,則磁疇細化效果減小,不能充分降低鐵損。
接下來,對上述磁疇細化處理工序以外的本發明的取向性電磁鋼板的制造方法進行說明。
首先,用于制造本發明的取向性電磁鋼板的鋼材料優選具有給定的成分 組成。具體來說,在利用抑制劑引起二次再結晶的情況下,例如,在利用AlN系抑制劑的情況下,優選使用含有適量Al和N的抑制劑,另外,在利用MnS-MnSe系抑制劑的情況下,優選使用含有適量Mn和S和/或Se的抑制劑。當然,也可以含有兩種抑制劑。該情況下的Al(鋁)、N(氮)、S(硫)和Se(硒)的優選含量分別為Al:0.01~0.065質量%、N:0.005~0.012質量%、S:0.005~0.03質量%及Se:0.005~0.03質量%的范圍。
另一方面,在未利用抑制劑引起二次再結晶的情況下,優選盡量減少形成上述抑制劑的Al、N、S和Se的含量,Al、N、S和Se的含量優選分別降低至Al:0.0100質量%以下、N:0.0050質量%以下、S:0.0050質量%以下及Se:0.0050質量%以下。
作為用于本發明的鋼材料中所含有的基本成分,除了上述形成抑制劑的成分以外,還優選在下述組成范圍內含有C、Si和Mn。
C:0.08質量%以下
C(碳)超過0.08質量%時,在制造工序中的脫碳退火時難以降至不發生磁時效的0.0050質量%以下,因此優選使其為0.08質量%以下。需要說明的是,即使在不含C的情況下也能夠二次再結晶,因此沒有必要特別設定下限。
Si:2.0~8.0質量%
Si(硅)是提高鋼的電阻、降低鐵損的有效元素,在低于2.0質量%時無法獲得足夠的鐵損降低效果。另一方面,如果超過8.0質量%,則加工性顯著降低,難以軋制制造,而且磁通密度也降低。因此,優選使Si為2.0~8.0質量%的范圍。
Mn:0.005~1.0質量%
Mn(錳)是改善鋼的熱加工性所必需的元素,但在低于0.005質量%時上述改善效果差。另一方面,如果超過1.0質量%,則磁通密度降低。因此,優選使Mn為0.005~1.0質量%的范圍。
為了改善磁特性,用于本發明的鋼材料還可以含有選自Ni(鎳):0.03~1.50質量%、Sn(錫):0.01~1.50質量%、Sb(銻):0.005~1.50質量%、Cu(銅):0.03~3.0質量%、P(磷):0.03~0.50質量%、Cr(鉻):0.03~1.50質量%及Mo(鉬):0.005~0.10質量%中的1種或2種以上。
Ni是對于改善熱軋板的鋼組織、提高磁特性有用的元素。但是,在低于0.03質量%時磁特性的提高效果小,另一方面,如果超過1.5質量%,則 二次再結晶不穩定,磁特性變差。因此,在添加Ni的情況下,優選使其為0.03~1.5質量%的范圍。
另外,Sn、Sb、Cu、P、Cr及Mo分別是對提高磁特性有用的元素,但如果它們中的任意成分不滿足上述各成分的下限值,則磁特性的提高效果小,另一方面,如果超過上述各成分的上限值,則阻礙二次再結晶晶粒的生長,磁特性變差。因此,優選以上述范圍含有各種元素。
需要說明的是,上述成分以外的剩余部分為Fe及制造工序中混入的不可避免的雜質。
對于上述鋼材料而言,可以使用通常的精煉工藝對具有上述成分組成的鋼進行熔煉,然后通過連續鑄造法、鑄錠-開坯軋制法制成100mm以上的通常厚度的鋼坯,也可以通過薄鋼坯鑄造法制成100mm以下厚度的薄鋼坯。上述通常厚度的鋼坯通常加熱后供于熱軋,也可以在連續鑄造后不加熱而立即供于熱軋。另外,在薄鋼坯的情況下,可以進行熱軋,也可以省略熱軋而直接進入后續工序。
熱軋后的鋼板或省略了熱軋的鑄片在其后根據需要進行熱軋板退火,然后通過1次冷軋或者其間夾有中間退火的2次以上的冷軋而制成最終板厚,然后進行一次再結晶退火或兼作脫碳退火的一次再結晶退火,將退火分離劑涂布于鋼板表面之后進行實施二次再結晶和純化的最終退火,進而,實施兼作絕緣被膜的涂布/燒結及形狀矯正的平坦化退火,從而制成取向性電磁鋼板。需要說明的是,取向性電磁鋼板的板厚、即冷軋的最終板厚沒有特別限定,從鐵損降低、確保良好的沖裁加工性的觀點考慮,優選為0.15~0.35mm的范圍。
接著,從激光輻照裝置或電子束輻照裝置對如上所述得到的鋼板表面輻照射束,實施磁疇細化處理。在鋼板的鋼板寬度方向設置多臺上述射束輻照裝置,將鋼板表面在鋼板寬度方向上分為多個區域來輻照射束。此時,相鄰射束輻照區域的接縫需要控制為滿足上述本發明的式(1)和式(2)。需要說明的是,1臺射束輻照裝置擔負的射束輻照寬度沒有特別限制,從設備成本的觀點考慮,優選為150mm以上且1000mm以下的范圍。另外,在由于射束輻照而損傷被膜的情況下,為了確保絕緣性、耐銹性,優選在其后的工序中再次涂敷絕緣被膜。
實施例1
對含有Si:3質量%的最終板厚0.23mm×板寬1250mm的冷軋后的鋼板實施了兼作脫碳退火的一次再結晶退火,然后在鋼板表面涂布以MgO作為主成分的退火分離劑,實施包含二次再結晶退火和純化退火的最終退火,制成具有鎂橄欖石被膜的取向性電磁鋼板,然后涂布60質量%的由膠體二氧化硅和磷酸鋁形成的絕緣涂層,實施800℃溫度的平坦化退火而進行了燒結。
接著,利用在鋼板寬度方向上設置的4臺光纖激光器,在上述鋼板的與軋制方向成直角的方向以線狀連續輻照激光,或者利用在鋼板寬度方向上設置的8臺電子束輻照裝置以0.20mm的間隔以點列狀輻照電子束,實施了磁疇細化處理。此時,使射束輻照條件如表1-1~表1-4所示進行變更。進而,有意地使射束輻照區域的接縫在長度方向(RD方向)的錯位量(RD間隔α)和在鋼板寬度方向的錯位量(TD間隔β)的設定(目標)進行各種變更而使接縫的性狀改變。
然后,剪切并采集在寬度中央部包含上述接縫部分的寬100mm×長400mm的試樣,通過單板磁測定裝置測定了鐵損W17/50。
另外,通過上述方法對上述鐵損測定所使用的試樣測定了射束輻照區域接縫的RD間隔α、TD間隔β、射束線間隔a及磁疇不連續部平均寬度w。
將上述測定的結果一并記載于表1-1~表1-4。由其結果可知,對于射束輻照區域接縫的性狀滿足本發明條件的取向性電磁鋼板而言,與沒有接縫錯位的情況相比,鐵損W17/50的劣化量小,可以抑制在0.01W/kg以下。
實施例2
利用在鋼板寬度方向設置的6臺電子束輻照裝置對最終板厚0.23mm×板寬1250mm且卷材長度5000m的形成了絕緣被膜后的取向性電磁鋼板輻照電子束,實施了磁疇細化處理。此時,變更目標β值,使得射束輻照區域的接縫的TD間隔β為-5mm、-3mm、0mm和3mm,以這樣的方式輻照電子束。
然后,從產品卷材每隔100m采集共計51個試驗片,測定射束輻照區域的接縫的TD間隔β,將測得的51個試樣的TD間隔β的最大值和最小值示于表2。由其結果可知,通過將TD間隔β的目標值設定為-3~0mm并進行射束輻照,能夠使具有實際效果的TD間隔β的范圍偏向于鐵損特性劣化小的負側(重疊側),而且,即使輻照條件稍有變動,也能夠以使鐵損良好的條件進行射束輻照。
表2