專(zhuān)利名稱(chēng)：低鐵損單取向性電磁鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于變壓器及其它電器的低鐵損取向性電磁鋼板及其制造方法。
取向電磁鋼板主要用作變壓器的鐵心材料，要求具有良好的磁性能。特別是作為鐵心使用時(shí)的能量損耗即鐵損要低尤為重要。
以往，為了降低鐵損，在以下方面試驗(yàn)，使結(jié)晶方向與(110)、
方向高度地一致，提高Si含量使鋼板電阻增大，減少雜質(zhì)，減薄板厚。結(jié)果，雖然目前制成了板厚為0.23mm以下的鋼板，其鐵損W17/50(最大磁通密度為1.7T、50Hz頻率下交變磁化時(shí)的鐵損)為0.9W/kg以下，但不能期望以臺(tái)金學(xué)措施來(lái)這樣大幅度地改善鐵損。
近年來(lái)，作為實(shí)現(xiàn)大幅度降低鐵損的措施，試驗(yàn)了各種人工細(xì)化磁疇的方法。作為目前工業(yè)化方法之一，如特公昭57-2252號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的，對(duì)完成后期退火后的鋼板表面照射激光。由此方法獲得的鋼板，導(dǎo)入了具有高能量的激光束，具有局部的高位錯(cuò)密度區(qū)域。這種高位錯(cuò)密度的區(qū)域?qū)е?80°磁疇的細(xì)化，可獲得低鐵損的鋼板。
但是，如此獲得的鋼板，會(huì)由于消除應(yīng)力的退火這樣的高溫?zé)崽幚?，使高位錯(cuò)密度區(qū)域消失，而導(dǎo)致鐵損劣化，因而存在對(duì)于必須進(jìn)行消除應(yīng)力退火的卷鐵心不能采用的缺點(diǎn)。
另一方面，作為可進(jìn)行消除應(yīng)力退火技術(shù)，在特公昭62-54873號(hào)公報(bào)中提出，對(duì)于完成后期退火后的鋼板，通過(guò)激光或機(jī)械的方式在局部除去絕緣覆蓋膜，然后對(duì)除去覆蓋膜的部位進(jìn)行酸洗，采用刮刀等機(jī)械方式對(duì)鐵直接施加劃線，由此形成局部的線狀溝，然后通過(guò)施加磷酸系的張力覆蓋膜處理，來(lái)埋覆這些溝；在特公昭62-53579號(hào)公報(bào)中還提出，對(duì)完成后期退火后的鋼板，利用90～220kgf/mm2的負(fù)荷，在鐵素體部分形成深度超過(guò)5μm的溝，然后在750℃以上的溫度進(jìn)行加熱處理。
而且，在特公平3-69968號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了對(duì)最終冷軋后的鋼板，引入與軋制方向基本成直角方向的線狀刻紋的方法。
由這些方法獲得的鋼板都在表面上具有線狀溝，在這些溝附近產(chǎn)生的磁極而導(dǎo)致的磁疇細(xì)化，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)鐵損降低的原因之一。
采用上述方法可獲得可進(jìn)行消除應(yīng)力退火的低鐵損材料，但是根據(jù)以后的詳細(xì)調(diào)查結(jié)果，表明這種鋼板的鐵損，與特公昭57-2252號(hào)公報(bào)等公開(kāi)的具有線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域的鋼板相比，存在稍有不如的情形。
因此，本發(fā)明的目的是促進(jìn)由形成線狀溝而產(chǎn)生的低鐵損，提供一種鐵損極低的取向電磁鋼板。
本發(fā)明的低鐵損單取向電磁鋼板，其特征在于在完成后期退火后的取向硅鋼板表面上，具有多個(gè)在軋制方向分別相隔而置的、與軋制方向交叉延伸的線狀溝及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域，該線狀溝及高位錯(cuò)密度區(qū)域的引入位置各不相同。
而且，雖然是交叉引入線狀溝及高位錯(cuò)密度的區(qū)域，但也可使兩者完全復(fù)疊。
此外，實(shí)施時(shí)，使線狀溝及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域與軋制方向正交的方向的傾角在30°以?xún)?nèi)，并且使線狀溝寬0.03～0.30mm、深0.01～0.07mm，高位錯(cuò)密度區(qū)域?qū)?.03～1mm較為合適。
并且，線狀溝的間隔為1～30mm、高位錯(cuò)密度區(qū)域的間隔為1～30mm為好。
而且，本發(fā)明的低鐵損單取向電磁鋼板，其特征在于，在完成后期退火后的取向硅鋼板表面上，具有多個(gè)在軋制方向上分別相隔而置的、與軋制方向基本上正交延伸的線狀溝及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域，該線狀溝之間以及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域之間在軋制方向上的間隔l1和l2滿(mǎn)足1≤l1≤30(mm) ……(1)以及5≤l1×l2≤100······(2)]]>本發(fā)明的低鐵損單取向電磁鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于表面上具有與軋制方向交叉延伸的線狀溝的完成后期退火后的單取向電磁鋼板，當(dāng)該線狀溝在軋制方向上的間隔為l1(mm)時(shí)，在與軋制方向同樣交叉的方向上，引入微小的軋制形變，其間隔l1及l(fā)3(mm)滿(mǎn)足下式1≤l1≤30mm……(1)5≤l1×l3≤100······(3)]]>在本發(fā)明的制造方法中，在完成后期退火后的單取向性電磁鋼板上形成的線狀溝的形態(tài)最好是寬0.03～0.30mm，深0.01～0.07mm，與軋制方向交叉的角度，相對(duì)正交于軋制方向的方向在30°以?xún)?nèi)。
而且，在本發(fā)明的制造方法中，引入微小軋制形變時(shí)，期望采用具有線狀突起的軋輥，線狀突起與軋輥軸的角度在30°以?xún)?nèi)，線狀突起寬0.05～0.50mm，突起高0.01～0.10mm。


圖1是溝和高位錯(cuò)密度的區(qū)域的引入位置的示意圖。
圖2是溝寬與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖3是溝深與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖4是溝的傾斜角度與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖5是溝間隔與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖6是溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域同時(shí)存在時(shí)，高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖7是溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域同時(shí)存在時(shí)，高位錯(cuò)密度區(qū)域與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖8是溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域同時(shí)存在時(shí)，高位錯(cuò)密度區(qū)域與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖9是線狀溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域的各個(gè)間隔與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
圖10是帶有突起的軋輥的外觀示意圖。
圖11是 與鐵損W17/50的關(guān)系曲線圖。
首先對(duì)作為權(quán)利要求1的發(fā)明基礎(chǔ)的研究結(jié)果予以說(shuō)明。
通過(guò)插入中間退火的兩次冷軋，把含有MnSe及AlN作為抑制劑的3.2Wt％硅鋼熱軋板，軋至0.23mm厚，然后施加(A)～(E)所示的處理。
(A)通過(guò)照相凹版膠印印刷，涂覆抗蝕劑，之后施加電解腐蝕劑，形成與軋制方向正交的線狀溝，間隔為4mm，寬0.15mm，深0.02mm，隨后脫碳退火，最終后期退火，再涂覆涂層從而制成成品。
(B)對(duì)按(A)處理所得成品，在與軋制方向正交的方向以4mm間隔，與線狀溝不重疊地照射等離子體火焰。在照射部位可觀察到寬0.30mm的連續(xù)線狀的高位錯(cuò)密度的區(qū)域。
(C)對(duì)按(A)處理所得成品，在與軋制方向正交的方向以4mm間隔，在與線狀溝相同的位置照射等離子體火焰。
(D)不進(jìn)行形成溝的處理，而進(jìn)行脫碳退火、最終后期退火，然后涂覆涂層，制成成品。
(E)對(duì)按(D)得到的成品，在與軋制方向正交的方向以4mm間隔照射等離子體火焰。在照射部位可觀察到與(B)同樣的寬0.30mm的連續(xù)線狀的高位錯(cuò)密度的區(qū)域。
從如此所得成品板中，采取寬150mm、長(zhǎng)280mm的試樣片，通過(guò)單片磁性試驗(yàn)(SST)測(cè)定磁性能。測(cè)定結(jié)果如表1所示。這里，W17/50是在磁通密度為1.7T、頻率為50Hz時(shí)測(cè)定的鐵損值，B8是磁化場(chǎng)為800A/m時(shí)的磁通密度。
表1
如表1所示，具有線狀溝和位于線狀溝之間的高位錯(cuò)密度的區(qū)域的材料(B)，其鐵損低于僅有溝的材料(A)和僅有高位錯(cuò)密度的區(qū)域的材料(E)。在與線狀溝相同的們置引入高位錯(cuò)密度的區(qū)域的材料(C)的鐵損也稍低于僅有溝的材料，而與材料(B)相比，其鐵損降低量要小。
如上所示，在鋼板表面同時(shí)具有與軋制方向交叉延伸的線狀溝和線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域，而且線狀溝與高位錯(cuò)密度區(qū)域不在同一位置的取向電磁鋼板，顯示出比已有技術(shù)更多的低鐵損。這樣的材料特別適合用作無(wú)需消除應(yīng)力退火的疊片鐵心材料，顯示出比已有材料優(yōu)異的性能，而在作為需要消除應(yīng)力退火的卷鐵心材料使用時(shí)，也能發(fā)揮與已有材料相同的性能。
這樣，高位錯(cuò)密度的區(qū)域與線狀溝不在同一位置時(shí)，在各溝之間引入的方法導(dǎo)致低鐵損，被以為是由于磁疇細(xì)化而使各溝之間的有效磁極數(shù)量增加所致。
而且，根據(jù)本發(fā)明人的詳細(xì)研究，如果線狀溝和高位錯(cuò)密度的區(qū)域引入位置不在同一位置，則可達(dá)到低鐵損化的目的。亦即，如圖1(a)所示，高位錯(cuò)密度部位在線狀溝的中間平行地配置，但并不限于此，例如圖1(b)所示，也可以與線狀溝交叉那樣地形成高位錯(cuò)密度的區(qū)域。需要避免線狀溝與高位錯(cuò)密度區(qū)域完全重合，則可獲得很好低鐵損化的效果。但是，要實(shí)現(xiàn)極大地降低鐵損的效果，則高位錯(cuò)密度的區(qū)域應(yīng)在線狀溝的中間引入。
此外，已經(jīng)確認(rèn)，形成線狀溝和高位錯(cuò)密度的區(qū)域的面，在鋼板的同一面上或是在里外的相對(duì)面上均可獲得同樣的效果。
以下，對(duì)線狀溝和高位錯(cuò)密度的區(qū)域做更具體的說(shuō)明。
首先，說(shuō)明在鋼板表面上形成的線狀溝的形狀。
在圖2和圖3中，展示了在板厚為0.23mm的鋼板上形成的線狀溝的寬和深與引入該溝的鋼板鐵損W17/50的值之間的關(guān)系，當(dāng)線狀溝寬為0.03～0.30mm，線狀溝深為0.010～0.070mm時(shí)，可穩(wěn)定獲得0.80W/kg以下的低鐵損。而且，線狀溝寬超過(guò)0.30mm時(shí)，也能獲得低鐵損，但磁通密度大幅度下降，因而合適的范圍是0.030～0.30mm。
而且，在圖4及圖5中，分別展示了溝寬0.20mm、溝深0.020mm時(shí)，線狀溝相對(duì)正交于軋制方向的方向的傾斜角度與引入該溝的鋼板的鐵損W17/50值之間的關(guān)系，在軋制方向的溝間隔與W17/50值之間的關(guān)系。由這些圖可看出，為了獲得0.80W/kg以下的低鐵損，按軋制方向的線狀溝間隔為1-30mm、線狀溝的傾斜角度為30°以?xún)?nèi)來(lái)引入溝是有利的。
以下，說(shuō)明與線狀溝同時(shí)形成的高位錯(cuò)密度的區(qū)域。
在圖6中展示了高位錯(cuò)密度的區(qū)域的寬與經(jīng)過(guò)該處理的鋼板的鐵損W17/50值之間的關(guān)系，即通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)條件(A)所示的處理，在正交于軋制方向的方向上以4mm間隔形成寬0.150mm、深0.020mm的線狀溝的鋼板上，使等離子體火焰照射部位位于各溝中間這樣地照射，從而形成高位錯(cuò)密度的區(qū)域。而且，通過(guò)改變等離子體火焰照射噴嘴的直徑，來(lái)改變高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬，利用掃描型電子顯微鏡觀察照射部位的磁疇構(gòu)造，由此求得由照射部位形成的高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬。
從圖6可見(jiàn)，如果高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬超過(guò)1mm，則與僅有溝的情形相比，鐵損更為惡化。另一方面，不足0.030mm時(shí)，降低鐵損的效果不好。因此，高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬最好是0.030～1mm。
圖7展示了當(dāng)圖6的高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬為0.30mm時(shí)，軋制方向的間隔與鐵損W17/50的關(guān)系。圖8展示了高位錯(cuò)密度區(qū)域相對(duì)正交于軋制方向的方向的傾斜角度與W17/50值的關(guān)系。而且，展示圖8結(jié)果的實(shí)驗(yàn)是按高位錯(cuò)密度區(qū)域?qū)挒?.30mm，軋制方向的間隔為4mm的條件進(jìn)行的。
如圖7及圖8可見(jiàn)那樣，期望高位錯(cuò)密度區(qū)域的間隔為1～30mm、傾斜角度在30°以?xún)?nèi)。
本發(fā)明的取向電磁鋼板在制造方法上并無(wú)特別限制，但所得成品必須完全滿(mǎn)足上述條件。因此，推薦以下制造方法。
亦即，對(duì)取向電磁鋼板所用的鋼坯進(jìn)行熱軋，隨后根據(jù)需要進(jìn)行熱軋板退火，接著通過(guò)一次冷軋或者中間插入中間退火的二次冷軋來(lái)達(dá)到最終成品的厚度，之后進(jìn)行脫碳退火的最終后期退火，當(dāng)施加通常的涂層制成成品時(shí)，在最終后期退火前后之中哪一個(gè)工序中均可引入線狀溝及高位錯(cuò)密度的區(qū)域。
形成線狀溝，可采用局部腐蝕處理方法、用刀具等劃線的方法、用具有突起的軋輥軋制的方法，最符合期望的方法是通過(guò)印刷在最終冷軋后的鋼板上設(shè)置抗蝕劑，然后通過(guò)在未設(shè)置抗蝕劑的區(qū)域施以電腐蝕劑處理，形成線狀溝。順便提及，如特公昭62-53579號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的，采用齒輪型軋輥來(lái)軋制經(jīng)過(guò)退火后的鋼板，可同時(shí)形成溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域，此時(shí)，使高位錯(cuò)密度區(qū)域的寬度在1mm以下是困難的，但與其使鐵損惡化還不如克服上述困難。
并且，形成高位錯(cuò)密度區(qū)域的方法并無(wú)特別限制。工業(yè)上易于采用的，例如特開(kāi)昭60-236271號(hào)公報(bào)公開(kāi)的等離子體火焰照射方法和激光照射方法均可采用，而且采用具有突起的軋輥在鋼板上引入微小的形變的方法等也可適用，而從工業(yè)化的方便來(lái)看，優(yōu)先推薦采用具有突起的軋輥的方法。
本發(fā)明的成分組成范圍適用于已有技術(shù)中的任一種，代表組成如下所述。
C0.01～0.10Wt％(以下僅表示為％)C不僅是有利于熱軋、冷軋中組織均勻細(xì)化，而且是有利于發(fā)展戈斯取向的成分，最好至少含有0.01％以上。但是一旦超過(guò)0.10％，則相反會(huì)產(chǎn)生戈斯取向混亂，因而最好上限為0.10％的程度。
Si2.0～4.5％Si能在高鐵損的降低上明顯地利于鋼板的電阻率，但超過(guò)4.5％時(shí)會(huì)損害冷軋性，另一方面，若不滿(mǎn)足2.0％，不僅使電阻率下降，而且在為二次再結(jié)晶精煉而進(jìn)行的最終高溫退火中，由α-γ轉(zhuǎn)變會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶方位不規(guī)則化，不能獲得很好的退火改善硬化，因此Si含量最好在2.0～4.5％的程度。
Mn0.02～0.12％為防止熱脆化，Mn至少應(yīng)為0.02％的程度，但過(guò)多會(huì)使磁特性惡化，因此上限定為0.12％。
作為抑制劑，可使用所謂的MnS、MnSe系和AlN系。采用MnS、MnSe系時(shí)，從Se、S中至少選擇一種0.005～0.06％Se、S中不論哪一個(gè)都是作為能有效地控制取向硅鋼板的二次再結(jié)晶的抑制劑的成分。從確保抑制能力的觀點(diǎn)，至少要達(dá)到0.005％的程度，而超過(guò)0.06％會(huì)損害其效果，因而下限、上限分別最好為0.01％和0.06％。
采用AlN系時(shí)，Al0.005～0.10％，N0.004～0.015％根據(jù)上述采用MnS、MnSe系時(shí)的同樣理由，將Al及N的范圍確定為上述范圍。上述MnS、MnSe系及AlN系可分別組合使用。
作為抑制劑成分，除了上述的S、Se、Al，Cu、Sn、Cr、Ge、Sb、Mo、Te、Bi、P等也可適用，因此可以分別少量地含有。上述成分較好的添加范圍分別是，Cu、Sn、Cr0.01～0.15％，Ge、Sb、Mo、Te、Bi0.005～0.1％，P0.01～0.2％，就這些各個(gè)抑制劑成分而言，單獨(dú)使用或復(fù)合使用均可。
而且，本發(fā)明中在根據(jù)形成線狀溝的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲?，形成高位錯(cuò)密度區(qū)域時(shí)，為了達(dá)到較大的效果，期望獨(dú)立地進(jìn)行線狀溝的形成和高位錯(cuò)密度區(qū)域的形成。
這種材料作為無(wú)需消除應(yīng)力退火的疊片鐵心材料時(shí)，顯示出比已有材料特別優(yōu)異的性能，而作為需要消除應(yīng)力退火的卷鐵心材料時(shí)，也能發(fā)揮出與已有材料相同的性能。
以下以權(quán)利要求6的發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。
首先說(shuō)明作為權(quán)利要求6的發(fā)明基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
利用插入中間退火的兩次冷軋，把含MnSe及AlN作為抑制劑的3.2Wt％硅鋼熱軋板軋至0.23mm厚，通過(guò)照相凹版膠印印刷，涂覆抗蝕劑，然后施加電腐蝕劑，利用變換照相凹版滾子的圖形，使溝間隔在0.7mm至100mm之間改變，形成與軋制方向正交延伸的、寬0.18mm及深0.018mm的線狀溝，當(dāng)在20％NaCl電解浴中，20A/dm2的電流密度下進(jìn)行電解腐蝕時(shí)，通過(guò)控制腐蝕時(shí)間，在溝深定為0.018mm的條件下改變線狀溝的寬度。這樣，對(duì)線狀溝形成處理后的鋼板，施以脫碳處理，最終后期退火，再涂覆涂層制成成品。
從這樣所得成品板中切出埃潑斯坦(Epstein)試片，對(duì)此試片進(jìn)行消除應(yīng)力退火，然后測(cè)試磁特性。測(cè)試結(jié)果如圖5所示，線狀溝的間隔在1mm以上、30mm以下的范圍內(nèi)，鐵損顯著降低。
本發(fā)明人對(duì)按間隔在1～30mm的范圍形成線狀溝的上述成品，再照射等離子體火焰，對(duì)由此產(chǎn)生的磁性能的變化進(jìn)行研究。采用直徑為0.35mm的噴嘴，電弧電流為7A的條件下，在與軋制方向正交的方向上掃描照射。此時(shí)照射間隔從0.7mm至100mm變化。結(jié)果，在等離子體照射部位可觀察到沿鋼板軋制方向長(zhǎng)為0.30mm的連續(xù)線狀的高位錯(cuò)密度區(qū)域。
從所得成品中取寬150mm、長(zhǎng)280mm的試樣，利用單板磁性試驗(yàn)(SST)測(cè)試磁性能，得到比僅引入線狀溝的鋼板鐵損低的成品和鐵損反而惡化的成品。對(duì)這些測(cè)試結(jié)果做進(jìn)一步詳細(xì)地分析，結(jié)果得到新判斷，亦即對(duì)于線狀溝在軋制方向的間隔l1(mm)、等離子體火焰在軋制方向的照射間隔l2(mm)，如圖9所示，與線狀溝的間隔l1對(duì)應(yīng)，按 為5以上、100以下這樣地照射等離子體火焰所制成的成品中，可得到極低的鐵損。這里， 不足5時(shí)，鐵損比僅有線狀溝的情形還要差。由高錯(cuò)密度區(qū)域的形成而引入的磁極數(shù)量過(guò)多時(shí)，要考慮會(huì)導(dǎo)致磁滯損耗增大。另一方面，如果 超過(guò)100，則由于磁極產(chǎn)生量少，鐵損比僅有線狀溝的情況改善不多。
如上所述，鋼板上形成的線狀溝在軋制方向上的間隔l1為1mm以上、30mm以下，并且是與線狀溝的間隔l1的關(guān)系滿(mǎn)足式3，具有照這樣的軋制方向上的間隔l2形成的線狀高位錯(cuò)密度區(qū)域的鋼板，新的發(fā)現(xiàn)是與僅有溝的鋼板相比，其鐵損極低以下具體說(shuō)明權(quán)利要求7的發(fā)明。
首先說(shuō)明作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
與作為權(quán)利要求6的發(fā)明基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)相同，通過(guò)插入中間退火的兩次冷軋，把含有MnSe、AlN作為抑制劑的3.2％硅鋼熱軋板軋至0.23mm厚，之后采用照相凹版膠印印刷涂覆抗蝕劑，接著施以電解腐蝕劑，由此在與軋制方向正交的方向上形成寬0.18mm、深0.018mm的線狀溝。這時(shí)，通過(guò)變換照相凹版滾子的圖形，使線狀溝的間隔在0.7mm至100mm做各種變化。在20％NaCl電解浴中、20A/dm2的電流密度下進(jìn)行電解腐蝕，通過(guò)控制腐蝕時(shí)間，在溝深保持在0.018mm的條件下使溝寬多多少少地變化。
在上述溝形成處理后，進(jìn)行脫碳退火及最終后期退火，再進(jìn)行涂覆涂層，制成成品。
本發(fā)明人對(duì)以下情形的磁特性變化進(jìn)行了研究，亦即，對(duì)按獲得特別低鐵損的間隔1～30mm形成了線狀溝的成品，再用具有突起的軋輥在鋼板上引入微小軋制形變。如圖10所示，引入微小軋制形變時(shí)，采用具有與軋輥軸向平行的線狀突起的軋輥。突起高0.05mm，突起寬0.20mm，負(fù)荷為20kg/mm2。這時(shí)，線狀突起的間隔在1mm到100mm之間變化。在鋼板的線狀施壓部位可觀察到寬0.30mm的連續(xù)線狀高位錯(cuò)密度區(qū)域。
從所得成品中取寬150mm、長(zhǎng)280mm的試樣，通過(guò)單板磁性試驗(yàn)器(SST)測(cè)試磁特性，根據(jù)具有突起的軋輥軋制，可得到的比僅有溝的情形鐵損低的成品及鐵損反而差的成品。
這里，本發(fā)明人獲得新的發(fā)現(xiàn)，亦即，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行細(xì)致地分析，結(jié)果得出，線狀溝在軋制方向的間隔為l1(mm)、有突起的線狀突起間隔(微小軋制形變的間隔)為l3(mm)時(shí)，如圖11所示， 為5以上、100以下時(shí)，鐵損比已往的特別低。這里， 小于5時(shí)，與僅有溝的情況相比，鐵損反而更差，此原因可認(rèn)為是由于高位錯(cuò)密度部位的形成而引入的磁極數(shù)量過(guò)多，而導(dǎo)致磁滯損耗相反增大。此外， 大于100時(shí)，因?yàn)榇艠O生成數(shù)量較少，所以不能獲得鐵損顯著的改善效果。
由上述可查明，線狀溝的軋制方向上的間隔為l1(mm)時(shí)，按滿(mǎn)足下式(3)的間隔l3(mm)在鋼板上引入線狀微小軋制形變，由此使鐵損比已有的更進(jìn)一步降低。5≤l1×l3≤100······(3)]]>對(duì)在權(quán)利要求7的發(fā)明中引入的線狀溝和微小軋制形變的狀態(tài)予以說(shuō)明。
首先，線狀溝寬為0.03～0.30mm、深為0.01～0.07mm時(shí)，可期望得到鐵損降低效果。如前所述，溝寬及溝深過(guò)小時(shí)，磁極生成數(shù)量少，不能得到磁疇足夠細(xì)化的效果。另一方面如果過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致磁通密度顯著降低。
另外，相對(duì)正交于軋制方向的方向，引入溝的角度最好在30°以?xún)?nèi)。亦即，超過(guò)30°時(shí)，磁疇細(xì)化效果下降。
以下說(shuō)明微小軋制形變，作為造成形變的方式，采用具有線狀突起的軋輥尤為有利。就突起形狀而言，其頂端可以是尖狀、球狀，也可以平坦的，從耐用性及效果來(lái)看，頂端為球狀為好。線狀突起的寬度在0.05～0.50mm較好。亦即，不足0.05mm時(shí)，微小形變區(qū)域狹小，效果不好，另一方面超過(guò)0.05mm時(shí)，形變量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致磁滯損耗惡化。此外，對(duì)突起高度無(wú)特別限定，但實(shí)用上最好采用0.01～0.10mm。而且，突起間隔如前所述，間隔13(mm)必須滿(mǎn)足式(3)條件。再者，線狀突起的角度最好是與軋輥軸向平行的方向，但如果與軸向成30°以?xún)?nèi)的角地交叉也可。軋制時(shí)施加在軋面的壓強(qiáng)最好為10～70kg/mm2。亦即，面壓強(qiáng)不足10kg/mm2時(shí)，微小形變的引入效果差，而超過(guò)70kg/mm2時(shí)，形變量過(guò)大，導(dǎo)致磁滯損耗惡化。
此外，對(duì)線狀溝與微小軋制形變引入部位之間的位置關(guān)系無(wú)特別限制。即已證實(shí)，溝與形變引入部位在同一位置，或者形變引入部位處于各溝之間均可，也可以是兩者交叉，而且無(wú)論是兩者在同一面，或者在兩個(gè)面上形成均可。
作為微小形變引入方法，上述的具有突起的軋輥特別適用，但其它方法，如采用鋼絲壓下來(lái)在鋼板上設(shè)置間隔的方法也可使用。
以下，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的取向電磁鋼板的制造工藝。
首先，把取向電磁鋼板用的鋼坯進(jìn)行熱軋，然后根據(jù)需要來(lái)進(jìn)行熱軋板的退火，接著通過(guò)一次冷軋或者插入中間退火的二次冷軋，軋至最終成品板的厚度，然后進(jìn)行脫碳退火及隨后的最終后期退火，之后將覆涂層，制成成品。
引入線狀溝的時(shí)間，在最終后期退火的前后均可。就溝的形成方法而言，可使用局部腐蝕處理方法、用刀具來(lái)劃線的方法、用具有突起的軋輥軋制的方法等。最好的方法是在最終冷軋之后，通過(guò)印刷在鋼板上施加抗蝕劑，然后用電解腐蝕劑處理，由此形成溝。
隨后，按前述那樣在鋼板上引入微小的軋制形變。
這樣所得鋼板，用作不需要進(jìn)行消除應(yīng)力退火的疊片鐵心材料時(shí)能顯示出特別優(yōu)異的性能，而用作需要進(jìn)行消除應(yīng)力退火的卷鐵心材料時(shí)，也能發(fā)揮出與已有材料相同程度的性能。
實(shí)施例1(權(quán)利要求1的實(shí)施例)以含有C0.070％、Si3.3％、Mn0.069％、Se0.018％、Sb0.024％、Al0.021％、N0.008％的3.3Wt％硅鋼熱軋板，采用插入中間退火的二次冷軋、將其軋至0.23mm厚，然后通過(guò)照相凹版膠印印刷來(lái)涂覆抗蝕劑，接著在電解腐蝕劑和堿性溶液中進(jìn)行抗蝕劑剝離，由此形成線狀溝，其寬為0.16mm、深為0.018mm，相對(duì)正交于軋制方向的方向的傾斜角為10°，在軋制方向的間隔為3mm。之后，進(jìn)行脫碳退火及隨后的最終后期退火，再涂覆涂層。對(duì)所得鋼板，按下述的(F)～(H)的條件，分別照射等離子體火焰，在局部引入高位密度。而且，采用孔徑為0.35mm的噴嘴，在電弧電流為7.5A的條件下照射等離子體火焰。
(F)與線狀溝平行地，而且使照射部位位于各溝之間的中央，按相對(duì)正交于軋制方向的方向?yàn)?0°的傾斜角，以6mm的間隔照射；(G)與線狀溝交叉地照射。照射角度和間隔與(F)相同；(H)與線狀溝為同一位置，以6mm的間隔照射；此外，作為比較(I)僅做溝形成處理，不照射等離子體火焰；(J)不做溝形成處理，按與(F)相同的條件照射等離子體火焰；經(jīng)過(guò)以上處理，制成材料。
從這樣所得成品卷材的幅度方向，截取150×280mm的各六塊試樣片，不進(jìn)行消除應(yīng)力的退火，由單板磁性試驗(yàn)器測(cè)試磁特性。結(jié)果如表2所示。
表2
從表2可知，在不與溝重疊的位置上，引入高位錯(cuò)密度區(qū)域的材料，與比較例相比，可大幅度地降低鐵損。
實(shí)施例2(權(quán)利要求1的實(shí)施例)把含C0.071％、Si3.4％、Mn0.069％、Se0.020％、Al0.023％及N0.008％的硅鋼的熱軋板，按常規(guī)方法處理制成0.18mm厚的鋼板。對(duì)此鋼板，采用超聲波振子，按線狀方式除去絕緣覆膜，然后在30％HNO3液中做酸性處理，由此按與軋制方向正交的方向延伸地形成線狀溝，寬0.18mm、深0.015mm，在軋制方向的間隔為4mm，之后再次涂覆涂層，按800℃×3分鐘烘焙。另外，對(duì)所得鋼板，按下述的(K)～(M)的條件，分別照射等離子體火焰，在局部引入高位錯(cuò)密度。等離子體火焰是用孔徑為0.35mm的噴嘴在7A的電弧電流下照射的。
(K)與線狀溝平行地，而且照射部位位于各溝之間的中央，以4mm的間隔照射；(L)與正交于軋制方向的方向成15°的傾斜角度地、以4mm間隔照射；(M)在與線狀溝同一位置以4mm間隔照射；而且，作為比較(N)僅做溝形成處理，不照射等離子；(O)不做溝形成處理，僅在正交于軋制方向的方向上以4mm的間隔照射等離子體經(jīng)過(guò)以上處理，制成材料。
從所得成品卷材中，按與實(shí)施例相同的方式截取試樣片，測(cè)試磁特性。結(jié)果如表3所示。
表3
與比較例相比其鐵損大幅度下降。
實(shí)施例3(權(quán)利要求6的實(shí)施例)對(duì)含有MnSe、Sb及AlN作為抑制劑的3.3Wt％硅鋼熱軋板，通過(guò)插入中間退火的兩次冷軋，軋至0.23mm厚，然后由照相凹版膠印印刷涂覆抗蝕劑，接著在電解腐蝕劑和堿性溶液中剝離抗蝕劑，由此形成寬0.16mm、深0.018mm的線狀溝，與正交于軋制方向的方向成10°的傾斜角度，在軋制方向上的間距為3mm(l1＝3mm)。之后，進(jìn)行脫碳退火及接著的最終后期退火，再涂覆涂層。進(jìn)而，對(duì)所得鋼板照射等離子體火焰，在局部引入高位錯(cuò)密度區(qū)域。按如下條件照射等離子體火焰，即采用孔徑為0.35mm的噴嘴，電弧電流為7.5A，在正交于軋制方向的方向，使照射間隔(l2)從1mm至100mm階段地變化。
從這樣所得成品截取寬150mm、長(zhǎng)280mm的試樣片，用單板磁性試驗(yàn)器(SST)測(cè)試磁特性，結(jié)果如表4所示。作為比較用，表4還記載了不形成高位錯(cuò)密度區(qū)域、僅有線狀溝的鋼板的特性。
表 4 表4顯示出，線狀溝間隔為l1(mm)時(shí)，按滿(mǎn)足式2的間隔l2(mm)形成線狀高位錯(cuò)密度區(qū)域的鋼板，與比較例相比鐵損極低。
實(shí)施例4(權(quán)利要求6的實(shí)施例)對(duì)含有MnSe及AlN作為抑制劑的3.2wt％硅鋼熱軋板，按常規(guī)方法處理成0.18mm厚的鋼板。采用超聲波振子，對(duì)此鋼板按線狀地除去絕緣覆膜，然后在30％HNO3溶液中做酸洗處理，由此形成以交叉方向延伸的線狀溝，寬0.18mm、深0.015mm，在軋制方向的間隔為3mm(l1＝3mm)，隨后再涂覆涂層，按800℃×3分鐘烘焙。再對(duì)所得鋼板照射等離子火焰，在局部引入高位錯(cuò)密度。等離子火焰照射如下采用孔徑0.35mm的噴嘴，在7A的電弧電流條件下，以交叉方向掃描，軋制方向的照射間隔l2從1mm到80mm階段地變化。從所得成品截取寬150mm長(zhǎng)280mm的試樣片，用SST測(cè)試磁特性，結(jié)果如表5所示。而且，作為比較，表5還記載了不形成高位錯(cuò)密度區(qū)域僅有線狀溝的鋼板特性。
表5 表5展示，線狀溝間隔為l1(mm)時(shí)，按滿(mǎn)足式(2)的間隔l2形成線狀高位錯(cuò)密度區(qū)域的鋼板，與比較例相比，鐵損極低。
實(shí)施例5(權(quán)利要求7的實(shí)施例)
對(duì)含MnSe、Sb、AlN作為抑制劑的3.3％硅鋼熱孔板，通過(guò)插入中間退火的兩次冷軋，軋至0.23mm厚，然后由照相凹版膠印印刷涂覆抗蝕劑，接著在電解腐蝕劑、堿性溶液中，進(jìn)行抗蝕劑剝離的各處理，由此以與正交于軋制方向的方向成10°角度地引入線狀溝，寬0.16mm，深0.018mm，間距為3mm(l1＝3)。隨后進(jìn)行脫碳退火、最終后期退火，再涂覆終涂層。
隨后，采用具有突起的軋輥，對(duì)所得鋼板形成局部的高位錯(cuò)密度部位。作為具有突起的軋輥，采用具有與軋輥軸向平行的線條突起、突起高為0.02mm的軋輥，并施加30kg/mm2的負(fù)荷。此時(shí)，線條突起的間隔在1mm至100mm變化。
從上述所得成品板截取寬150mm、長(zhǎng)280mm的試樣片，用單板磁性試驗(yàn)器(SST)測(cè)試磁特性，結(jié)果如表6所示。
作為比較，表6還展示了不進(jìn)行突起軋輥軋制處理僅有溝的鋼板和僅進(jìn)行突起軋輥軋制的鋼板的研究結(jié)果。
表6 如表6所示，溝間隔為l1(mm)時(shí)，按滿(mǎn)足的 的間隔l3(mm)，采用具有突起的軋輥，引入線狀微小的軋制形變的鋼板，與僅有溝的情形相比自當(dāng)無(wú)需多說(shuō)，即使是與僅進(jìn)行具有突起軋輥軋制的情形相比，也具有優(yōu)異的鐵損值。
而且對(duì)這些鋼板在N2中、8000℃下進(jìn)行3小時(shí)的消除應(yīng)力退火，僅進(jìn)行具有突起的軋輥軋制的鋼板(第8號(hào))，其鐵損惡化到0.87W/kg，而形成了溝的鋼板(第2-5號(hào))僅高達(dá)0.72W/kg。
實(shí)施例6(權(quán)利要求7的實(shí)施例)對(duì)含有MnSe、Sb、AlN作為抑制劑的3.2％硅鋼熱軋板，按常規(guī)方法處理成0.18mm厚的鋼板。
對(duì)此完成后期退火的鋼板，采用超聲波振子，按線狀地除去絕緣覆膜，之后在30％HNO3溶液中進(jìn)行酸洗處理，由此在正交于軋制方向的方向以3mm間隔(l1＝3)形成寬0.18mm、深0.015mm的，然后再涂覆終涂層，按800℃×3分鐘烘焙。之后通過(guò)具有突起的軋輥軋制，在局部形成高位錯(cuò)密度部位。作為具有突起的軋輥，采用具有與軋輥軸向平行地的線狀突起，突起高0.03mm的軋輥，并施加25kg/mm2的負(fù)荷。這時(shí)，線狀突起的間隔在1mm至80mm變化。
從上述所得成品板截取寬150mm長(zhǎng)280mm的試樣片，用SST測(cè)試磁特性，結(jié)果如表7所示。
作為比較，表7還列出了不進(jìn)行突起軋輥軋制處理，僅有溝的鋼板和僅進(jìn)行突起軋輥軋制的鋼板的研究結(jié)果。
表7 從表7可見(jiàn)，溝間隔為l1(mm)時(shí)，按滿(mǎn)足 的間隔l3(mm)，采用具有突起的軋輥，引入線狀微小的軋制形變的鋼板，與僅有溝的鋼板相比自然無(wú)需多言，即便是與僅進(jìn)行具有突起的軋輥軋制的鋼板相比也具有優(yōu)異的鐵損值。
對(duì)這些鋼板再在N2中、800℃下進(jìn)行3小時(shí)的消除應(yīng)力退火，僅進(jìn)行具有突起的軋輥軋制的鋼板(第16號(hào))其鐵損惡化至0.82W/kg，而形成了溝的鋼板(第10-13號(hào))的鐵損僅高達(dá)0.71W/kg。
本發(fā)明的鋼板與已有的材料相比具有極低的鐵損，故而有利于提高變壓器，特別是疊片鐵心的變壓器的效率。
另外，本發(fā)明的制造方法，對(duì)表面上具有與軋制方向基本成正交的方向延伸的線狀溝的完成后期退火后的單取向電磁鋼板，再按預(yù)定條件引入線狀微小的軋制形變，從而能使其鐵損特性比已有技術(shù)有極大的提高，進(jìn)而有利于提高變壓器的效率。
權(quán)利要求
1.低鐵損單取向性電磁鋼板，其特征在于，在完成后期退火后的取向硅鋼板表面上，具有多個(gè)在軋制方向分別相隔而置的、與軋制方向交叉延伸的線狀溝及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域，該線狀溝和高位錯(cuò)密度區(qū)域的引入位置各不相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的取向性電磁鋼板，其特征在于，線狀溝和線狀高位錯(cuò)密度區(qū)域與正交于軋制方向的方向的傾角在30°以?xún)?nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的取向性電磁鋼板，其特征在于，線狀溝寬0.03～0.30mm、深0.01～0.07mm，高位錯(cuò)密度區(qū)域?qū)?.03～1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的取向性電磁鋼板，其特征在于，線狀溝的間隔是1～30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的取向性電磁鋼板，其特征在于，高位錯(cuò)寬度區(qū)域的間隔是1～30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的取向性電磁鋼板，其特征在于，在完成后期退火后的取向硅鋼板表面上，具有多個(gè)在軋制方向上分別相隔而置的、與軋制方向基本上正交延伸的線狀溝和線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域，該線狀溝之間以及線狀高位錯(cuò)密度的區(qū)域之間在軋制方向上的間隔l1和l2滿(mǎn)足1≤l1≤30(mm) ……(1)以及5≤l1×l2≤100······(2)]]>。
7.低鐵損單取向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，對(duì)于表面上具有與軋制方向交叉延伸的線狀溝的完成后期退火后的單取向電磁鋼板，當(dāng)該線狀溝在軋制方向上的間隔為l1(mm)時(shí)，在與軋制方向同樣交叉的方向上，按滿(mǎn)足下式的間隔l1和l3(mm)引入微小的軋制形變，1≤l1≤30mm……(1)5≤l1×l3≤100······(3)]]>。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的低鐵損單取向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，線狀溝寬0.03～0.30mm、深0.01～0.07mm，其與軋制方向的交叉角度為相對(duì)正交于軋制方向的方向在30°以?xún)?nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的低鐵損單取向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，施加微小軋制形變的措施是，采用具有線狀突起的軋輥，線狀突起寬0.05～0.50mm，突起高0.01～0.10mm，與軋輥軸的角度在30°以?xún)?nèi)，把具有此線狀突起的軋輥以10～70kg/mm2的壓強(qiáng)壓向鋼板。
全文摘要
本發(fā)明涉及低鐵損單取向性電磁鋼板及其制造方法。對(duì)于表面上具有與軋制方向交叉延伸的線狀溝的完成后期退火后的單取向電磁鋼板，當(dāng)該線狀溝在軋制方向上的間隔為l
文檔編號(hào)C21D8/12GK1114687SQ9412079
公開(kāi)日1996年1月10日 申請(qǐng)日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月28日
發(fā)明者佐藤圭司, 石田昌義, 千田邦浩, 鈴木一弘, 小松原道郎 申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社