單向性電磁鋼板的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的單向性電磁鋼板的制造方法具有下述工序：最終退火工序（S07），該工序是在將鋼板基底金屬卷取成卷狀的狀態(tài)下在間歇式爐中進(jìn)行退火，從而在所述鋼板基底金屬的表面上形成所述玻璃皮膜；絕緣皮膜形成工序（S08），該工序是在最終退火工序（S07）之后，在所述玻璃皮膜上形成絕緣皮膜；和激光照射工序（S09），該工序是從所述絕緣皮膜的上方照射激光束，從而對磁疇進(jìn)行控制，其中，在激光照射工序（S09）中，對在最終退火工序（S07）期間卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束。
【專利說明】單向性電磁鋼板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在鋼板基底金屬的表面上形成了玻璃皮膜和絕緣皮膜并且通過照射激光而對磁疇進(jìn)行了控制的單向性電磁鋼板的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]上述單向性電磁鋼板正在被用作構(gòu)成變壓器、旋轉(zhuǎn)機(jī)等電氣設(shè)備的鐵芯的原材料。對于這樣的單向性電磁鋼板，需要降低磁化時的能量損耗(鐵損)。鐵損被分類成渦流損耗和磁滯損耗。進(jìn)而，渦流損耗被分類成經(jīng)典渦流損耗和異常渦流損耗。
[0003]在此，為了降低經(jīng)典渦流損耗，提供了在板表面上形成了絕緣皮膜的板厚薄的單向性電磁鋼板。作為形成了絕緣皮膜的單向性電磁鋼板，例如提出了如專利文獻(xiàn)I所示那樣在鋼板基底金屬的表面上形成了玻璃皮膜并且在該玻璃皮膜上進(jìn)一步形成了絕緣皮膜的兩層結(jié)構(gòu)的單向性電磁鋼板。
[0004]另外，為了抑制異常渦流損耗，例如提出了如專利文獻(xiàn)2、3所示那樣通過下述方式在軋制方向上周期性地設(shè)置具有殘余應(yīng)變的區(qū)域從而將磁疇進(jìn)行細(xì)分的磁疇控制法:從絕緣皮膜的上方聚焦、照射激光束，并且沿著電磁鋼板的大致寬度方向進(jìn)行掃描。
[0005]上述單向性電磁鋼板的原材料為例如硅鋼板坯，其是通過熱軋工序一退火工序一冷軋工序一脫碳退火工序一最終退火工序一絕緣皮膜形成工序一激光照射工序這樣的程序來制造的。在此，在最終退火工序前的退火中，在鋼板基底金屬的表面上形成了以二氧化硅(SiO2)為主體的氧化物層。
[0006]另外，在最終退火工序中，在將鋼板基底金屬卷成卷狀的狀態(tài)下使用間歇式爐進(jìn)行熱處理。因此，為了防止在最終退火工序中鋼板基底金屬燒結(jié)，在最終退火工序前，在鋼板基底金屬的表面上涂布以氧化鎂(MgO)為主體的退火分離劑。
[0007]接著，在最終退火工序中，通過使以二氧化硅為主體的氧化物層與以氧化鎂為主體的退火分離劑發(fā)生反應(yīng)，形成上述玻璃皮膜。
[0008]此外，在激光照射工序中，在玻璃皮膜上形成絕緣皮膜，從該絕緣皮膜的上方照射激光束，從而對磁疇進(jìn)行控制。在此，由于照射激光束，有時會在絕緣皮膜及玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵。這里，瑕疵是指上述這些皮膜的缺損/剝離、上浮、變質(zhì)、變色等皮膜損傷，其能夠通過目測、顯微鏡觀察之類的外觀檢查來辨識。尤其，當(dāng)在玻璃皮膜上產(chǎn)生了瑕疵時，鋼板基底金屬會露出到外部，從而生銹。因此，當(dāng)在玻璃皮膜上產(chǎn)生了瑕疵時，需要再次涂布絕緣皮膜。
[0009]另外，對于單向性電磁鋼板而言，由于實施了很多的熱處理，因此有時玻璃皮膜或絕緣皮膜的界面結(jié)構(gòu)、厚度會在鋼板基底金屬的長度方向(軋制方向)和寬度方向上產(chǎn)生偏差。所以，即便對激光照射條件進(jìn)行調(diào)整，有時也難以在鋼板基底金屬整體上可靠地抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵。
[0010]從這樣的情況考慮，需要與以往相比能夠抑制由照射激光而導(dǎo)致在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵從而能夠提供高品質(zhì)的單向性電磁鋼板的單向性電磁鋼板的制造方法。[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-119821號公報
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特表2003-500541號公報
[0015]專利文獻(xiàn)3:日本特公平06-019112號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]用于解決問題的手段
[0017]本發(fā)明的單向性電磁鋼板的制造方法是具有鋼板基底金屬、形成在所述鋼板基底金屬的表面上的玻璃皮膜和形成在玻璃皮膜上的絕緣皮膜的單向性電磁鋼板的制造方法， 其具有下述工序:最終退火工序，該工序是在將所述鋼板基底金屬卷取成卷狀的狀態(tài)下在間歇式爐中進(jìn)行退火，從而在所述鋼板基底金屬的表面上形成玻璃皮膜；絕緣皮膜形成工序，該工序是在所述最終退火工序之后，在所述玻璃皮膜上形成絕緣皮膜；和激光照射工序，該工序是從所述絕緣皮膜的上方照射激光束，從而對磁疇進(jìn)行控制，其中，在所述激光照射工序中，對在所述最終退火工序期間卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束。
[0018]在最終退火工序中，在將鋼板基底金屬卷成卷狀的狀態(tài)下在間歇式爐中進(jìn)行了熱處理，從而在卷成卷狀的鋼板基底金屬的朝向徑向外側(cè)的面和朝向徑向內(nèi)側(cè)的面上 形成玻璃皮膜。接著，在絕緣皮膜形成工序中，在將卷取成卷狀的鋼板基底金屬開卷而伸展成板狀的狀態(tài)下，在玻璃皮膜上形成絕緣皮膜。進(jìn)而，在激光照射工序中，在將形成了玻璃皮膜及絕緣皮膜的鋼板基底金屬伸展成板狀的狀態(tài)下，對板面照射激光束。
[0019]在此，在將卷取成卷狀的鋼板基底金屬開卷而伸展成板狀時，壓縮應(yīng)力對形成在卷的朝向徑向外側(cè)的面上的玻璃皮膜起作用；拉伸應(yīng)力對形成在卷的朝向徑向內(nèi)側(cè)的面上的玻璃皮膜起作用。另外，玻璃皮膜具有對拉伸應(yīng)力弱但是對壓縮應(yīng)力強(qiáng)的性質(zhì)。
[0020]因此，在激光照射工序中，通過對在最終退火工序期間卷的朝向徑向外側(cè)的面、SP 壓縮應(yīng)力起作用的玻璃皮膜照射激光束，可以抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵。由此，在激光照射工序后，不需要再次形成絕緣皮膜，從而能夠大幅提高單向性電磁鋼板的生產(chǎn)效率。
[0021]發(fā)明效果
[0022]本發(fā)明是對鋼板的主體(基底金屬)與玻璃皮膜的密合性未劣化的在最終退火工序期間卷的朝向徑向外側(cè)的面聚焦、照射激光束，通過本發(fā)明，能夠可靠地抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵，從而可以提供高品質(zhì)的單向性電磁鋼板。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是通過本發(fā)明的實施方式的單向性電磁鋼板的制造方法而制造的單向性電磁鋼板的剖面說明圖。
[0024]圖2是本發(fā)明的實施方式的單向性電磁鋼板的制造方法的流程圖。
[0025]圖3是圖2中的脫碳退火工序以及退火分離劑涂布工序的概略說明圖。
[0026]圖4是圖2中的最終退火工序的概略說明圖。
[0027]圖5是圖2中的絕緣皮膜形成工序的概略說明圖。
[0028]圖6是圖2中的激光照射工序的概略說明圖。[0029]圖7是表示本發(fā)明例的評價結(jié)果的圖。
[0030]圖8是表示比較例的評價結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0032]圖1所示的單向性電磁鋼板10具備鋼板基底金屬11 (基底金屬)、形成在鋼板基底金屬11的表面上的玻璃皮膜12和形成在玻璃皮膜12上的絕緣皮膜13。
[0033]鋼板基底金屬11(基底金屬)由含有Si的鐵合金構(gòu)成。在本實施方式中，設(shè)定為下述那樣的組成:Si為2.5質(zhì)量％~4.0質(zhì)量％，C為0.02質(zhì)量％~0.10質(zhì)量％，Mn為0.05 質(zhì)量％~0.20質(zhì)量％，酸可溶性Al為0.020質(zhì)量％~0.040質(zhì)量％，N為0.002質(zhì)量％~
0.012質(zhì)量％，S為0.001質(zhì)量％~0.010質(zhì)量％，P為0.01質(zhì)量％~0.04質(zhì)量％，并且剩余部分包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)。
[0034]另外，鋼板基底金屬11 (基底金屬)的厚度通常被設(shè)定為0.15mm~0.35mm。
[0035]玻璃皮膜12由例如鎂橄欖石(Mg2Si04)、尖晶石(MgAl2O4)以及堇青石 (Mg2Al4Si5O16)之類的復(fù)合氧化物構(gòu)成。此外，上述玻璃皮膜12的厚度被設(shè)定為Iym左右。
[0036]絕緣皮膜13由例如(日本特開昭48-39338號公報、日本特公昭53-28375號公報) 以膠體狀二氧化硅和磷酸鹽(磷酸鎂、磷酸鋁等)為主體的涂覆液或(日本特開平6-65754號公報、日本特開平6-65755號公報)將礬土溶膠與硼酸混合而成的涂覆液構(gòu)成。在本實施方式中，絕緣皮膜13表示磷酸鋁和膠體二氧化硅、鉻酸酐(日本特公昭53-28375號公報)。此外，上述絕緣皮膜13的厚度被設(shè)定為2 ii m左右。
[0037]接著，在上述單向性電磁鋼板10中，通過從絕緣皮膜13的上方照射激光束，對與軋制方向大致正交的線狀的區(qū)域施加殘余應(yīng)變。上述被施加了殘余應(yīng)變的線狀區(qū)域是在軋制方向上以規(guī)定的周期形成的，在被兩個線狀區(qū)域夾著并且沿著軋制方向磁化的區(qū)域中， 將與軋`制方向大致正交的方向的磁疇寬度進(jìn)行細(xì)分。
[0038]接著，對本實施方式的單向性電磁鋼板的制造方法進(jìn)行說明。
[0039]如圖2的流程圖所示，本實施方式的單向性電磁鋼板的制造方法具有鑄造工序 S01、熱軋工序S02、退火工序S03、冷軋工序S04、脫碳退火工序S05、退火分離劑涂布工序 S06、最終退火工序S07、絕緣皮膜形成工序S08和激光照射工序S09。
[0040]在鑄造工序SOl中，將制備成上述組成的鋼水供給到連續(xù)鑄造機(jī)，從而連續(xù)地制出鑄錠。
[0041]在熱軋工序S02中，將所得到的鑄錠加熱至規(guī)定溫度(例如1150~1400°C)來實施熱軋。由此，例如制出厚度為1.8~3.5mm的熱軋材。
[0042]在退火工序S03中，在例如750~1200°C X 30秒~10分鐘的條件下，對熱軋材進(jìn)
行熱處理。
[0043]在冷軋工序S04中，對退火工序S03后的熱軋材的表面進(jìn)行酸洗，并且實施冷軋。 由此，制出例如厚度為0.15~0.35mm的冷軋材。
[0044]在脫碳退火工序S05中，在例如700~900°C X I~3分鐘的條件下，對冷軋材進(jìn)行熱處理。在此，脫碳退火工序S05如圖3所示:在將卷取成卷狀的冷軋材以板狀抽出并使其在爐21內(nèi)行進(jìn)的同時實施熱處理。由此，制出鋼板基底金屬11。另外，如圖3所示，通過該脫碳退火工序S05，在鋼板基底金屬11的表面上形成以二氧化硅(SiO2)為主體的氧化物層15。
[0045]在退火分離劑涂布工序S06中，如圖3的用〇圍住的鋼板的剖面放大圖所示，在氧化物層15上涂布以氧化鎂(MgO)為主體的退火分離劑16。
[0046]在最終退火工序S07中，如圖4所示，在將涂布了退火分離劑16的鋼板基底金屬 11卷取成卷狀的狀態(tài)下，裝入到間歇式爐22內(nèi)，從而實施熱處理。此外，上述最終退火工序S07中的熱處理條件被設(shè)定為1100~1300°C X20~24小時。通過上述最終退火工序S07，以二氧化硅為主體的氧化物層15與以氧化鎂為主體的退火分離劑16發(fā)生反應(yīng)，如圖4的用〇圍住的鋼板的剖面放大圖所示，在鋼板基底金屬11的表面上形成包含鎂橄欖石 (Mg2Si04)的玻璃皮膜12。
[0047]在絕緣皮膜成形工序S08中，如圖5所示，通過將卷取成卷狀的鋼板基底金屬11 開卷而伸展成板狀來進(jìn)行搬送，在形成于鋼板基底金屬11的兩面的玻璃皮膜12上涂布絕緣劑，并進(jìn)行烘烤，從而形成絕緣皮膜13。將形成了絕緣皮膜13的鋼板基底金屬11卷取成卷狀。
[0048]在激光照射工序S09中，如圖6所示，通過將卷取成卷狀的鋼板基底金屬11開卷而伸展成板狀來進(jìn)行搬送，朝鋼板基底金屬11的單面聚焦、照射激光束，并且沿著電磁鋼板的大致寬度方向進(jìn)行掃描。由此，在鋼板基底金屬11表面上，對軋制方向以預(yù)先設(shè)定的間隔施加與軋制方向大致正交的線狀的應(yīng)變。此時，按照對在最終退火S07中裝入間歇式爐22時卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束的方式，配置激光照射裝置23。就激光的光源、 種類而言，只要是通常用于通過照射激光對磁疇進(jìn)行控制的激光光源就行，沒有特別限定。 在本實施方式中，示出了在激光照射工序S09中使用了 YAG激光的例子。
[0049]通過這樣操作，制造在鋼板基底金屬11的表面上形成了玻璃皮膜12和絕緣皮膜 13并且通過照射激光對磁疇進(jìn)行了控制的單向性電磁鋼板10。
[0050]根據(jù)設(shè)成以上那樣的構(gòu)成的本實施方式的單向性電磁鋼板的制造方法，由于在最終退火工序S07中是在將涂布了退火分離劑16的鋼板基底金屬11卷取成卷狀的狀態(tài)下裝入到間歇式爐22內(nèi)來實施熱處理的，因此在卷成卷狀的鋼板基底金屬11的朝向徑向外側(cè)的面以及朝向徑向內(nèi)側(cè)的面上分別形成了玻璃皮膜12。
`[0051]接著，在激光照射工序S09中，通過將卷取成卷狀的鋼板基底金屬11開卷而伸展成板狀來進(jìn)行搬送，對在最終退火工序S07中裝入間歇式爐22的卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束。
[0052]在此，在將卷取成卷狀的鋼板基底金屬11開卷而伸展成板狀時，壓縮應(yīng)力對形成在卷的朝向徑向外側(cè)的面上的玻璃皮膜12起作用；拉伸應(yīng)力對形成在卷的朝向徑向內(nèi)側(cè)的面上的玻璃皮膜12起作用。
[0053]在本實施方式中，在激光照射工序S09中是對形成了壓縮應(yīng)力起作用的玻璃皮膜 12的面照射激光束。玻璃皮膜12具有對拉伸應(yīng)力弱但對壓縮應(yīng)力強(qiáng)的性質(zhì)。由此，能夠抑制在玻璃皮膜12上產(chǎn)生瑕疵，從而能夠防止鋼板基底金屬11露出到外部。
[0054]因此，在激光照射工序S09后不需要再次形成絕緣皮膜13。另外，可以在不將激光照射工序S09中的激光照射條件限制到必要以上的情況下可靠地抑制在玻璃皮膜12上產(chǎn)生瑕疵。因此，能夠大幅提高單向性電磁鋼板10的生產(chǎn)效率。[0055]另外，能夠提供在玻璃皮膜12上產(chǎn)生瑕疵少的高品質(zhì)的單向性電磁鋼板10。
[0056]實施例
[0057]接著，對用于確認(rèn)本發(fā)明的效果而實施的確認(rèn)實驗進(jìn)行說明。
[0058]首先，準(zhǔn)備具備下述那樣的組成的板坯:Si為3.0質(zhì)量％，C為0.05質(zhì)量％，Mn為
0.1質(zhì)量％，酸可溶性Al為0.02質(zhì)量％，N為0.01質(zhì)量％，S為0.01質(zhì)量％，P為0.02質(zhì)量％，并且剩余部分包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)。
[0059]在1280°C下，對該板坯實施熱軋，制出厚度為2.3mm的熱軋材。
[0060]接著，在1000°C X I分鐘的條件下，對熱軋材進(jìn)行熱處理。在熱處理后實施酸洗處理，并且實施冷軋，從而制出厚度為0.23mm的冷軋材。
[0061]在800°C X2分鐘的條件下，對該冷軋材實施脫碳退火。接著，在脫碳退火后的冷軋材的兩面上涂布以氧化鎂為主成分的退火分離材。
[0062]在將涂布了退火分離材的冷軋材卷取成卷狀的狀態(tài)下裝入間歇式爐，并且在 12000C X 20小時的條件下實施最終退火。由此，制出在表面上形成了玻璃皮膜的鋼板基底金屬。
[0063]接著，在玻璃皮膜上，涂布包含磷酸鋁的絕緣材，并且進(jìn)行烘烤(850°C X I分鐘)， 從而形成絕緣皮膜。
[0064]然后，對形成了絕緣皮膜及玻璃皮膜的鋼板基底金屬照射激光束，從而對鋼板基底金屬的表面施加應(yīng)變。此時的激光束的照射條件設(shè)為:輸出功率為200W，大致橢圓形狀的聚焦光斑形狀滿足dl (軋制方向直徑)Xdc (寬度方向直徑)=IOOiimX4000 iim，掃描速度Vc=16m/秒，間距為4mm。
[0065]在本發(fā)明例中，對最終退火時卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束。
[0066]在比較例中，對最終退火時卷的朝向徑向內(nèi)側(cè)的面照射激光束。
[0067]對通過這樣操作而得到的本發(fā)明例的單向性電磁鋼板以及比較例的單向性電磁鋼板，實施鹽水噴霧試驗，并且按照銹評分來進(jìn)行評價。另外，銹評分是依據(jù)JIS K22465.34 濕潤試驗方法根據(jù)激光照射部的銹的產(chǎn)生率(目測以及圖像處理)的不同按照以下五等級來進(jìn)行評價的。
[0068]評分5:合格，未產(chǎn)生銹，激光照射部不能通過目測確認(rèn)。通過顯微鏡也不能確認(rèn)。
[0069]評分4:合格，未產(chǎn)生銹，激光照射部可通過顯微鏡確認(rèn)。通過目測不能確認(rèn)。
[0070]評分3:合格，未產(chǎn)生銹，激光照射部能夠通過目測確認(rèn)。(雖然絕緣皮膜有可能變質(zhì)、損傷，但玻璃皮膜是健全的，為維持了絕緣性的狀態(tài))
[0071]評分2:不合格，產(chǎn)生銹，通過目測可確認(rèn)到不連續(xù)的銹。
[0072]評分1:不合格，產(chǎn)生銹，通過目測可確認(rèn)到連續(xù)的銹。
[0073]另外，當(dāng)評分為4以上時，不需要對絕緣皮膜實施再涂布。評價結(jié)果示于圖7及圖8。
[0074]如圖7所示，本發(fā)明例中銹評分為4、5，確認(rèn)到在玻璃皮膜上沒產(chǎn)生瑕疵。
[0075]而如圖8所示，比較例中存在銹評分為1、2、3的位置。故判斷玻璃皮膜在很多位置上產(chǎn)生了瑕疵，并且鋼板基底金屬露出。
[0076]此外，確認(rèn)到:即便是上述實施例以外的前述的其他玻璃皮膜、絕緣皮膜，也可同樣地通過對形成了壓縮應(yīng)力起作用的玻璃皮膜的面照射激光束來抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵。另外，使用纖維激光器等作為照射的激光來對瑕疵的產(chǎn)生進(jìn)行了研究，作為傾向獲得了同樣的結(jié)果。
[0077]從以上的情況考慮，確認(rèn)到:通過本發(fā)明例，即便是相同的激光照射條件也可以抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵。
[0078]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0079]根據(jù)本發(fā)明，通過對 形成了壓縮應(yīng)力起作用的玻璃皮膜的面照射激光束，能夠提供抑制在玻璃皮膜上產(chǎn)生瑕疵的高品質(zhì)的單向性電磁鋼板。
[0080]符號說明
[0081]10單向性電磁鋼板
[0082]11鋼板基底金屬
[0083]12玻璃皮膜
[0084]13絕緣皮膜
[0085]S07最終退火工序
[0086]S09激光照射工序
【權(quán)利要求】
1.一種單向性電磁鋼板的制造方法，其是具有鋼板基底金屬、形成在所述鋼板基底金屬的表面上的玻璃皮膜和形成在玻璃皮膜上的絕緣皮膜的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，其具有下述工序: 最終退火工序，該工序是在將所述鋼板基底金屬卷取成卷狀的狀態(tài)下在間歇式爐中進(jìn)行退火，從而在所述鋼板基底金屬的表面上形成玻璃皮膜； 絕緣皮膜形成工序，該工序是在所述最終退火工序之后，在所述玻璃皮膜上形成絕緣皮膜；和 激光照射工序，該工序是從所述絕緣皮膜的上方照射激光束，從而對磁疇進(jìn)行控制，其中，在所述激光照射工序中，對在所述最終退火工序期間卷的朝向徑向外側(cè)的面照射激光束。`
【文檔編號】C22C38/06GK103562418SQ201180071308
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月13日
【發(fā)明者】坂井辰彥, 濱村秀行 申請人:新日鐵住金株式會社