JP2019147980A - Manufacturing method of grain-oriented electromagnetic steel sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、方向性電磁鋼板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a grain-oriented electrical steel sheet.
レーザ加工によって表面に形成された溝により、磁区が細分化された方向性電磁鋼板がある（例えば、特許文献１参照）。この方向性電磁鋼板は、例えば、巻トランス（変圧器）の巻鉄心に用いられる。巻鉄心では、複数の方向性電磁鋼板が積層された状態で巻かれる。 There is a grain-oriented electrical steel sheet in which magnetic domains are subdivided by grooves formed on the surface by laser processing (see, for example, Patent Document 1). This grain-oriented electrical steel sheet is used for, for example, a wound core of a wound transformer (transformer). The wound iron core is wound in a state where a plurality of grain-oriented electrical steel sheets are laminated.
巻トランスの製造工程では、巻鉄心の変形ひずみ（曲げひずみ）を取り除くひずみ取り焼鈍が行われる。ひずみ取り焼鈍では、例えば、巻鉄心が約８００℃に加熱される。 In the manufacturing process of the wound transformer, strain relief annealing is performed to remove deformation strain (bending strain) of the wound core. In the strain relief annealing, for example, the wound iron core is heated to about 800 ° C.
しかしながら、レーザ加工によって表面に溝が形成された方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心がひずみ取り焼鈍されると、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損が劣化（増加）する可能性がある。 However, if the wound iron core formed by the grain-oriented electrical steel sheet with grooves formed on the surface by laser processing is subjected to strain relief annealing, the iron loss of the wound iron core (directional magnetic steel sheet) may deteriorate (increase). is there.
本発明は、上記の事実を考慮し、巻トランスの製造工程において、ひずみ取り焼鈍による巻鉄心の鉄損の劣化を抑制することを目的とする。 In view of the above facts, an object of the present invention is to suppress deterioration of iron loss of a wound core due to strain relief annealing in a manufacturing process of a wound transformer.
第１態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、最終仕上げ焼鈍された方向性電磁鋼板の表面にレーザ加工によって溝を形成するレーザ溝形成工程と、前記溝が形成された前記方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱する熱処理工程と、を備える。 The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to the first aspect includes a laser groove forming step of forming a groove by laser processing on the surface of a final finish-annealed grain-oriented electrical steel sheet, and the grain-oriented electrical steel sheet having the groove formed thereon. And a heat treatment step of heating the substrate to 900 ° C. or higher.
第１態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、レーザ溝形成工程と、熱処理工程とを備える。レーザ溝形成工程では、最終仕上げ焼鈍された方向性電磁鋼板の表面にレーザ加工によって溝を形成する。これにより、方向性電磁鋼板の磁区が分割され、方向性電磁鋼板の鉄損が低減される。 According to the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to the first aspect, the laser groove forming step and the heat treatment step are provided. In the laser groove forming step, grooves are formed by laser processing on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet that has been subjected to final finish annealing. Thereby, the magnetic domain of a grain-oriented electrical steel sheet is divided | segmented, and the iron loss of a grain-oriented electrical steel sheet is reduced.
次に、熱処理工程では、表面に溝が形成された方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱する。ここで、例えば、第１態様に係る熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心が、巻トランスの製造工程において約８００℃でひずみ取り焼鈍されると、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生する。この結果、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損が劣化する。なお、亜粒界とは、方位差（結晶方位差）が１５°以下の小角粒界（low-angle grain boundary）を意味する。 Next, in the heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet having grooves formed on the surface is heated to 900 ° C. or higher. Here, for example, when a wound iron core formed of a grain-oriented electrical steel sheet that has not experienced the heat treatment process according to the first aspect is subjected to strain relief annealing at about 800 ° C. in the manufacturing process of the winding transformer, the directionality to the groove A sub-grain boundary is generated at the center in the thickness direction of the electrical steel sheet. As a result, the iron loss of the wound core (orientated electrical steel sheet) deteriorates. The subgrain boundary means a low-angle grain boundary having an orientation difference (crystal orientation difference) of 15 ° or less.
これに対して第１態様では、熱処理工程において、方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱する。これにより、巻トランスの製造工程において、方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心が約８００℃でひずみ取り焼鈍されても、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生することが抑制される。この結果、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損の劣化が抑制される。 In contrast, in the first aspect, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 900 ° C. or higher in the heat treatment step. As a result, even when the wound iron core formed by the grain-oriented electrical steel sheet is subjected to strain relief annealing at about 800 ° C. in the winding transformer manufacturing process, a subgrain boundary is generated at the center in the thickness direction of the grain-oriented electrical steel sheet with respect to the groove. Is suppressed. As a result, the deterioration of the iron loss of the wound core (orientated electrical steel sheet) is suppressed.
第２態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、第１態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法の前記熱処理工程において、前記方向性電磁鋼板を９５０℃以上に加熱する。 The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to the second aspect heats the grain-oriented electrical steel sheet to 950 ° C. or higher in the heat treatment step of the method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the first aspect.
第２態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、熱処理工程において、方向性電磁鋼板を９５０℃以上に加熱する。これにより、巻トランスの製造工程において、方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心が約８００℃でひずみ取り焼鈍された場合に、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生することがさらに抑制される。したがって、巻鉄心の鉄損の劣化が抑制される。 According to the method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the second aspect, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 950 ° C. or higher in the heat treatment step. Thereby, in the manufacturing process of the wound transformer, when the wound iron core formed of the grain-oriented electrical steel sheet is strain-relief-annealed at about 800 ° C., a sub-grain boundary is formed on the center side in the thickness direction of the grain-oriented electrical steel sheet with respect to the groove. Occurrence is further suppressed. Therefore, deterioration of the iron loss of the wound iron core is suppressed.
さらに、熱処理工程において、９５０℃以上に加熱された方向性電磁鋼板は、レーザ加工によって表面に溝が形成されていない方向性電磁鋼板よりも鉄損が低減される。したがって、方向性電磁鋼板の性能が向上する。 Furthermore, in the heat treatment step, the grain loss of the grain-oriented electrical steel sheet heated to 950 ° C. or higher is reduced as compared with the grain-oriented electrical steel sheet in which no groove is formed on the surface by laser processing. Therefore, the performance of the grain-oriented electrical steel sheet is improved.
第３態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、第１態様又は第２態様に係る方向性電磁鋼板の前記熱処理工程において、前記方向性電磁鋼板を１０００℃以上に加熱する。 The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on a 3rd aspect heats the said grain-oriented electrical steel sheet to 1000 degreeC or more in the said heat treatment process of the grain-oriented electrical steel sheet which concerns on a 1st aspect or a 2nd aspect.
第３態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、熱処理工程において、方向性電磁鋼板を１０００℃以上に加熱する。これにより、巻トランスの製造工程において、方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心が約８００℃でひずみ取り焼鈍された場合に、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に、亜粒界が発生することがさらに抑制される。したがって、巻鉄心の鉄損の劣化が抑制される。 According to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the third aspect, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 1000 ° C. or higher in the heat treatment step. Thereby, in the manufacturing process of the wound transformer, when the wound iron core formed by the grain-oriented electrical steel sheet is strain-relief-annealed at about 800 ° C., the subgrain boundary Is further suppressed. Therefore, deterioration of the iron loss of the wound iron core is suppressed.
さらに、熱処理工程において、方向性電磁鋼板を１０００℃以上に加熱すると、熱処理工程による巻鉄心の鉄損の低減効果が最高となる。したがって、巻鉄心の性能が向上する。 Further, when the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 1000 ° C. or higher in the heat treatment step, the effect of reducing the core loss of the wound core by the heat treatment step is maximized. Therefore, the performance of the wound core is improved.
第４態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、第１態様〜第３態様の何れか１つに係る方向性電磁鋼板の製造方法の前記熱処理工程において、前記方向性電磁鋼板を１１００℃以下に加熱する。 The grain-oriented electrical steel sheet production method according to the fourth aspect is the heat treatment step of the grain-oriented electrical steel sheet production method according to any one of the first to third aspects. Heat to.
第４態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、熱処理工程において、方向性電磁鋼板を１１００℃以下に加熱する。これにより、方向性電磁鋼板の熱変形等が抑制される。 According to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the fourth aspect, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 1100 ° C. or lower in the heat treatment step. Thereby, the thermal deformation etc. of a grain-oriented electrical steel sheet are suppressed.
第５態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、第１態様〜第４態様の何れか１つに係る方向性電磁鋼板の製造方法において、前記溝が形成された前記方向性電磁鋼板を加熱しながら平坦化する平坦化焼鈍工程を備え、前記熱処理工程は、前記平坦化焼鈍工程の一部とされる。 A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to a fifth aspect is the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of the first to fourth aspects, wherein the grain-oriented electrical steel sheet in which the groove is formed is heated. A flattening annealing step for flattening is provided, and the heat treatment step is a part of the flattening annealing step.
第５態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、平坦化焼鈍工程を備える。平坦化焼鈍工程では、レーザ溝形成工程において溝が形成された方向性電磁鋼板を加熱しながら平坦化する。この平坦化焼鈍工程の一部として、熱処理工程が行われる。すなわち、平坦化処理工程は、レーザ加工によって溝が形成された方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱しながら平坦化する。 According to the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to the fifth aspect, the planarizing annealing step is provided. In the flattening annealing step, the grain-oriented electrical steel sheet having the grooves formed in the laser groove forming step is flattened while being heated. As part of this planarization annealing process, a heat treatment process is performed. That is, in the flattening treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet having grooves formed by laser processing is flattened while being heated to 900 ° C. or higher.
これにより、第５態様では、平坦化焼鈍工程と熱処理工程とを別々に行う場合と比較して、省エネルギー化を図ることができる。 Thereby, in a 5th aspect, energy saving can be achieved compared with the case where a planarization annealing process and a heat treatment process are performed separately.
第６態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法は、第１態様〜第４態様の何れか１つに係る方向性電磁鋼板の製造方法において、前記溝が形成された方向性電磁鋼板を絶縁被膜する絶縁被膜形成工程を備え、前記熱処理工程は、前記絶縁被膜形成工程の前に行う。 A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to a sixth aspect is the method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of the first to fourth aspects, wherein the grain-oriented electrical steel sheet in which the groove is formed is insulated. An insulating film forming step, and the heat treatment step is performed before the insulating film forming step.
第６態様に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、絶縁被膜形成工程を備える。絶縁被膜形成工程では、方向性電磁鋼板を絶縁被膜する。この第６態様では、絶縁被膜形成工程の前に、熱処理工程を行う。 According to the manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to the sixth aspect, an insulating coating forming step is provided. In the insulating film forming step, the grain-oriented electrical steel sheet is insulated. In the sixth aspect, the heat treatment step is performed before the insulating film forming step.
ここで、絶縁被膜形成工程の後に、熱処理工程を行うと、方向性電磁鋼板に形成された絶縁被膜が熱劣化する可能性がある。 Here, if a heat treatment step is performed after the insulating coating forming step, the insulating coating formed on the grain-oriented electrical steel sheet may be thermally deteriorated.
これに対して第６態様では、前述したように、絶縁被膜形成工程の前に、熱処理工程を行う。これにより、方向性電磁鋼板に形成された絶縁被膜の熱劣化が抑制される。 In contrast, in the sixth aspect, as described above, the heat treatment step is performed before the insulating film forming step. Thereby, the thermal deterioration of the insulating film formed in the grain-oriented electrical steel sheet is suppressed.
以上説明したように、本発明に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、巻トランスの製造工程において、ひずみ取り焼鈍による巻鉄心の鉄損の劣化を抑制することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a grain-oriented electrical steel sheet according to the present invention, it is possible to suppress the deterioration of the core loss of the wound core due to the strain relief annealing in the manufacturing process of the wound transformer.
以下、図面を参照しながら、一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings.
（方向性電磁鋼板）
方向性電磁鋼板は、結晶粒の磁化容易軸（体心立方晶の＜１００＞方向）が、後述する圧延方向に略揃った電磁鋼板である。また、方向性電磁鋼板は、圧延方向に磁化が向いた複数の磁区を有している。
(Directional electrical steel sheet)
A grain-oriented electrical steel sheet is an electrical steel sheet in which the easy axis of crystal grains (the <100> direction of a body-centered cubic crystal) is substantially aligned in the rolling direction described later. Further, the grain-oriented electrical steel sheet has a plurality of magnetic domains whose magnetization is oriented in the rolling direction.
方向性電磁鋼板の表面には、レーザ加工によって複数の溝が形成されている。複数の溝は、方向性電磁鋼板の幅方向に延びるとともに、圧延方向に間隔を空けて配列されている。これらの溝によって、方向性電磁鋼板の磁区が細分化されている。この方向性電磁鋼板は、後述する圧延方向に磁化し易い。そのため、磁力線が流れる方向が略一定な巻トランスの巻鉄心（鉄心材料）に適している。巻鉄心では、例えば、複数の方向性電磁鋼板が積層された状態で巻かれる。 A plurality of grooves are formed on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet by laser processing. The plurality of grooves extend in the width direction of the grain-oriented electrical steel sheet and are arranged at intervals in the rolling direction. The magnetic domains of the grain-oriented electrical steel sheet are subdivided by these grooves. This grain-oriented electrical steel sheet is easily magnetized in the rolling direction described later. Therefore, it is suitable for a wound core (iron core material) of a wound transformer in which the direction of flow of magnetic lines of force is substantially constant. In a wound iron core, for example, a plurality of grain-oriented electrical steel sheets are wound in a stacked state.
方向性電磁鋼板の鋼板本体は、Ｓｉを含有する鉄合金で構成されている。鋼板本体の組成は、一例として、Ｓｉ；２．５質量％以上４．０質量％以下、Ｃ；０．００１質量％以上０．１０質量％以下、Ｍｎ；０．０５質量％以上０．２０質量％以下、酸可溶性Ａｌ；０．００１質量％以上０．０４０質量％以下、Ｎ；０．０００２質量％以上０．０１２質量％以下、Ｓ；０．０００１質量％以上０．０３０質量％以下、Ｐ；０．０１質量％以上０．０４質量％以下、残部がＦｅ及び不可避不純物である。鋼板本体の厚さは、例えば０．１５ｍｍ以上で、かつ０．３５ｍｍ以下である。 The steel sheet body of the grain-oriented electrical steel sheet is made of an iron alloy containing Si. As an example, the composition of the steel sheet main body is Si: 2.5% by mass to 4.0% by mass, C: 0.001% by mass to 0.10% by mass, Mn: 0.05% by mass to 0.20% % By mass or less, acid-soluble Al; 0.001% by mass or more and 0.040% by mass or less, N: 0.0002% by mass or more and 0.012% by mass or less, S: 0.0001% by mass or more and 0.030% by mass or less P: 0.01% by mass or more and 0.04% by mass or less, the balance being Fe and inevitable impurities. The thickness of the steel plate body is, for example, not less than 0.15 mm and not more than 0.35 mm.
鋼板本体の表面は、グラス被膜で被膜されている。グラス被膜は、例えば、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）及びコージライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）、といった複合酸化物によって構成されている。このグラス被膜の厚さは、例えば１μｍである。 The surface of the steel plate body is coated with a glass coating. The glass coating is composed of a composite oxide such as forsterite (Mg 2 SiO 4 ), spinel (MgAl 2 O 4 ), and cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ). The thickness of this glass coating is, for example, 1 μm.
グラス被膜は、絶縁被膜でさらに被膜されている。絶縁被膜は、例えば、コロイド状シリカとリン酸塩（リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウムなど）を主体とする絶縁被膜剤（コーティング液）、又はアルミナゾルとホウ酸を混合した絶縁被膜剤（コーティング液）によって構成されている。 The glass coating is further coated with an insulating coating. The insulating coating is, for example, an insulating coating agent (coating solution) mainly composed of colloidal silica and phosphate (magnesium phosphate, aluminum phosphate, etc.), or an insulating coating agent (coating solution) in which alumina sol and boric acid are mixed. It is constituted by.
（方向性電磁鋼板の製造方法）
次に、方向性電磁鋼板の製造方法の一例について説明する。方向性電磁鋼板の製造方法は、例えば、鋳造工程、熱間圧延工程、焼鈍工程、冷間圧延工程、脱炭焼鈍工程、焼鈍分離剤塗布工程、最終仕上げ焼鈍工程、絶縁被膜剤塗布工程、平坦化焼鈍工程、レーザ溝形成工程、熱処理工程、及び再絶縁被膜形成工程を備える。
(Production method of grain-oriented electrical steel sheet)
Next, an example of the manufacturing method of a grain-oriented electrical steel sheet is demonstrated. The production method of grain-oriented electrical steel sheet includes, for example, a casting process, a hot rolling process, an annealing process, a cold rolling process, a decarburizing annealing process, an annealing separating agent coating process, a final finish annealing process, an insulating coating agent coating process, and a flatness. A chemical annealing process, a laser groove forming process, a heat treatment process, and a re-insulating film forming process.
（鋳造工程〜焼鈍工程）
先ず、鋳造工程（連続鋳造工程）において、連続鋳造によりスラブが形成される。次に、熱間圧延工程において、スラブが熱間圧延され、所定厚さの熱間圧延鋼板が形成される。次に、焼鈍工程において、熱間圧延鋼板が所定温度で焼鈍される。
(Casting process-annealing process)
First, in a casting process (continuous casting process), a slab is formed by continuous casting. Next, in the hot rolling step, the slab is hot rolled to form a hot rolled steel sheet having a predetermined thickness. Next, in the annealing step, the hot-rolled steel sheet is annealed at a predetermined temperature.
（冷間圧延工程）
次に、冷間圧延工程において、熱間圧延鋼板が所定方向（以下、「圧延方向」という）に引き延ばされ、所定厚さの鋼板（冷間圧延鋼板）が形成される。なお、圧延方向は、冷間圧延鋼板（方向性電磁鋼板）の長手方向と一致する。
(Cold rolling process)
Next, in the cold rolling process, the hot-rolled steel sheet is stretched in a predetermined direction (hereinafter referred to as “rolling direction”) to form a steel sheet having a predetermined thickness (cold-rolled steel sheet). In addition, a rolling direction corresponds with the longitudinal direction of a cold rolled steel plate (directional magnetic steel plate).
（脱炭焼鈍工程）
次に、脱炭焼鈍工程において、冷間圧延鋼板が所定温度（例えば、７００℃〜９００℃）で脱炭焼鈍（連続焼鈍）される。これにより、冷間圧延鋼板が脱炭されるとともに、冷間圧延鋼板内に、一次再結晶（結晶粒径：１０〜３０μｍ）が生じる。また、必要に応じて、脱炭焼鈍中あるいは脱炭焼鈍後に、含アンモニア雰囲気での熱処理によって鋼板を窒化することもできる（例えば１５０〜３００ｐｐｍ）。
(Decarburization annealing process)
Next, in the decarburization annealing step, the cold-rolled steel sheet is decarburized and annealed (continuous annealing) at a predetermined temperature (for example, 700 ° C. to 900 ° C.). As a result, the cold-rolled steel sheet is decarburized and primary recrystallization (crystal grain size: 10 to 30 μm) occurs in the cold-rolled steel sheet. Further, if necessary, the steel sheet can be nitrided by heat treatment in an ammonia-containing atmosphere during or after decarburization annealing (for example, 150 to 300 ppm).
（焼鈍分離剤塗布工程）
次に、焼鈍分離剤塗布工程において、主成分としてＭｇＯを含む焼鈍分離剤が、冷間圧延鋼板の表面に塗布される。その後、冷間圧延鋼板は、コイル状に巻かれる。
(Annealing separator coating process)
Next, in the annealing separator coating process, an annealing separator containing MgO as a main component is applied to the surface of the cold-rolled steel sheet. Thereafter, the cold rolled steel sheet is wound in a coil shape.
（最終仕上げ焼鈍工程）
次に、最終仕上げ焼鈍工程において、コイル状に巻かれた冷間圧延鋼板が、所定温度（例えば、約１２００℃）、かつ、所定時間（例えば、約２０時間）で焼鈍（バッチ焼鈍）される。これにより、冷間圧延鋼板内に二次再結晶が生じて、磁化容易軸が圧延方向に略揃った結晶方位が生じるとともに、冷間圧延鋼板の表面上にグラス被膜が形成される。この結果、方向性電磁鋼板が形成される。その後、コイル状の方向性電磁鋼板は、巻き解かれる。
(Final finish annealing process)
Next, in the final finish annealing step, the cold rolled steel sheet wound in a coil shape is annealed (batch annealing) at a predetermined temperature (for example, about 1200 ° C.) and for a predetermined time (for example, about 20 hours). . Thereby, secondary recrystallization occurs in the cold-rolled steel sheet, a crystal orientation in which the easy axis of magnetization is substantially aligned in the rolling direction is generated, and a glass film is formed on the surface of the cold-rolled steel sheet. As a result, a grain-oriented electrical steel sheet is formed. Thereafter, the coiled grain-oriented electrical steel sheet is unwound.
ここで、冷間圧延鋼板は、例えば、ＭｎＳやＡｌＮ等のインヒビターを含む。これにより、最終仕上げ焼鈍工程では、圧延方向に磁化容易軸が略揃ったゴス方位の結晶粒が優先的に結晶成長する。この結果、結晶方位性（結晶配向性）が高い方向性電磁鋼板が形成される。 Here, the cold-rolled steel sheet contains an inhibitor such as MnS or AlN, for example. As a result, in the final finish annealing step, crystal grains of Goth orientation in which easy axes of magnetization are substantially aligned in the rolling direction preferentially grow. As a result, a grain-oriented electrical steel sheet having a high crystal orientation (crystal orientation) is formed.
（絶縁被膜剤塗布工程）
次に、絶縁被膜剤塗布工程において、電気絶縁性を有するとともに、方向性電磁鋼板の表面に所定の張力を付与可能な絶縁被膜剤（コーティング液）が、方向性電磁鋼板の表面に塗布される。
(Insulating coating agent application process)
Next, in the insulating coating agent coating step, an insulating coating agent (coating liquid) that has electrical insulation and can impart a predetermined tension to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet is applied to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet. .
（平坦化焼鈍工程）
次に、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板は、搬送装置によって搬送されながら、所定温度（例えば、８００℃〜８５０℃）、かつ、所定時間（例えば、１０秒以上１２０秒以下）で焼鈍（平坦化焼鈍）される。この際、方向性電磁鋼板には、搬送装置から方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に張力（通板張力）が付与される。これにより、最終仕上げ焼鈍時の冷間圧延鋼板の巻癖やひずみが除去され、方向性電磁鋼板が平坦化される。
(Planarization annealing process)
Next, in the flattening annealing step, the grain-oriented electrical steel sheet is annealed at a predetermined temperature (for example, 800 ° C. to 850 ° C.) and for a predetermined time (for example, 10 seconds to 120 seconds) while being transported by the transport device. (Flattening annealing). Under the present circumstances, tension | tensile_strength (sheet feeding tension | tensile_strength) is provided to a directional electromagnetic steel plate from the conveying apparatus to the rolling direction (longitudinal direction) of a directional electromagnetic steel plate. Thereby, the winding and distortion of the cold rolled steel sheet at the time of final finish annealing are removed, and the grain-oriented electrical steel sheet is flattened.
また、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板が焼鈍されると、方向性電磁鋼板の表面に絶縁被膜剤が焼き付けられ、絶縁被膜剤によって方向性電磁鋼板の表面が絶縁被膜される。その後、方向性電磁鋼板は、冷却される。 Further, when the grain-oriented electrical steel sheet is annealed in the planarization annealing step, the insulating coating agent is baked onto the surface of the grain-oriented electrical steel sheet, and the surface of the grain-oriented electrical steel sheet is insulated with the insulation coating agent. Thereafter, the grain-oriented electrical steel sheet is cooled.
（レーザ溝形成工程）
次に、レーザ溝形成工程において、搬送装置によって搬送される方向性電磁鋼板の表面に、レーザ加工によって複数の溝（レーザ溝）が形成される。具体的には、方向性電磁鋼板は、搬送装置によってレーザ照射装置へ搬送される。この際、方向性電磁鋼板には、搬送装置から方向性電磁鋼板の圧延方向（長手方向）に張力（通板張力）が付与される。この状態で、レーザ照射装置から出射されたレーザビームが、方向性電磁鋼板の幅方向に沿って方向性電磁鋼板の表面に照射（走査）される。これにより、方向性電磁鋼板の表面に、方向性電磁鋼板の幅方向に延びる溝が形成される。
(Laser groove forming process)
Next, in the laser groove forming step, a plurality of grooves (laser grooves) are formed by laser processing on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet conveyed by the conveying device. Specifically, the grain-oriented electrical steel sheet is transported to a laser irradiation apparatus by a transport device. Under the present circumstances, tension | tensile_strength (sheet feeding tension | tensile_strength) is provided to a directional electromagnetic steel plate from the conveying apparatus to the rolling direction (longitudinal direction) of a directional electromagnetic steel plate. In this state, the laser beam emitted from the laser irradiation device is irradiated (scanned) onto the surface of the directional electromagnetic steel sheet along the width direction of the directional electromagnetic steel sheet. Thereby, the groove | channel extended in the width direction of a directional electromagnetic steel plate is formed in the surface of a directional electromagnetic steel plate.
また、溝は、方向性電磁鋼板の圧延方向に所定の間隔（ピッチ）で形成される。これにより、複数の溝によって、方向性電磁鋼板の磁区が細分化され、方向性電磁鋼板の鉄損が低減される。 The grooves are formed at a predetermined interval (pitch) in the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet. Thereby, the magnetic domain of a grain-oriented electrical steel sheet is subdivided by the some groove | channel, and the iron loss of a grain-oriented electrical steel sheet is reduced.
なお、レーザビームの種類は、例えば、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ、又はＣＯ２レーザとされる。また、レーザビームの波長は、例えば、１０７０〜１０９０ｎｍ、又は１０．６μｍとされる。さらに、各溝の深さは、例えば２０μｍとされる。また、溝の幅は、例えば５０μｍとされる。さらに、溝の間隔（ピッチ）は、例えば３ｍｍとされる。 Note that the type of the laser beam is, for example, a fiber laser, a YAG laser, or a CO 2 laser. The wavelength of the laser beam is, for example, 1070 to 1090 nm or 10.6 μm. Further, the depth of each groove is, for example, 20 μm. The width of the groove is set to 50 μm, for example. Further, the interval (pitch) of the grooves is 3 mm, for example.
（熱処理工程）
次に、熱処理工程において、方向性電磁鋼板が９００℃以上１１００℃以下で、かつ、所定時間（例えば、３０秒〜３００秒）加熱される。これにより、後述する巻トランスの製造工程において、方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心が約８００℃でひずみ取り焼鈍された場合、巻鉄心の鉄損の劣化（増加）が抑制される。
(Heat treatment process)
Next, in the heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet is heated at 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for a predetermined time (for example, 30 seconds to 300 seconds). Thereby, in the manufacturing process of the wound transformer mentioned later, when the wound iron core formed with the grain-oriented electrical steel sheet is strain-relief-annealed at about 800 ° C., the deterioration (increase) of the iron loss of the wound iron core is suppressed.
（再絶縁被膜形成工程）
前述したレーザ溝形成工程では、方向性電磁鋼板の表面を被膜する絶縁被膜が部分的に除去される。そこで、再絶縁被膜形成工程において、方向性電磁鋼板の表面を再び絶縁被膜する。
(Re-insulating film formation process)
In the laser groove forming step described above, the insulating coating that coats the surface of the grain-oriented electrical steel sheet is partially removed. Therefore, in the re-insulating film forming step, the surface of the grain-oriented electrical steel sheet is again insulated.
具体的には、電気絶縁性を有するとともに、鋼板の表面に所定の張力を付与可能な絶縁被膜剤（コーティング液）が、方向性電磁鋼板の表面に塗布される。絶縁被膜剤が塗布された方向性電磁鋼板は、所定温度（例えば８００℃〜８５０℃）に加熱された後、冷却される。これにより、絶縁被膜剤が方向性電磁鋼板の表面に焼き付けられ、絶縁被膜剤によって方向性電磁鋼板の表面が絶縁被膜される。この結果、方向性電磁鋼板が製造される。なお、再絶縁被膜形成工程は、絶縁被膜形成工程の一例である。 Specifically, an insulating coating agent (coating liquid) that has electrical insulation and can apply a predetermined tension to the surface of the steel sheet is applied to the surface of the grain-oriented electrical steel sheet. The grain-oriented electrical steel sheet coated with the insulating coating agent is heated to a predetermined temperature (for example, 800 ° C. to 850 ° C.) and then cooled. Thereby, the insulating coating agent is baked on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet, and the surface of the grain-oriented electrical steel sheet is insulated by the insulating coating agent. As a result, a grain-oriented electrical steel sheet is manufactured. The re-insulating film forming process is an example of the insulating film forming process.
（効果）
次に、本実施形態の効果について説明する。
(effect)
Next, the effect of this embodiment will be described.
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法によれば、レーザ溝形成工程の後に、熱処理工程を行う。この熱処理工程では、レーザ溝形成工程において、表面に溝が形成された方向性電磁鋼板が９００℃以上に加熱される。 According to the method for manufacturing the grain-oriented electrical steel sheet according to the present embodiment, the heat treatment step is performed after the laser groove forming step. In this heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet having grooves formed on the surface is heated to 900 ° C. or higher in the laser groove forming step.
ここで、例えば、本実施形態に係る熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板によって形成された巻トランスが、巻トランスの製造工程において約８００℃でひずみ取り焼鈍されると、溝に対する方向性電磁鋼板の厚み方向の中央側に亜粒界が発生する。この結果、巻鉄心の鉄損が劣化する。 Here, for example, when a winding transformer formed of a grain-oriented electrical steel sheet that has not undergone the heat treatment process according to the present embodiment is strain-relieved annealed at about 800 ° C. in the manufacturing process of the winding transformer, the directionality to the groove A sub-grain boundary is generated at the center in the thickness direction of the electrical steel sheet. As a result, the iron loss of the wound core is deteriorated.
具体的に説明すると、図１には、巻トランスの製造工程において８００℃〜９００℃でひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０が示されている。この巻鉄心２０は、本実施形態に係る熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板１０によって形成されている。なお、図１は、巻鉄心２０を構成する方向性電磁鋼板１０の表面１０Ａの溝１２と直交する断面である。 More specifically, FIG. 1 shows a wound core 20 that has been subjected to strain relief annealing at 800 ° C. to 900 ° C. in the manufacturing process of the wound transformer. The wound iron core 20 is formed of a grain-oriented electrical steel sheet 10 that has not experienced the heat treatment process according to the present embodiment. FIG. 1 is a cross section orthogonal to the groove 12 of the surface 10 </ b> A of the grain-oriented electrical steel sheet 10 constituting the wound core 20.
図１に示されるように、本実施形態に係る熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板１０によって形成された巻鉄心２０がひずみ取り焼鈍されると、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）に亜粒界１４が発生した。なお、亜粒界とは、方位差（結晶方位差）が１５°以下の小角粒界（low-angle grain boundary）を意味する。 As shown in FIG. 1, when the wound iron core 20 formed by the grain-oriented electrical steel sheet 10 that has not experienced the heat treatment process according to this embodiment is subjected to strain relief annealing, the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12. A subgrain boundary 14 occurred on the center side (arrow X side) in the direction. The subgrain boundary means a low-angle grain boundary having an orientation difference (crystal orientation difference) of 15 ° or less.
また、図２には、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側の結晶方位差の解析結果が示されている。本解析では、図１に示される方向性電磁鋼板１０の圧延方向を含む鋼板面と垂直な断面をコロイダルシリカあるいはコロイダルアルミナでほぼ無歪に研磨し、解析位置Ｐ上の複数の解析点で、ＥＢＳＤ（Electron BackScatter Diffraction）によって結晶方位差を解析した。 Further, FIG. 2 shows the analysis result of the crystal orientation difference on the central side in the thickness direction of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12. In this analysis, a cross section perpendicular to the steel sheet surface including the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet 10 shown in FIG. 1 is polished almost undistorted with colloidal silica or colloidal alumina, and at a plurality of analysis points on the analysis position P, The crystal orientation difference was analyzed by EBSD (Electron BackScatter Diffraction).
図２に示されるグラフの横軸は、図１の解析位置Ｐ上に等間隔に並んだ結晶方位の測定点の左側からの測定点番号である。また、図２に示されるグラフの縦軸は、各解析点での結晶方位差（deg）である。なお、結晶方位差は、亜粒界１４が存在しない基準点（原点）からの積分値とした。 The horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 is the measurement point number from the left side of the crystal orientation measurement points arranged at equal intervals on the analysis position P in FIG. Also, the vertical axis of the graph shown in FIG. 2 is the crystal orientation difference (deg) at each analysis point. The crystal orientation difference was an integrated value from a reference point (origin) where the subgrain boundary 14 does not exist.
図２に示されるように、二点鎖線で囲まれた領域Ｒでは、結晶方位差が３〜５（deg）となっている。このことから、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側（矢印Ｘ側）に、亜粒界１４（図１参照）が発生したことが分かる。そして、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側に亜粒界１４が発生すると、後述の熱処理実験から分かるように、巻鉄心２０（方向性電磁鋼板１０）の鉄損が劣化する。 As shown in FIG. 2, in the region R surrounded by the two-dot chain line, the crystal orientation difference is 3 to 5 (deg). From this, it can be seen that the subgrain boundary 14 (see FIG. 1) has occurred on the center side (arrow X side) in the thickness direction of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12. And when the subgrain boundary 14 generate | occur | produces in the center side of the thickness direction of the directionality electromagnetic steel plate 10 with respect to the groove | channel 12, as understood from the below-mentioned heat treatment experiment, the iron loss of the wound iron core 20 (directional electromagnetic steel plate 10) deteriorates. .
これに対して本実施形態では、前述したように、熱処理工程において方向性電磁鋼板１０が９００℃以上に加熱される。これにより、巻トランスの製造工程において、巻鉄心２０を形成する方向性電磁鋼板がひずみ取り焼鈍されても、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の厚み方向の中央側に、亜粒界が発生することが抑制される。この結果、巻鉄心２０（方向性電磁鋼板１０）の鉄損の劣化が抑制される。 On the other hand, in this embodiment, as described above, the grain-oriented electrical steel sheet 10 is heated to 900 ° C. or higher in the heat treatment step. Thereby, even if the grain-oriented electrical steel sheet forming the wound core 20 is subjected to strain relief annealing in the manufacturing process of the wound transformer, a subgrain boundary is generated on the center side in the thickness direction of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12. It is suppressed. As a result, the deterioration of the iron loss of the wound iron core 20 (directional magnetic steel sheet 10) is suppressed.
また、本実施形態では、再絶縁被膜形成工程の前に熱処理工程を行う。ここで、再絶縁被膜形成工程の後に、熱処理工程を行うことも可能であるが、この場合、再絶縁被膜形成工程において方向性電磁鋼板に形成された絶縁被膜が熱劣化する可能性がある。 In the present embodiment, the heat treatment step is performed before the reinsulating film forming step. Here, it is possible to perform a heat treatment step after the reinsulating coating forming step, but in this case, the insulating coating formed on the grain-oriented electrical steel sheet in the reinsulating coating forming step may be thermally deteriorated.
これに対して本実施形態では、前述したように、再絶縁被膜形成工程の前に、熱処理工程を行う。これにより、再絶縁被膜形成工程において方向性電磁鋼板に形成された絶縁被膜の熱劣化を抑制することができる。 On the other hand, in this embodiment, as described above, the heat treatment step is performed before the reinsulating film forming step. Thereby, the thermal deterioration of the insulating coating formed on the grain-oriented electrical steel sheet in the re-insulating coating forming step can be suppressed.
（熱処理実験）
次に、方向性電磁鋼板の熱処理実験について説明する。
(Heat treatment experiment)
Next, a heat treatment experiment of the grain-oriented electrical steel sheet will be described.
本実験では、レーザ加工によって表面に複数の溝が形成された方向性電磁鋼板を、熱処理工程において所定温度で加熱し、方向性電磁鋼板の鉄損改善率を求めた。また、比較例として、レーザ加工によって表面に複数の溝が形成されているが、熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板の鉄損改善率も求めた。なお、方向性電磁鋼板の加熱時間は、６０秒とした。 In this experiment, the grain-oriented electrical steel sheet having a plurality of grooves formed on the surface by laser processing was heated at a predetermined temperature in the heat treatment step, and the iron loss improvement rate of the grain-oriented electrical steel sheet was determined. Further, as a comparative example, the iron loss improvement rate of the grain-oriented electrical steel sheet in which a plurality of grooves were formed on the surface by laser processing but did not experience the heat treatment process was also obtained. The heating time for the grain-oriented electrical steel sheet was 60 seconds.
次に、熱処理工程において所定温度に加熱した方向性電磁鋼板により、２０ｋＶＡの単層の巻鉄心を製作した。そして、製作された巻鉄心をひずみ取り焼鈍し、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損改善率を求めた。また、比較例として、前述した熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心をひずみ取り焼鈍し、巻鉄心（方向性電磁鋼板）の鉄損改善率も求めた。なお、ひずみ取り焼鈍は、窒素１００％の雰囲気中において、巻鉄心（方向性電磁鋼板）を８００℃で３時間焼鈍した。 Next, a single-layer wound core of 20 kVA was manufactured from the grain-oriented electrical steel sheet heated to a predetermined temperature in the heat treatment step. And the manufactured wound iron core was strain-relief-annealed and the iron loss improvement rate of the wound iron core (directional magnetic steel sheet) was calculated | required. In addition, as a comparative example, a wound iron core formed of a grain-oriented electrical steel sheet that has not undergone the above-described heat treatment step was subjected to strain relief annealing, and the iron loss improvement rate of the wound core (orientated electrical steel sheet) was also obtained. The strain relief annealing was performed by annealing a wound iron core (oriented electrical steel sheet) at 800 ° C. for 3 hours in an atmosphere of 100% nitrogen.
（方向性電磁鋼板）
方向性電磁鋼板は、上記実施形態と同様の製造方法により製造した。この方向性電磁鋼板は、Ｂ８が１．９１Ｔであり、Ｗ１７／５０＝０．９ｗ／ｋｇである。なお、Ｂ８は、０．８Ａ／ｍの磁化力によって方向性電磁鋼板が圧延方向に磁化されたときに、方向性電磁鋼板に発生する磁束密度[Ｔ]を意味する。
(Directional electrical steel sheet)
The grain-oriented electrical steel sheet was manufactured by the same manufacturing method as in the above embodiment. In this grain-oriented electrical steel sheet, B8 is 1.91 T, and W17 / 50 = 0.9 w / kg. B8 means the magnetic flux density [T] generated in the directional electrical steel sheet when the directional electrical steel sheet is magnetized in the rolling direction by a magnetization force of 0.8 A / m.
（レーザ溝の加工条件）
また、レーザ溝形成工程において、方向性電磁鋼板の表面に形成する溝（レーザ溝）の加工条件は、次のとおりである。
レーザビームの種類：ファイバーレーザ
レーザビームの波長：１０８０ｎｍ
レーザビームの出力：１０００Ｗ
レーザビームの直径：０．１×０．３ｍｍ
レーザビームの走査速度：３０ｍ／ｓ
溝の間隔（ピッチ）：３ｍｍ
溝の深さ：２０μｍ
溝の幅：５０μｍ
(Laser groove processing conditions)
In the laser groove forming step, the processing conditions for the grooves (laser grooves) formed on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet are as follows.
Laser beam type: Fiber laser Laser beam wavelength: 1080 nm
Laser beam output: 1000W
Laser beam diameter: 0.1 × 0.3 mm
Laser beam scanning speed: 30 m / s
Groove spacing (pitch): 3 mm
Groove depth: 20 μm
Groove width: 50 μm
（鉄損改善率）
方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηは、溝が形成されていない方向性電磁鋼板の鉄損ＷＯ、及びレーザ加工によって溝が形成された方向性電磁鋼板の鉄損Ｗｇをそれぞれ求め、下記式（１）から算出した。
η＝（Ｗ０−Ｗｇ）／Ｗ０×１００・・・（１）
(Iron loss improvement rate)
The iron loss improvement rate η of the grain-oriented electrical steel sheet is obtained by calculating the iron loss WO of the grain-oriented electrical steel sheet in which no groove is formed and the iron loss Wg of the grain-oriented electrical steel sheet in which the groove is formed by laser processing. Calculated from (1).
η = (W0−Wg) / W0 × 100 (1)
方向性電磁鋼板の鉄損ＷＯ，Ｗｇは、周知の鉄損測定方法であるＳＳＴ（Single Sheet Tester）法によって測定した。なお、方向性電磁鋼板の鉄損Ｗ０，Ｗｇは、周波数が５０Ｈｚ、最大磁束密度が１．７Ｔの励磁条件での鉄損値である。 The iron loss WO and Wg of the grain-oriented electrical steel sheet were measured by a SST (Single Sheet Tester) method which is a well-known iron loss measurement method. In addition, the iron losses W0 and Wg of the grain-oriented electrical steel sheet are iron loss values under excitation conditions with a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.7 T.
方向性電磁鋼板と同様に、巻鉄心の鉄損改善率ηは、溝が形成されていない方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心の鉄損ＷＯ、及びレーザ加工によって溝が形成された方向性電磁鋼板によって形成された巻鉄心の鉄損Ｗｇを求め、上記式（１）から算出した。 Similar to the grain-oriented electrical steel sheet, the iron loss improvement rate η of the wound iron core is the iron loss WO of the wound core formed by the grain-oriented electrical steel sheet in which no groove is formed, and the directionality in which the groove is formed by laser processing. The iron loss Wg of the wound iron core formed of the electromagnetic steel sheet was obtained and calculated from the above formula (1).
巻鉄心の鉄損ＷＯ，Ｗｇは、巻鉄心に一次巻線（励磁巻線）及び二次巻線（サーチコイル）をそれぞれ巻き付け、電力計によって測定した。 The iron losses WO and Wg of the wound core were measured by a wattmeter after winding a primary winding (excitation winding) and a secondary winding (search coil) around the wound core.
（実験結果）
次に、実験結果について説明する。
(Experimental result)
Next, experimental results will be described.
（熱処理工程の熱処理温度と鉄損改善率との関係）
先ず、熱処理工程の熱処理温度と、方向性電磁鋼板及び巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係について説明する。
(Relation between heat treatment temperature and iron loss improvement rate in heat treatment process)
First, the relationship between the heat treatment temperature in the heat treatment step and the iron loss improvement rate η of the grain-oriented electrical steel sheet and the wound iron core will be described.
図３には、熱処理工程の熱処理温度と方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフＧ１が示されている。また、図３には、熱処理工程の熱処理温度と、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηとの関係を示すグラフＧ２も示されている。 FIG. 3 shows a graph G1 showing the relationship between the heat treatment temperature in the heat treatment step and the iron loss improvement rate η of the grain-oriented electrical steel sheet. FIG. 3 also shows a graph G2 showing the relationship between the heat treatment temperature in the heat treatment step and the iron loss improvement rate η of the wound iron core subjected to strain relief annealing.
なお、熱処理温度が０℃とは、熱処理工程を経験していない方向性電磁鋼板、及び当該方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心を意味する。 The heat treatment temperature of 0 ° C. means a grain-oriented electrical steel sheet that has not undergone the heat treatment process and a wound iron core that is formed by the grain-oriented electrical steel sheet and subjected to strain relief annealing.
図３に示されるように、熱処理工程の熱処理温度が０℃では、方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηは１８％となり、巻鉄心の鉄損改善率ηは１３％となった。つまり、熱処理工程の熱処理温度が０℃では、巻鉄心の鉄損改善率ηが、方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηよりも低くなった。これは、巻鉄心をひずみ取り焼鈍した影響と考えられる。 As shown in FIG. 3, when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 0 ° C., the iron loss improvement rate η of the grain-oriented electrical steel sheet was 18%, and the iron loss improvement rate η of the wound core was 13%. That is, when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 0 ° C., the iron loss improvement rate η of the wound iron core was lower than the iron loss improvement rate η of the grain-oriented electrical steel sheet. This is considered to be the effect of annealing the wound core.
一方、熱処理工程の熱処理温度が９００℃以上になると、巻鉄心の鉄損改善率ηが１８％以上となった。つまり、熱処理工程の熱処理温度が９００℃以上になると、巻鉄心をひずみ取り焼鈍しても、鉄損が劣化しないことが確認された。なお、熱処理工程の熱処理温度が９００℃以上になると、巻鉄心と同様に、方向性電磁鋼板の鉄損改善率ηも、１８％以上となり、鉄損が減少することが確認された。 On the other hand, when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 900 ° C. or higher, the iron loss improvement rate η of the wound core was 18% or higher. That is, it was confirmed that when the heat treatment temperature in the heat treatment step is 900 ° C. or higher, the iron loss does not deteriorate even if the wound core is subjected to strain relief annealing. In addition, when the heat processing temperature of the heat processing process became 900 degreeC or more, the iron loss improvement rate (eta) of a grain-oriented electrical steel sheet also became 18% or more similarly to the wound iron core, and it was confirmed that a core loss reduces.
また、熱処理工程の熱処理温度が９５０℃では、巻鉄心の鉄損改善率ηが１９％となった。さらに、熱処理工程の熱処理温度が１０００℃及び１１００℃では、巻鉄心の鉄損改善率ηが２０％となった。つまり、熱処理工程の熱処理温度は、９５０℃以上が好ましく、１０００℃以上がより好ましい。 Further, when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 950 ° C., the iron loss improvement rate η of the wound core was 19%. Furthermore, when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 1000 ° C. and 1100 ° C., the iron loss improvement rate η of the wound core was 20%. That is, the heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 950 ° C. or higher, and more preferably 1000 ° C. or higher.
なお、熱処理工程の熱処理温度が１０００℃以上では、巻鉄心の鉄損改善率ηが略一定となった。したがって、省エネルギーの観点からすると、熱処理工程の熱処理温度は、９００℃以上、１０００℃以下が好ましい。 Note that when the heat treatment temperature in the heat treatment step was 1000 ° C. or higher, the iron loss improvement rate η of the wound core was substantially constant. Therefore, from the viewpoint of energy saving, the heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.
また、熱処理工程の熱処理温度が１１００℃を超えると、方向性電磁鋼板の熱変形する可能性がある。したがって、方向性電磁鋼板の熱変形を抑制する観点からすると、熱処理工程の熱処理温度は、９００℃以上、１１００以下が好ましい。 Moreover, when the heat processing temperature of a heat processing process exceeds 1100 degreeC, there exists a possibility of a thermal deformation of a grain-oriented electrical steel sheet. Therefore, from the viewpoint of suppressing thermal deformation of the grain-oriented electrical steel sheet, the heat treatment temperature in the heat treatment step is preferably 900 ° C. or higher and 1100 or lower.
（熱処理工程の熱処理温度と亜粒界との関係）
次に、熱処理工程の熱処理温度と、巻鉄心（方向性電磁鋼板）に発生する亜粒界との関係について説明する。
(Relationship between heat treatment temperature and subgrain boundary in heat treatment process)
Next, the relationship between the heat treatment temperature in the heat treatment step and the subgrain boundaries generated in the wound iron core (oriented electrical steel sheet) will be described.
図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃには、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０が示されている。なお、図４Ａ〜図４Ｃは、巻鉄心２０を構成する方向性電磁鋼板１０の表面１０Ａの溝１２と直交する断面である。 4A, 4B, and 4C show a wound iron core 20 that has been subjected to strain relief annealing. 4A to 4C are cross sections orthogonal to the groove 12 of the surface 10A of the grain-oriented electrical steel sheet 10 constituting the wound core 20.
なお、図４Ａ〜図４Ｃに示される方向性電磁鋼板１０の断面は、当該断面をダイヤモンド研磨し、１０％ナイタール液で腐食させた状態で、顕微鏡で観察した。なお、ダイヤモンド研磨では、粒度を３μｍ→１μｍ→１／４μｍの順で、段階的に細かくした。 In addition, the cross section of the grain-oriented electrical steel sheet 10 shown in FIGS. 4A to 4C was observed with a microscope in a state where the cross section was diamond-polished and corroded with 10% nital liquid. In diamond polishing, the particle size was made finer stepwise in the order of 3 μm → 1 μm → ¼ μm.
図４Ａは、熱処理工程の熱処理温度が８００℃の方向性電磁鋼板１０によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０である。この図４Ａでは、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側の点線で囲まれた領域Ｋに、亜粒界１４が確認された。 FIG. 4A shows a wound iron core 20 formed of a grain-oriented electrical steel sheet 10 having a heat treatment temperature of 800 ° C. in the heat treatment step and subjected to strain relief annealing. In FIG. 4A, subgrain boundaries 14 were confirmed in a region K surrounded by a dotted line on the center side of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12.
次に、図４Ｂは、熱処理工程の熱処理温度が８５０℃の方向性電磁鋼板１０によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０である。この図４Ｂでも、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側の点線で囲まれた領域Ｋに、亜粒界１４が確認された。 Next, FIG. 4B shows the wound iron core 20 formed by the grain-oriented electrical steel sheet 10 having a heat treatment temperature of 850 ° C. in the heat treatment step and subjected to strain relief annealing. Also in FIG. 4B, subgrain boundaries 14 were confirmed in a region K surrounded by a dotted line on the center side of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the grooves 12.
また、図３に示されるように、熱処理工程の熱処理温度が９００℃未満（８００℃、８５０℃）の方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηは１８％未満となり、方向性電磁鋼板の鉄損が劣化した。 Further, as shown in FIG. 3, the iron loss improvement rate η of the wound iron core formed of the grain-oriented electrical steel sheet having a heat treatment temperature of less than 900 ° C. (800 ° C., 850 ° C.) and subjected to strain relief annealing is 18 The iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet deteriorated.
このことから、熱処理工程の熱処理温度が９００℃未満（８００℃、８５０℃）の方向性電磁鋼板１０によって形成された巻鉄心２０をひずみ取り焼鈍すると、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側に亜粒界１４が発生し、巻鉄心２０の鉄損が劣化することが分かる。 From this, when the wound iron core 20 formed of the directional electrical steel sheet 10 having a heat treatment temperature of less than 900 ° C. (800 ° C., 850 ° C.) in the heat treatment process is subjected to strain relief annealing, the central side of the directional electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12 It can be seen that subgrain boundaries 14 are generated in the steel and the iron loss of the wound core 20 is deteriorated.
一方、図４Ｃは、熱処理工程の熱処理温度が９００℃の方向性電磁鋼板１０によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０である。この図４Ｃでは、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側の領域に、亜粒界が確認されなかった。 On the other hand, FIG. 4C shows the wound iron core 20 formed of the grain oriented electrical steel sheet 10 having a heat treatment temperature of 900 ° C. in the heat treatment step and subjected to strain relief annealing. In FIG. 4C, no sub-boundary was confirmed in the central region of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12.
また、図３に示されるように、熱処理工程の熱処理温度が９００℃以上の方向性電磁鋼板によって形成され、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心の鉄損改善率ηは、１８％以上となり、方向性電磁鋼板の鉄損が低減された。 Further, as shown in FIG. 3, the iron loss improvement rate η of the wound iron core formed by the grain-oriented electrical steel sheet having a heat treatment temperature of 900 ° C. or higher in the heat treatment step and subjected to strain relief annealing is 18% or more. The iron loss of electrical steel sheets was reduced.
このことから、熱処理工程の熱処理温度が９００℃以上（９００℃、９５０℃、１００℃、１１００℃）の方向性電磁鋼板１０によって形成された巻鉄心２０は、ひずみ取り焼鈍しても、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側に亜粒界が発生せず、方向性電磁鋼板１０の鉄損の劣化が抑制されることが分かる。つまり、溝１２に対する方向性電磁鋼板１０の中央側の亜粒界の有無によって、ひずみ取り焼鈍された巻鉄心２０の鉄損を評価することができる。 Therefore, the wound iron core 20 formed of the directional electrical steel sheet 10 having a heat treatment temperature in the heat treatment step of 900 ° C. or higher (900 ° C., 950 ° C., 100 ° C., 1100 ° C.) can be obtained even when the strain relief annealing is performed. It can be seen that no sub-boundary is generated on the central side of the directional electromagnetic steel sheet 10 against the deterioration of the iron loss of the directional electromagnetic steel sheet 10. That is, the iron loss of the wound iron core 20 subjected to strain relief annealing can be evaluated based on the presence or absence of the subgrain boundary on the central side of the grain-oriented electrical steel sheet 10 with respect to the groove 12.
（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
(Modification)
Next, a modification of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、最終仕上げ焼鈍工程とレーザ溝形成工程との間に、絶縁被膜剤塗布工程及び平坦化焼鈍工程が行われた。しかしながら、絶縁被膜剤塗布工程及び平坦化焼鈍工程は、レーザ溝形成工程の後に行われても良い。つまり、最終仕上げ焼鈍工程、レーザ溝形成工程、熱処理工程、絶縁被膜剤塗布工程、平坦化焼鈍工程の順に行われても良い。この場合、再絶縁被膜形成工程が不要になるため、方向性電磁鋼板の製造工程の工程数が低減される。 In the said embodiment, the insulating film agent application process and the planarization annealing process were performed between the final finish annealing process and the laser groove formation process. However, the insulating coating agent coating step and the planarization annealing step may be performed after the laser groove forming step. That is, the final finish annealing step, the laser groove forming step, the heat treatment step, the insulating coating agent coating step, and the planarization annealing step may be performed in this order. In this case, since the re-insulating film forming step is not necessary, the number of steps in the production process of the grain-oriented electrical steel sheet is reduced.
また、レーザ溝形成工程の後に平坦化焼鈍工程を行う場合は、平坦化焼鈍工程の一部として、熱処理工程が行われても良い。つまり、平坦化焼鈍工程において、方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱しながら平坦化しても良い。これにより、平坦化焼鈍工程と熱処理工程とが別々に行われる場合と比較して、省エネルギー化を図ることができる。 In the case where the planarization annealing process is performed after the laser groove forming process, a heat treatment process may be performed as a part of the planarization annealing process. That is, in the planarization annealing step, the grain-oriented electrical steel sheet may be planarized while being heated to 900 ° C. or higher. Thereby, energy saving can be achieved compared with the case where a planarization annealing process and a heat treatment process are performed separately.
また、熱処理工程は、レーザ溝形成工程の後に実施すれば良く、各工程の実施順序は適宜変更可能である。 Further, the heat treatment process may be performed after the laser groove forming process, and the execution order of each process can be changed as appropriate.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate, and the gist of the present invention will be described. Of course, various embodiments can be implemented without departing from the scope.
１０ 方向性電磁鋼板
１０Ａ 表面（方向性電磁鋼板の表面）
１２ 溝
10 Directional electrical steel sheet 10A surface (surface of grain-oriented electrical steel sheet)
12 grooves
Claims (6)
前記溝が形成された前記方向性電磁鋼板を９００℃以上に加熱する熱処理工程と、
を備える方向性電磁鋼板の製造方法。 A laser groove forming step for forming a groove by laser processing on the surface of the directional electrical steel sheet subjected to final finish annealing;
A heat treatment step of heating the grain-oriented electrical steel sheet with the grooves formed to 900 ° C. or higher;
A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet comprising:
請求項１に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 In the heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 950 ° C. or higher.
The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1.
請求項１又は請求項２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 In the heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 1000 ° C. or higher.
The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1 or 2.
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 In the heat treatment step, the grain-oriented electrical steel sheet is heated to 1100 ° C. or less.
The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 3.
前記熱処理工程は、前記平坦化焼鈍工程の一部とされる、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 A flattening annealing step for flattening while heating the grain-oriented electrical steel sheet in which the groove is formed,
The heat treatment step is a part of the planarization annealing step.
The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4.
前記熱処理工程は、前記絶縁被膜形成工程の前に行う、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 An insulating coating forming step for insulating coating the grain-oriented electrical steel sheet in which the grooves are formed;
The heat treatment step is performed before the insulating film forming step.
The manufacturing method of the grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4.
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