JPH05179355A - Production of low-iron loss unidirectionally oriented silicon steel sheet - Google Patents
Production of low-iron loss unidirectionally oriented silicon steel sheetInfo
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- JPH05179355A JPH05179355A JP31992A JP31992A JPH05179355A JP H05179355 A JPH05179355 A JP H05179355A JP 31992 A JP31992 A JP 31992A JP 31992 A JP31992 A JP 31992A JP H05179355 A JPH05179355 A JP H05179355A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電子ビームの照射を
利用する低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方法におい
て、磁区細分化効果の安定化のほか、特に磁歪、トラン
スとして使用した際の騒音（以下単に騒音と示す）及び
鋼板形状の改善を図ったもので、この一方向性けい素鋼
板は、トランスや電気機器の鉄心用材料として有利に使
用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a low iron loss unidirectional silicon steel sheet using electron beam irradiation, in addition to stabilizing the magnetic domain refinement effect, and particularly when used as a magnetostriction or a transformer. Noise (hereinafter simply referred to as noise) and the shape of a steel plate are improved, and this unidirectional silicon steel plate is advantageously used as a material for an iron core of a transformer or electric equipment.
【０００２】一方向性けい素鋼板は製品の２次再結晶粒
をゴス方位に高度に集積させること、その鋼板表面上に
フォルステライト被膜を被成し、さらにその上に熱膨張
係数の小さい絶縁被膜を被成して鋼板に張力を付与する
こと、などにより磁気特性の向上を図るもので、厳格な
制御を必要とする複雑、多岐にわたる工程を経て製造さ
れている。このような一方向性けい素鋼板は、主として
変圧器、その他電気機器の鉄心として使用されており、
磁気特性として製品の磁束密度（Ｂ8 値で代表される)
が高く、鉄損（Ｗ17/50 値で代表される) が低いこと、
さらに表面性状が良好な絶縁被膜を被成していることな
どが要求されている。とくにエネルギー危機を境にして
電力損失の低減を至上とする要請が著しく強まり、変圧
器用鉄心材料としての鉄損のより低い一方向性けい素鋼
板の必要性はますます高まってきている。In a unidirectional silicon steel sheet, secondary recrystallized grains of a product are highly integrated in a Goss direction, a forsterite coating is formed on the surface of the steel sheet, and insulation having a small thermal expansion coefficient is further formed thereon. It is intended to improve the magnetic characteristics by applying a tension to the steel sheet by forming a film, and is manufactured through complicated and various processes that require strict control. Such unidirectional silicon steel sheet is mainly used as an iron core for transformers and other electric devices,
Magnetic flux density of products as magnetic characteristics (represented by B 8 value)
High, and low iron loss ( typically W 17/50 value),
Further, it is required to form an insulating film having a good surface property. In particular, the demand for reduction of power loss has been remarkably strengthened at the border of the energy crisis, and the need for unidirectional silicon steel sheet with lower iron loss as an iron core material for transformers has been increasing more and more.
【０００３】そして、この一方向性けい素鋼板の鉄損改
善の歴史は、ゴス方位２次再結晶集合組織の改善の歴史
であったと云っても過言ではなく、２次再結晶粒を制御
する方法として、AlN ，MnS 及び MnSe 等の１次再結晶
粒成長抑制剤、いわゆるインヒビターを用いてゴス方位
２次再結晶粒を優先成長させる方法が実施されている。It is no exaggeration to say that the history of improving the iron loss of this unidirectional silicon steel sheet was the history of improving the secondary recrystallized texture of Goss orientation, and it controls secondary recrystallized grains. As a method, a method of preferentially growing Goss-oriented secondary recrystallized grains by using a primary recrystallized grain growth inhibitor such as AlN 3, MnS 2 and MnSe 2, a so-called inhibitor is implemented.
【０００４】[0004]
【従来の技術】一方、上記の２次再結晶集合組織を制御
する冶金的手段とは異なる鉄損改善技術も種々開発され
ている。すなわち、市山 正：鉄と鋼、69(1983), P. 8
95、特公昭57−2252号公報、特公昭57−53419 号公報、
特公昭58−26405 号公報、及び特公昭58−26406 号公報
などにはレーザーを、また特開昭62−96617 号公報、特
開昭62−151511号公報、特開昭62−151516号公報、及び
特開昭62−151517号公報などにはプラズマを、それぞれ
鋼板表面に照射することにより、鋼板に局部微小歪を導
入して磁区を細分化し、鉄損を低下させる画期的な方法
が提案開示されている。しかしながら、これらの方法は
いずれもエネルギー効率が５〜20％と低いため、鉄損の
低下にはコスト増を余儀なくされる不利があった。On the other hand, various iron loss improving techniques different from the metallurgical means for controlling the secondary recrystallization texture have been developed. That is, Tadashi Ichiyama: Iron and Steel, 69 (1983), P. 8
95, JP-B-57-2252, JP-B-57-53419,
A laser is disclosed in JP-B-58-26405 and JP-B-58-26406, and JP-A-62-96617, JP-A-62-151511, JP-A-62-151516, JP-A-62-151517 and the like propose an epoch-making method for reducing the iron loss by irradiating the surface of the steel sheet with plasma to introduce local micro-strain into the steel sheet to subdivide the magnetic domains. It is disclosed. However, all of these methods have a low energy efficiency of 5 to 20%, so that there is a disadvantage in that cost reduction is inevitable in reducing iron loss.
【０００５】そこで発明者らは、エネルギー効率が高い
磁区細分化の手法について、特開昭63−186826号、特開
平２−118022号及び同２−277780号各公報にて提案し
た。すなわち鋼板の表面に、高電圧及び小電流で発生し
た電子ビームを圧延方向と交わる鋼板の幅方向へ局所的
に断続照射し、被膜を地鉄に圧入する方法である。Therefore, the inventors have proposed a method of subdividing a magnetic domain with high energy efficiency in Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-186826, 2-118022 and 2-277780. That is, it is a method of locally and intermittently irradiating the surface of a steel sheet with an electron beam generated at a high voltage and a small current in the width direction of the steel sheet intersecting the rolling direction, and press-fitting the coating into the base metal.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
電子ビームを照射する方法は、磁気特性の向上について
は達成されるものの、磁歪、騒音及び鋼板形状のばらつ
きが大きく、製品としての品質をそなえる鋼板の安定生
産が難しいところに問題を残していた。上記の問題を有
利に解決し、高品質の製品を安定に製造できる方法につ
いて提案することがこの発明の目的である。However, although these methods of irradiating with an electron beam can achieve improvement of magnetic properties, they have large variations in magnetostriction, noise, and shape of steel sheet, and have a quality as a product. It left a problem where stable production was difficult. It is an object of the present invention to propose a method which can advantageously solve the above problems and stably produce high quality products.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】発明者らは、一方向性け
い素鋼板の上記した特性がばらつくのは、電子ビームの
鋼板表面から内部への侵入深さが、レーザー等の他の手
法と比較して、深いことに起因することを見出し、この
発明を完成するに到った。Means for Solving the Problems The inventors have found that the above-mentioned characteristics of the unidirectional silicon steel sheet are varied because the penetration depth of the electron beam from the steel sheet surface to the inside is different from that of other methods such as laser. In comparison, they found that it was due to the depth, and completed the present invention.
【０００８】上記の知見に立脚するこの発明は、仕上焼
鈍を施した後に絶縁被膜を被成した一方向性けい素鋼板
の表面に、カソードとグリッド開口とを対向させてそな
える電子銃から射出した電子ビームを、圧延方向と交わ
る方向へ照射するに当たり、上記電子銃のカソードの大
きさｆに対するグリッド開口径ｄの比ｄ／ｆを、1.5〜
3.5 に設定することを特徴とする低鉄損一方向性けい素
鋼板の製造方法である。The present invention, which is based on the above knowledge, is emitted from an electron gun in which a cathode and a grid opening are opposed to each other on the surface of a unidirectional silicon steel sheet on which an insulating coating is applied after finishing annealing. When irradiating the electron beam in the direction intersecting the rolling direction, the ratio d / f of the grid aperture diameter d to the cathode size f of the electron gun is set to 1.5 to
It is a method for manufacturing a low iron loss unidirectional silicon steel sheet characterized by setting to 3.5.
【０００９】また実施に当たり、電子銃から射出する電
子ビームの、鋼板表面におけるエネルギー密度を２〜９
Ｊ／cm2 に設定することが好ましい。Further, in carrying out the invention, the energy density of the electron beam emitted from the electron gun on the surface of the steel sheet is set to 2-9.
It is preferably set to J / cm 2 .
【００１０】、さて図１に、この発明に使用する電子ビ
ーム照射装置を模式で示す。同図における番号１は真空
ポンプ（図示せず）と連なる排気口１ａ，１ｂを具え真
空槽を形成するケーシングであり、このケーシング１内
を、好ましくは10-2Torr以下の高真空として、高圧イン
シュレータ２を介してケーシング１内に配置する電子ビ
ーム放出用の電子銃３と、この電子銃３と対向して配置
し電子銃３より放出された電子ビームを加速するアノー
ド４とで被処理材（鋼板）へ向かう電子ビーム５の射出
を行う。さらに６は上記の電子線発生部を常に高真空に
維持するためのコラム弁、７は電子ビーム５を集束する
ための集束コイル、そして８は集束コイル７にて集束さ
せた電子ビーム５の進行方向を変化させて鋼板９の所定
領域への照射を担う偏向コイルである。この電子ビーム
照射装置は、加速電圧が60kV〜500 kVの高電圧で、かつ
加速電流５mA以下の低電流で、電子ビームを細かく絞れ
るのが特徴である。Now, FIG. 1 schematically shows an electron beam irradiation apparatus used in the present invention. Reference numeral 1 in the figure is a casing that forms a vacuum chamber with exhaust ports 1a and 1b connected to a vacuum pump (not shown). The inside of the casing 1 is preferably a high vacuum of 10 -2 Torr or less, and has a high pressure. An electron gun 3 for emitting an electron beam, which is arranged in the casing 1 via an insulator 2, and an anode 4, which is arranged so as to face the electron gun 3 and accelerates the electron beam emitted from the electron gun 3, the material to be treated. The electron beam 5 is emitted toward the (steel plate). Further, 6 is a column valve for always maintaining the electron beam generating part in a high vacuum, 7 is a focusing coil for focusing the electron beam 5, and 8 is a traveling direction of the electron beam 5 focused by the focusing coil 7. It is a deflection coil that changes the direction and irradiates a predetermined area of the steel sheet 9. This electron beam irradiation apparatus is characterized in that the electron beam can be finely focused with a high acceleration voltage of 60 kV to 500 kV and a low current of 5 mA or less.
【００１１】ここに上記電子銃３は、その要部を図２に
示すように、電子を放出するカソード３a と、このカソ
ード３a に近接配置になり電子を集束させるグリッド３
b とを具えるものである。このグリッド３b には電子ビ
ームを通過させる開口をそなえ、カソード３a に対向さ
せている。As shown in FIG. 2, the main part of the electron gun 3 is a cathode 3a which emits electrons, and a grid 3 which is arranged close to the cathode 3a and focuses the electrons.
It is equipped with b and. The grid 3b has an opening for passing an electron beam and faces the cathode 3a.
【００１２】この発明の方法においては、上記カソード
３a の大きさｆに対するグリッド３b の開口径ｄの比を
1.5 〜3.5 に設定する。このような発明の基礎となった
実験結果について説明する。 Ｃ：0.068 wt％, Si：3.35wt％, Mn：0.076wt ％, Mo：
0.012 wt％, sol.Al：0.023wt ％, Se：0.020 wt％、及
びSb：0.023 wt％を含有するけい素鋼スラブを、1380℃
で４時間加熱後、熱間圧延して2.2 mm厚の熱延板とした
後、1050℃で２分間の中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延
を施して0.23mm厚の最終冷延板とした。次いで850 ℃の
湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面
上に MgOを主成分とする焼鈍分離剤をスラリー塗布し、
その後８℃/hで1080℃まで昇温してゴス方位２次再結晶
粒を優先成長させた後、1200℃の乾水素中で８時間の純
化焼鈍を施した。次いで鋼板表面上にりん酸塩とコロイ
ダルシリカを主成分とする絶縁被膜を被成した。この鋼
板表面に、図１に示した電子ビーム照射装置の、グリッ
ド開口とカソードの大きさとを種々変化させて、電子ビ
ーム照射処理を次の条件、真空度：５×10-4Torr、電子
ビームの加速電圧：150kV ，加速電流：0.8 mA、鋼板の
圧延方向と直交する方向に走査間隔：５mmで行った。In the method of the present invention, the ratio of the opening diameter d of the grid 3b to the size f of the cathode 3a is set to
Set it to 1.5 to 3.5. The experimental results that are the basis of the invention will be described. C: 0.068 wt%, Si: 3.35 wt%, Mn: 0.076 wt%, Mo:
A silicon steel slab containing 0.012 wt%, sol.Al: 0.023 wt%, Se: 0.020 wt%, and Sb: 0.023 wt% at 1380 ° C.
After 4 hours of heating, it was hot-rolled into a hot rolled sheet with a thickness of 2.2 mm, and then cold rolled twice with intermediate annealing at 1050 ° C for 2 minutes to give a final cold-rolled sheet with a thickness of 0.23 mm. did. Next, after decarburizing and primary recrystallization annealing in wet hydrogen at 850 ° C, an annealing separator containing MgO as the main component is applied as a slurry on the surface of the steel sheet,
After that, the temperature was raised to 1080 ° C. at 8 ° C./h to preferentially grow the Goss-oriented secondary recrystallized grains, and then purified annealing was performed in 1200 ° C. dry hydrogen for 8 hours. Next, an insulating coating mainly composed of phosphate and colloidal silica was formed on the surface of the steel sheet. On the surface of the steel plate, the grid aperture and the size of the cathode of the electron beam irradiation apparatus shown in FIG. 1 were variously changed to perform the electron beam irradiation treatment under the following conditions: vacuum degree: 5 × 10 −4 Torr, electron beam The acceleration voltage was 150 kV, the acceleration current was 0.8 mA, and the scanning interval was 5 mm in the direction orthogonal to the rolling direction of the steel sheet.
【００１３】かくして得られた鋼板の、磁気特性、磁
歪、騒音及び鋼板形状について調べた結果を表１に示
す。なお磁歪は、励磁ＶＡ（通常ＶＡ／kgで表示する）
で評価し、騒音はdBで評価するが、このときの評価は通
常1.7 Ｔ／50Hzのときの値で示す。また鋼板の形状は照
射前後の鋼板のＣ方向（圧延方向に直角方向）の変形量
で、評価した。電子ビーム径はナイフエッジ法により測
定した。Table 1 shows the results of examining the magnetic properties, magnetostriction, noise and shape of the steel sheet thus obtained. Magnetostriction is excitation VA (normally displayed in VA / kg)
The noise is evaluated in dB, but the evaluation at this time is usually shown as the value at 1.7 T / 50 Hz. Further, the shape of the steel sheet was evaluated by the deformation amount in the C direction (direction orthogonal to the rolling direction) of the steel sheet before and after irradiation. The electron beam diameter was measured by the knife edge method.
【００１４】[0014]
【表１】 [Table 1]
【００１５】表１において、番号，はカソードとし
てヘアピンフィラメントを用い、〜は同じくリボン
フィラメントを使用した。同表から、磁気特性、磁歪、
騒音及び鋼板形状の全てにおいて良好な結果が得られた
のは、番号〜であることが注目される。すなわちカ
ソードの大きさｆに対するグリッド開口径ｄの比ｄ／ｆ
が3.8 以上の場合は磁気特性が良好といえども励磁VA、
騒音及びＣ反り量が悪い。これは電子ビーム径が0.15mm
φ以下と小さいために鋼板の局所歪が大きくなって、劣
化するものと推測される。一方、ｄ／ｆが1.4 以下の場
合は磁気特性が悪くなる。これは電子ビーム径が0.58mm
φ以上と大きいために鋼板上に局所歪を効率的に導入す
ることが不可能となって結果として磁区細分化すること
ができないためと推測される。In Table 1, a number, a hairpin filament was used as a cathode, and a ribbon filament was similarly used. From the table, magnetic characteristics, magnetostriction,
It is noted that it is the number 1 to which the good results were obtained in all of the noise and the steel plate shape. That is, the ratio d / f of the grid opening diameter d to the cathode size f
Is 3.8 or more, the magnetic characteristics are good, but the excitation VA,
Noise and C warp amount are bad. This has an electron beam diameter of 0.15 mm
Since it is as small as φ or less, it is presumed that the local strain of the steel sheet becomes large and deteriorates. On the other hand, when d / f is 1.4 or less, the magnetic characteristics deteriorate. This has an electron beam diameter of 0.58 mm
It is presumed that it is impossible to efficiently introduce the local strain on the steel sheet because it is larger than φ, and as a result, the domain cannot be subdivided.
【００１６】以上の結果から明らかなように、電子ビー
ムを用いて磁区細分化するに際し、ｄ／ｆを制御するこ
とにより、鋼板上の被膜を破壊することなく、かつ磁気
特性は勿論のこと、磁歪、騒音及び鋼板形状を改善する
ことが可能になるのである。As is clear from the above results, when the magnetic domains are subdivided by using the electron beam, the d / f is controlled so that the coating on the steel sheet is not destroyed and the magnetic characteristics are of course obtained. It is possible to improve magnetostriction, noise, and steel plate shape.
【００１７】[0017]
【作用】上記の電子ビーム照射装置を用いて磁区の細分
化をはかるには、電子ビーム照射により、鋼板上のセラ
ミック被膜下の地鉄に有効に微少歪みを付加することが
不可欠であり、このとき上記のｄ／ｆを1.5 〜3.5 に調
節することによって、適切な電子ビーム径が得られ、電
子ビームの強くかつ安定した照射が実現し、磁気特性は
勿論、磁歪、騒音及び鋼板形状を改善することができ
る。ここにｄ／ｆが1.5 に満たないと電子ビーム径が大
きくなって鋼板上に局所歪を効率的に導入することが不
可能となって結果として磁区細分化することができず、
またｄ／ｆが3.5 を超えると電子ビーム径が小さくなっ
て鋼板の局所歪が大きくなって、励磁VA、騒音及びＣ反
り量が劣化する。In order to subdivide the magnetic domains using the above electron beam irradiation apparatus, it is essential to effectively add a minute strain to the base metal under the ceramic coating on the steel plate by electron beam irradiation. At this time, by adjusting the above d / f to 1.5 to 3.5, an appropriate electron beam diameter can be obtained, strong and stable irradiation of the electron beam can be realized, and not only magnetic characteristics but also magnetostriction, noise and steel plate shape are improved. can do. If d / f is less than 1.5, the electron beam diameter becomes large and it becomes impossible to efficiently introduce local strain on the steel sheet, and as a result, the magnetic domains cannot be subdivided.
Further, when d / f exceeds 3.5, the electron beam diameter becomes small, the local strain of the steel sheet becomes large, and the excitation VA, noise and C warp amount deteriorate.
【００１８】ここに電子銃のカソードとしては、図３
(a) 〜(e) に示す形状のものが有利に適合する。図３
(a) はヘアピンフィラメントであり、同図(b) はリボン
フィラメント、同図(c) は棒状フィラメントであり、ま
た同図(d) はリボンフィラメントの先端部をより小さく
もの、同図(e) は棒状フィラメントの先端部をより小さ
くものである。かかるこの発明に適合するカソードの大
きさｆは通常1.0 〜3.0 mm程度である。またグリッド開
口径ｄは通常、 30 〜 90 mm程度である。The cathode of the electron gun is shown in FIG.
The shapes shown in (a) to (e) are advantageously suitable. Figure 3
(a) is a hairpin filament, (b) is a ribbon filament, (c) is a rod-shaped filament, and (d) is a ribbon filament with a smaller tip, (e) ) Is a smaller tip of the rod-shaped filament. The size f of the cathode suitable for the present invention is usually about 1.0 to 3.0 mm. The grid opening diameter d is usually about 30 to 90 mm.
【００１９】なお被膜は具体的には 0.01 〜５μm の深
さまで圧入することが好ましく、このための電子ビーム
の発生条件は、加速電圧を60kVから500kV 、加速電流を
５mA以下とすることが好適であり、さらに照射径が0.2
〜 0.5mmφの電子ビームをスポット中心間隔：50〜500
μm 及び走査間隔：１〜20mmで照射することが好まし
い。Specifically, it is preferable that the coating is press-fitted to a depth of 0.01 to 5 μm. For this purpose, the electron beam is generated preferably under an acceleration voltage of 60 kV to 500 kV and an acceleration current of 5 mA or less. Yes, the irradiation diameter is 0.2
〜0.5mmφ electron beam spot center interval: 50〜500
It is preferable to irradiate with μm and scanning interval: 1 to 20 mm.
【００２０】また電子銃から射出する電子ビームの、鋼
板表面におけるエネルギー密度を２〜９Ｊ／cm2 に設定
することが好ましい。その理由は次のとおりである。発
明者らは、電子ビームのエネルギー密度に関する実験を
行った。すなわち表１に結果を示した実験と同様にして
得た絶縁被膜付きの鋼板に、図１に示した装置を用い
て、電子ビーム（電圧：150 kV，電流：0.3 〜1.5mA ，
ビーム径：0.2 〜0.3 mmφ）を鋼板の圧延方向と直交す
る方向に走査間隔：６mmで照射する処理を、カソードの
大きさｆに対するグリッド開口径ｄの比ｄ／ｆ：2.0 〜
3.3 の下に、エネルギー密度を0.5 〜50Ｊ／cm2 に変化
させて行った。また比較のため、磁区細分化処理を施さ
ない試料も作製した。かくして得られた鋼板の、磁気特
性、磁歪、騒音及び鋼板形状について調べた結果を表２
に示す。これらの特性評価は、上記と同様である。The energy density of the electron beam emitted from the electron gun on the surface of the steel sheet is preferably set to 2-9 J / cm 2 . The reason is as follows. The inventors conducted experiments on the energy density of electron beams. That is, using the apparatus shown in FIG. 1, an electron beam (voltage: 150 kV, current: 0.3 to 1.5 mA,
Beam diameter: 0.2-0.3 mmφ) is irradiated in a direction orthogonal to the rolling direction of the steel sheet at a scanning interval of 6 mm, the ratio of the grid aperture diameter d to the cathode size f, d / f: 2.0-
Under 3.3, the energy density was changed from 0.5 to 50 J / cm 2 . For comparison, a sample not subjected to magnetic domain refinement treatment was also prepared. Table 2 shows the results obtained by examining the magnetic properties, magnetostriction, noise and shape of the steel sheet thus obtained.
Shown in. These characteristic evaluations are the same as above.
【００２１】[0021]
【表２】 [Table 2]
【００２２】表２から明らかなように、エネルギー密度
を2.0 〜20Ｊ／cm2 の範囲で磁気特性は向上するが、磁
歪、騒音及び鋼板形状は9.0 Ｊ／cm2 をこえると劣化し
た。従ってエネルギー密度を2.0 〜9.0 Ｊ／cm2 の範囲
とすることによって、磁気特性、磁歪、騒音及び鋼板形
状の全てをより改善することができる。この理由は必ず
しも明らかではないが、電子ビームの鋼板への照射強度
に最適値が存在すると考えられる。[0022] As is clear from Table 2, although the magnetic properties in a range of energy density of 2.0 ~20J / cm 2 improves, magnetostrictive, noise and steel shapes were deteriorated with more than 9.0 J / cm 2. Therefore, by setting the energy density in the range of 2.0 to 9.0 J / cm 2 , it is possible to further improve all of the magnetic characteristics, magnetostriction, noise and steel plate shape. Although the reason for this is not clear, it is considered that there is an optimum value for the irradiation intensity of the electron beam on the steel sheet.
【００２３】またこの発明の方法の適用に関し一方向性
けい素鋼板の成分組成については、従来公知の成分組成
のものいずれもが適合するが、代表組成をあげると以下
のとおりである。 Ｃ：0.01〜0.10wt％ 熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化のみならず、
ゴス方位の発達に有用な成分であり、少なくとも 0.01
wt％以上の添加が好ましい。しかしながら0.10wt％を超
えて含有するとかえってゴス方位に乱れが生じるので上
限は0.10wt％が好ましい。 Si : 2.0〜4.5 wt％ 鋼板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与するが、2.
0 wt％に満たないと比抵抗が低下するだけでなく、２次
再結晶・純化のために行なわれる最終高温焼鈍中にα−
γ変態によって結晶方位のランダム化を生じ、十分な鉄
損改善効果が得られず、また 4.5wt％を超えると冷延性
が損なわれる。したがって、下限を 2.0wt％、上限を
4.5wt％とすることが好ましい。 Mn : 0.02 〜0.12wt％ 熱間脆化を防止するため少なくとも0.02wt％を必要とす
るが、あまり多すぎると磁気特性を劣化させるので、上
限は0.12wt％が好ましい。Regarding the composition of the grain-oriented silicon steel sheet with respect to the application of the method of the present invention, any of the conventionally known composition is suitable, and the representative compositions are as follows. C: 0.01 to 0.10 wt% Not only the refinement of the structure during hot rolling and cold rolling but also
It is a component useful for the development of Goss orientation and is at least 0.01
Addition of wt% or more is preferable. However, if the content exceeds 0.10 wt%, the Goss orientation is rather disturbed, so the upper limit is preferably 0.10 wt%. Si: 2.0 to 4.5 wt% Increases the specific resistance of steel sheet and effectively contributes to the reduction of iron loss.
If it is less than 0 wt%, not only the resistivity decreases, but also α- during the final high temperature annealing for secondary recrystallization and purification.
The gamma transformation causes the crystal orientation to be randomized, so that a sufficient iron loss improving effect cannot be obtained, and if it exceeds 4.5 wt%, cold ductility is impaired. Therefore, the lower limit is 2.0 wt% and the upper limit is
It is preferably 4.5% by weight. Mn: 0.02 to 0.12 wt% At least 0.02 wt% is necessary to prevent hot embrittlement, but if it is too much, the magnetic properties deteriorate, so the upper limit is preferably 0.12 wt%.
【００２４】インヒビターとしては、大別して MnS, Mn
Se系と AlN系とがある。MnS, MnSe系の場合は、Ｓ： 0.
005〜0.06wt％及びSe : 0.005〜0.06wt％のうちから選
ばれる少なくとも１種 Ｓ，Seはいずれも方向性けい素鋼板の２次再結晶を制御
するインヒビターとして有力な成分である。ともに抑制
力確保の観点からは、少なくとも 0.005wt％程度を必要
とするが、0.06wt％を超えるとその効果が損なわれるの
で、その下限を0.005 wt％、上限を 0.06 wt％とするこ
とが好ましい。AlN 系の場合は、 Al：0.005 〜0.10wt％及びＮ:0.004〜0.015 wt％ Al及びＮの範囲についても、上述した MnS系、MnSe系の
場合と同様の理由により上記の範囲とすることが好まし
い。The inhibitors are roughly classified into MnS and Mn.
There are Se series and AlN series. In case of MnS and MnSe system, S: 0.
At least one selected from 005 to 0.06 wt% and Se: 0.005 to 0.06 wt% S and Se are both effective components as inhibitors that control the secondary recrystallization of grain-oriented silicon steel sheets. Both require at least about 0.005 wt% from the viewpoint of securing suppression, but if it exceeds 0.06 wt%, its effect is impaired, so it is preferable to set the lower limit to 0.005 wt% and the upper limit to 0.06 wt%. .. In the case of AlN system, Al: 0.005 to 0.10 wt% and N: 0.004 to 0.015 wt% Al and N range may be set to the above range for the same reason as in the case of MnS system and MnSe system described above. preferable.
【００２５】インヒビター成分としては上記したＳ，S
e, Alの他に、Cr, Mo, Cu, Sn, Ge,Sb, Te, Bi及びＰな
どについても有利に適合するもので、それぞれ少量併せ
て含有させることもよい。ここに上記成分の好適添加範
囲はそれぞれ、Cr, Cu, Sn :0.01wt％以上、0.50wt％以
下、Mo, Ge, Sb, Te, Bi : 0.005wt％以上、0.1 wt％以
下、Ｐ：0.01wt％以上、0.2 wt％以下であり、これら各
インヒビター成分についても単独使用及び複合使用いず
れの場合もが適合する。As the inhibitor component, S and S described above are used.
In addition to e and Al, Cr, Mo, Cu, Sn, Ge, Sb, Te, Bi and P are advantageously suitable, and a small amount of each may be included. The preferred addition ranges of the above components are Cr, Cu, Sn: 0.01 wt% or more and 0.50 wt% or less, Mo, Ge, Sb, Te, Bi: 0.005 wt% or more, 0.1 wt% or less, P: 0.01 The content is not less than wt% and not more than 0.2 wt%, and these inhibitor components are suitable for both single use and combined use.
【００２６】上記のように成分調整された溶鋼は、連続
鋳造または造塊−分塊圧延によりスラブとされた後、12
50℃以下の温度で加熱される。この加熱は鋼中のインヒ
ビターを解離、固溶するのに不可欠なものである。加熱
処理されたスラブは次に熱間圧延が施されて厚み1.5 〜
3.5 mmの熱延板とされる。その後均一化焼鈍を行い、途
中で中間焼鈍を挟む１回以上の冷間圧延を施して厚み0.
15〜0.35mmの最終冷延板とされる。その後鋼板表面を脱
脂し、750 〜850 ℃の温度範囲で湿水素中で脱炭を兼ね
る１次再結晶焼鈍が施され、次いでこの鋼板表面にMgO
を主成分とする焼鈍分離剤がスラリー塗布される。その
後ゴス方位に高度に集積した２次再結晶粒を発達させる
ために２次再結晶焼鈍が830 ℃以上の高温において施さ
れる。この２次再結晶焼鈍には、一定の温度で30〜50時
間の長時間保定あるいは徐熱焼鈍が採用される。その後
鋼板を純化するために1150℃で３〜10時間乾H2中で焼鈍
された後、鋼板表面上にりん酸塩とコロイダルシリカを
主成分とする張力絶縁被膜が施される。The molten steel whose composition has been adjusted as described above is formed into a slab by continuous casting or ingot-slump rolling, and then 12
It is heated at a temperature below 50 ° C. This heating is indispensable for dissociating the inhibitor in the steel and forming a solid solution. The heat-treated slab is then hot-rolled to a thickness of 1.5 ~
It is a 3.5 mm hot rolled sheet. After that, homogenizing annealing is performed, and at least one cold rolling is performed with an intermediate annealing in between to obtain a thickness of 0.
The final cold-rolled sheet of 15 to 0.35 mm is used. After that, the surface of the steel sheet is degreased and subjected to primary recrystallization annealing in the temperature range of 750 to 850 ℃ in wet hydrogen, which also serves as decarburization.
An annealing separating agent containing as a main component is applied as a slurry. After that, secondary recrystallization annealing is performed at a high temperature of 830 ° C or higher to develop highly integrated secondary recrystallized grains in the Goss orientation. For this secondary recrystallization annealing, long-term holding at a constant temperature for 30 to 50 hours or slow annealing is adopted. After that, in order to purify the steel sheet, it is annealed in dry H 2 at 1150 ° C. for 3 to 10 hours, and then a tension insulating coating mainly composed of phosphate and colloidal silica is applied on the surface of the steel sheet.
【００２７】次にこのような鋼板表面上に磁区細分化を
行うために電子ビーム照射が施される。電子ビーム照射
の条件については既に述べたとおりである。またこのよ
うな電子ビーム照射は、通常エアートゥーエアー(air t
o air)方式の連続ラインを用いて行われるが、バッチ式
のものも好適であり、そのときの真空度は５×10-6〜５
×10-2torr程度が用いられる。Next, electron beam irradiation is performed on the surface of the steel sheet to subdivide the magnetic domains. The conditions for electron beam irradiation are as described above. In addition, such electron beam irradiation is usually performed with air to air (air t
o)) continuous line is used, but batch type is also suitable, and the degree of vacuum at that time is 5 × 10 −6 to 5
Approximately × 10 -2 torr is used.
【００２８】[0028]
(A) Ｃ：0.045 wt％, Si：3.48wt％, Mn：0.069 wt％,
Mo：0.013 wt％, Se：0.020 wt％及びSb：0.025 wt％ (B) Ｃ：0.065 wt％, Si：3.38wt％, Mn：0.076 wt％,
Mo：0.013 wt％, Se：0.020 wt％, Cu：0.15 wt ％，S
n：0.008wt ％及びAl：0.026 wt％ をそれぞれ含有するけい素鋼スラブを、1350℃で４時間
加熱後、熱間圧延して2.3 mm厚の熱延板とした後、1050
℃で２分間の中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施して
0.23mm厚の最終冷延板とした。ついで 835℃の湿水素中
で脱炭・１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面上に MgO
を主成分とする焼鈍分離剤をスラリー塗布し、その後10
℃/hで昇温して 850℃で50時間の２次再結晶焼鈍を行っ
てゴス方位２次再結晶粒を優先成長させた後、1220℃の
乾水素中で５時間の純化焼鈍を施した。次いで鋼板表面
上にりん酸塩とコロイダルシリカを主成分とする絶縁被
膜を被成した。その後図１に示した装置を用いて、電子
ビーム〔電圧：150 kV，電流：0.8 mA、ビーム径：0.25
〜0.45mmφ（ナイフエッジ法による）, 真空度：５×10
-4Torr〕を鋼板の圧延方向と直交する方向に照射幅：0.
5 mm、走査間隔：６mmでジグザグ状に照射する処理を、
カソードの大きさｆ：1.4 mm、グリッド開口径ｄ：45m
m、エネルギー密度を４〜６Ｊ／cm2 で行った。かくし
て得られた製品の磁気特性、磁歪、騒音及び鋼板形状に
ついて調べた結果を表３に示す。(A) C: 0.045 wt%, Si: 3.48 wt%, Mn: 0.069 wt%,
Mo: 0.013 wt%, Se: 0.020 wt% and Sb: 0.025 wt% (B) C: 0.065 wt%, Si: 3.38 wt%, Mn: 0.076 wt%,
Mo: 0.013 wt%, Se: 0.020 wt%, Cu: 0.15 wt%, S
A silicon steel slab containing n: 0.008 wt% and Al: 0.026 wt% was heated at 1350 ° C for 4 hours and hot-rolled into a hot rolled sheet with a thickness of 2.3 mm.
2 times cold rolling with intermediate annealing at ℃ for 2 minutes
The final cold-rolled sheet was 0.23 mm thick. Then, after decarburization and primary recrystallization annealing in wet hydrogen at 835 ° C, MgO was applied on the surface of the steel sheet.
Slurry application of an annealing separator mainly composed of
After performing secondary recrystallization annealing at 850 ° C for 50 hours at 850 ° C / h to grow goth-oriented secondary recrystallized grains preferentially, perform purification annealing for 5 hours in dry hydrogen at 1220 ° C. did. Next, an insulating coating mainly composed of phosphate and colloidal silica was formed on the surface of the steel sheet. Then, using the apparatus shown in FIG. 1, an electron beam [voltage: 150 kV, current: 0.8 mA, beam diameter: 0.25
~ 0.45mmφ (by knife edge method), vacuum degree: 5 × 10
-4 Torr] in the direction orthogonal to the rolling direction of the steel sheet.
The process of irradiating in a zigzag pattern at 5 mm and scanning interval: 6 mm
Cathode size f: 1.4 mm, grid aperture diameter d: 45 m
m and energy density were 4 to 6 J / cm 2 . Table 3 shows the results of examining the magnetic properties, magnetostriction, noise and steel plate shape of the product thus obtained.
【００２９】[0029]
【表３】 [Table 3]
【００３０】[0030]
【発明の効果】この発明によれば、電子ビームを、圧延
方向と交わる方向へ照射する一方向性けい素鋼板の製造
方法において、電子銃のカソードの大きさｆに対するグ
リッド開口径ｄの比ｄ／ｆを、1.5 〜3.5 に設定するこ
とにより、磁気特性の良好な、特に鉄損の低い一方向性
けい素鋼板を、磁歪、騒音及び鋼板形状の劣化をまねく
ことなしに製造することができ、優れた製品を安定して
提供し得る。また得られた鋼板の被膜は電子ビーム照射
によって破壊されていないため、再コーティングは不要
である。According to the present invention, in a method of manufacturing a unidirectional silicon steel sheet in which an electron beam is irradiated in a direction intersecting a rolling direction, a ratio d of a grid opening diameter d to a size f of a cathode of an electron gun. By setting / f to 1.5 to 3.5, it is possible to manufacture a unidirectional silicon steel sheet having good magnetic properties, particularly low iron loss, without causing magnetostriction, noise and deterioration of the steel sheet shape. , It is possible to stably provide excellent products. Further, the coating of the obtained steel sheet is not destroyed by electron beam irradiation, so that recoating is unnecessary.
【図１】この発明の方法に使用する電子ビーム照射装置
を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an electron beam irradiation apparatus used in the method of the present invention.
【図２】電子ビーム照射装置の電子銃の要部を示す模式
図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a main part of an electron gun of an electron beam irradiation device.
【図３】電子銃のカソード形状の例を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a cathode shape of an electron gun.
１ ケーシング 1a 排気口 1b 排気口 ２ 高圧インシュレータ ３ 電子銃 ３a カソード ３b グリッド ４ アノード ５ 電子ビーム ６ コラム弁 ７ 集束コイル ８ 偏向コイル ９ 鋼板 1 casing 1a exhaust port 1b exhaust port 2 high pressure insulator 3 electron gun 3a cathode 3b grid 4 anode 5 electron beam 6 column valve 7 focusing coil 8 deflection coil 9 steel plate
Claims (2)
た一方向性けい素鋼板の表面に、カソードとグリッド開
口とを対向させてそなえる電子銃から射出した電子ビー
ムを、圧延方向と交わる方向へ照射するに当たり、 上記電子銃のカソードの大きさｆに対するグリッド開口
径ｄの比ｄ／ｆを、 1.5 〜3.5 に設定することを特徴とする低鉄損一方向性
けい素鋼板の製造方法。1. An electron beam emitted from an electron gun having a cathode and a grid opening facing each other on the surface of a unidirectional silicon steel sheet on which an insulating coating is applied after finishing annealing is performed, and intersects with the rolling direction. Direction of irradiation, the ratio d / f of the grid aperture diameter d to the cathode size f of the electron gun is set to 1.5 to 3.5, and a method for producing a low iron loss unidirectional silicon steel sheet. ..
表面におけるエネルギー密度を２〜９Ｊ／cm2 に設定す
る請求項１記載の低鉄損一方向性けい素鋼板の製造方
法。2. The method for producing a low iron loss unidirectional silicon steel sheet according to claim 1, wherein the energy density of the electron beam emitted from the electron gun on the steel sheet surface is set to 2 to 9 J / cm 2 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31992A JPH05179355A (en) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | Production of low-iron loss unidirectionally oriented silicon steel sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31992A JPH05179355A (en) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | Production of low-iron loss unidirectionally oriented silicon steel sheet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05179355A true JPH05179355A (en) | 1993-07-20 |
Family
ID=11470592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31992A Pending JPH05179355A (en) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | Production of low-iron loss unidirectionally oriented silicon steel sheet |
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| Country | Link |
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