晶粒取向電磁鋼板及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及在變壓器鐵心等用途中使用的晶粒取向電磁鋼板及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，能量使用的效率化在推進，在變壓器中期望動作時的能量損失減小。
[0003] 這里，在變壓器產生的損失中，主要具有在導線產生的銅損和在鐵心產生鐵損。
[0004] 而且，鐵損能夠分為磁滯損耗和渦流損耗，并且公知材料的結晶取向的改善、雜質 的減少等對磁滯損耗的減少是有效的。例如，專利文獻1中示出了一種通過優(yōu)化最終冷軋 前的退火條件來制造磁通密度與鐵損優(yōu)良的晶粒取向電磁鋼板的方法。
[0005] 另一方面，公知渦流損耗除通過板厚的減少、Si添加量的增大之外，還可以通過在 鋼板表面的槽形成、應變的導入，來顯著改善。
[0006] 例如，專利文獻2中示出了通過在鋼板的單側表面形成槽寬為300ym以下、槽深 為100ym以下的線狀的槽來將在槽形成前為0. 80W/kg以上的鐵損W17/5Q減少至0. 70W/kg 以下的技術。
[0007] 另外，專利文獻3示出通過向二次再結晶后的鋼板照射等離子弧來將在照射前為 0. 80W/kg以上的鐵損W17/5Q減少至0. 65W/kg以下的技術。
[0008] 并且，專利文獻4示出通過優(yōu)化覆膜厚度、因電子束照射而形成于鋼板面的磁疇 不連續(xù)部的平均寬度來獲得鐵損低、噪聲小的變壓器用材料的技術。
[0009] 然而，公知這樣的槽形成、應變的導入所帶來的鐵損減少的效果因材料的板厚不 同而不同。例如，非專利文獻1中示出板厚越大激光照射所帶來的鐵損減少量越小的趨 勢，針對磁通密度為1. 94T的材料，在板厚為0. 23mm與0. 30mm下，認為各自的鐵損減少量 (AW17/5Q)有〇? 〇5W/kg左右的差異。
[0010] 針對上述背景，對通過磁疇細化方法的調整是否一點都不能改善厚板材的鐵損減 少效果進行了研宄。例如，專利文獻5以及6中示出了通過根據材料的板厚優(yōu)化激光照射 條件來提高厚板材的晶粒取向電磁鋼板的鐵損減少效果的技術。其中，根據專利文獻6,通 過使應變比率n為0.00013以上且0.013以下而能夠獲得極低的鐵損。
[0011] 此外，上述應變比率n是鋼板的軋制方向剖面上的應變的面積所占的比例，可以 由jr/8X(wXw)/(tXPL)這一式子來表示。此外，t是鋼板的板厚，w是乳制方向的閉合磁 疇寬度，PL是軋制方向的激光照射間隔。
[0012] 專利文獻1 :日本特開2012-1741號公報
[0013] 專利文獻2 :日本特公平06-22179號公報
[0014] 專利文獻3 :日本特開2011-246782號公報
[0015] 專利文獻4 :日本特開2012-52230號公報
[0016] 專利文獻5 :日本特開2000-328139號公報
[0017] 專利文獻6 :日本專利第4705382號公報
[0018] 專利文獻7 :日本特開平11-279645號公報
[0019] 專利文獻8:日本專利第4344264號公報
[0020] 非專利文獻 1 :IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，VOL. MAG-20, NO. 5, p. 1557
[0021] 發(fā)明人們考慮能否將這樣的在激光法中所應用的技術也應用于電子束法，并為了 實現鋼板的低鐵損化，對應變比率與鐵損的關系進行了研宄。圖1表示應變比率n對板厚 為0. 27mm的材料在電子束照射后的鐵損的影響。如該圖所示，清楚可知鋼板的低鐵損化例 如W17/5Q< 〇. 76W/kg在應變比率為0. 013以上或0. 013以下均能夠實現。
[0022] 另外，清楚可知在應變比率為0.013以下且0.00013以上的范圍內，也存在鐵損為 0. 78W/kg以上的高值的情況，未必能夠獲得低鐵損。
[0023] 發(fā)明人們推斷上述結果是由于電子束法與激光法的原理的差異，并推斷在電子束 法的情況下，形成與上述專利文獻6所記載的情況不同的應變分布。圖2表示激光、電子束 照射部所產生的閉合磁疇寬度w與深度h的關系。認為在使用激光的情況下，具有寬度越 大在相關系數R2為0. 45左右的精度下深度越大的趨勢，但在使用電子束的情況下，寬度與 深度的間的相關系數小，不認為具有明顯的相關性。

【發(fā)明內容】

[0024] 本發(fā)明是鑒于上述現狀而開發(fā)的，其目的在于一并提出通過形成對活用電子束的 特征而得的鐵損減少有利的閉合磁疇形狀以及與板厚對應的閉合磁疇來在寬泛的板厚范 圍實現低鐵損化的晶粒取向電磁鋼板及其制造方法。
[0025] 發(fā)明人們根據上述實驗結果，想到在電子束照射中能夠分別控制形成于照射部的 閉合磁疇形成部的寬度與深度。
[0026] 根據現有知識推斷，對鐵損減少有利的閉合磁疇形成部為板厚方向深度大、體積 小的形狀。所說的情況例如，在專利文獻7中示出了板厚方向深度的增大對材料的渦流損 耗減少有效。另外，專利文獻8示出了由于應變積累在閉合磁疇形成部因此縮小閉合磁疇 形成部對磁滯損耗的惡化抑制有效的主旨。
[0027] 發(fā)明人們還注意到，如圖3所示，在板厚大的情況下，即便是照射能量等為相同的 條件的射束照射，磁滯損耗也會進一步惡化。即，考慮優(yōu)選對厚板材的照射在與薄板材相比 具有相同的閉合磁疇形成部深度且磁滯損耗不惡化的條件即閉合磁疇形成部更窄的條件 下進行。
[0028] 圖4表示閉合磁疇形成部深度對相對于閉合磁疇形成部深度為45ym時的渦流損 耗的渦流損耗改善率的影響。
[0029] 另外，圖5表示閉合磁疇形成部體積指標對相對于閉合磁疇形成部體積指標（= 閉合磁疇形成部寬度X深度/RD線間隔）為1. 1 ym時的磁滯損耗的磁滯損耗改善率的影 響。
[0030] 在圖4以及5中，認為有閉合磁疇形成部深度越大渦流損耗越得以改善且閉合磁 疇形成部體積越大磁滯損耗越惡化的趨勢。
[0031] 圖6表示為了使根據上述結果計算而求得的渦流損耗改善率為3%或5% (更優(yōu) 選的條件）所需要的閉合磁疇形成部深度。
[0032] 另外，圖7表示為了使磁滯損耗惡化率為5%或3%(更優(yōu)選的條件）所需要的閉 合磁疇形成部體積指標。
[0033] 根據上述圖6以及7,清楚可知作為對低鐵損化有利的閉合磁疇形成部，鋼板的厚 度、深度、寬度X深度/RD線間隔（閉合磁疇形成部體積指標）具有優(yōu)選的關系。
[0034] 并且，根據大量實驗，可知在射束的平均掃描速度恒定的條件下，射束的每單位 掃描長度的照射能量以及射束直徑越大閉合磁疇形成部的寬度越大（其中，P > 45 (J/m/ _))，另外，閉合磁疇形成部的深度分別被射束的"每單位長度的照射能量/射束直徑"與 加速電壓影響。
[0035] 除此之外，圖8表示每單位掃描長度的照射能量對閉合磁疇形成部的寬度的影 響。
[0036] 圖9表示射束直徑對閉合磁疇形成部的寬度的影響。
[0037] 圖10表示P(=每單位掃描長度的照射能量/射束直徑）對閉合磁疇形成部的深 度的影響。
[0038] 圖11表示加速電壓對閉合磁疇形成部的深度的影響。
[0039] 根據上述圖8~圖11所示的實驗結果，假設閉合磁疇形成部的深度獨立地受加速 電壓Va與P影響，求出為了使閉合磁疇形成部的深度為規(guī)定的值而所需要的Va以及P，發(fā) 現使用實測的板厚t，存在適當的關系式。
[0040] 本發(fā)明立足于上述見解。
[0041] SP，本發(fā)明的主要構成如下。
[0042] 1. -種晶粒取向電磁鋼板，其實測板厚為t (mm)，具有線狀地擴展的閉合磁疇區(qū) 域，該閉合磁疇區(qū)域在相對于鋼板面內的軋制方向成60°~120°的方向上，以軋制方向 的間隔為s (mm)的方式周期性地形成，
[0043] 在上述晶粒取向電磁鋼板中，
[0044] 上述閉合磁疇區(qū)域的深度h〇m)、寬度w〇m)、上述間隔s(mm)以及上述實測板 厚t (mm)分別滿足以下關系：
[0045] h 彡 74. 9t+39. 1(0?26 彡 t)
[0046] h 彡 897t-174. 7 (t >