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JP7719342B2 - Grain-oriented electrical steel sheet and its manufacturing method - Google Patents
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JP7719342B2 - Grain-oriented electrical steel sheet and its manufacturing method - Google Patents

Grain-oriented electrical steel sheet and its manufacturing method

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JP7719342B2 JP2020210340A JP2020210340A JP7719342B2 JP 7719342 B2 JP7719342 B2 JP 7719342B2 JP 2020210340 A JP2020210340 A JP 2020210340A JP 2020210340 A JP2020210340 A JP 2020210340A JP 7719342 B2 JP7719342 B2 JP 7719342B2
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Description

本発明は、方向性電磁鋼板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to grain-oriented electrical steel sheets and their manufacturing methods.

方向性電磁鋼板は、主として、変圧器に代表される静止誘導器に使用される。方向性電磁鋼板の満たすべき特性としては、(1)交流で励磁したときのエネルギー損失、すなわち鉄損が小さいこと、(2)機器の使用励磁域での透磁率が高く、容易に励磁できること、(3)騒音の原因となる磁歪が小さいこと、等があげられる。
特に鉄損に関しては、変圧器は、据え付けられてから廃棄されるまでの長期間にわたって連続的に励磁されエネルギー損失を発生し続けることから、鉄損は、変圧器の価値を表わす指標であるT.O.C.(Total Owning Cost)を決定する主要なパラメータとなる。
Grain-oriented electrical steel sheets are primarily used in static inductors, such as transformers. The properties that grain-oriented electrical steel sheets must meet include (1) low energy loss (i.e., low iron loss) when excited with AC, (2) high magnetic permeability in the excitation range used by the equipment, allowing for easy excitation, and (3) low magnetostriction, which can cause noise.
In particular, with regard to iron loss, since transformers are continuously excited and continue to generate energy losses over a long period from installation to disposal, iron loss is a major parameter that determines the total owning cost (TOC), which is an index that represents the value of a transformer.

方向性電磁鋼板の鉄損を低減するために、今までに多くの開発がなされてきた。すなわち、ゴス方位と呼ばれる{110}<001>方位への集積を高めること、電気抵抗を高めるSi等固溶元素の含有量を高めること、鋼板の板厚を薄くすること、鋼板に面張力を与えるセラミック被膜や絶縁被膜を付与すること、結晶粒の大きさを小さくすること、線状に歪や溝を導入することにより磁区を細分化すること、等が検討されてきた。 Many developments have been made to reduce the iron loss of grain-oriented electrical steel sheets. These include increasing the concentration of the {110}<001> orientation, known as the Goss orientation, increasing the content of solid solution elements such as Si, which increases electrical resistance, reducing the thickness of the steel sheet, applying a ceramic coating or insulating coating that imparts surface tension to the steel sheet, reducing the size of the crystal grains, and subdividing magnetic domains by introducing linear distortion or grooves.

一方、透磁率と磁歪とに関しては、ゴス方位への結晶粒の方位集積度を高めることが有効であり、励磁力800A/mにおける磁束密度であるBがその指標として用いられる。
磁束密度向上のための典型的な技術の一つに、例えば特許文献1に開示されている製造方法が挙げられる。これは、AlNとMnSとを結晶粒成長を抑制するインヒビターとして機能させ、最終冷延工程における圧下率を、80%を超える強圧下とする製造方法である。特許文献1には、この方法により、{110}<001>方位への結晶粒の方位集積度が高まり、Bが1.870T以上の高磁束密度を有する方向性電磁鋼板が得られると開示されている。
On the other hand, with regard to magnetic permeability and magnetostriction, it is effective to increase the degree of orientation of crystal grains in the Goss orientation, and B8 , which is the magnetic flux density at an excitation force of 800 A/m, is used as an index for this.
One typical technique for improving magnetic flux density is the manufacturing method disclosed in Patent Document 1. This manufacturing method involves using AlN and MnS as inhibitors to suppress grain growth, and using a strong rolling reduction of more than 80% in the final cold rolling step. Patent Document 1 discloses that this method increases the degree of grain orientation in the {110}<001> orientation, resulting in a grain-oriented electrical steel sheet with a high magnetic flux density of 1.870 T or more in B8 .

しかしながら、これらのAl系インヒビターを用いて磁束密度を高める方法を用いた場合、鋼板自体としては優れた磁気特性を示すものが得られるようになってきたが、フォルステライトを主成分とする一次被膜(以下、グラス被膜ともいう)の密着性が劣化し、特に板厚の薄い方向性電磁鋼板において被膜密着性の改善が求められていた。 However, when these Al-based inhibitors are used to increase magnetic flux density, although the steel sheet itself has excellent magnetic properties, the adhesion of the primary coating (hereinafter also referred to as the glass coating) which is primarily composed of forsterite deteriorates, and there has been a demand for improved coating adhesion, particularly in thin grain-oriented electrical steel sheets.

このような課題に対し、例えば特許文献2には、MgOを主体とする焼鈍分離剤中にCe、La、Pr、Nd、Sc、Yの内の1種または2種以上を含む化合物を添加することによって得られた、一次被膜中に平均粒径が0.1~25μmのCe、La、Pr、Nd、Sc、Yの酸化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の1種または2種以上を、金属換算の目付量総量で片面あたり0.001~1000mg/m含有し、3倍周波数鉄損特性W17/150が5.56W/kg以下であり、且つ額縁剥離性が0.8mm以下である、被膜密着性に優れた方向性電磁鋼板およびその製造方法が開示されている。
また、特許文献3には、MgOを主体とする焼鈍分離剤中にCe、La、Pr、Nd、Sc、Yの内の1種または2種以上を含む化合物を添加することによって得られた、一次被膜中にCe、La、Pr、Nd、Sc、Yの酸化物、水酸化物、硫酸塩または炭酸塩の1種または2種以上を、金属換算の目付量総量で片面あたり0.1~10mg/m含有し、且つTiを目付量で片面あたり1~800mg/m含有し、3倍周波数鉄損特性W17/150が5.41W/kg以下であり、且つ額縁剥離性が0.2mm以下である、方向性電磁鋼板が開示されている。
また、特許文献4には、MgOを主成分とした焼鈍分離剤の中に、希土類金属の酸化物、硫化物、硫酸塩、ケイ化物、リン酸塩、水酸化物、炭酸塩、硼素化物、塩化物、フッ化物の1種または2種以上を希土類金属換算で0.1~10質量%、Ca、Sr又はBaの中から選ばれる1種以上のアルカリ土類金属の酸化物、硫化物、硫酸塩、ケイ化物、リン酸塩、水酸化物、炭酸塩、硼素化物、塩化物、フッ化物の1種または2種以上をアルカリ土類金属換算で0.1~10質量%、硫黄化合物をS換算で0.01~5質量%含有させることによって得られる、一次被膜中に、Ca、Sr又はBaの中から選ばれる1種以上の元素と、希土類金属元素と、硫黄とを含む硫化化合物を含有することを特徴とする、被膜密着性に優れた一方向性電磁鋼板が開示されている。特許文献4では、Ca、Sr、Baの中から選ばれる1種以上の元素と、希土類金属元素及び硫黄元素からなる化合物(A)が、被膜と鋼板との界面および界面より鋼板内側に形成されるスピネルに隣接して存在すると、前述のスピネルによる破壊や剥離の起点作用を抑制でき、強曲げ加工時の密着性がさらに向上すると開示されている。
In response to these issues, for example, Patent Document 2 discloses a grain-oriented electrical steel sheet having excellent coating adhesion, and a method for producing the same, which is obtained by adding a compound containing one or more of Ce, La, Pr, Nd, Sc, and Y to an annealing separator mainly composed of MgO, and which contains one or more of oxides, hydroxides, sulfates, or carbonates of Ce, La, Pr, Nd, Sc, and Y having an average particle size of 0.1 to 25 μm in a total amount of 0.001 to 1000 mg/ m2 per side in terms of metal, and which has triple frequency iron loss characteristics W17 /150 of 5.56 W/kg or less and frame peelability of 0.8 mm or less.
Patent Document 3 discloses a grain-oriented electrical steel sheet obtained by adding a compound containing one or more of Ce, La, Pr, Nd, Sc, and Y to an annealing separator mainly composed of MgO, and the primary coating contains one or more of oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of Ce, La, Pr, Nd, Sc, and Y in a total amount of 0.1 to 10 mg/ m2 per side in terms of metal basis weight, and also contains 1 to 800 mg/ m2 Ti per side in terms of basis weight, and the triple frequency iron loss characteristic W17 /150 is 5.41 W/kg or less, and the frame peelability is 0.2 mm or less.
Patent Document 4 discloses a grain-oriented electrical steel sheet with excellent coating adhesion, characterized in that the primary coating contains a sulfide compound containing one or more elements selected from Ca, Sr, and Ba, a rare earth metal element, and sulfur, which is obtained by adding, in an annealing separator containing MgO as the main component, one or more of oxides, sulfides, sulfates, silicides, phosphates, hydroxides, carbonates, borides, chlorides, and fluorides of rare earth metals in an amount of 0.1 to 10 mass % calculated as rare earth metals, one or more of oxides, sulfides, sulfates, silicides, phosphates, hydroxides, carbonates, borides, chlorides, and fluorides of one or more alkaline earth metals selected from Ca, Sr, and Ba in an amount of 0.1 to 10 mass % calculated as alkaline earth metals, and 0.01 to 5 mass % calculated as S of a sulfur compound. Patent Document 4 discloses that when a compound (A) composed of one or more elements selected from Ca, Sr, and Ba, a rare earth metal element, and sulfur is present adjacent to a spinel formed at the interface between the coating and the steel sheet and on the steel sheet inner side of the interface, the aforementioned action of the spinel as a starting point for fracture and peeling can be suppressed, and adhesion during strong bending processing can be further improved.

しかしながら、本発明者らが検討した結果、板厚の薄い、特に母材鋼板の板厚が0.22mm以下の方向性電磁鋼板に対して、特許文献2~4に開示されるように焼鈍分離剤中に希土類元素を含有させ、一次被膜中にこれらの化合物を存在させた場合、鉄損等の磁気特性が劣化するという問題があることが分かった。 However, as a result of investigations conducted by the present inventors, it was found that for grain-oriented electrical steel sheets with thin sheet thicknesses, particularly those with base steel sheets having a thickness of 0.22 mm or less, when rare earth elements are contained in the annealing separator and these compounds are present in the primary coating, as disclosed in Patent Documents 2 to 4, there is a problem of deterioration in magnetic properties such as core loss.

特公昭40-15644号公報Special Publication No. 40-15644 特許第5739840号公報Patent No. 5739840 特許第5230194号公報Patent No. 5230194 特許第5419459号公報Patent No. 5419459

本発明は上記の課題に鑑みてなされた。本発明は、Ce、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zr等の元素を含有する焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行って製造される場合であっても、鉄損特性及び被膜密着性に優れる方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a grain-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method thereof that exhibit excellent core loss characteristics and coating adhesion, even when manufactured by performing final annealing using an annealing separator containing elements such as Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr.

本発明者らは、焼鈍分離剤中にCe、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zr等の元素を添加した場合、最終製品である方向性電磁鋼板において、これらの元素の硫化物が一次被膜中に残留し、鉄損特性が劣化することを見出した。
また、本発明者らがさらに検討を行った結果、これらの硫化物の構造と存在頻度とを制御することで、鉄損特性の劣化を抑制できることを見出した。
The present inventors have found that when elements such as Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr are added to an annealing separator, sulfides of these elements remain in the primary coating of the final grain-oriented electrical steel sheet, resulting in deterioration of the iron loss characteristics.
Furthermore, as a result of further investigations, the present inventors have found that the deterioration of iron loss characteristics can be suppressed by controlling the structure and frequency of existence of these sulfides.

本発明は上記の知見に基づいてなされた。本発明は、下記の方向性電磁鋼板およびその製造方法を要旨とする。
(1)母材鋼板と、前記母材鋼板の表面上に形成されたグラス被膜と、前記グラス被膜の表面上に形成された張力付与性絶縁被膜とを備える方向性電磁鋼板であって、前記母材鋼板が、化学組成として、質量%で、C:0.005%以下、Si:3.00~3.80%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、Sol-Al:0.020%以下、S:0.020%以下、Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計:0.0100%以下、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.50%、Bi:0~0.020%、Mo:0~0.50%、残部:Fe及び不純物からなり、前記母材鋼板の板厚が、0.18~0.22mmであって、前記グラス被膜及び前記グラス被膜と前記母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物が0.001~10.00個/μm含まれ、前記方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量が、前記母材鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量の1.5倍以上10.0倍以下である、方向性電磁鋼板。
(2)前記化学組成として、Sn:0.01~0.50%を含有する、(1)に記載の方向性電磁鋼板。
(3)前記化学組成として、Cr:0.01~0.50%を含有する、(1)または(2)に記載の方向性電磁鋼板。
(4)前記化学組成として、Cu:0.01~0.50%を含有する、(1)~(3)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
(5)前記化学組成として、Se:0.001~0.020%を含有する、(1)~(4)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
(6)前記化学組成として、Sb:0.005~0.50%を含有する、(1)~(5)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
(7)前記化学組成として、Bi:0.0001~0.020%を含有する、(1)~(6)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板。
(8)(1)に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、化学組成が、質量%で、C:0.010~0.200%、Si:3.00~3.80%、Sol-Al:0.010~0.050%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、S:0.005~0.050%、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.50%、Bi:0~0.020%、Mo:0~0.50%、残部:Fe及び不純物からなる鋼片を加熱する加熱工程と、前記鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る熱間圧延工程と、前記熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、前記熱延焼鈍鋼板に対し、複数のパスを含む冷間圧延を施して、板厚が0.18~0.22mmの冷延鋼板を得る冷間圧延工程と、前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、前記脱炭焼鈍鋼板に対して焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を行って仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程とを含み、前記焼鈍分離剤は90質量%以上のMgOと、Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La及びZrから選択される1種以上の、酸化物、水酸化物、硫酸塩及び炭酸塩の1種以上を含み、前記焼鈍分離剤中の、質量%での、前記酸化物、前記水酸化物、前記硫酸塩及び前記炭酸塩の合計含有量が、0.5~10.0質量%であり、前記仕上げ焼鈍工程において、700~900℃の温度範囲を13℃/hr~30℃/hrの平均加熱速度で昇温し、かつ1000~1300℃の温度範囲に40~100時間保持する、方向性電磁鋼板の製造方法。
(9)前記酸化物、前記水酸化物、前記硫酸塩、前記炭酸塩の平均粒径が20μm以下である、(8)に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(10)前記焼鈍分離剤が、Ti化合物として、Tiの酸化物、炭化物、または窒化物のうちの何れか1種または2種以上を含み、前記焼鈍分離剤中の、質量%での、Ti化合物の合計含有量が、0.5~10.0%であり、前記Ti化合物の平均粒径が20μm以下である、(8)または(9)に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(11)前記脱炭焼鈍の昇温過程において、550~750℃の温度範囲における平均昇温速度を500~1000℃/sに制御する、(8)~(10)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(12)前記脱炭焼鈍の昇温過程において、750~800℃の温度範囲における平均昇温速度を1000~2000℃/sに制御する、(8)~(11)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(13)前記脱炭焼鈍の昇温過程において、550~800℃の温度範囲における焼鈍雰囲気露点を0℃以下に制御する、(8)~(12)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(14)前記脱炭焼鈍工程と前記仕上げ焼鈍工程との間に窒化処理を含む、(8)~(13)のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(15)前記冷間圧延工程において、前記複数のパスの間に、中間焼鈍を実施し、前記中間焼鈍以降のパスの累積圧下率を80~95%とする、(8)~(14)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(16)前記鋼片の前記化学組成が、Sn:0.01~0.50%を含有する、(8)~(15)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(17)前記鋼片の前記化学組成が、Cr:0.01~0.50%を含有する、(8)~(16)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(18)前記鋼片の前記化学組成が、Cu:0.01~0.50%を含有する、(8)~(17)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(19)前記鋼片の前記化学組成が、Se:0.001~0.020%を含有する、(8)~(18)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(20)前記鋼片の前記化学組成が、Sb:0.005~0.50%を含有する、(8)~(19)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
(21)前記鋼片の前記化学組成が、Bi:0.0005~0.020%含有する、(8)~(20)のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。

The present invention has been made based on the above findings. The gist of the present invention is the following grain-oriented electrical steel sheet and a method for manufacturing the same.
(1) A grain- oriented electrical steel sheet comprising a base steel sheet, a glass coating formed on the surface of the base steel sheet, and a tension-applying insulating coating formed on the surface of the glass coating, wherein the base steel sheet has a chemical composition, in mass%, of C: 0.005% or less, Si: 3.00 to 3.80%, Mn: 0.01 to 0.50%, N: 0.020% or less, Sol-Al: 0.020% or less, S: 0.020% or less, Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, Zr the total of: 0.0100% or less, Cu: 0 to 0.50%, Cr: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.50%, Se: 0 to 0.020%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.020%, Mo: 0 to 0.50%, and the balance: Fe and impurities, and the thickness of the base steel plate is 0.18 to 0.22 mm, and cubic type sulfides are present in an amount of 0.001 to 10.00 particles/μm in the glass coating and in a boundary region between the glass coating and the base steel plate. 2 , wherein the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the grain-oriented electrical steel sheet is 1.5 to 10.0 times the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the base steel sheet.
(2) The grain-oriented electrical steel sheet according to (1), wherein the chemical composition contains Sn: 0.01 to 0.50%.
(3) The grain-oriented electrical steel sheet according to (1) or (2), wherein the chemical composition contains 0.01 to 0.50% Cr.
(4) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (3), wherein the chemical composition contains Cu: 0.01 to 0.50%.
(5) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (4), wherein the chemical composition contains Se: 0.001 to 0.020%.
(6) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (5), wherein the chemical composition contains Sb: 0.005 to 0.50%.
(7) The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (1) to (6), wherein the chemical composition contains Bi: 0.0001 to 0.020%.
(8) A method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to (1), wherein the chemical composition is, in mass%, C: 0.010 to 0.200%, Si: 3.00 to 3.80%, Sol-Al: 0.010 to 0.050%, Mn: 0.01 to 0.50%, N: 0.020% or less, S: 0.005 to 0.050%, Cu: 0 to 0.50%, Cr: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.50%, Se: 0 to 0.020%, Sb: 0 to 0. a hot rolling process for hot-rolling the steel slab to obtain a hot-rolled steel sheet; a hot-rolled sheet annealing process for annealing the hot-rolled steel sheet to obtain a hot- rolled annealed steel sheet; a cold rolling process for cold-rolling the hot-rolled annealed steel sheet including a plurality of passes to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 0.18 to 0.22 mm; and a cold-rolling process for cold-rolling the cold-rolled annealed steel sheet. a finish annealing step of applying an annealing separator to the decarburization-annealed steel sheet and then finish-annealing the steel sheet to obtain a finish-annealed steel sheet; and an insulating coating formation step of forming an insulating coating on the surface of the finish-annealed steel sheet, wherein the annealing separator contains 90 mass% or more of MgO and one or more oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of one or more elements selected from Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr, and the total content, by mass, of the oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates in the annealing separator is 0.5 to 10.0 mass%, and the finish annealing step involves increasing the temperature within a temperature range of 700 to 900°C at an average heating rate of 13°C/hr to 30°C/hr and maintaining the temperature within a temperature range of 1000 to 1300°C for 40 to 100 hours.
(9) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to (8), wherein the oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates have average particle sizes of 20 μm or less.
(10) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to (8) or (9), wherein the annealing separator contains, as the Ti compound, one or more of oxides, carbides, and nitrides of Ti, the total content of the Ti compounds in the annealing separator, in mass%, is 0.5 to 10.0%, and the average particle size of the Ti compounds is 20 μm or less.
(11) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (10), wherein, in the temperature-rising process of the decarburization annealing, the average heating rate in the temperature range of 550 to 750°C is controlled to 500 to 1000°C/s.
(12) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (11), wherein, in the temperature-rising process of the decarburization annealing, the average heating rate in the temperature range of 750 to 800°C is controlled to 1000 to 2000°C/s.
(13) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (12), wherein the dew point of the annealing atmosphere in the temperature range of 550 to 800°C is controlled to 0°C or less during the temperature increase process of the decarburization annealing.
(14) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (13), further comprising a nitriding treatment between the decarburization annealing step and the finish annealing step.
(15) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (14), wherein in the cold rolling step, intermediate annealing is performed between the plurality of passes, and a cumulative reduction rate of passes after the intermediate annealing is set to 80 to 95%.
(16) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (15), wherein the chemical composition of the steel billet contains Sn: 0.01 to 0.50%.
(17) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (16), wherein the chemical composition of the steel billet contains 0.01 to 0.50% Cr.
(18) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (17), wherein the chemical composition of the steel billet contains Cu: 0.01 to 0.50%.
(19) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (18), wherein the chemical composition of the steel billet contains Se: 0.001 to 0.020%.
(20) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (19), wherein the chemical composition of the steel billet contains Sb: 0.005 to 0.50%.
(21) The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of (8) to (20), wherein the chemical composition of the steel billet contains Bi: 0.0005 to 0.020%.

本発明によれば、Ce、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zr等の元素を含有する焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍を行って製造される場合であっても、鉄損特性及び被膜密着性に優れる方向性電磁鋼板及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a grain-oriented electrical steel sheet and a manufacturing method thereof that exhibit excellent core loss characteristics and coating adhesion, even when manufactured by performing final annealing using an annealing separator containing elements such as Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板の断面の観察イメージ(倍率3000倍)の例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of an observation image (magnification: 3000 times) of a cross section of a grain-oriented electrical steel sheet according to an embodiment of the present invention. FIG.

以下、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板(本実施形態に係る方向性電磁鋼板)について説明する。
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、母材鋼板と、前記母材鋼板の表面上に形成されたグラス被膜と、前記グラス被膜の表面上に形成された張力付与性絶縁被膜とを備える方向性電磁鋼板である。グラス被膜及び張力付与性絶縁被膜は、母材鋼板の少なくとも一方の面に形成されていればよいが、通常、母材鋼板の両面に形成される。
本実施形態に係る電磁鋼板では、母材鋼板が、化学組成として、質量%で、C:0.010%以下、Si:3.00~3.80%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、Sol-Al:0.020%以下、S:0.020%以下、Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計:0.0100%以下、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.50%、Bi:0~0.020%、Mo:0~0.50%、残部Fe及び不純物を含有し、母材鋼板の板厚が0.18~0.22mmである。
また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、前記グラス被膜及び前記グラス被膜と前記母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物が0.001~10.00個/μm含まれる。
Hereinafter, a grain-oriented electrical steel sheet according to one embodiment of the present invention (grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment) will be described.
The grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment is a grain-oriented electrical steel sheet comprising a base steel sheet, a glass coating formed on the surface of the base steel sheet, and a tension-applying insulating coating formed on the surface of the glass coating. The glass coating and the tension-applying insulating coating may be formed on at least one surface of the base steel sheet, but are usually formed on both surfaces of the base steel sheet.
In the electrical steel sheet according to this embodiment, the base steel sheet contains, as a chemical composition, in mass%, C: 0.010% or less, Si: 3.00 to 3.80%, Mn: 0.01 to 0.50%, N: 0.020% or less, Sol-Al: 0.020% or less, S: 0.020% or less, a total of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr: 0.0100% or less, Cu: 0 to 0.50%, Cr: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.50%, Se: 0 to 0.020%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.020%, Mo: 0 to 0.50%, with the balance being Fe and impurities, and the base steel sheet has a thickness of 0.18 to 0.22 mm.
Furthermore, in the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the glass coating and the boundary region between the glass coating and the base steel sheet contain 0.001 to 10.00 cubic-type sulfides per μm2 .

<母材鋼板の化学組成>
C:0.010%以下
C(炭素)は、製造工程における脱炭焼鈍工程の完了までの工程での鋼板の組織制御に有効な元素である。しかしながら、C含有量が0.010%を超えると、製品板である方向性電磁鋼板の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、C含有量は、0.010%以下とする。C含有量は、好ましくは0.005%以下、より好ましくは0.003%以下である。母材鋼板においては、C含有量は、低ければ低い方が好ましいが、C含有量を0.0001%未満に低減しても、効果は飽和し、製造コストが嵩むだけとなる。従って、C含有量は、0.0001%以上としてもよい。
<Chemical composition of base steel plate>
C: 0.010% or less C (carbon) is an element effective for controlling the structure of steel sheets in the manufacturing process up to the completion of the decarburization annealing step. However, if the C content exceeds 0.010%, the magnetic properties of the finished grain-oriented electrical steel sheet deteriorate. Therefore, in the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the C content is set to 0.010% or less. The C content is preferably 0.005% or less, more preferably 0.003% or less. In the base steel sheet, the lower the C content, the better. However, even if the C content is reduced to less than 0.0001%, the effect saturates and the manufacturing cost simply increases. Therefore, the C content may be set to 0.0001% or more.

Si:3.00~3.80%
Si(珪素)は、方向性電磁鋼板の電気抵抗を高めて、鉄損特性を改善する元素である。Si含有量が3.00%未満では、仕上げ焼鈍時(二次再結晶焼鈍時)に組織のγ変態が生じ、鋼板の好ましい結晶方位への集積が損なわれる。そのため、Si含有量は3.00%以上とする。Si含有量は、好ましくは3.10%以上、より好ましくは3.20%以上である。
一方、Si含有量が3.80%を超えると、方向性電磁鋼板が脆化し、通板性が顕著に劣化する。また、方向性電磁鋼板の加工性が低下し、圧延時に鋼板が破断しうる。このため、Si含有量は3.80%以下とする。Si含有量は好ましくは3.60%以下、より好ましくは3.50%以下である。
Si: 3.00-3.80%
Silicon (Si) is an element that increases the electrical resistance of grain-oriented electrical steel sheets and improves their iron loss characteristics. If the Si content is less than 3.00%, γ transformation of the structure occurs during finish annealing (secondary recrystallization annealing), impairing the accumulation of the steel sheet in a preferred crystal orientation. Therefore, the Si content is set to 3.00% or more. The Si content is preferably 3.10% or more, and more preferably 3.20% or more.
On the other hand, if the Si content exceeds 3.80%, the grain-oriented electrical steel sheet becomes embrittled and the threading property deteriorates significantly. Furthermore, the workability of the grain-oriented electrical steel sheet deteriorates, and the steel sheet may break during rolling. Therefore, the Si content is set to 3.80% or less. The Si content is preferably 3.60% or less, and more preferably 3.50% or less.

Mn:0.01~0.50%
Mn(マンガン)は、製造工程中にSと結合して、MnSを形成する元素である。この析出物は、インヒビター(正常結晶粒成長の抑制剤)として機能し、鋼において、二次再結晶を発現させる。Mnは、更に、鋼の熱間加工性も高める元素である。Mn含有量が0.01%未満である場合には、上記のような効果を十分に得ることができない。そのため、Mn含有量は、0.01%以上とする。Mn含有量は、好ましくは0.03%以上である。より好ましくは0.06%以上である。
一方、Mn含有量が0.50%を超えると、二次再結晶が発現せずに、鋼の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Mn含有量は、0.50%以下とする。Mn含有量は、好ましくは0.40%以下、より好ましくは0.30%以下である。
Mn: 0.01-0.50%
Mn (manganese) is an element that combines with S during the manufacturing process to form MnS. This precipitate functions as an inhibitor (a suppressor of normal grain growth) and induces secondary recrystallization in the steel. Mn also improves the hot workability of the steel. If the Mn content is less than 0.01%, the above-mentioned effects cannot be fully obtained. Therefore, the Mn content is set to 0.01% or more. The Mn content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.06% or more.
On the other hand, if the Mn content exceeds 0.50%, secondary recrystallization does not occur, and the magnetic properties of the steel deteriorate. Therefore, the Mn content in the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment is set to 0.50% or less. The Mn content is preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less.

N:0.020%以下
N(窒素)は、製造工程においてAlと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する元素である。しかしながら、N含有量が0.020%を超えると、方向性電磁鋼板中にインヒビターが過剰に残存して、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、N含有量は、0.020%以下とする。N含有量は、好ましくは0.015%以下である。より好ましくは0.010%以下である。
AlNをインヒビターとして活用しないのであれば、N含有量の下限値は0%でもよい。しかしながら、化学分析の検出限界値が0.0001%であるため、実用鋼板において、実質的なN含有量の下限値は、0.0001%である。
N: 0.020% or less N (nitrogen) is an element that bonds with Al during the manufacturing process to form AlN, which functions as an inhibitor. However, if the N content exceeds 0.020%, an excessive amount of inhibitor remains in the grain-oriented electrical steel sheet, resulting in a deterioration in magnetic properties. Therefore, in the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the N content is set to 0.020% or less. The N content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less.
If AlN is not utilized as an inhibitor, the lower limit of the N content may be 0%. However, since the detection limit of chemical analysis is 0.0001%, the substantial lower limit of the N content in practical steel sheets is 0.0001%.

Sol-Al:0.020%以下
Sol-Al(酸可溶性アルミニウム、sol.Alと記載する場合もある)は、方向性電磁鋼板の製造工程中において、Nと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する元素である。しかしながら、母材鋼板のSol-Al含有量が0.020%を超えると、母材鋼板中にインヒビターが過剰に残存して、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、Sol-Al含有量は、0.020%以下とする。Sol-Al含有量は、好ましくは0.015%以下、より好ましくは0.010%以下である。Sol-Al含有量の下限値は、特に規定するものではないが、0.0001%未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、Sol-Al含有量は、0.0001%以上としてもよい。
Sol-Al: 0.020% or less Sol-Al (acid-soluble aluminum, sometimes referred to as sol.Al) is an element that bonds with N to form AlN, which functions as an inhibitor, during the manufacturing process of grain-oriented electrical steel sheet. However, if the Sol-Al content of the base steel sheet exceeds 0.020%, an excess of inhibitor remains in the base steel sheet, resulting in reduced magnetic properties. Therefore, in the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the Sol-Al content is set to 0.020% or less. The Sol-Al content is preferably 0.015% or less, more preferably 0.010% or less. There is no particular lower limit for the Sol-Al content, but reducing it to less than 0.0001% only increases manufacturing costs. Therefore, the Sol-Al content may be set to 0.0001% or more.

S:0.020%以下
S(硫黄)は、方向性電磁鋼板の製造工程においてMnと結合して、インヒビターとして機能するMnSを形成する元素である。しかしながら、二次再結晶後にS含有量が0.020%を超えて残留する場合には、MnSやMgS等の不純物が形成され、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板において、S含有量は、0.020%以下とする。好ましくは0.015%以下、より好ましくは0.010%以下とする。
母材鋼板におけるS含有量は、なるべく低い方が好ましく、0%でもよい。しかしながら、母材鋼板のS含有量を0.0001%未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、S含有量は、0.0001%以上であることが好ましい。
本実施形態で制御すべき硫化物は母材鋼板内の硫化物ではなく、後述するようにグラス被膜内またはグラス被膜と母材鋼板との境界領域に存在する硫化物である。母材鋼板を各元素の含有量の測定のための分析に供する準備段階、いわゆる酸洗によって一次被膜を除去する過程で、界面に存在している硫化物は除去されてしまう。そのため、母材鋼板のS含有量が0%であるということは、グラス被膜や、グラス被膜と母材鋼板との境界に硫化物が存在しないことを意味するものではない。
S: 0.020% or less S (sulfur) is an element that combines with Mn to form MnS, which functions as an inhibitor, during the manufacturing process of grain-oriented electrical steel sheet. However, if the S content exceeds 0.020% and remains after secondary recrystallization, impurities such as MnS and MgS are formed, resulting in a deterioration in magnetic properties. Therefore, in the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the S content is set to 0.020% or less, preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less.
The S content in the base steel sheet is preferably as low as possible, and may be 0%. However, reducing the S content of the base steel sheet to less than 0.0001% only increases the manufacturing cost. Therefore, the S content is preferably 0.0001% or more.
The sulfides to be controlled in this embodiment are not those in the base steel sheet, but those present in the glass coating or in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet, as will be described later. In the process of removing the primary coating by so-called pickling, which is a preparation stage for subjecting the base steel sheet to analysis for measuring the content of each element, the sulfides present at the interface are removed. Therefore, a base steel sheet having an S content of 0% does not mean that no sulfides are present in the glass coating or in the boundary between the glass coating and the base steel sheet.

Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計:0.0100%以下
Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrは不純物として、鋼中に混入する場合がある。上記元素は鋼中のSと結びつき、二次再結晶発現に重要なインヒビターであるMnSの生成を抑制し、二次再結晶発現の障害となる。合計含有量が0.0100%以下であれば問題にならないため、上記元素の合計含有量を0.0100%以下とする。
上記元素の合計含有量の下限は特に設けないが、意図せずとも合計で0.0004%程度混入する場合がある。従い、上記元素の合計含有量の下限値は0.0004%としてもよい。
Total of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr: 0.0100% or less Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr may be mixed into steel as impurities. These elements bind with S in the steel and suppress the formation of MnS, an important inhibitor of secondary recrystallization, thereby hindering the onset of secondary recrystallization. Since there is no problem if the total content is 0.0100% or less, the total content of the above elements is set to 0.0100% or less.
Although there is no particular lower limit for the total content of the above elements, they may be unintentionally mixed in at a total amount of about 0.0004%, so the lower limit for the total content of the above elements may be set at 0.0004%.

残部:Fe及び不純物
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成は、上述の元素を含有し、残部は、Fe及び不純物であることを基本とする。しかしながら、磁気特性を高めることを目的として、さらにCu、Cr、Sn、Se、Sb、Bi、Moを以下に示す範囲で含有してもよい。ただし、これらの元素は必須元素ではなく、下限は0%である。
ここで、不純物とは、母材鋼板を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものであり、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用に悪影響を及ぼさない含有量で含有することを許容される元素を意味する。
The chemical composition of the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment basically contains the above-mentioned elements, with the balance being Fe and impurities. However, for the purpose of improving magnetic properties, Cu, Cr, Sn, Se, Sb, Bi, and Mo may also be contained in the ranges shown below. However, these elements are not essential elements, and the lower limit is 0%.
Here, impurities refer to elements that are mixed in from raw materials such as ore or scrap, or the manufacturing environment, when the base steel sheet is industrially manufactured, and are permissible to be contained in amounts that do not adversely affect the function of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment.

Cu:0~0.50%
Cu(銅)は、二次再結晶組織におけるGoss方位占有率の増加に寄与する元素である。そのため、含有させてもよい。上記効果を得るためには、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Cu含有量は、より好ましくは0.02%以上、さらに好ましくは0.03%以上である。
一方、Cu含有量が0.50%を超える場合には、熱間圧延中に鋼板が脆化する。そのため、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板では、Cu含有量を0.50%以下とする。Cu含有量は、好ましくは0.30%以下、より好ましくは0.10%以下である。
Cu: 0-0.50%
Cu (copper) is an element that contributes to increasing the Goss orientation occupancy rate in the secondary recrystallized structure. Therefore, it may be contained. To achieve the above effect, the Cu content is preferably 0.01% or more. The Cu content is more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Cu content exceeds 0.50%, the steel sheet becomes embrittled during hot rolling. Therefore, the Cu content of the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment is set to 0.50% or less. The Cu content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Cr:0~0.50%
Cr(クロム)は、二次再結晶組織におけるGoss方位占有率の増加に寄与して磁気特性を向上させる元素である。そのため、含有させてもよい。上記効果を得るためには、Cr含有量を、0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上であることがより好ましく、0.03%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Cr含有量が0.50%を超える場合には、Cr酸化物が形成され、磁気特性が低下する。そのため、Cr含有量は、0.50%以下とする。Cr含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Cr: 0-0.50%
Cr (chromium) is an element that contributes to increasing the Goss orientation occupancy rate in the secondary recrystallized structure and improves magnetic properties. Therefore, Cr may be added. To achieve the above effect, the Cr content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Cr content exceeds 0.50%, Cr oxides are formed, resulting in a deterioration in magnetic properties. Therefore, the Cr content is set to 0.50% or less. The Cr content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Sn:0~0.50%
Sn(スズ)は、結晶組織制御を通じ、磁気特性改善に寄与する元素である。そのため、含有させてもよい。磁気特性改善効果を得るためには、Sn含有量を0.01%以上とすることが好ましい。磁気特性と被膜密着性との両立を考慮すると、Sn含有量は、より好ましくは0.02%以上、さらに好ましくは0.03%以上である。
一方、Sn含有量が0.50%を超える場合には、グラス被膜が劣化し、かつ磁区細分化に十分な張力が得られず、鉄損特性が劣化する。そのため、Sn含有量は0.50%以下とする。Sn含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Sn: 0-0.50%
Sn (tin) is an element that contributes to improving magnetic properties through crystal structure control. Therefore, it may be contained. In order to obtain the effect of improving magnetic properties, the Sn content is preferably 0.01% or more. In consideration of achieving both magnetic properties and coating adhesion, the Sn content is more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Sn content exceeds 0.50%, the glass coating deteriorates, and sufficient tension for magnetic domain refinement cannot be obtained, resulting in poor core loss characteristics. Therefore, the Sn content is set to 0.50% or less. The Sn content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Se:0~0.020%
Se(セレン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Se含有量を0.001%以上とすることが好ましい。磁気特性と被膜密着性との両立を考慮すると、Se含有量は、より好ましくは0.003%以上であり、さらに好ましくは0.006%以上である。
一方、Se含有量が0.020%を越えると、グラス被膜の密着性が劣化する。従って、Se含有量を0.020%以下とする。Se含有量は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
Se: 0-0.020%
Se (selenium) is an element that has the effect of improving magnetic properties. Therefore, it may be contained. If it is contained, the Se content is preferably 0.001% or more to effectively exhibit the effect of improving magnetic properties. In consideration of achieving both magnetic properties and coating adhesion, the Se content is more preferably 0.003% or more, and even more preferably 0.006% or more.
On the other hand, if the Se content exceeds 0.020%, the adhesion of the glass coating deteriorates. Therefore, the Se content is set to 0.020% or less. The Se content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less.

Sb:0~0.50%
Sb(アンチモン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Sbを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Sb含有量を0.005%以上とすることが好ましい。Sb含有量は、より好ましくは0.01%以上であり、さらに好ましくは0.02%以上である。
一方、Sb含有量が0.50%を越えると、グラス被膜の密着性が顕著に劣化する。従って、Sb含有量を0.50%以下とする。Sb含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Sb: 0-0.50%
Sb (antimony) is an element that has a magnetic property improving effect. Therefore, it may be contained. When Sb is contained, the Sb content is preferably 0.005% or more in order to effectively exhibit the magnetic property improving effect. The Sb content is more preferably 0.01% or more, and even more preferably 0.02% or more.
On the other hand, if the Sb content exceeds 0.50%, the adhesion of the glass coating significantly deteriorates. Therefore, the Sb content is set to 0.50% or less. The Sb content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Bi:0~0.020%
Bi(ビスマス)は、方向性電磁鋼板の磁束密度を、より一層高めることができる元素である。そのため、含有させてもよい。効果を得る場合、Bi含有量を0.001%以上とすることが好ましい。
一方、母材鋼板においてBi含有量が0.020%を超えると、磁気特性が劣化する。そのため、母材鋼板におけるBi含有量は、0.020%以下とする。Bi含有量は、好ましくは0.010%以下であり、より好ましくは0.005%以下であり、さらに好ましくは0.002%以下であり、一層好ましくは0.001%未満である。
Bi: 0~0.020%
Bi (bismuth) is an element that can further increase the magnetic flux density of grain-oriented electrical steel sheets. Therefore, Bi may be added. To obtain this effect, the Bi content is preferably 0.001% or more.
On the other hand, if the Bi content in the base steel sheet exceeds 0.020%, the magnetic properties deteriorate. Therefore, the Bi content in the base steel sheet is set to 0.020% or less. The Bi content is preferably 0.010% or less, more preferably 0.005% or less, even more preferably 0.002% or less, and even more preferably less than 0.001%.

Mo:0~0.50%
Mo(モリブデン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Moを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Mo含有量は、より好ましくは0.02%以上であり、さらに好ましくは0.03%以上である。
一方、Mo含有量が0.50%を越えると、冷間圧延性が劣化し、破断に至る可能性がある。従って、Mo含有量を0.50%以下とする。Mo含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Mo: 0~0.50%
Mo (molybdenum) is an element that has a magnetic property improving effect. Therefore, it may be contained. When Mo is contained, the Mo content is preferably 0.01% or more in order to effectively exhibit the magnetic property improving effect. The Mo content is more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Mo content exceeds 0.50%, the cold rolling property deteriorates and there is a possibility of fracture. Therefore, the Mo content is set to 0.50% or less. The Mo content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

上述の通り、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の母材鋼板の化学組成は、上述の必須の元素を含有し、残部がFe及び不純物である、もしくは、上述の必須の元素を含有し、さらに任意元素の1種または2種以上を含有し、残部がFe及び不純物である。 As described above, the chemical composition of the base steel sheet of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment contains the essential elements described above, with the balance being Fe and impurities, or contains the essential elements described above and one or more optional elements, with the balance being Fe and impurities.

母材鋼板の化学組成を、母材鋼板上にグラス被膜と張力付与性絶縁被膜とを有する方向性電磁鋼板から得るには、方向性電磁鋼板にアルカリ溶液による洗浄処理を実施し、張力付与性絶縁被膜を除去したうえで、更に、酸洗によるグラス被膜の除去処理を実施して母材鋼板を得る。得られた母材鋼板に対し、ドリルを用いて、母材鋼板から切粉を生成させ、その切粉を採取する。採取された切粉を酸に溶解させた溶解液を得る。溶解液に対して、ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)を用いて測定すればよい。
その際、CおよびSは燃焼-赤外線吸収法を用い、Nは不活性ガス融解-熱伝導度法を用い、Oは不活性ガス融解-非分散型赤外線吸収法を用いて測定すればよい。
To obtain the chemical composition of a base steel sheet from a grain-oriented electrical steel sheet having a glass coating and a tension-imparting insulating coating on the base steel sheet, the grain-oriented electrical steel sheet is washed with an alkaline solution to remove the tension-imparting insulating coating, and then the glass coating is removed by pickling to obtain a base steel sheet. A drill is used to generate chips from the obtained base steel sheet, and the chips are collected. The collected chips are dissolved in acid to obtain a solution. The solution can be measured using ICP-AES (Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry).
In this case, C and S may be measured using the combustion-infrared absorption method, N may be measured using the inert gas fusion-thermal conductivity method, and O may be measured using the inert gas fusion-non-dispersive infrared absorption method.

張力付与性絶縁被膜の除去方法として、具体的には、被膜を有する方向性電磁鋼板を、NaOH:30~50質量%+HO:50~70質量%の80~90℃の水酸化ナトリウム水溶液に、5~10分間浸漬した後に、水洗して乾燥させる。これにより、方向性電磁鋼板から張力付与性絶縁被膜を除去できる。張力付与性絶縁被膜の厚さに応じて、上記の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬する時間を変えればよい。
また、張力付与性絶縁被膜を除去後、濃度30~40%の塩酸に、80~90℃で1~10分、浸漬した後に、水洗して乾燥させることで、グラス被膜が除去できる。
上述のように絶縁被膜の除去はアルカリ溶液、グラス被膜の除去は塩酸を用いる、といったように使い分けて除去する。絶縁被膜およびグラス被膜を除去することで、鋼板が現出して母材鋼板の化学組成が測定可能となる。
Specifically, the tension-imparting insulating coating can be removed by immersing the grain-oriented electrical steel sheet having the coating in an aqueous sodium hydroxide solution containing 30-50% by mass of NaOH and 50-70% by mass of H 2 O at 80-90°C for 5-10 minutes, followed by rinsing with water and drying. This allows the tension-imparting insulating coating to be removed from the grain-oriented electrical steel sheet. The time for immersion in the aqueous sodium hydroxide solution can be adjusted depending on the thickness of the tension-imparting insulating coating.
After removing the tension-applying insulating coating, the glass coating can be removed by immersing the wire in 30 to 40% hydrochloric acid at 80 to 90°C for 1 to 10 minutes, followed by rinsing with water and drying.
As mentioned above, the insulating coating is removed with an alkaline solution, the glass coating with hydrochloric acid, etc. By removing the insulating coating and the glass coating, the steel sheet is exposed, allowing the chemical composition of the base steel sheet to be measured.

<グラス被膜>
本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、母材鋼板の表面上にグラス被膜が形成されている。
グラス被膜は、ケイ酸マグネシウムを主成分とする無機質の被膜である。グラス被膜は、仕上げ焼鈍において、母材鋼板の表面に塗布されたマグネシア(MgO)を含む焼鈍分離剤と母材鋼板の表面の成分とが反応することにより形成され、焼鈍分離剤及び母材鋼板の成分に由来する組成(より詳細には、MgSiOを主成分とする組成)を有する。
<Glass coating>
In the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, a glass coating is formed on the surface of the base steel sheet.
The glass coating is an inorganic coating primarily composed of magnesium silicate. The glass coating is formed during finish annealing by a reaction between an annealing separator containing magnesia (MgO) applied to the surface of the base steel sheet and the components on the surface of the base steel sheet, and has a composition derived from the components of the annealing separator and the base steel sheet (more specifically, a composition primarily composed of Mg2SiO4 ).

<張力付与性絶縁被膜>
本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、グラス被膜の表面上に張力付与性絶縁被膜が形成されている。
張力付与性絶縁被膜は、方向性電磁鋼板に電気絶縁性を付与することで渦電流損を低減して、方向性電磁鋼板の鉄損特性を向上させる。また、張力付与性絶縁被膜によれば、上記のような電気絶縁性以外にも、耐蝕性、耐熱性、すべり性といった種々の特性が得られる。
更に、張力付与性絶縁被膜は、方向性電磁鋼板に張力を付与するという機能を有する。方向性電磁鋼板に張力を付与して、方向性電磁鋼板における磁壁移動を容易にすることで、方向性電磁鋼板の鉄損特性を向上させることができる。
張力付与性絶縁被膜は、例えば、金属リン酸塩とシリカとを主成分とするコーティング液をグラス被膜の表面に塗布し、焼付けることによって形成される。
<Tension-applying insulating coating>
In the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, a tension-applying insulating coating is formed on the surface of the glass coating.
The tension-imparting insulating coating imparts electrical insulation to the grain-oriented electrical steel sheet, thereby reducing eddy current loss and improving the iron loss characteristics of the grain-oriented electrical steel sheet. In addition to the electrical insulation properties described above, the tension-imparting insulating coating also provides various other properties such as corrosion resistance, heat resistance, and slip resistance.
Furthermore, the tension-imparting insulating coating has the function of imparting tension to the grain-oriented electrical steel sheet. By applying tension to the grain-oriented electrical steel sheet, it is possible to facilitate domain wall motion in the grain-oriented electrical steel sheet, thereby improving the iron loss characteristics of the grain-oriented electrical steel sheet.
The tension-imparting insulating coating is formed, for example, by applying a coating liquid containing metal phosphate and silica as its main components to the surface of the glass coating and baking it.

<母材鋼板の板厚:0.18~0.22mm>
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、前述したように、従来は良好な被膜密着性及び低い鉄損(良好な鉄損特性)を両立することが困難であった、母材鋼板の板厚が0.18~0.22mmの方向性電磁鋼板において、良好な被膜密着性及び低い鉄損を両立することが可能な方向性電磁鋼板である。
<Base steel plate thickness: 0.18 to 0.22 mm>
As described above, the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment is a grain-oriented electrical steel sheet that can achieve both good coating adhesion and low iron loss (good iron loss characteristics) in a grain-oriented electrical steel sheet having a base steel sheet thickness of 0.18 to 0.22 mm, which has traditionally been difficult to achieve both good coating adhesion and low iron loss (good iron loss characteristics).

<グラス被膜及びグラス被膜と母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物が0.001~10.00個/μm含まれる>
本発明者らは、被膜密着性の向上を目的として焼鈍分離剤中にCe、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zr等の元素を含有させた場合に、鉄損特性が劣化する原因について検討した。その結果、最終製品である方向性電磁鋼板において、SrS、BaS、CaS、NdS、CeS、LaS、PrS、ZrS等の硫化物がグラス被膜中、またはグラス被膜と母材鋼板との境界領域に存在すると、その硫化物が磁壁をピン止めすることで、鉄損特性が劣化することを見出した。また、このような悪影響は、母材鋼板の板厚が薄い、すなわち方向性電磁鋼板において、グラス被膜やグラス被膜と母材鋼板との境界領域の占める割合が大きい場合に特に顕著になることが分かった。
<Cubic-type sulfides are contained in the glass coating and in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet at 0.001 to 10.00 particles/ μm2 >
The present inventors investigated the cause of deterioration in iron loss characteristics when elements such as Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr are contained in an annealing separator in order to improve coating adhesion. As a result, they found that in the final product, grain-oriented electrical steel sheet, sulfides such as SrS, BaS, CaS, NdS, CeS, LaS, PrS, and ZrS present in the glass coating or in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet pin the domain walls, thereby deteriorating the iron loss characteristics. Furthermore, they found that this adverse effect is particularly pronounced when the base steel sheet is thin, i.e., when the glass coating or the boundary region between the glass coating and the base steel sheet accounts for a large proportion of the grain-oriented electrical steel sheet.

本発明者らがさらに検討を行った結果、硫化物の結晶構造及び存在頻度によっては、鉄損への悪影響が小さくなることを見出した。すなわち、硫化物の結晶構造及び存在頻度を制御することで、鉄損特性の劣化を抑制できることを見出した。
具体的には、グラス被膜及びグラス被膜と母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物が0.001~10.00個/μmの個数密度で含まれる場合には、鉄損特性の劣化が抑制され、良好な被膜密着性と低い鉄損とを両立できることを見出した。
Cubicタイプの硫化物とは、金属元素(M)と硫黄(S)とが3次元的に周期性をもって配列しており、かつMとSとの結合周期の最小単位(単位胞)が立方体(Cubic)の硫化物を指す。Cubicタイプの硫化物が鉄損への悪影響が小さい理由は、地鉄との整合性が良い結晶構造であるからと考えられる。
グラス被膜及びグラス被膜と母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物の個数密度が0.001個/μm未満では、本実施形態の成分系ではCubicタイプではない硫化物が存在することになり、鉄損特性が劣化する。一方、Cubicタイプの硫化物の個数密度が10.00個/μmを超えても鉄損特性は劣化する。本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、析出物の結晶構造を制御することで、析出物の悪影響を最小化するが、Cubicタイプの硫化物の個数密度が10.00個/μmを超えた場合、結晶構造制御の如何に依らず磁気特性は劣化してしまう。好ましい範囲は0.003~5.00個/μm、より好ましい範囲は0.005~1.00個/μmである。
Cubicタイプの硫化物は、後述するように仕上げ焼鈍のヒートサイクルを制御して硫化物の結晶構造を変化させることによって生成する。
As a result of further investigation, the inventors have found that the adverse effect on iron loss can be reduced depending on the crystal structure and frequency of sulfides. In other words, they have found that the deterioration of iron loss characteristics can be suppressed by controlling the crystal structure and frequency of sulfides.
Specifically, they found that when cubic-type sulfides are contained in the glass coating and in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet at a number density of 0.001 to 10.00 particles/ μm2 , deterioration of iron loss characteristics is suppressed, and good coating adhesion and low iron loss can both be achieved.
Cubic-type sulfides refer to sulfides in which metal elements (M) and sulfur (S) are arranged three-dimensionally with periodicity, and the smallest unit (unit cell) of the bonding period between M and S is a cube (cubic). The reason that cubic-type sulfides have little adverse effect on iron loss is thought to be because they have a crystal structure that is well-matched with the base steel.
If the number density of cubic-type sulfides in the glass coating and in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet is less than 0.001/ μm2 , non-cubic-type sulfides will be present in the composition system of this embodiment, and the iron loss characteristics will deteriorate. On the other hand, if the number density of cubic-type sulfides exceeds 10.00/ μm2 , the iron loss characteristics will also deteriorate. In the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the adverse effects of precipitates are minimized by controlling the crystal structure of the precipitates, but if the number density of cubic-type sulfides exceeds 10.00/ μm2 , the magnetic properties will deteriorate regardless of crystal structure control. A preferred range is 0.003 to 5.00/ μm2 , and a more preferred range is 0.005 to 1.00/ μm2 .
Cubic type sulfides are produced by changing the crystal structure of sulfides by controlling the heat cycle of the final annealing, as will be described later.

Cubicタイプの硫化物の個数密度は、グラス被膜及びグラス被膜と母材鋼板との境界領域に対し、透過型電子顕微鏡(TEM)の電子線回折でCubicタイプの硫化物の有無を調査した後、TEMにより観察した画像に含まれるCubicタイプの硫化物の個数密度をカウントすればよい。個数密度の算出方法を以下に述べる。
観察倍率は指定しないが、例えば3000倍で硫化物の個数をカウントする。測定範囲は図1に示すように、板厚方向の断面で、サンプル表面からグラス被膜2と母材鋼板(地鉄)1との境界領域Bを含む。「境界領域」Bとは、グラス被膜2と母材鋼板1との界面を含む領域であり、母材鋼板1への嵌入構造を有したグラス被膜2の母材鋼板1側の最端部21と張力付与性絶縁被膜3側の最端部22とに挟まれる領域である。具体的には上記倍率にて、ランダムで10視野以上を観察し、各視野で観察された硫化物4の個数密度の平均値として算出する。観察視野は10視野以上であれば何視野でも良く、視野数が多いほど、評価精度が上がるが、20視野超観察をしても、評価精度の顕著な改善は望めない。従って、Cubicタイプの硫化物4の個数密度は10~20視野観察結果の平均値として評価する。個数密度とは単位面積当たりの硫化物個数である。したがって硫化物個数を面積で割る必要がある。ただし、ここでいう面積は視野全体ではなく、以下に示す被膜/地鉄界面面積である。被膜/地鉄界面の面積の導出について述べる。観察視野において、もっとも深い位置(母材鋼板側)に存在するグラス被膜の最端部を21特定する。図1に示すように、前記最端部21の底部からサンプル表面側(張力付与性絶縁被膜側)に亘る4μmを界面位置として定義する。次いで、観察視野の左右端部の長さを計測する。例えば図1では左右端部の長さは40μmである。そのため、この例では、界面面積は160μmとなる。この視野において、Cubicタイプの硫化物が5個観察された場合は、個数密度は0.03個/μmとなる。視野数10の測定結果であれば、この計算を異なる視野で10回繰り返し、得られた個数密度の平均値を求める。
グラス被膜かどうかの判断は、電子顕微鏡観察によれば、地鉄と色調が異なるため、目視判断も可能だが、電子線回折によって判断可能である。グラス被膜はMgSiO、MgAlを含むため、例えば、JCPDSカード番号の074-1678、034-189、または021-1152等で解析可能な電子線回折が得られれば、その部位がグラス被膜であると判断できる。電子線回折は物質同定を目的として実施するため、電子線回折の際の観察倍率は限定しない。
The number density of cubic type sulfides can be determined by investigating the presence or absence of cubic type sulfides in the glass coating and the boundary region between the glass coating and the base steel sheet by electron beam diffraction using a transmission electron microscope (TEM), and then counting the number density of cubic type sulfides contained in the image observed by the TEM. The method for calculating the number density is described below.
The observation magnification is not specified, but the number of sulfides is counted at, for example, 3000x. As shown in Figure 1 , the measurement range is a cross section in the sheet thickness direction, extending from the sample surface to the boundary region B between the glass coating 2 and the base steel sheet (base metal) 1. The "boundary region" B refers to the region including the interface between the glass coating 2 and the base steel sheet 1, and is the region sandwiched between the outermost end 21 of the glass coating 2, which has an inlaid structure into the base steel sheet 1, on the base steel sheet 1 side and the outermost end 22 of the tension-applying insulating coating 3 side. Specifically, at the above magnification, 10 or more fields are randomly observed, and the number density of sulfides 4 observed in each field is calculated as the average. Any number of fields can be observed, as long as it is 10 or more. The greater the number of fields, the higher the evaluation accuracy. However, observing more than 20 fields does not significantly improve evaluation accuracy. Therefore, the number density of cubic-type sulfides 4 is evaluated as the average of the observation results of 10 to 20 fields. The number density is the number of sulfides per unit area. Therefore, it is necessary to divide the number of sulfides by the area. However, the area referred to here does not refer to the entire field of view, but rather to the coating/base steel interface area, as shown below. The derivation of the coating/base steel interface area will now be described. In the observation field of view, the outermost edge 21 of the glass coating located at the deepest position (the base steel sheet side) is identified. As shown in Figure 1, the interface position is defined as a 4 μm distance from the bottom of the outermost edge 21 to the sample surface side (the tension-applying insulating coating side). Next, the lengths of the left and right edges of the observation field of view are measured. For example, in Figure 1, the length of the left and right edges is 40 μm. Therefore, in this example, the interface area is 160 μm² . If five cubic-type sulfides are observed in this field of view, the number density is 0.03/ μm² . If the measurement results are for 10 fields of view, this calculation is repeated 10 times in different fields of view, and the average of the obtained number densities is calculated.
Whether or not a part is a glass coating can be determined by electron microscope observation, as the color tone differs from that of the base steel, and so visual inspection is possible, but it can also be determined by electron diffraction. Since glass coatings contain Mg 2 SiO 4 and MgAl 2 O 4 , if electron diffraction that can be analyzed using JCPDS card numbers 074-1678, 034-189, or 021-1152, for example, is obtained, the part can be determined to be a glass coating. Since electron diffraction is performed for the purpose of material identification, there are no limitations on the observation magnification during electron diffraction.

<方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量が、母材鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量の1.5倍以上10.0倍以下>
本実施形態に係る方向性電磁鋼板では、方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量が、母材鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、Laの合計含有量の1.5倍以上であることは、母材鋼板ではなく、一次被膜に含まれるCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrが多いことを意味する。すなわち、この場合、被膜密着性がより向上するので好ましい。
一方で、10.0倍超であると、磁束密度の低下が懸念される。この原因は不明であるが、これらの元素はインヒビターであるMnSやAlNの熱的安定性を低下させる効果があり、二次再結晶を不安定にさせるためと考えられる。そのため、方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量が、母材鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、Laの合計含有量の10.0倍以下であることが好ましい。
<The total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the grain-oriented electrical steel sheet is 1.5 to 10.0 times the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the base steel sheet>
In the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the grain-oriented electrical steel sheet is at least 1.5 times the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, and La in the base steel sheet, which means that the primary coating contains more Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr than the base steel sheet. In other words, this is preferable because it further improves coating adhesion.
On the other hand, if the content exceeds 10.0 times, there is a concern that the magnetic flux density may decrease. Although the reason for this is unknown, it is thought that these elements have the effect of reducing the thermal stability of the inhibitors MnS and AlN, making secondary recrystallization unstable. Therefore, it is preferable that the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the grain-oriented electrical steel sheet is 10.0 times or less the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, and La in the base steel sheet.

母材鋼板および方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量は、以下の方法で求めることができる。
母材鋼板における上記元素の合計含有量は、上述したように、先ず張力付与性絶縁被膜を除去し、次いでグラス被膜を除去した方向性電磁鋼板(母材鋼板)に対して、ICP-AESを実施して、化学組成の元素分析を実施することで、得られる。
一方、方向性電磁鋼板(地鉄(母材鋼板)、一次被膜(グラス被膜)及び二次被膜(張力付与性絶縁被膜)を備える)におけるCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量については上述したような被膜除去処理を実施せず、ドリルを用いて、方向性電磁鋼板の全厚から切粉を生成し、その切粉を採取する。採取された切粉を酸に溶解させた溶解液を得る。溶解液に対して、ICP-AESを実施して、化学組成の元素分析を実施することで得られる。
The total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the base steel sheet and the grain-oriented electrical steel sheet can be determined by the following method.
As described above, the total content of the above elements in the base steel sheet can be obtained by first removing the tension-applying insulating coating and then removing the glass coating from the grain-oriented electrical steel sheet (base steel sheet), and then performing ICP-AES to perform elemental analysis of the chemical composition.
On the other hand, the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in grain-oriented electrical steel sheet (comprising a base steel (base steel sheet), a primary coating (glass coating), and a secondary coating (tension-applying insulating coating)) is determined by using a drill to generate chips from the entire thickness of the grain-oriented electrical steel sheet, without carrying out the coating removal process described above, and then collecting the chips. The collected chips are dissolved in acid to obtain a solution, which is then subjected to ICP-AES to perform elemental analysis of the chemical composition.

<製造方法>
本実施形態に係る方向性電磁鋼板は、以下の工程を含む製造方法によって製造できる。
(i)質量%で、C:0.010~0.200%、Si:3.00~3.80%、Sol-Al:0.010~0.050%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、S:0.005~0.050%、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.50%、Bi:0~0.020%、Mo:0~0.50%、残部:Fe及び不純物を含有する鋼片を加熱する加熱工程
(ii)前記鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る熱間圧延工程
(iii)前記前記熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程
(iv)前記熱延焼鈍鋼板に対し、一回の冷間圧延、又は、中間焼鈍をはさむ複数回の冷間圧延を施して、板厚が0.18~0.22mmの冷延鋼板を得る冷間圧延工程
(v)前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程
(vi)前記脱炭焼鈍鋼板に対して焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を行って仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程
(vii)前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程
以下、これら工程について、詳細に説明する。以下の説明において、各工程における何らかの条件が記載されていない場合には、公知の条件を適宜適用して各工程を行うことが可能である。
<Manufacturing method>
The grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment can be manufactured by a manufacturing method including the following steps.
(i) a heating step of heating a steel slab containing, in mass%, C: 0.010 to 0.200%, Si: 3.00 to 3.80%, Sol-Al: 0.010 to 0.050%, Mn: 0.01 to 0.50%, N: 0.020% or less, S: 0.005 to 0.050%, Cu: 0 to 0.50%, Cr: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.50%, Se: 0 to 0.020%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.020%, Mo: 0 to 0.50%, and the balance: Fe and impurities; (ii) a hot rolling step of hot rolling the steel slab to obtain a hot-rolled steel sheet; (iv) a cold rolling process in which the hot-rolled annealed steel sheet is subjected to a single cold rolling or multiple cold rolling processes with intermediate annealing in between to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 0.18 to 0.22 mm; (v) a decarburization annealing process in which the cold-rolled steel sheet is subjected to decarburization annealing to obtain a decarburization annealed steel sheet; (vi) a finish annealing process in which an annealing separator is applied to the decarburization annealed steel sheet and then finish annealed to obtain a finish annealed steel sheet; and (vii) an insulating coating formation process in which an insulating coating is formed on the surface of the finish annealed steel sheet. These processes will be described in detail below. In the following description, unless certain conditions for each process are described, each process can be performed by appropriately applying known conditions.

<加熱工程>
加熱工程では、続く熱間圧延工程に先立って所定の化学組成を有する鋼片(スラブ等)を加熱する。加熱温度は、1100~1450℃の範囲内とすることが好ましい。加熱温度が1100℃を下回ると、続く熱間圧延が困難になり、生産に悪影響を及ぼす。一方、1450℃超で加熱すると、スラブ等が溶融してしまい、熱間圧延が困難になる。良好な磁束密度を得るためのより好ましい加熱温度は、1300℃以上1400℃以下である。この温度範囲に制御することでインヒビターが鋼中に均一に分散できるようになる。
<Heating process>
In the heating process, a steel billet (slab, etc.) having a predetermined chemical composition is heated prior to the subsequent hot rolling process. The heating temperature is preferably within the range of 1100 to 1450°C. If the heating temperature is below 1100°C, the subsequent hot rolling becomes difficult, adversely affecting production. On the other hand, if the heating temperature exceeds 1450°C, the slab, etc., melts, making hot rolling difficult. A more preferable heating temperature for obtaining a good magnetic flux density is 1300°C or higher and 1400°C or lower. By controlling the temperature within this range, the inhibitor can be uniformly dispersed in the steel.

<鋼片の化学組成について>
加熱工程に供される鋼片の化学組成について、以下で簡単に説明する。以下の説明において、特に断りのない限り、「%」の表記は「質量%」を表わすものとする。
<Chemical composition of steel billets>
The chemical composition of the steel slab to be subjected to the heating step will be briefly described below. In the following description, unless otherwise specified, the notation "%" represents "mass %".

C:0.010~0.200%
C(炭素)は、磁束密度の改善効果を示す元素であるが、鋼片のC含有量が0.200%を超える場合には、二次再結晶焼鈍(すなわち、仕上げ焼鈍)において鋼が相変態し、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と低い鉄損とが得られない。そのため、鋼片のC含有量を0.200%以下とする。C含有量が少ないほど鉄損低減にとって好ましい。鉄損低減の観点から、C含有量は、好ましくは0.150%以下であり、より好ましくは0.100%以下である。
一方、鋼片のC含有量が0.010%未満である場合には、磁束密度の改善効果を得ることができない。従って、鋼片のC含有量は、0.010%以上とする。C含有量は、好ましくは0.040%以上であり、より好ましくは0.060%以上である。
C: 0.010-0.200%
C (carbon) is an element that has an effect of improving magnetic flux density. However, if the C content of a steel slab exceeds 0.200%, the steel undergoes a phase transformation during secondary recrystallization annealing (i.e., finish annealing), and secondary recrystallization does not proceed sufficiently, making it impossible to obtain good magnetic flux density and low iron loss. Therefore, the C content of the steel slab is set to 0.200% or less. The lower the C content, the better for reducing iron loss. From the viewpoint of reducing iron loss, the C content is preferably 0.150% or less, and more preferably 0.100% or less.
On the other hand, if the C content of the steel bloom is less than 0.010%, the effect of improving the magnetic flux density cannot be obtained. Therefore, the C content of the steel bloom is set to 0.010% or more. The C content is preferably 0.040% or more, and more preferably 0.060% or more.

Si:3.00~3.80%
Si(ケイ素)は、鋼の電気抵抗(比抵抗)を高めて鉄損の一部を構成する渦電流損を低減するのに、極めて有効な元素である。鋼片のSi含有量が3.00%未満である場合には、二次再結晶焼鈍において鋼が相変態して、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と低い鉄損とが得られない。そのため、鋼片のSi含有量は3.00%以上とする。鋼片のSi含有量は、好ましくは3.10%以上であり、より好ましくは3.20%以上である。
一方、Si含有量が3.80%を超える場合には、鋼板が脆化し、製造工程での通板性が顕著に劣化する。そのため、鋼片のSi含有量は3.80%以下とする。鋼片のSi含有量は、好ましくは3.60%以下であり、より好ましくは3.50%以下である。
Si: 3.00-3.80%
Silicon (Si) is an extremely effective element for increasing the electrical resistance (resistivity) of steel and reducing eddy current loss, which constitutes part of iron loss. If the Si content of a steel slab is less than 3.00%, the steel undergoes phase transformation during secondary recrystallization annealing, preventing sufficient secondary recrystallization, and preventing good magnetic flux density and low iron loss from being obtained. Therefore, the Si content of the steel slab is set to 3.00% or more. The Si content of the steel slab is preferably 3.10% or more, and more preferably 3.20% or more.
On the other hand, if the Si content exceeds 3.80%, the steel sheet becomes embrittled and the sheet threadability in the manufacturing process deteriorates significantly. Therefore, the Si content of the steel billet is set to 3.80% or less. The Si content of the steel billet is preferably 3.60% or less, and more preferably 3.50% or less.

Sol-Al:0.010~0.050%
酸可溶性アルミニウム(Sol-Al)は、方向性電磁鋼板において二次再結晶を左右するインヒビターと呼ばれる化合物のうち、主要なインヒビターの構成元素であり、本実施形態に係る母材鋼板において、二次再結晶発現の観点から必須の元素である。鋼片のSol-Al含有量が0.010%未満である場合には、インヒビターとして機能するAlNが十分に生成せず、二次再結晶が不十分となって、鉄損特性が向上しない。そのため、鋼片において、Sol-Al含有量は、0.010%以上とする。Sol-Al含有量は、好ましくは、0.015%以上であり、より好ましくは0.020%である。
一方、Sol-Al含有量が0.050%を超える場合には、鋼板の脆化が顕著となる。そのため、鋼片のSol-Al含有量は、0.050%以下とする。Sol-Al含有量は、好ましくは0.040%以下であり、より好ましくは0.030%以下である。
Sol-Al: 0.010-0.050%
Acid-soluble aluminum (Sol-Al) is a constituent element of a major inhibitor among compounds called inhibitors that affect secondary recrystallization in grain-oriented electrical steel sheets, and is an essential element in the base steel sheet according to this embodiment from the viewpoint of secondary recrystallization occurrence. If the Sol-Al content of the steel slab is less than 0.010%, AlN, which functions as an inhibitor, is not sufficiently generated, secondary recrystallization becomes insufficient, and iron loss characteristics do not improve. Therefore, the Sol-Al content of the steel slab is set to 0.010% or more. The Sol-Al content is preferably 0.015% or more, and more preferably 0.020%.
On the other hand, if the Sol-Al content exceeds 0.050%, the embrittlement of the steel sheet becomes significant. Therefore, the Sol-Al content of the steel slab is set to 0.050% or less. The Sol-Al content is preferably 0.040% or less, and more preferably 0.030% or less.

Mn:0.01~0.50%
Mn(マンガン)は、主要なインヒビターの一つであるMnSを形成する、重要な元素である。鋼片のMn含有量が0.01%未満である場合には、二次再結晶を生じさせるのに必要なMnSの絶対量が不足する。そのため、鋼片のMn含有量は、0.01%以上とする。Mn含有量は、好ましくは0.03%以上であり、より好ましくは0.06%以上である。
一方、鋼片のMn含有量が0.50%を超える場合には、二次再結晶焼鈍において鋼が相変態し、二次再結晶が十分に進行せず、良好な磁束密度と低い鉄損とが得られない。そのため、鋼片のMn含有量は、0.50%以下とする。Mn含有量は、好ましくは0.40%以下であり、より好ましくは0.30%以下である。
Mn: 0.01-0.50%
Mn (manganese) is an important element that forms MnS, one of the main inhibitors. If the Mn content of a steel slab is less than 0.01%, the absolute amount of MnS necessary to cause secondary recrystallization is insufficient. Therefore, the Mn content of a steel slab is set to 0.01% or more. The Mn content is preferably 0.03% or more, and more preferably 0.06% or more.
On the other hand, if the Mn content of the steel slab exceeds 0.50%, the steel undergoes a phase transformation during secondary recrystallization annealing, and secondary recrystallization does not proceed sufficiently, making it difficult to obtain good magnetic flux density and low iron loss. Therefore, the Mn content of the steel slab is set to 0.50% or less. The Mn content is preferably 0.40% or less, and more preferably 0.30% or less.

N:0.020%以下
N(窒素)は、上記の酸可溶性Alと反応して、インヒビターとして機能するAlNを形成する元素である。鋼片のN含有量が0.020%を超える場合には、冷間圧延時、鋼板中にブリスター(空孔)が生じるうえに、鋼板の強度が上昇し、製造時の通板性が悪化する。そのため、鋼片のN含有量を0.020%以下とする。N含有量は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。AlNをインヒビターとして活用しないのであれば、N含有量の下限値は0%を含みうる。しかしながら、化学分析の検出限界値が0.0001%であるため、実用鋼板において、実質的なN含有量の下限値は、0.0001%である。一方、Alと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成するためには、鋼片のN含有量は0.001%以上であることが好ましく、0.005%以上であることがより好ましい。
N: 0.020% or less N (nitrogen) is an element that reacts with the acid-soluble Al to form AlN, which functions as an inhibitor. If the N content of a steel slab exceeds 0.020%, blisters (voids) are formed in the steel sheet during cold rolling, and the strength of the steel sheet increases, resulting in poor sheet threadability during production. Therefore, the N content of the steel slab is set to 0.020% or less. The N content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less. If AlN is not utilized as an inhibitor, the lower limit of the N content may include 0%. However, since the detection limit of chemical analysis is 0.0001%, the lower limit of the N content in practical steel sheets is essentially 0.0001%. On the other hand, in order to bond with Al to form AlN, which functions as an inhibitor, the N content of the steel slab is preferably 0.001% or more, and more preferably 0.005% or more.

S:0.005~0.050%
S(硫黄)は、上記Mnと反応することで、インヒビターであるMnSを形成する重要な元素である。鋼片のS含有量が0.005%未満である場合には、十分なインヒビター効果を得ることができない。そのため、鋼片のS含有量を0.005%以上とする。S含有量は、好ましくは0.010%以上であり、より好ましくは0.020%以上である。
一方、鋼片のS含有量が0.050%を超える場合には、熱間脆性の原因となり、熱間圧延が著しく困難となる。そのため、鋼片のS含有量は0.050%以下とする。S含有量は、好ましくは0.040%以下であり、より好ましくは0.030%以下である。
S: 0.005-0.050%
S (sulfur) is an important element that reacts with the above-mentioned Mn to form MnS, an inhibitor. If the S content of the steel slab is less than 0.005%, a sufficient inhibitor effect cannot be obtained. Therefore, the S content of the steel slab is set to 0.005% or more. The S content is preferably 0.010% or more, and more preferably 0.020% or more.
On the other hand, if the S content of the steel slab exceeds 0.050%, it causes hot embrittlement, making hot rolling extremely difficult. Therefore, the S content of the steel slab is set to 0.050% or less. The S content is preferably 0.040% or less, and more preferably 0.030% or less.

残部:Fe及び不純物
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼片の化学組成は、上述の元素を含有し、残部は、Fe及び不純物であることを基本とする。しかしながら、磁気特性を高めることを目的として、さらにCu、Cr、Sn、Se、Sb、Bi、Moを以下に示す範囲で含有してもよい。
ここで、不純物とは、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものであり、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用に悪影響を及ぼさない含有量で含有することを許容される元素を意味する。
The chemical composition of the steel billet used to manufacture the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment basically contains the above-mentioned elements, with the balance being Fe and impurities. However, for the purpose of improving magnetic properties, the steel billet may further contain Cu, Cr, Sn, Se, Sb, Bi, and Mo in the ranges shown below.
Here, impurities refer to elements that are mixed in from raw materials such as ore or scrap, or the manufacturing environment, and are permissible to be contained in amounts that do not adversely affect the function of the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment.

Cu:0~0.50%
Cu(銅)は、二次再結晶の組織におけるGoss方位占有率の増加に寄与するとともに、グラス被膜の密着性の向上に寄与する元素である。そのため、含有させてもよい。上記効果を得る場合、Cu含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Cu含有量は、より好ましくは0.02%以上、さらに好ましくは0.03%以上である。
一方、Cu含有量が0.50%を超える場合には、熱間圧延中に鋼板が脆化する。そのため、鋼片のCu含有量を0.50%以下とする。Cu含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Cu: 0-0.50%
Cu (copper) is an element that contributes to increasing the Goss orientation occupancy rate in the secondary recrystallization structure and also contributes to improving the adhesion of the glass coating. Therefore, it may be added. To obtain the above effects, the Cu content is preferably 0.01% or more. The Cu content is more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Cu content exceeds 0.50%, the steel sheet becomes embrittled during hot rolling. Therefore, the Cu content of the steel slab is set to 0.50% or less. The Cu content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Cr:0~0.50%
Cr(クロム)は、後述するSn及びCuと同様に、二次再結晶組織におけるGoss方位占有率の増加に寄与して磁気特性を向上させるとともに、グラス被膜の密着性の向上に寄与する元素である。そのため、含有させてもよい。上記効果を得るためには、Cr含有量を、0.01%以上とすることが好ましく、0.02%以上とすることがより好ましく、0.03%以上とすることがさらに好ましい。
一方、Cr含有量が0.50%を超える場合には、Cr酸化物が形成され、磁気特性が低下する。そのため、Cr含有量は、0.50%以下とする。Cr含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Cr: 0-0.50%
Like Sn and Cu described below, Cr (chromium) is an element that contributes to increasing the Goss orientation occupancy rate in the secondary recrystallized structure, thereby improving magnetic properties, and also contributes to improving the adhesion of the glass coating. Therefore, Cr may be added. To achieve the above effects, the Cr content is preferably 0.01% or more, more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Cr content exceeds 0.50%, Cr oxides are formed, resulting in a deterioration in magnetic properties. Therefore, the Cr content is set to 0.50% or less. The Cr content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Sn:0~0.50%
Sn(スズ)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Snを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Sn含有量を0.01%以上とすることが好ましい。磁気特性と被膜密着性との両立を考慮すると、Sn含有量は、好ましくは0.02%以上であり、より好ましくは0.03%以上である。
一方、Sn含有量が0.50%を越えると、グラス被膜が顕著に劣化し、かつ磁区細分化に十分な張力が得られないので、鉄損特性が劣化する。従って、Sn含有量を0.50%以下とする。Sn含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Sn: 0-0.50%
Sn (tin) is an element that has a magnetic property improving effect. Therefore, it may be contained. When Sn is contained, the Sn content is preferably 0.01% or more in order to effectively exhibit the magnetic property improving effect. In consideration of achieving both magnetic properties and coating adhesion, the Sn content is preferably 0.02% or more, and more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Sn content exceeds 0.50%, the glass coating deteriorates significantly, and sufficient tension for magnetic domain refinement is not obtained, resulting in poor core loss characteristics. Therefore, the Sn content is set to 0.50% or less. The Sn content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Se:0~0.020%
Se(セレン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Seを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Se含有量を0.001%以上とすることが好ましい。磁気特性と被膜密着性との両立を考慮すると、Se含有量は、より好ましくは0.003%以上であり、さらに好ましくは0.006%以上である。
一方、Se含有量が0.020%を越えると、グラス被膜が著しく劣化する。従って、Se含有量を0.020%以下とする。Se含有量は、好ましくは0.015%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
Se: 0-0.020%
Se (selenium) is an element that has the effect of improving magnetic properties. Therefore, it may be contained. When Se is contained, the Se content is preferably 0.001% or more in order to effectively exhibit the effect of improving magnetic properties. In consideration of achieving both magnetic properties and coating adhesion, the Se content is more preferably 0.003% or more, and even more preferably 0.006% or more.
On the other hand, if the Se content exceeds 0.020%, the glass coating will deteriorate significantly. Therefore, the Se content is set to 0.020% or less. The Se content is preferably 0.015% or less, and more preferably 0.010% or less.

Sb:0~0.50%
Sb(アンチモン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Sbを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Sb含有量を0.005%以上とすることが好ましい。磁気特性と被膜密着性との両立を考慮すると、Sb含有量は、好ましくは0.005%以上であり、より好ましくは0.01%以上である。
一方、Sb含有量が0.50%を越えると、グラス被膜が顕著に劣化する。従って、Sb含有量を0.50%以下とする。Sb含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Sb: 0-0.50%
Sb (antimony) is an element that has the effect of improving magnetic properties. Therefore, it may be contained. When Sb is contained, the Sb content is preferably 0.005% or more in order to effectively exhibit the effect of improving magnetic properties. In consideration of achieving both magnetic properties and coating adhesion, the Sb content is preferably 0.005% or more, and more preferably 0.01% or more.
On the other hand, if the Sb content exceeds 0.50%, the glass coating deteriorates significantly. Therefore, the Sb content is set to 0.50% or less. The Sb content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

Bi:0~0.020%
Bi(ビスマス)は、磁気特性を向上させる効果を有する元素である。そのため含有させてもよい。Biは任意元素である。Biを含有させる場合は、磁気特性向上効果を良好に発揮するべく、Bi含有量を、0.0005%以上とすることが好ましく、0.001%以上とすることがより好ましい。
一方、Biの含有量が0.020%を超えると、冷延時の通板性が劣化することがある。そのため、Bi含有量は0.020%以下とする。また、仕上げ焼鈍時の純化が不十分で最終製品にBiが不純物として過剰に残留すると、磁気特性に悪影響を及ぼすことがある。そのため、Bi含有量は、好ましくは0.015%以下、より好ましくは0.010%以下である。
Bi: 0~0.020%
Bi (bismuth) is an element that has the effect of improving magnetic properties. Therefore, it may be contained. Bi is an optional element. When Bi is contained, in order to effectively exhibit the effect of improving magnetic properties, the Bi content is preferably 0.0005% or more, and more preferably 0.001% or more.
On the other hand, if the Bi content exceeds 0.020%, the sheet threadability during cold rolling may deteriorate. Therefore, the Bi content is set to 0.020% or less. Furthermore, if the purification during finish annealing is insufficient and excessive Bi remains as an impurity in the final product, it may adversely affect the magnetic properties. Therefore, the Bi content is preferably 0.015% or less, more preferably 0.010% or less.

Mo:0~0.50%
Mo(モリブデン)は、磁気特性改善効果を有する元素である。そのため、含有させてもよい。Moを含有させる場合は、磁気特性改善効果を良好に発揮するべく、Mo含有量を0.01%以上とすることが好ましい。Mo含有量は、より好ましくは0.02%以上であり、さらに好ましくは0.03%以上である。
一方、Mo含有量が0.50%を越えると、冷間圧延性が劣化し破断に至る可能性がある。従って、Mo含有量を0.50%以下とする。Mo含有量は、好ましくは0.30%以下であり、より好ましくは0.10%以下である。
Mo: 0~0.50%
Mo (molybdenum) is an element that has a magnetic property improving effect. Therefore, it may be contained. When Mo is contained, the Mo content is preferably 0.01% or more in order to effectively exhibit the magnetic property improving effect. The Mo content is more preferably 0.02% or more, and even more preferably 0.03% or more.
On the other hand, if the Mo content exceeds 0.50%, the cold rolling property may deteriorate, leading to fracture. Therefore, the Mo content is set to 0.50% or less. The Mo content is preferably 0.30% or less, and more preferably 0.10% or less.

以上のような化学成分を有する鋼片は、以下で詳述するような工程を経て方向性電磁鋼板となった場合、炭素(C)、酸可溶性アルミニウム(Sol-Al)、窒素(N)、及び、硫黄(S)、Bi(ビスマス)以外の成分については、概ね鋼片の際と同様の含有量が保持される。一方、炭素(C)、酸可溶性アルミニウム(Sol-Al)、窒素(N)、及び、硫黄(S)、Bi(ビスマス)については、以下で詳述するような工程を経ることで、含有量が変化し得る。 When a steel slab having the above chemical composition is made into grain-oriented electrical steel sheet through the processes detailed below, the contents of all elements other than carbon (C), acid-soluble aluminum (Sol-Al), nitrogen (N), sulfur (S), and Bi (bismuth) are generally maintained at the same levels as in the steel slab. However, the contents of carbon (C), acid-soluble aluminum (Sol-Al), nitrogen (N), sulfur (S), and Bi (bismuth) may change as a result of the processes detailed below.

<熱間圧延工程>
熱間圧延工程は、加熱された鋼片を熱間圧延して熱延鋼板とする工程である。熱間圧延条件については、特に限定されず、求められる特性に基づいて適宜設定すればよい。熱延鋼板の板厚は、例えば、2.0mm以上3.0mm以下の範囲内であることが好ましい。
<Hot rolling process>
The hot rolling process is a process in which the heated steel slab is hot-rolled to produce a hot-rolled steel sheet. The hot-rolling conditions are not particularly limited and may be appropriately set based on the desired properties. The thickness of the hot-rolled steel sheet is preferably in the range of 2.0 mm to 3.0 mm, for example.

<熱延板焼鈍工程>
熱延板焼鈍工程は、熱間圧延工程を経て製造された熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板とする工程である。このような焼鈍処理を施すことで、鋼板組織に再結晶が生じ、良好な磁気特性を実現することが可能となる。
<Hot-rolled sheet annealing process>
The hot-rolled steel sheet annealing process is a process in which a hot-rolled steel sheet manufactured through a hot-rolling process is annealed to produce a hot-rolled annealed steel sheet. By performing such annealing treatment, recrystallization occurs in the steel sheet structure, making it possible to achieve good magnetic properties.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法における熱延板焼鈍工程では、公知の方法に従い、熱間圧延工程を経て製造された熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板とすればよい。焼鈍に際して熱延鋼板を加熱する手段については、特に限定されるものではなく、公知の加熱方式を採用することが可能である。また、焼鈍条件についても、特に限定されるものではないが、例えば、熱延鋼板に対して、900~1200℃の温度域で10秒~5分間の焼鈍を行うことができる。 In the hot-rolled sheet annealing step in the method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, the hot-rolled steel sheet manufactured through the hot rolling step is annealed according to a known method to produce a hot-rolled annealed steel sheet. The means for heating the hot-rolled steel sheet during annealing is not particularly limited, and any known heating method can be used. The annealing conditions are also not particularly limited, but for example, the hot-rolled steel sheet can be annealed in a temperature range of 900 to 1200°C for 10 seconds to 5 minutes.

<冷間圧延工程>
冷間圧延工程は、熱延板焼鈍後の熱延焼鈍鋼板に対して、複数のパスを含む冷間圧延を実施し、板厚が0.18~0.22mmの冷延鋼板を得る工程である。上記のような熱延板焼鈍を施した場合、鋼板形状が良好になるため、1回目の圧延における鋼板破断の可能性を軽減することができる。また、冷間圧延工程では、複数のパスの間で、例えば最終パスの前に、冷延を中断し、1回または2回以上の中間焼鈍を実施しても良い。
中間焼鈍を行う場合、1000~1200℃の温度で5秒以上180秒以下の焼鈍とすることが好ましく、雰囲気は特には限定されない。中間焼鈍の回数は製造コストを考慮すると3回以内が好ましい。
中間焼鈍を挟まない冷間圧延方法を冷延1回法、1回の中間焼鈍を挟む冷間圧延方法を冷延2回法と呼ぶことがある。
また、冷間圧延工程の前に、熱延鋼板の表面に対して酸洗を施してもよい。
<Cold rolling process>
The cold rolling process is a process in which the hot-rolled and annealed steel sheet after hot-rolled sheet annealing is subjected to cold rolling including multiple passes to obtain a cold-rolled steel sheet with a sheet thickness of 0.18 to 0.22 mm. When the hot-rolled sheet annealing as described above is performed, the steel sheet shape is improved, thereby reducing the possibility of the steel sheet breaking in the first rolling pass. In addition, in the cold rolling process, cold rolling may be interrupted between multiple passes, for example, before the final pass, and one or more intermediate annealing steps may be performed.
When intermediate annealing is performed, it is preferable to perform annealing for 5 seconds or more and 180 seconds or less at a temperature of 1000 to 1200° C., and the atmosphere is not particularly limited. In consideration of manufacturing costs, the number of times intermediate annealing is performed is preferably three or less.
A cold rolling method without intermediate annealing is sometimes called a single-stage cold rolling method, and a cold rolling method with one intermediate annealing is sometimes called a double-stage cold rolling method.
Furthermore, before the cold rolling step, the surface of the hot-rolled steel sheet may be subjected to pickling.

本実施形態における冷間圧延工程では、公知の方法に従い、熱延焼鈍鋼板を冷間圧延し、冷延鋼板とすればよい。例えば、累積圧下率は、80%以上95%以下の範囲内とすることが好ましい。累積圧下率が80%未満である場合には、{110}<001>方位が圧延方向に高い集積度をもつGoss核を得ることができない可能性が高くなり、好ましくない。一方、累積圧下率が95%を超える場合には、後段の仕上げ焼鈍工程において、二次再結晶が不安定となる可能性が高くなるため、好ましくない。累積圧下率を上記範囲内とすることにより、{110}<001>方位が圧延方向に高い集積度をもつGoss核を得るとともに、二次再結晶の不安定化を抑制することができる。
本実施形態において、累積圧下率は、中間焼鈍を含まない場合には、冷間圧延の累積圧下率であり、1回または2回以上の中間焼鈍を含む場合には、最終の中間焼鈍を実施した後のパスにおける累積圧下率である。
In the cold rolling step of this embodiment, the hot-rolled annealed steel sheet may be cold-rolled according to a known method to obtain a cold-rolled steel sheet. For example, the cumulative reduction is preferably set within a range of 80% to 95%. If the cumulative reduction is less than 80%, it is highly likely that Goss nuclei having a high concentration of the {110}<001> orientation in the rolling direction cannot be obtained, which is undesirable. On the other hand, if the cumulative reduction is more than 95%, it is highly likely that secondary recrystallization will become unstable in the subsequent finish annealing step, which is undesirable. By setting the cumulative reduction within the above range, it is possible to obtain Goss nuclei having a high concentration of the {110}<001> orientation in the rolling direction and to suppress instability of secondary recrystallization.
In this embodiment, the cumulative reduction is the cumulative reduction of cold rolling when no intermediate annealing is performed, and is the cumulative reduction in the pass after the final intermediate annealing is performed when one or more intermediate annealings are performed.

ここで、冷間圧延が施された冷延鋼板の板厚(冷延後の板厚)は、通常、最終的に製造される方向性電磁鋼板の板厚(張力付与性絶縁被膜の厚みを含めた製品板厚)と異なる。方向性電磁鋼板の製品板厚については、先だって言及した通りである。 Here, the thickness of the cold-rolled steel sheet (thickness after cold rolling) is usually different from the thickness of the grain-oriented electrical steel sheet that is finally manufactured (product thickness including the thickness of the tension-applying insulating coating). The product thickness of grain-oriented electrical steel sheet is as mentioned above.

上記のような冷間圧延工程に際して、磁気特性をより一層向上させるために、エージング処理を与えることも可能である。冷間圧延が複数のパスを含む場合、最終パスの前のいずれかの途中の段階において、鋼板に対し100℃以上の温度範囲で1分以上の時間保持する熱効果を与えることが好ましい。かかる熱効果により、後段の脱炭焼鈍工程において、より優れた一次再結晶集合組織を形成させることが可能となり、ひいては、後段の仕上げ焼鈍工程において、{110}<001>方位が圧延方向に揃った良好な二次再結晶組織を十分に発達させることが可能となる。 During the cold rolling process described above, an aging treatment can also be applied to further improve magnetic properties. If the cold rolling process includes multiple passes, it is preferable to apply a thermal effect by holding the steel sheet at a temperature of 100°C or higher for one minute or longer at any intermediate stage before the final pass. This thermal effect makes it possible to form a better primary recrystallization texture in the subsequent decarburization annealing process, and ultimately makes it possible to fully develop a good secondary recrystallization texture in which the {110}<001> orientation is aligned in the rolling direction in the subsequent finish annealing process.

<脱炭焼鈍工程>
脱炭焼鈍工程は、得られた冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を行って、脱炭焼鈍鋼板とする工程である。脱炭焼鈍では、冷延鋼板を一次再結晶させるととともに、磁気特性に悪影響を及ぼすCを鋼板から除去する。
脱炭焼鈍条件は限定されないが、例えば、焼鈍雰囲気(炉内雰囲気)における酸化度(PHO/PH)を0.3~0.6として、焼鈍温度800~900℃で、10~600秒保持を行うことが例示される。
<Decarburization annealing process>
The decarburization annealing step is a step in which the obtained cold-rolled steel sheet is subjected to decarburization annealing to obtain a decarburization annealed steel sheet. In the decarburization annealing step, the cold-rolled steel sheet is subjected to primary recrystallization and C, which adversely affects magnetic properties, is removed from the steel sheet.
The decarburization annealing conditions are not limited, but examples include an oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ) in the annealing atmosphere (furnace atmosphere) of 0.3 to 0.6, an annealing temperature of 800 to 900° C., and holding for 10 to 600 seconds.

また、脱炭焼鈍における昇温過程では、550~750℃における平均昇温速度を500~1000℃/sに制御することが好ましい。この温度域の昇温速度を高めることで、磁気特性に有利なGoss方位が増加し、鉄損改善に繋がる。昇温速度が大きい方がGoss方位は増加する傾向にあるものの、他工程との組合せによって最適な昇温速度が存在するので、一定の昇温速度を超えても、顕著な磁気特性改善は期待できない場合がある。昇温速度は、より好ましくは700~1000℃/s、さらに好ましくは800~1000℃/sである。 In addition, during the heating process in decarburization annealing, it is preferable to control the average heating rate between 550 and 750°C to 500 to 1000°C/s. Increasing the heating rate in this temperature range increases the Goss orientation, which is advantageous for magnetic properties, leading to improved iron loss. Although a higher heating rate tends to increase the Goss orientation, there is an optimal heating rate depending on the combination with other processes, so even if a certain heating rate is exceeded, significant improvement in magnetic properties may not be expected. The heating rate is more preferably 700 to 1000°C/s, and even more preferably 800 to 1000°C/s.

また、脱炭焼鈍における昇温過程では、焼鈍温度が800℃以上の場合に、750~800℃における平均昇温速度を1000~2000℃/sに制御することが好ましい。
この温度範囲の昇温速度を制御することで脱炭阻害層であるSiO酸化膜の過剰な生成が抑制される。その結果、脱炭が促進され、良好な鉄損特性が得られる。SiO酸化膜の過剰生成の観点で昇温速度は大きいほど良い。平均昇温速度を1000℃/s以上とすれば改善効果は顕著である。一方で平均昇温速度が2000℃/sを超えてもSiO酸化膜の過剰生成回避の効果は飽和してしまうばかりか、オーバーシュートといって、一時的であっても鋼板温度が過剰に高温化した結果、鋼板内のインヒビターが一部飽和してしまう恐れがある。この場合、二次再結晶不安定化の原因となる。そのため、平均昇温速度は2000℃/s以下とする。平均昇温速度は、より好ましくは、1200~1800℃/s、さらに好ましくは1300~1600℃/sである。
また、脱炭焼鈍における昇温過程では、焼鈍温度が800℃以上の場合に、550~800℃における焼鈍雰囲気露点を0℃以下に制御することが好ましい。この温度範囲の焼鈍雰囲気露点を0℃以下に制御することで、SiO以外のFeSiOやFeO等の酸化膜の生成が抑制される。SiO以外のFe系酸化物は磁気特性に悪影響するので、550~800℃における焼鈍雰囲気露点は0℃以下とすることが好ましい。焼鈍雰囲気露点が0℃以下であれば、雰囲気は特に限定しないが、例えば、窒素または水素、あるいは窒素と水素との混合ガスが例示される。露点が低いほど、脱炭改善効果は得られるが、-50℃以下では脱炭改善効果が頭打ちになる可能性がある。したがって、雰囲気露点は、より好ましくは-30~0℃、さらに好ましくは-50~0℃である。
In addition, in the temperature rising process in decarburization annealing, when the annealing temperature is 800° C. or higher, it is preferable to control the average temperature rising rate from 750 to 800° C. to 1000 to 2000° C./s.
Controlling the heating rate within this temperature range suppresses the excessive formation of SiO2 oxide film, which is a decarburization inhibitor layer. As a result, decarburization is promoted and good iron loss characteristics are obtained. From the perspective of preventing excessive SiO2 oxide film formation, the higher the heating rate, the better. An average heating rate of 1000°C/s or higher significantly improves the effect. On the other hand, if the average heating rate exceeds 2000°C/s, not only will the effect of preventing excessive SiO2 oxide film formation saturate, but there is also a risk of overshoot, where the steel sheet temperature rises excessively even temporarily, resulting in partial saturation of the inhibitors within the steel sheet. This can cause secondary recrystallization instability. Therefore, the average heating rate is set to 2000°C/s or less. The average heating rate is more preferably 1200 to 1800°C/s, and even more preferably 1300 to 1600°C/s.
Furthermore, during the temperature rise process in decarburization annealing, when the annealing temperature is 800°C or higher, it is preferable to control the annealing atmosphere dew point at 550 to 800°C to 0°C or lower. By controlling the annealing atmosphere dew point at 0°C or lower in this temperature range, the formation of oxide films other than SiO2 , such as Fe2SiO4 and FeO, is suppressed. Since Fe-based oxides other than SiO2 adversely affect magnetic properties, it is preferable to set the annealing atmosphere dew point at 550 to 800°C to 0°C or lower. As long as the annealing atmosphere dew point is 0°C or lower, there are no particular limitations on the atmosphere, but examples include nitrogen or hydrogen, or a mixed gas of nitrogen and hydrogen. The lower the dew point, the greater the decarburization improvement effect, but at -50°C or lower, the decarburization improvement effect may plateau. Therefore, the atmosphere dew point is more preferably -30 to 0°C, and even more preferably -50 to 0°C.

また、前記脱炭焼鈍の後、さらに、焼鈍雰囲気(炉内雰囲気)における酸化度(PHO/PH)を0.1以下に制御し、焼鈍温度900℃以上で、第2の脱炭焼鈍を実施しても良い。第2の脱炭焼鈍を実施することで、一次被膜形成の阻害因子となる、FeとSiとの化合物が還元され、被膜密着性の向上が期待できる。第2の脱炭焼鈍を行う場合、第1の脱炭焼鈍後、一度室温に冷却した後に第2の脱炭焼鈍を実施しても良いし、第1の脱炭焼鈍後、冷却を経ずして、第2の脱炭焼鈍を実施しても良い。 Furthermore, after the decarburization annealing, a second decarburization annealing may be performed at an annealing temperature of 900°C or higher, with the oxidation degree ( PH2O / PH2 ) in the annealing atmosphere (furnace atmosphere) controlled to 0.1 or less. By performing the second decarburization annealing, compounds of Fe and Si that inhibit the formation of the primary coating are reduced, and improvement in coating adhesion can be expected. When the second decarburization annealing is performed, the second decarburization annealing may be performed after cooling to room temperature after the first decarburization annealing, or the second decarburization annealing may be performed without cooling after the first decarburization annealing.

<窒化処理工程>
脱炭焼鈍工程と後述する仕上げ焼鈍工程との間に窒化処理を行ってもよい。窒化処理工程では、例えば脱炭焼鈍鋼板を窒化処理雰囲気(水素、窒素、及びアンモニア等の窒化能を有するガスを含有する雰囲気)内で700~850℃程度に維持する。ここで、脱炭焼鈍鋼板のN含有量が40ppm以上1000ppm以下となるように、鋼板に窒化処理を施すことが好ましい。窒化処理後の脱炭焼鈍鋼板のN含有量が40ppm未満では脱炭焼鈍鋼板内にAlNが十分に析出せず、AlNがインヒビターとして機能しない可能性がある。このため、AlNをインヒビターとして活用する場合、脱炭焼鈍鋼板のN含有量は40ppm以上とすることが好ましい。一方、脱炭焼鈍鋼板のN含有量が1000ppm超となった場合、仕上げ焼鈍において二次再結晶完了後も鋼板内に過剰にAlNが存在する。このようなAlNは鉄損特性劣化の原因となる。このため、N含有量は1000ppm以下とすることが好ましい。
窒化処理工程は、上述した第1の脱炭焼鈍工程の後と第2の脱炭焼鈍工程の間に行い、その後に仕上げ焼鈍工程を実施しても良い。また、第1の脱炭焼鈍工程の後、窒化処理工程を実施し、第2の脱炭焼鈍工程を経ずして仕上げ焼鈍を実施しても良い。また、第1の脱炭焼鈍工程に続く第2の脱炭焼鈍工程の後、窒化処理工程を実施し、仕上げ焼鈍工程を実施しても良い。
<Nitriding process>
Nitriding may be performed between the decarburization annealing step and the finish annealing step described below. In the nitriding step, for example, the decarburization annealed steel sheet is maintained at approximately 700 to 850°C in a nitriding atmosphere (an atmosphere containing hydrogen, nitrogen, and a nitriding gas such as ammonia). Here, it is preferable to perform nitriding on the steel sheet so that the N content of the decarburization annealed steel sheet is 40 ppm or more and 1000 ppm or less. If the N content of the decarburization annealed steel sheet after nitriding is less than 40 ppm, AlN may not precipitate sufficiently in the decarburization annealed steel sheet, and AlN may not function as an inhibitor. Therefore, when AlN is used as an inhibitor, the N content of the decarburization annealed steel sheet is preferably 40 ppm or more. On the other hand, if the N content of the decarburization annealed steel sheet exceeds 1000 ppm, excess AlN remains in the steel sheet even after secondary recrystallization is completed during finish annealing. Such AlN may cause deterioration of iron loss characteristics. For this reason, the N content is preferably 1000 ppm or less.
The nitriding treatment step may be performed between the first decarburization annealing step and the second decarburization annealing step, and then the finish annealing step may be performed. Alternatively, the nitriding treatment step may be performed after the first decarburization annealing step, and the finish annealing may be performed without the second decarburization annealing step. Alternatively, the nitriding treatment step may be performed after the second decarburization annealing step that follows the first decarburization annealing step, and then the finish annealing step may be performed.

<仕上げ焼鈍工程>
仕上げ焼鈍工程は、脱炭焼鈍工程で得られた、またはさらに窒化処理が行われた、脱炭焼鈍鋼板に対して所定の焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を施し、仕上げ焼鈍鋼板とする工程である。仕上げ焼鈍は、一般に、鋼板をコイル状に巻いた状態において、長時間行われる。従って、仕上げ焼鈍に先立ち、コイルの巻きの内と外との焼付きの防止を目的として、焼鈍分離剤を脱炭焼鈍鋼板に塗布し、乾燥させる。
塗布する焼鈍分離剤として、MgOを主成分とする(例えば重量分率で80%以上含む)焼鈍分離剤であって、質量%での、焼鈍分離剤中のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La及び/またはZrの、酸化物、水酸化物、硫酸塩、または炭酸塩のうちの何れか1種または2種以上の合計含有量が、0.5~10.0質量%である焼鈍分離剤を用いる。
MgOを主成分とする(80%以上含む)焼鈍分離剤を用いることで、母材鋼板の表面にグラス被膜を形成することができる。MgOを主成分としない場合には、一次被膜(グラス被膜)は形成されない。なぜならば、グラス被膜はMgSiOまたはMgAl化合物であって、生成反応に必要なMgが欠乏するからである。
また、焼鈍分離剤中のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La及び/またはZrの、酸化物、水酸化物、硫酸塩、または炭酸塩のうちの何れか1種または2種以上の合計含有量の比が、0.5質量%未満であると、被膜密着性の向上効果が得られない。一方、10.0質量%超であると、MnSのSをこれらの元素が奪ってしまい、MnSの溶解温度が下がってしまう。その結果、二次再結晶開始温度が低下し、磁気特性不良の一因となってしまう。被膜密着性改善の観点から、好ましい範囲は3.0~8.0%である。
<Finish annealing process>
The final annealing process is a process in which a predetermined annealing separator is applied to a decarburized annealed steel sheet obtained in the decarburization annealing process or that has been further subjected to nitriding treatment, and then the steel sheet is subjected to final annealing to obtain a final annealed steel sheet. Final annealing is generally performed for a long period of time while the steel sheet is wound into a coil. Therefore, prior to final annealing, an annealing separator is applied to the decarburized annealed steel sheet and dried in order to prevent seizure between the inside and outside of the coil winding.
The annealing separator to be applied is an annealing separator containing MgO as a main component (e.g., containing 80% or more by weight), in which the total content of any one or more of oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and/or Zr in the annealing separator is 0.5 to 10.0% by mass.
By using an annealing separator containing MgO as the main component (containing 80% or more), a glass coating can be formed on the surface of the base steel sheet. If MgO is not the main component, a primary coating (glass coating) will not be formed. This is because the glass coating is a compound of Mg2SiO4 or MgAl2O4 , and there is a deficiency of Mg , which is necessary for the formation reaction.
Furthermore, if the total content ratio of any one or more of oxides, hydroxides, sulfates, or carbonates of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and/or Zr in the annealing separator is less than 0.5% by mass, the effect of improving coating adhesion cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 10.0% by mass, these elements will remove the S from MnS, lowering the melting temperature of MnS. As a result, the secondary recrystallization onset temperature will decrease, which will be a factor in poor magnetic properties. From the viewpoint of improving coating adhesion, the preferred range is 3.0 to 8.0%.

上述した、焼鈍分離剤中のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La及び/またはZrの、酸化物、水酸化物、硫酸塩及び/または炭酸塩の、平均粒径は20μm以下であることが好ましい。平均粒径が20μm超であると、粒子の表面積が少ないため、グラス被膜の形成のための反応性が充分でなく、Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、Zr及び/またはZrの、酸化物、水酸化物、硫酸塩及び/または炭酸塩の、含有効果が得られないことが懸念される。 The average particle size of the oxides, hydroxides, sulfates, and/or carbonates of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and/or Zr in the annealing separator described above is preferably 20 μm or less. If the average particle size exceeds 20 μm, the surface area of the particles will be small, resulting in insufficient reactivity for forming a glass coating, and there is a concern that the effects of including the oxides, hydroxides, sulfates, and/or carbonates of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, Zr, and/or Zr will not be achieved.

焼鈍分離剤は、さらに、Ti化合物として、Tiの酸化物、炭化物、または窒化物のうちの何れか1種または2種以上を含み、焼鈍分離剤中の、質量%での、Ti化合物の合計含有量が、0.5~10.0であり、Ti化合物の平均粒径が20μm以下であることが好ましい。
上記の平均粒径のTi化合物を上記の範囲で含有する焼鈍分離剤を用いることで、グラス被膜形成反応が促進され、良好な被膜密着性が確保できる。
The annealing separator further contains, as a Ti compound, one or more of oxides, carbides, and nitrides of Ti, and the total content of the Ti compounds in the annealing separator is preferably 0.5 to 10.0% by mass, and the average particle size of the Ti compounds is preferably 20 μm or less.
By using an annealing separator containing a Ti compound having the above average particle size in the above range, the glass film forming reaction is promoted and good film adhesion can be ensured.

焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板は、仕上げ焼鈍に供される。仕上げ焼鈍では、脱炭焼鈍鋼板を、昇温中の700~900℃の温度範囲の平均加熱速度が13~30℃/hrとなるように昇温し、かつ1000~1300℃の温度で40時間以上保持する。仕上げ焼鈍において、1300℃超に加熱してしまうと、鋼板コイル自重で形状不良が発生してしまう。一方、保持温度が1000℃未満であると、熱的に安定な結晶構造であるCubic構造への結晶構造変化に必要な熱エネルギーが足りず、構造制御が充分でないばかりか、本来は系外に排出されるべきNが鋼中に残留し、磁気特性が劣化する。ここで1000~1300℃の温度で40時間以上保持するとは、必ずしも等温保持を意味するものではなく、温度変化があったとしても鋼板が1000~1300℃の温度範囲に40時間以上滞留すればよい。好ましくは100時間以下である。
また、700~900℃の温度範囲の平均加熱速度が13℃/hr未満であると、MgAl生成反応とMgSiO生成反応とが競合してしまう。この両者が競合した結果、MgSiO生成量は少なくなり、地鉄に対するMgSiOの嵌入構造は未発達となり、被膜密着性が劣化する。被膜密着性が劣化した場合、鋼板に十分な被膜張力が存在しないので、磁気特性が劣化する。昇温速度が大きいと、900℃以上でのインヒビターの熱分解が阻害されるため、二次再結晶不良である細粒現象を引き起こす。細粒現象が発生した場合は、Goss方位の優先成長が得られないため、磁束密度、鉄損特性共に劣化する。このため平均加熱速度の上限は30℃/hrとする。
The decarburized annealed steel sheet coated with the annealing separator is subjected to finish annealing. In finish annealing, the decarburized annealed steel sheet is heated to an average heating rate of 13 to 30°C/hr in the temperature range of 700 to 900°C during heating, and held at a temperature of 1000 to 1300°C for 40 hours or more. If the temperature exceeds 1300°C during finish annealing, the weight of the steel sheet coil will cause shape defects. On the other hand, if the holding temperature is less than 1000°C, there is insufficient thermal energy required for crystal structure transformation to a thermally stable cubic structure, resulting in insufficient structural control. Furthermore, N, which should be discharged from the system, remains in the steel, resulting in deterioration of magnetic properties. Here, holding at a temperature of 1000 to 1300°C for 40 hours or more does not necessarily mean isothermal holding; even if there is a temperature change, the steel sheet may remain in the temperature range of 1000 to 1300°C for 40 hours or more. Preferably, it is 100 hours or less.
Furthermore, if the average heating rate in the temperature range of 700 to 900°C is less than 13°C/hr, the MgAl 2 O 4 production reaction and the Mg 2 SiO 4 production reaction compete with each other. As a result of this competition, the amount of Mg 2 SiO 4 produced decreases, the Mg 2 SiO 4 intercalation structure with the base steel is underdeveloped, and coating adhesion deteriorates. If coating adhesion deteriorates, the steel sheet does not have sufficient coating tension, resulting in deterioration of magnetic properties. If the heating rate is too high, the thermal decomposition of the inhibitor at temperatures above 900°C is inhibited, causing grain refinement, which is a secondary recrystallization defect. If grain refinement occurs, preferential growth of the Goss orientation cannot be achieved, resulting in deterioration of both magnetic flux density and iron loss characteristics. For this reason, the upper limit of the average heating rate is set to 30°C/hr.

<絶縁被膜形成工程>
絶縁被膜形成工程は、仕上げ焼鈍後の仕上げ焼鈍鋼板の片面又は両面に対し、張力付与性絶縁被膜を形成する工程である。絶縁被膜形成工程については、特に限定されるものではなく、下記のような公知の絶縁被膜処理液を用いて、公知の方法により処理液の塗布及び乾燥を行えばよい。鋼板表面に張力付与性絶縁被膜を形成することで、方向性電磁鋼板の磁気特性を更に向上させることが可能となる。
絶縁被膜が形成される鋼板の表面は、処理液を塗布する前に、アルカリなどによる脱脂処理や、塩酸、硫酸、リン酸などによる酸洗処理など、任意の前処理を施された表面であってもよいし、これら前処理が施されない仕上げ焼鈍後のままの表面であってもよい。
鋼板の表面に形成される絶縁被膜は、方向性電磁鋼板の絶縁被膜として用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、公知の絶縁被膜を用いることが可能である。このような絶縁被膜として、例えば、無機物を主体とし、更に有機物を含んだ複合絶縁被膜を挙げることができる。ここで、複合絶縁被膜とは、例えば、クロム酸金属塩、リン酸金属塩又はコロイダルシリカ、Zr化合物、Ti化合物等の無機物の少なくとも何れかを主体とし、微細な有機樹脂の粒子が分散している絶縁被膜である。特に、近年ニーズの高まっている製造時の環境負荷低減の観点からは、リン酸金属塩やZrあるいはTiのカップリング剤、又は、これらの炭酸塩やアンモニウム塩を出発物質として用いた絶縁被膜が好ましく用いられる。
<Insulating film formation process>
The insulating coating formation step is a step of forming a tension-imparting insulating coating on one or both sides of the finish-annealed steel sheet after finish annealing. The insulating coating formation step is not particularly limited, and a known insulating coating treatment liquid such as that described below may be used, and the treatment liquid may be applied and dried by a known method. Forming a tension-imparting insulating coating on the steel sheet surface can further improve the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet.
The surface of the steel sheet on which the insulating coating is formed may be a surface that has been subjected to any pretreatment, such as a degreasing treatment with an alkali or the like, or an acid pickling treatment with hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or the like, before the treatment liquid is applied, or the surface may be the same as it is after finish annealing without being subjected to these pretreatments.
The insulating coating formed on the surface of the steel sheet is not particularly limited as long as it is suitable for use as an insulating coating for grain-oriented electrical steel sheets, and known insulating coatings can be used. Examples of such insulating coatings include composite insulating coatings that are primarily made of an inorganic material and further contain an organic material. Here, a composite insulating coating is an insulating coating that is primarily made of at least one inorganic material, such as a metal chromate salt, a metal phosphate salt, colloidal silica, a Zr compound, or a Ti compound, with fine organic resin particles dispersed therein. In particular, from the perspective of reducing the environmental impact during manufacturing, which has become increasingly necessary in recent years, insulating coatings that use metal phosphate salts, Zr or Ti coupling agents, or their carbonates or ammonium salts as starting materials are preferably used.

また、上記のような絶縁被膜形成工程に続いて、形状矯正のための平坦化焼鈍を施しても良い。鋼板に対して平坦化焼鈍を行うことで、更に鉄損を低減させることが可能となる。 Following the above-described insulating coating formation process, flattening annealing may be performed to correct the shape. By performing flattening annealing on the steel sheet, it is possible to further reduce iron loss.

本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、仕上げ焼鈍工程、又は、絶縁被膜形成工程後に、磁区細分化処理を行ってもよい。磁区細分化処理は、方向性電磁鋼板の表面に、磁区細分化効果のあるレーザー光を照射したり、表面に溝を形成したりする処理である。かかる磁区細分化処理により、より一層磁気特性に優れる方向性電磁鋼板を製造することができる。 In the manufacturing method of grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment, a magnetic domain refinement process may be performed after the finish annealing process or the insulating coating formation process. The magnetic domain refinement process involves irradiating the surface of the grain-oriented electrical steel sheet with laser light, which has a magnetic domain refinement effect, or forming grooves in the surface. Such a magnetic domain refinement process makes it possible to manufacture grain-oriented electrical steel sheet with even better magnetic properties.

以上説明したような工程を経ることで、本実施形態に係る方向性電磁鋼板を製造することができる。 By going through the steps described above, the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment can be manufactured.

つぎに、本発明の実施例について説明する。 Next, we will explain an example of the present invention.

(実施例1)
表1の鋼番号(A1~A33)毎に化学組成が異なる鋼片を準備した。
次いで、各鋼片を用いて、方向性電磁鋼板(試験番号B1~B42、b1~b23)を製造した。
具体的には、各鋼片を1350±100℃の範囲内の温度に加熱した後、鋼片を熱間圧延し、これにより、板厚2.3±0.3mmの熱延鋼板を作製した。この際、試験番号b11では、熱間圧延時に鋼片が破断した。このため、試験番号b11では以後の工程及び試験は行わず、磁気特性評価をNGとした。
次いで、b11以外の得られた熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を実施した。具体的には、熱延鋼板を焼鈍温度1100±100℃、保持時間10~200秒で焼鈍した。これにより、熱延焼鈍鋼板を作製した。
次いで、熱延焼鈍鋼板に対して冷間圧延工程を実施することで、母材板厚0.18~0.22mmの冷延鋼板を作製した。ここで、B1~B29、B37~B42およびb1~b23については、中間焼鈍を含まない冷間圧延を行い(冷延1回法)、B30~B33については熱延焼鈍鋼板を1.5mmに冷間圧延後、1100±100℃で30秒の中間焼鈍を挟み、中間焼鈍後にさらに冷間圧延を行って最終板厚を得た。B34、B35については熱延焼鈍鋼板を2.0mmに冷間圧延後、1100±100℃で30秒の中間焼鈍を挟み、2回目の冷間圧延を経て最終板厚を得た。B36、B37については熱延焼鈍鋼板を1.0mmに冷間圧延後、1200±100℃で20秒の中間焼鈍を挟み、2回目の冷間圧延を経て最終板厚を得た。比較例b4、b7、b9では、冷間圧延時に熱延焼鈍鋼板が破断した。このため、比較例b4、b7、b9では以後の工程及び試験は行わず、磁気特性評価をNGとした。
Example 1
Steel billets with different chemical compositions were prepared for each steel number (A1 to A33) in Table 1.
Next, grain-oriented electrical steel sheets (test numbers B1 to B42, b1 to b23) were manufactured using each steel billet.
Specifically, each steel billet was heated to a temperature in the range of 1350±100°C, and then hot-rolled to produce a hot-rolled steel sheet with a thickness of 2.3±0.3 mm. In this case, the steel billet of test number b11 broke during hot rolling. Therefore, the subsequent steps and tests were not performed on test number b11, and the magnetic property evaluation was NG.
Next, the obtained hot-rolled steel sheets other than b11 were subjected to hot-rolled sheet annealing. Specifically, the hot-rolled steel sheets were annealed at an annealing temperature of 1100±100°C for a holding time of 10 to 200 seconds. In this way, hot-rolled and annealed steel sheets were produced.
Next, the hot-rolled annealed steel sheets were subjected to a cold rolling process to produce cold-rolled steel sheets with a base material thickness of 0.18 to 0.22 mm. Here, for B1 to B29, B37 to B42, and b1 to b23, cold rolling without intermediate annealing was performed (single-stage cold rolling method), and for B30 to B33, the hot-rolled annealed steel sheets were cold-rolled to 1.5 mm, then intermediate annealed at 1100 ± 100 ° C for 30 seconds, and further cold-rolled after the intermediate annealing to obtain the final thickness. For B34 and B35, the hot-rolled annealed steel sheets were cold-rolled to 2.0 mm, then intermediate annealed at 1100 ± 100 ° C for 30 seconds, and then subjected to a second cold rolling to obtain the final thickness. For B36 and B37, the hot-rolled and annealed steel sheets were cold-rolled to 1.0 mm, followed by intermediate annealing at 1200±100°C for 20 seconds, and then subjected to a second cold rolling to obtain the final thickness. For Comparative Examples b4, b7, and b9, the hot-rolled and annealed steel sheets fractured during cold rolling. For this reason, the subsequent processes and tests were not performed on Comparative Examples b4, b7, and b9, and the magnetic property evaluation was NG.

次いで、冷延鋼板に対して脱炭焼鈍工程を実施して脱炭焼鈍鋼板を得た。本脱炭焼鈍工程の加熱工程における昇温速度および焼鈍雰囲気露点は表3-1~表3-6の条件に制御した。また、脱炭焼鈍の均熱工程では820±20℃の温度で120±20秒実施した。その際の酸化度(PHO/PH)=0.4±0.1に制御した。
次いで、脱炭焼鈍鋼板に対して仕上げ焼鈍工程を実施した。具体的には、脱炭焼鈍鋼板の表面に酸化マグネシウム(MgO)を主成分(重量分率で80%以上)とする焼鈍分離剤を塗布した。焼鈍分離剤には表3-1~表3-6に記載の添加剤を含有させた。
次いで、焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板を1000~1300℃の温度範囲の滞留時間が表3-1~表3-6に記載の条件となるよう制御し、仕上げ焼鈍鋼板を作製した。
Next, the cold-rolled steel sheet was subjected to a decarburization annealing process to obtain a decarburization annealed steel sheet. The temperature rise rate and annealing atmosphere dew point in the heating process of this decarburization annealing process were controlled to the conditions in Tables 3-1 to 3-6. The soaking process of the decarburization annealing was carried out at a temperature of 820±20°C for 120±20 seconds. The oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ) was controlled to 0.4±0.1.
Next, the decarburization-annealed steel sheets were subjected to a finish annealing process. Specifically, an annealing separator containing magnesium oxide (MgO) as a main component (weight fraction of 80% or more) was applied to the surface of the decarburization-annealed steel sheets. The annealing separator contained the additives listed in Tables 3-1 to 3-6.
Next, the decarburization annealed steel sheets coated with the annealing separator were subjected to a residence time in the temperature range of 1000 to 1300°C under the conditions shown in Tables 3-1 to 3-6, to prepare finish annealed steel sheets.

次いで、仕上げ焼鈍鋼板に対して絶縁被膜形成工程を実施した。具体的には、仕上げ焼鈍鋼板の表面(より詳細には、一次被膜であるグラス被膜の表面)に、コロイダルシリカ及びリン酸塩を主体とする絶縁被膜形成液を塗布して熱処理(焼付)した。
以上の工程により、各試験番号の方向性電磁鋼板を作製した。それぞれの化学組成は、表2-1~表2-3に示す通りであった。(b4、b7、b9、b11は化学組成の分析を行っていない。)
Next, the finish-annealed steel sheet was subjected to an insulating coating formation step. Specifically, an insulating coating formation liquid containing colloidal silica and phosphate as the main components was applied to the surface of the finish-annealed steel sheet (more specifically, the surface of the glass coating, which is the primary coating), and then heat-treated (baked).
Grain-oriented electrical steel sheets with each test number were produced using the above process. Their chemical compositions are shown in Tables 2-1 to 2-3. (The chemical compositions of b4, b7, b9, and b11 were not analyzed.)

得られた方向性電磁鋼板について、各試験番号の方向性電磁鋼板の磁気特性を評価した。具体的には、まず、各試験番号の方向性電磁鋼板から、当該方向性電磁鋼板の板幅中央位置を含む、幅60mm×長さ300mmのサンプルを採取した。サンプルの長さ方向は、圧延方向に平行とした。採取されたサンプルを露点0℃以下の窒素雰囲気で800℃、2時間保持した。これにより、サンプル採取時に導入された歪を除去した。
次いで、歪除去後のサンプルを用いて、JIS C2556:2011に準拠して、単板磁気特性試験(SST試験)により、磁束密度(T)を求めた。具体的には、サンプルに800A/mの磁場を付与して、磁束密度B(T)を求めた。測定結果を表3-1~表3-6に示す。
800A/mの磁場印加時の磁束密度が1.88T以上となるサンプルには二次再結晶が発現した(より詳細にはゴス方位粒が高度に揃った二次再結晶組織が形成された)と判断した。そして、二次再結晶が発現したサンプルの鉄損を以下の方法で評価した。磁束密度が1.88T未満となったサンプルに関しては、W17/50もNGと評価した。
The magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheets of each test number obtained were evaluated. Specifically, a sample measuring 60 mm in width and 300 mm in length was first taken from each grain-oriented electrical steel sheet of each test number, including the center position of the sheet width of the grain-oriented electrical steel sheet. The length direction of the sample was parallel to the rolling direction. The taken sample was held at 800°C for 2 hours in a nitrogen atmosphere with a dew point of 0°C or less. This removed any strain introduced during sample taking.
Next, using the samples after strain removal, the magnetic flux density (T) was determined by a single sheet magnetic property test (SST test) in accordance with JIS C2556:2011. Specifically, a magnetic field of 800 A/m was applied to the samples to determine the magnetic flux density B 8 (T). The measurement results are shown in Tables 3-1 to 3-6.
It was determined that secondary recrystallization had occurred in samples with a magnetic flux density of 1.88 T or higher when a magnetic field of 800 A/m was applied (more specifically, a secondary recrystallization structure with highly aligned Goss-oriented grains had been formed). The iron loss of the samples with secondary recrystallization was evaluated using the following method. For samples with a magnetic flux density of less than 1.88 T, W 17/50 was also evaluated as NG.

さらに、上記サンプルを用いて、JIS C2556:2011に準拠して、周波数を50Hz、最大磁束密度を1.7Tとしたときの鉄損W17/50(W/kg)を測定し、次の様に評価した。
VG(優れる) :0.85未満
G(やや優れる) :0.85~0.90未満
F(効果がある) :0.90~0.95
NG(効果がない):0.95超え
測定結果を表3-1~表3-6に示す。
Furthermore, using the above samples, iron loss W 17/50 (W/kg) was measured in accordance with JIS C2556:2011 when the frequency was 50 Hz and the maximum magnetic flux density was 1.7 T, and was evaluated as follows.
VG (Excellent): Less than 0.85 G (Slightly better): 0.85 to less than 0.90 F (Effective): 0.90 to 0.95
NG (no effect): over 0.95 The measurement results are shown in Tables 3-1 to 3-6.

さらに、被膜密着性の評価試験を以下の方法で行った。各試験番号の方向性電磁鋼板の板幅中央位置から、圧延方向に80mm×板幅方向に30mmのサンプルを採取した。採取したサンプルを、直径10mmの円筒に巻き付けて180°曲げた。その後、曲げたサンプルを元の平坦な状態に戻した後、剥離せずに残っているグラス被膜の総面積を求めた。求めたグラス被膜の総面積を用いて、以下の式により、グラス被膜残存率(%)を求めた。
グラス被膜残存率(%)=剥離せずに残ったグラス被膜の総面積/サンプルの総面積(80mm×30mm)×100
得られたグラス被膜残存率に応じて、グラス被膜の密着性を、次のとおり評価した。評価結果を表3-1~表3-6に示す。
VG(優れる) :被膜残存面積率が90%以上
G(やや優れる) :被膜残存面積率が85%以上90%未満
F(効果がある) :被膜残存面積率が80%以上85%未満
NG(効果がない):被膜残存面積率が80%未満
測定結果を表3-1~表3-6に示す。
Furthermore, an evaluation test of coating adhesion was conducted as follows. A sample of 80 mm in the rolling direction and 30 mm in the sheet width direction was taken from the center of the sheet width of each grain-oriented electrical steel sheet of test number. The taken sample was wrapped around a cylinder with a diameter of 10 mm and bent 180°. After that, the bent sample was returned to its original flat state, and the total area of the glass coating that remained without peeling was calculated. The calculated total area of the glass coating was used to calculate the glass coating remaining rate (%) according to the following formula.
Glass coating remaining rate (%) = total area of glass coating remaining without peeling / total area of sample (80 mm x 30 mm) x 100
The adhesion of the glass film was evaluated according to the obtained glass film remaining rate as follows. The evaluation results are shown in Tables 3-1 to 3-6.
VG (Excellent): The remaining coating area rate is 90% or more. G (Fairly excellent): The remaining coating area rate is 85% or more and less than 90%. F (Effective): The remaining coating area rate is 80% or more and less than 85%. NG (Ineffective): The remaining coating area rate is less than 80%. The measurement results are shown in Tables 3-1 to 3-6.

表1~表3-6から分かるように、本発明例であるB1~B42では、優れたグラス被膜の密着性、高い磁束密度、低い鉄損が得られた。一方、比較例であるb1~b23については、方向性電磁鋼板が製造できなかった、もしくは、グラス被膜の密着性及び/または鉄損特性が劣位であった。 As can be seen from Tables 1 to 3-6, inventive examples B1 to B42 achieved excellent glass coating adhesion, high magnetic flux density, and low iron loss. On the other hand, in comparative examples b1 to b23, grain-oriented electrical steel sheets could not be produced, or the glass coating adhesion and/or iron loss characteristics were inferior.

本発明例であるB1~B42のうち、B13~B16、B23は、鋼片の化学成分が好ましい範囲内だった。その結果、磁気特性評価は「G」であった。
B17~B22、B24~B29、B31~B36は鋼片の化学成分が好ましい範囲内だったことに加え、磁気特性の向上に寄与する選択元素を1種または2種以上含有していた。その結果、磁気特性評価は「VG」であった。
B30は、選択元素は含有されていないものの、冷延工程において中間焼鈍を実施した例であり、磁気特性評価は「VG」であった。
Among the inventive examples B1 to B42, the chemical compositions of the steel pieces B13 to B16 and B23 were within the preferred ranges, and as a result, the magnetic properties were evaluated as "G".
In addition to the chemical composition of the steel billets B17 to B22, B24 to B29, and B31 to B36 being within the preferred range, they also contained one or more selected elements that contribute to improving magnetic properties. As a result, the magnetic property evaluation was "VG."
B30 is an example in which intermediate annealing was carried out in the cold rolling process, although the selected elements were not contained, and the magnetic properties were evaluated as "VG."

B13、B14は、焼鈍分離剤中にCe、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zrの酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩のいずれか1種または2種以上に加え、Ti化合物が含有されていた。その結果、被膜密着性は「G」評価であった。
B15~B36は、焼鈍分離剤中にTi化合物が含有されたいたことに加え、焼鈍分離剤中へCe、La、Pr、Nd、Ba、Ca、Sr、Zrの酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩の合計量が好ましい範囲に制御されていた。その結果、被膜密着性は「VG」評価であった。
In B13 and B14, the annealing separator contained one or more of oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr, as well as a Ti compound. As a result, the coating adhesion was rated "G".
In the annealing separators B15 to B36, in addition to containing a Ti compound, the total amount of oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of Ce, La, Pr, Nd, Ba, Ca, Sr, and Zr was controlled within a preferred range. As a result, the coating adhesion was rated "VG."

(実施例2)
実施例1で用いた鋼片のうち、鋼番号A13~A16の鋼片を用いて方向性電磁鋼板(C1~C16)を製造した。具体的には、各鋼片を1100±100℃の範囲内の温度に加熱した後、鋼片を熱間圧延し、これにより、板厚2.3±0.3mmの熱延鋼板を作製した。次いで、得られた熱延鋼板に対して熱延鋼板を焼鈍温度1100±100℃、保持時間10~200秒で焼鈍した。これにより、熱延焼鈍鋼板を作製した。
次いで、熱延焼鈍鋼板に対して中間焼鈍を含まない複数パスの冷間圧延を実施することで、母材板厚が0.19mmまたは0.20mmの冷延鋼板を作製した。
次いで、冷延鋼板に対して脱炭焼鈍工程を実施して脱炭焼鈍鋼板を得た。本脱炭焼鈍工程の加熱工程における昇温速度および焼鈍雰囲気は、表4-1~表4-3記載の条件にて実施した。また、脱炭焼鈍の均熱工程では830±20℃の温度で140±20秒実施した。その際の酸化度(PHO/PH)=0.5±0.1に制御した。
次いで、C5~C16については脱炭焼鈍鋼板に対して窒化処理を実施した。また、C9~C12については第1の脱炭焼鈍工程に引き続き、冷却を経ずして第2の脱炭焼鈍工程を実施し、窒化処理を行った。C13~C16は第1の脱炭焼鈍工程後、一度室温に冷却した後、窒化処理を行い、第2の脱炭焼鈍工程を実施した。窒化処理としては、脱炭焼鈍後の鋼板をアンモニアガス雰囲気中、700~800℃の温度で30秒保持した。窒化処理後の母材鋼板におけるN含有量は200~400ppmだった。N含有量については、鋼板を切粉にし、周知の不活性ガス溶融-熱伝導度法を用いて求めた。
Example 2
Of the steel billets used in Example 1, steel billets with steel numbers A13 to A16 were used to produce grain-oriented electrical steel sheets (C1 to C16). Specifically, each steel billet was heated to a temperature in the range of 1100±100°C, and then hot-rolled to produce a hot-rolled steel sheet with a thickness of 2.3±0.3 mm. The obtained hot-rolled steel sheet was then annealed at an annealing temperature of 1100±100°C for a holding time of 10 to 200 seconds. In this way, a hot-rolled and annealed steel sheet was produced.
Next, the hot-rolled annealed steel sheets were subjected to multiple passes of cold rolling without intermediate annealing to produce cold-rolled steel sheets with a base sheet thickness of 0.19 mm or 0.20 mm.
Next, the cold-rolled steel sheet was subjected to a decarburization annealing process to obtain a decarburization annealed steel sheet. The temperature rise rate and annealing atmosphere in the heating step of this decarburization annealing process were performed under the conditions shown in Tables 4-1 to 4-3. The soaking step of the decarburization annealing was performed at a temperature of 830±20°C for 140±20 seconds. The oxidation degree (PH 2 O/PH 2 ) was controlled to 0.5±0.1.
Next, for C5 to C16, the decarburization-annealed steel sheets were subjected to nitriding treatment. For C9 to C12, the first decarburization annealing step was followed by a second decarburization annealing step without cooling, followed by nitriding treatment. For C13 to C16, the steel sheets were cooled to room temperature after the first decarburization annealing step, then subjected to nitriding treatment, followed by a second decarburization annealing step. For the nitriding treatment, the steel sheets after decarburization annealing were held in an ammonia gas atmosphere at a temperature of 700 to 800°C for 30 seconds. The N content in the base steel sheet after the nitriding treatment was 200 to 400 ppm. The N content was determined by cutting the steel sheets into chips and using the well-known inert gas fusion-thermal conductivity method.

次いで、脱炭焼鈍後または窒化処理後の脱炭焼鈍鋼板に仕上げ焼鈍を実施した。具体的には、脱炭焼鈍鋼板の表面に酸化マグネシウム(MgO)を主成分(重量分率で80%以上)とする焼鈍分離剤を塗布した。焼鈍分離剤には表4-1~表4-3に記載の添加剤を含有させた。
次いで、焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板を1000~1300℃の温度範囲の滞留時間が表4-1~表4-3に記載の条件となるよう制御し、仕上げ焼鈍鋼板を作製した。
次いで、仕上げ焼鈍鋼板に対して絶縁被膜形成工程を実施した。具体的には、仕上げ焼鈍鋼板の表面(より詳細には、一次被膜であるグラス被膜の表面)に、コロイダルシリカ及びリン酸塩を主体とする絶縁被膜形成液を塗布して熱処理(焼付)した。
以上の工程により、各試験番号の方向性電磁鋼板を作製した。
得られたサンプルについては実施例1と同様の方法で磁気特性及び被膜密着性を評価した。
結果を表4-1~表4-3に示す。
Next, the decarburization-annealed steel sheets after decarburization annealing or nitriding treatment were subjected to finish annealing. Specifically, an annealing separator containing magnesium oxide (MgO) as a main component (weight fraction of 80% or more) was applied to the surface of the decarburization-annealed steel sheets. The annealing separator contained the additives listed in Tables 4-1 to 4-3.
Next, the decarburization annealed steel sheets coated with the annealing separator were subjected to a residence time in the temperature range of 1000 to 1300°C under the conditions shown in Tables 4-1 to 4-3, to prepare finish annealed steel sheets.
Next, the finish-annealed steel sheet was subjected to an insulating coating formation step. Specifically, an insulating coating formation liquid containing colloidal silica and phosphate as the main components was applied to the surface of the finish-annealed steel sheet (more specifically, the surface of the glass coating, which is the primary coating), and then heat-treated (baked).
Grain-oriented electrical steel sheets of each test number were produced by the above steps.
The magnetic properties and coating adhesion of the obtained samples were evaluated in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Tables 4-1 to 4-3.

表1、表2-1~表2-3及び表4-1~表4-3から分かるように、いずれの方向性電磁鋼板においても、磁気特性及び被膜密着性に優れていた。 As can be seen from Tables 1, 2-1 to 2-3, and 4-1 to 4-3, all grain-oriented electrical steel sheets had excellent magnetic properties and coating adhesion.

1 母材鋼板(地鉄)
2 グラス被膜
3 張力付与性絶縁被膜
4 硫化物
21 グラス被膜の最端部(母材鋼板側)
22 グラス被膜の最端部(張力付与性絶縁被膜側)
B 境界領域
1. Base steel plate (base steel)
2 Glass coating 3 Tension-imparting insulating coating 4 Sulfide 21 End of glass coating (base steel sheet side)
22 End of glass coating (tension-applying insulating coating side)
B Boundary area

Claims (21)

母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面上に形成されたグラス被膜と、
前記グラス被膜の表面上に形成された張力付与性絶縁被膜と
を備える方向性電磁鋼板であって
前記母材鋼板が、化学組成として、質量%で、
C:0.005%以下、
Si:3.00~3.80%、
Mn:0.01~0.50%、
N:0.020%以下、
Sol-Al:0.020%以下、
S:0.020%以下、
Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計:0.0100%以下、
Cu:0~0.50%、
Cr:0~0.50%、
Sn:0~0.50%、
Se:0~0.020%、
Sb:0~0.50%、
Bi:0~0.020%、
Mo:0~0.50%、
残部:Fe及び不純物
からなり、
前記母材鋼板の板厚が、0.18~0.22mmであって、
前記グラス被膜及び前記グラス被膜と前記母材鋼板との境界領域において、Cubicタイプの硫化物が0.001~10.00個/μm含まれ、
前記方向性電磁鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量が、前記母材鋼板のCe、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La、Zrの合計含有量の1.5倍以上10.0倍以下である
方向性電磁鋼板。
A base steel plate;
a glass coating formed on the surface of the base steel sheet;
a tension- applying insulating coating formed on the surface of the glass coating,
The base steel plate has a chemical composition, in mass%,
C: 0.005% or less,
Si: 3.00-3.80%,
Mn: 0.01 to 0.50%,
N: 0.020% or less,
Sol-Al: 0.020% or less,
S: 0.020% or less,
The total of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr: 0.0100% or less,
Cu: 0 to 0.50%,
Cr: 0 to 0.50%,
Sn: 0 to 0.50%,
Se: 0 to 0.020%,
Sb: 0 to 0.50%,
Bi: 0 to 0.020%,
Mo: 0 to 0.50%,
The balance is Fe and impurities.
The thickness of the base steel plate is 0.18 to 0.22 mm,
Cubic-type sulfides are contained in the glass coating and in the boundary region between the glass coating and the base steel sheet at 0.001 to 10.00 particles/ μm2 ,
A grain-oriented electrical steel sheet in which the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the grain-oriented electrical steel sheet is 1.5 to 10.0 times the total content of Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr in the base steel sheet.
前記化学組成として、
Sn:0.01~0.50%を含有する、
請求項1に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Sn: 0.01 to 0.50%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1.
前記化学組成として、
Cr:0.01~0.50%を含有する、
請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Cr: 0.01 to 0.50%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1 or 2.
前記化学組成として、
Cu:0.01~0.50%を含有する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Cu: Contains 0.01 to 0.50%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 3.
前記化学組成として、
Se:0.001~0.020%を含有する、
請求項1~4のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Se: 0.001 to 0.020%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 4.
前記化学組成として、
Sb:0.005~0.50%を含有する、
請求項1~5のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Sb: 0.005 to 0.50%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 5.
前記化学組成として、
Bi:0.0001~0.020%を含有する、
請求項1~6のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板。
The chemical composition is
Bi: 0.0001 to 0.020%;
The grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 1 to 6.
請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法であって、
化学組成が、質量%で、C:0.010~0.200%、Si:3.00~3.80%、Sol-Al:0.010~0.050%、Mn:0.01~0.50%、N:0.020%以下、S:0.005~0.050%、Cu:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Se:0~0.020%、Sb:0~0.50%、Bi:0~0.020%、Mo:0~0.50%、残部:Fe及び不純物からなる鋼片を加熱する加熱工程と、
前記鋼片を熱間圧延して熱延鋼板を得る熱間圧延工程と、
前記熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記熱延焼鈍鋼板に対し、複数のパスを含む冷間圧延を施して、板厚が0.18~0.22mmの冷延鋼板を得る冷間圧延工程と、
前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板に対して焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を行って仕上げ焼鈍鋼板を得る仕上げ焼鈍工程と、
前記仕上げ焼鈍鋼板の表面に絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と
を含み、
前記焼鈍分離剤は90質量%以上のMgOと、Ce、Ca、Nd、Sr、Pr、Ba、La及びZrから選択される1種以上の、酸化物、水酸化物、硫酸塩及び炭酸塩の1種以上を含み、
前記焼鈍分離剤中の、質量%での、前記酸化物、前記水酸化物、前記硫酸塩及び前記炭酸塩の合計含有量が、0.5~10.0質量%であり、
前記仕上げ焼鈍工程において、
700~900℃の温度範囲を13℃/hr~30℃/hrの平均加熱速度で昇温し、かつ1000~1300℃の温度範囲に40~100時間保持する、
方向性電磁鋼板の製造方法。
A method for producing the grain-oriented electrical steel sheet according to claim 1,
a heating step of heating a steel slab having a chemical composition, in mass%, of C: 0.010 to 0.200%, Si: 3.00 to 3.80%, Sol-Al: 0.010 to 0.050%, Mn: 0.01 to 0.50%, N: 0.020% or less, S: 0.005 to 0.050%, Cu: 0 to 0.50%, Cr: 0 to 0.50%, Sn: 0 to 0.50%, Se: 0 to 0.020%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.020%, Mo: 0 to 0.50%, and the balance: Fe and impurities;
a hot rolling step of hot rolling the steel slab to obtain a hot-rolled steel plate;
a hot-rolled sheet annealing step of annealing the hot-rolled steel sheet to obtain a hot-rolled annealed steel sheet;
A cold rolling process in which the hot-rolled annealed steel sheet is subjected to cold rolling including a plurality of passes to obtain a cold-rolled steel sheet having a thickness of 0.18 to 0.22 mm;
a decarburization annealing step of subjecting the cold-rolled steel sheet to decarburization annealing to obtain a decarburization annealed steel sheet;
a finish annealing step of applying an annealing separator to the decarburized annealed steel sheet and then performing finish annealing to obtain a finish annealed steel sheet;
and an insulating coating forming step of forming an insulating coating on the surface of the finish-annealed steel sheet,
The annealing separator contains 90 mass% or more of MgO and one or more oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates of one or more elements selected from Ce, Ca, Nd, Sr, Pr, Ba, La, and Zr,
the total content of the oxide, the hydroxide, the sulfate, and the carbonate in the annealing separator is 0.5 to 10.0 mass%,
In the finish annealing step,
The temperature is increased in the range of 700 to 900°C at an average heating rate of 13°C/hr to 30°C/hr, and the temperature is maintained in the range of 1000 to 1300°C for 40 to 100 hours.
Manufacturing method for grain-oriented electrical steel sheets.
前記酸化物、前記水酸化物、前記硫酸塩、前記炭酸塩の平均粒径が20μm以下である、請求項8に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 The method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet according to claim 8, wherein the average particle size of the oxides, hydroxides, sulfates, and carbonates is 20 μm or less. 前記焼鈍分離剤が、Ti化合物として、Tiの酸化物、炭化物、または窒化物のうちの何れか1種または2種以上を含み、前記焼鈍分離剤中の、質量%での、Ti化合物の合計含有量が、0.5~10.0%であり、前記Ti化合物の平均粒径が20μm以下である、
請求項8または9に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The annealing separator contains, as a Ti compound, one or more of oxides, carbides, and nitrides of Ti, the total content of the Ti compounds in the annealing separator in mass% is 0.5 to 10.0%, and the average particle size of the Ti compounds is 20 μm or less.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to claim 8 or 9.
前記脱炭焼鈍の昇温過程において、550~750℃の温度範囲における平均昇温速度を500~1000℃/sに制御する、
請求項8~10のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
In the temperature rising process of the decarburization annealing, the average temperature rising rate in the temperature range of 550 to 750 ° C. is controlled to 500 to 1000 ° C./s.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 10.
前記脱炭焼鈍の昇温過程において、750~800℃の温度範囲における平均昇温速度を1000~2000℃/sに制御する、
請求項8~11のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
In the temperature rising process of the decarburization annealing, the average temperature rising rate in the temperature range of 750 to 800 ° C. is controlled to 1000 to 2000 ° C./s.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 11.
前記脱炭焼鈍の昇温過程において、550~800℃の温度範囲における焼鈍雰囲気露点を0℃以下に制御する、
請求項8~12のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
During the temperature rise process of the decarburization annealing, the dew point of the annealing atmosphere in the temperature range of 550 to 800 ° C. is controlled to 0 ° C. or less.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 12.
前記脱炭焼鈍工程と前記仕上げ焼鈍工程との間に窒化処理を含む、
請求項8~13のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
A nitriding treatment is included between the decarburization annealing step and the finish annealing step.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 13.
前記冷間圧延工程において、前記複数のパスの間に、中間焼鈍を実施し、前記中間焼鈍以降のパスの累積圧下率を80~95%とする、
請求項8~14のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
In the cold rolling step, intermediate annealing is performed between the plurality of passes, and the cumulative reduction rate of the passes after the intermediate annealing is set to 80 to 95%.
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 14.
前記鋼片の前記化学組成が、
Sn:0.01~0.50%を含有する、
請求項8~15のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Sn: 0.01 to 0.50%;
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 15.
前記鋼片の前記化学組成が、
Cr:0.01~0.50%を含有する、
請求項8~16のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Cr: 0.01 to 0.50%;
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 16.
前記鋼片の前記化学組成が、
Cu:0.01~0.50%を含有する、
請求項8~17のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Cu: Contains 0.01 to 0.50%;
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 17.
前記鋼片の前記化学組成が、
Se:0.001~0.020%を含有する、
請求項8~18のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Se: 0.001 to 0.020%;
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 18.
前記鋼片の前記化学組成が、
Sb:0.005~0.50%を含有する、
請求項8~19のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Sb: 0.005 to 0.50%;
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 19.
前記鋼片の前記化学組成が、
Bi:0.0005~0.020%含有する、
請求項8~20のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
The chemical composition of the steel billet is
Bi: 0.0005 to 0.020%
The method for producing a grain-oriented electrical steel sheet according to any one of claims 8 to 20.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003293103A (en) 2002-04-09 2003-10-15 Jfe Steel Kk Grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density and method of manufacturing the same
WO2008062853A1 (en) 2006-11-22 2008-05-29 Nippon Steel Corporation Unidirectionally grain oriented electromagnetic steel sheet having excellent film adhesion, and method for manufacturing the same
JP2009270129A (en) 2008-04-30 2009-11-19 Nippon Steel Corp Grain-oriented electrical steel sheet excellent in magnetic properties and adhesiveness of film, and manufacturing method therefor
JP2012214902A (en) 2005-05-23 2012-11-08 Nippon Steel Corp Grain-oriented electromagnetic steel sheet excellent in film adhesion, and process for producing the same
JP2014196559A (en) 2013-03-07 2014-10-16 Jfeスチール株式会社 Grain-oriented electrical steel sheet and production method thereof
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3021241B2 (en) * 1993-07-13 2000-03-15 新日本製鐵株式会社 Method for producing grain-oriented electrical steel sheet with extremely excellent glass coating and magnetic properties

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003293103A (en) 2002-04-09 2003-10-15 Jfe Steel Kk Grain-oriented electrical steel sheet with high magnetic flux density and method of manufacturing the same
JP2012214902A (en) 2005-05-23 2012-11-08 Nippon Steel Corp Grain-oriented electromagnetic steel sheet excellent in film adhesion, and process for producing the same
WO2008062853A1 (en) 2006-11-22 2008-05-29 Nippon Steel Corporation Unidirectionally grain oriented electromagnetic steel sheet having excellent film adhesion, and method for manufacturing the same
JP2009270129A (en) 2008-04-30 2009-11-19 Nippon Steel Corp Grain-oriented electrical steel sheet excellent in magnetic properties and adhesiveness of film, and manufacturing method therefor
JP2014196559A (en) 2013-03-07 2014-10-16 Jfeスチール株式会社 Grain-oriented electrical steel sheet and production method thereof
WO2020145318A1 (en) 2019-01-08 2020-07-16 日本製鉄株式会社 Grain-oriented magnetic steel sheet, method for manufacturing grain-oriented magnetic steel sheet, and annealing separating agent used for manufacturing grain-oriented magnetic steel sheet

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