晶粒取向电磁钢板及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在变压器铁心等用途中使用的晶粒取向电磁钢板及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，能量使用的效率化在推进，在变压器中期望动作时的能量损失减小。
[0003] 这里，在变压器产生的损失中，主要具有在导线产生的铜损和在铁心产生铁损。
[0004] 而且，铁损能够分为磁滞损耗和涡流损耗，并且公知材料的结晶取向的改善、杂质 的减少等对磁滞损耗的减少是有效的。例如，专利文献1中示出了一种通过优化最终冷轧 前的退火条件来制造磁通密度与铁损优良的晶粒取向电磁钢板的方法。
[0005] 另一方面，公知涡流损耗除通过板厚的减少、Si添加量的增大之外，还可以通过在 钢板表面的槽形成、应变的导入，来显著改善。
[0006] 例如，专利文献2中示出了通过在钢板的单侧表面形成槽宽为300ym以下、槽深 为100ym以下的线状的槽来将在槽形成前为0. 80W/kg以上的铁损W17/5Q减少至0. 70W/kg 以下的技术。
[0007] 另外，专利文献3示出通过向二次再结晶后的钢板照射等离子弧来将在照射前为 0. 80W/kg以上的铁损W17/5Q减少至0. 65W/kg以下的技术。
[0008] 并且，专利文献4示出通过优化覆膜厚度、因电子束照射而形成于钢板面的磁畴 不连续部的平均宽度来获得铁损低、噪声小的变压器用材料的技术。
[0009] 然而，公知这样的槽形成、应变的导入所带来的铁损减少的效果因材料的板厚不 同而不同。例如，非专利文献1中示出板厚越大激光照射所带来的铁损减少量越小的趋 势，针对磁通密度为1. 94T的材料，在板厚为0. 23mm与0. 30mm下，认为各自的铁损减少量 (AW17/5Q)有〇? 〇5W/kg左右的差异。
[0010] 针对上述背景，对通过磁畴细化方法的调整是否一点都不能改善厚板材的铁损减 少效果进行了研宄。例如，专利文献5以及6中示出了通过根据材料的板厚优化激光照射 条件来提高厚板材的晶粒取向电磁钢板的铁损减少效果的技术。其中，根据专利文献6,通 过使应变比率n为0.00013以上且0.013以下而能够获得极低的铁损。
[0011] 此外，上述应变比率n是钢板的轧制方向剖面上的应变的面积所占的比例，可以 由jr/8X(wXw)/(tXPL)这一式子来表示。此外，t是钢板的板厚，w是乳制方向的闭合磁 畴宽度，PL是轧制方向的激光照射间隔。
[0012] 专利文献1 :日本特开2012-1741号公报
[0013] 专利文献2 :日本特公平06-22179号公报
[0014] 专利文献3 :日本特开2011-246782号公报
[0015] 专利文献4 :日本特开2012-52230号公报
[0016] 专利文献5 :日本特开2000-328139号公报
[0017] 专利文献6 :日本专利第4705382号公报
[0018] 专利文献7 :日本特开平11-279645号公报
[0019] 专利文献8:日本专利第4344264号公报
[0020] 非专利文献 1 :IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS，VOL. MAG-20, NO. 5, p. 1557
[0021] 发明人们考虑能否将这样的在激光法中所应用的技术也应用于电子束法，并为了 实现钢板的低铁损化，对应变比率与铁损的关系进行了研宄。图1表示应变比率n对板厚 为0. 27mm的材料在电子束照射后的铁损的影响。如该图所示，清楚可知钢板的低铁损化例 如W17/5Q< 〇. 76W/kg在应变比率为0. 013以上或0. 013以下均能够实现。
[0022] 另外，清楚可知在应变比率为0.013以下且0.00013以上的范围内，也存在铁损为 0. 78W/kg以上的高值的情况，未必能够获得低铁损。
[0023] 发明人们推断上述结果是由于电子束法与激光法的原理的差异，并推断在电子束 法的情况下，形成与上述专利文献6所记载的情况不同的应变分布。图2表示激光、电子束 照射部所产生的闭合磁畴宽度w与深度h的关系。认为在使用激光的情况下，具有宽度越 大在相关系数R2为0. 45左右的精度下深度越大的趋势，但在使用电子束的情况下，宽度与 深度的间的相关系数小，不认为具有明显的相关性。
【发明内容】
[0024] 本发明是鉴于上述现状而开发的，其目的在于一并提出通过形成对活用电子束的 特征而得的铁损减少有利的闭合磁畴形状以及与板厚对应的闭合磁畴来在宽泛的板厚范 围实现低铁损化的晶粒取向电磁钢板及其制造方法。
[0025] 发明人们根据上述实验结果，想到在电子束照射中能够分别控制形成于照射部的 闭合磁畴形成部的宽度与深度。
[0026] 根据现有知识推断，对铁损减少有利的闭合磁畴形成部为板厚方向深度大、体积 小的形状。所说的情况例如，在专利文献7中示出了板厚方向深度的增大对材料的涡流损 耗减少有效。另外，专利文献8示出了由于应变积累在闭合磁畴形成部因此缩小闭合磁畴 形成部对磁滞损耗的恶化抑制有效的主旨。
[0027] 发明人们还注意到，如图3所示，在板厚大的情况下，即便是照射能量等为相同的 条件的射束照射，磁滞损耗也会进一步恶化。即，考虑优选对厚板材的照射在与薄板材相比 具有相同的闭合磁畴形成部深度且磁滞损耗不恶化的条件即闭合磁畴形成部更窄的条件 下进行。
[0028] 图4表示闭合磁畴形成部深度对相对于闭合磁畴形成部深度为45ym时的涡流损 耗的涡流损耗改善率的影响。
[0029] 另外，图5表示闭合磁畴形成部体积指标对相对于闭合磁畴形成部体积指标（= 闭合磁畴形成部宽度X深度/RD线间隔）为1. 1 ym时的磁滞损耗的磁滞损耗改善率的影 响。
[0030] 在图4以及5中，认为有闭合磁畴形成部深度越大涡流损耗越得以改善且闭合磁 畴形成部体积越大磁滞损耗越恶化的趋势。
[0031] 图6表示为了使根据上述结果计算而求得的涡流损耗改善率为3%或5% (更优 选的条件）所需要的闭合磁畴形成部深度。
[0032] 另外，图7表示为了使磁滞损耗恶化率为5%或3%(更优选的条件）所需要的闭 合磁畴形成部体积指标。
[0033] 根据上述图6以及7,清楚可知作为对低铁损化有利的闭合磁畴形成部，钢板的厚 度、深度、宽度X深度/RD线间隔（闭合磁畴形成部体积指标）具有优选的关系。
[0034] 并且，根据大量实验，可知在射束的平均扫描速度恒定的条件下，射束的每单位 扫描长度的照射能量以及射束直径越大闭合磁畴形成部的宽度越大（其中，P > 45 (J/m/ _))，另外，闭合磁畴形成部的深度分别被射束的"每单位长度的照射能量/射束直径"与 加速电压影响。
[0035] 除此之外，图8表示每单位扫描长度的照射能量对闭合磁畴形成部的宽度的影 响。
[0036] 图9表示射束直径对闭合磁畴形成部的宽度的影响。
[0037] 图10表示P(=每单位扫描长度的照射能量/射束直径）对闭合磁畴形成部的深 度的影响。
[0038] 图11表示加速电压对闭合磁畴形成部的深度的影响。
[0039] 根据上述图8~图11所示的实验结果，假设闭合磁畴形成部的深度独立地受加速 电压Va与P影响，求出为了使闭合磁畴形成部的深度为规定的值而所需要的Va以及P，发 现使用实测的板厚t，存在适当的关系式。
[0040] 本发明立足于上述见解。
[0041] SP，本发明的主要构成如下。
[0042] 1. -种晶粒取向电磁钢板，其实测板厚为t (mm)，具有线状地扩展的闭合磁畴区 域，该闭合磁畴区域在相对于钢板面内的轧制方向成60°~120°的方向上，以轧制方向 的间隔为s (mm)的方式周期性地形成，
[0043] 在上述晶粒取向电磁钢板中，
[0044] 上述闭合磁畴区域的深度h〇m)、宽度w〇m)、上述间隔s(mm)以及上述实测板 厚t (mm)分别满足以下关系：
[0045] h 彡 74. 9t+39. 1(0?26 彡 t)
[0046] h 彡 897t-174. 7 (t >