取向性电磁钢板的制造方法和氮化处理设备与流程

本发明涉及能够廉价地得到具有优良的磁特性的取向性电磁钢板的取向性电磁钢板的制造方法和该方法中使用的氮化处理设备。

背景技术：

取向性电磁钢板是主要作为变压器的铁芯材料使用的软磁性材料，其具有作为铁的易磁化轴的<001>方位高度地向钢板的轧制方向对齐的结晶组织。这样的织构通过在取向性电磁钢板的制造工序中进行二次再结晶退火时使被称为所谓的高斯(Goss)方位的[110]<001>方位的晶粒优先巨大生长的二次再结晶而形成。

以往，这样的取向性电磁钢板通过下述步骤来制造。

即，将含有约4.5质量％以下的Si与MnS、MnSe和AlN等抑制剂成分的钢坯加热至1300℃以上而暂且使抑制剂成分固溶。接着，将固溶有抑制剂成分的钢坯进行热轧，根据需要实施热轧板退火，通过一次冷轧或夹有中间退火的两次以上的冷轧制成最终板厚。

进而，在湿氢气氛中对达到最终板厚的冷轧板实施一次再结晶退火，进行一次再结晶和脱碳。然后，对实施一次再结晶和脱碳后的冷轧板涂布以氧化镁(MgO)作为主剂的退火分离剂后，为了二次再结晶的出现和抑制剂成分的纯化，经过在1200℃进行约5小时的最终退火的工序(例如，参见专利文献1、专利文献2和专利文献3)。

如此，在现有的取向性电磁钢板的制造工序中，需要超过1300℃的高温下的钢坯加热，因此，其制造成本不得不变得极高，在无法应对近年来的削减制造成本的要求方面仍残留有问题。

为了解决该问题，例如，在专利文献4中提出了如下方法：将钢坯加热抑制为低温，另一方面，使钢坯含有0.010～0.060％的酸可溶性Al(sol.Al)，在脱碳退火工序中在适当的氮化气氛下进行氮化，由此，在二次再结晶时使(Al,Si)N析出而作为抑制剂使用。

该(Al,Si)N在钢中微细分散，作为抑制剂有效地发挥功能。

根据非专利文献1，说明如下。

即，在上述现有的取向性电磁钢板的制造方法中，在氮化处理后的钢板中，以氮化硅作为主体的析出物(Si₃N₄或(Si,Mn)N)在其表面附近形成。然后，在接着进行的二次再结晶退火中，上述以氮化硅为主体的析出物变化为热力学更稳定的含Al的氮化物((Al,Si)N或者AlN)。此时，存在于表面附近的Si₃N₄在二次再结晶退火的升温中发生固溶，氮向钢中扩散。另外，在二次再结晶退火中，达到超过900℃的温度时，析出在板厚方向上大致均匀的含Al的氮化物，在板整个厚度上可以得到晶粒生长抑制力(抑制效果)。需要说明的是，与使用了钢坯高温加热的析出物的分散控制相比，该方法具有能够比较容易地在板厚方向上得到均匀的析出物量和析出物粒径的优点。

此外，还提出了欲通过改变氮化处理的温度来实现适合于二次再结晶的组织的技术。例如，在专利文献5中提出了如下方法：在氮化气氛中在略低的温度下使其再结晶，然后，在比上述温度高的温度下进行氮化处理。该方法的目的在于抑制氮化前的原材料中的一次再结晶晶粒的晶粒生长，由此适当地控制一次再结晶粒径，从而能够实现适合于二次再结晶的组织。

另一方面，在专利文献6中提出了如下方法：在略高温度下仅进行一次再结晶，然后，在比上述温度低的温度下进行氮化处理。通过采用该方法，能够在板厚方向上均匀地分配氮。需要说明的是，专利文献5和6均是以Ti、Cu作为必需元素，但其是出于欲通过在氮化后使氮化物均匀地析出而得到良好的特性的目的而添加的。

另外，在改善取向性电磁钢板的特性方面，作为与抑制剂的分散状态同样重要的要素，可以列举一次再结晶时的织构的控制。

在取向性电磁钢板的制造工序中，织构继承了来自上一工序的组织的特征。即，以作为钢坯时的结晶形态的柱状晶、等轴晶为起始的织构在热轧时容易成为在受到因辊摩擦引起的剪切变形的表面附近、受到单纯压缩变形的中心部等板厚方向上不同的织构。

特别是，钢板表面在热轧、冷轧工序中与辊摩擦而受到强剪切应力，因此，有时形成随机化的组织。因此，在从钢板表面起发生二次再结晶的情况下，会继承受到因辊摩擦引起的剪切变形的组织的特征，因此，有时得不到良好的磁特性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第1965559号说明书

专利文献2：日本特公昭40-15644号公报

专利文献3：日本特公昭51-13469号公报

专利文献4：日本专利第2782086号公报

专利文献5：WO2011/102455号

专利文献6：WO2011/102456号

非专利文献

非专利文献1：Y.Ushigami et.al:Mat.Sci.Forum,Vols.204-206,(1996),pp.593-598

技术实现要素：

发明所要解决的问题

如上所述，到目前为止提出的取向性电磁钢板的制造方法中，难以形成在板厚方向上均匀的织构。特别是，在从钢板表面的组织中出现二次再结晶的情况下，容易形成从理想的[110]<001>方位偏移的方位，对于从[110]<001>方位偏移的方位的结晶组织而言，得不到良好的磁特性。

本发明是鉴于上述现状而开发的。即，本发明的目的在于提供取向性电磁钢板的制造方法和适合在该方法中使用的氮化处理设备，所述取向性电磁钢板的制造方法通过控制钢中的AlN的析出而形成在板厚方向上均匀的织构，从而使钢板中出现具有良好的方位的二次再结晶，由此得到具有优良的磁特性的取向性电磁钢板。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明人考虑如下。

即，不是使氮化物在钢板的板厚方向上均匀地析出而发挥抑制效果，不如说是增加钢板表面的氮化物的析出物量。并且考虑到，如果通过与中心部相比对钢板表面赋予更强的晶粒生长抑制力而不从钢板表面的组织产生二次再结晶，则钢板的特性可能会稳定化。

接着，本发明人着眼于氮化处理温度。说起来，氮化物存在适合于析出的温度，例如，已知在900℃附近适合于AlN析出、在700℃附近适合于Si₃N₄析出、以及在500℃附近适合于氮化铁析出。

在此，取向性电磁钢板的氮化大多在750℃附近进行。这是因为其是适合于Si₃N₄析出的温度，在非专利文献1中记载了：在氮化处理后的钢板中析出了Si₃N₄。

但是，此时的Si₃N₄的析出在板厚方向上不均匀，在钢板表面附近最多，几乎都存在于从表面到1/4厚度之间。即，如果在适合于Si₃N₄析出的温度下进行氮化处理，则通过氮化使氮渗入钢板时立即开始Si₃N₄的析出，因此，氮不能充分地遍布至钢板的中心部。

因此，本发明人首先想到在适合于AlN析出的温度下进行钢板的氮化。

但是，在仅在钢板的表面附近发生AlN析出的情况下，氮不会扩散至钢板的中心层，形成在板厚的中心没有氮化物的状态。并且，在钢板中央部不能得到晶粒生长抑制力，因此设想其不是适合于取向性电磁钢板的状态。

因此，本发明人进一步想到，首先在适合于AlN析出的温度下进行钢板的氮化，暂且在钢板的表面附近促进AlN析出后，降温至适合于Si₃N₄析出的温度，进一步进行氮化处理，并尝试了实验。

于是了解到：钢板的表面附近的AlN会保持氮化后的发生了析出的状态，另一方面，在后续的氮化处理中析出的Si₃N₄在之后的二次再结晶退火的升温中经历一次性固溶而置换为AlN的过程。并且了解到：Si₃N₄一次性固溶而置换为AlN的过程极其有效地有助于钢板板厚的中心附近的AlN的析出。

本发明人基于上述见解进一步进行了研究，从而完成了本发明。

即，本发明的主旨构成如下所述。

1.一种取向性电磁钢板的制造方法，其具有：

将具有以质量％计含有C：0.10％以下、Si：1.0～5.0％、Mn：0.01～0.5％、选自S和Se中的一种或两种：合计0.002～0.040％、sol.Al：0.01～0.08％和N：0.0010～0.020％且余量由Fe和不可避免的杂质构成的成分组成的钢坯进行热轧而得到热轧板的工序；

对上述热轧板根据需要实施热轧板退火的工序；

然后，对上述热轧板实施一次冷轧或夹有中间退火的两次以上的冷轧而制成具有最终板厚的冷轧板的工序；和

然后，对上述冷轧板实施一次再结晶退火和氮化处理，然后涂布退火分离剂并实施二次再结晶退火而得到取向性电磁钢板的工序，

在高温氮化和随后的低温氮化的至少两个阶段的温度下实施上述氮化处理，将该高温氮化下的停留时间设定为至少3秒以上且600秒以下。

2.如上述1所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，上述成分组成进一步以质量％计含有选自Ni：0.005～1.50％、Sn：0.01～0.50％、Sb：0.005～0.50％、Cu：0.01～0.50％、Cr：0.01～1.50％、P：0.0050～0.50％、Nb：0.0005～0.0100％、Mo：0.01～0.50％、Ti：0.0005～0.0100％、B：0.0001～0.0100％和Bi：0.0005～0.0100％中的一种或两种以上。

3.如上述1或2所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，在850℃以上进行上述高温氮化，并且在低于850℃进行上述低温氮化。

4.如上述1～3中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法，其中，在上述一次再结晶退火中，将500℃至700℃之间的升温速度设定为50℃/秒以上。

5.一种氮化处理设备，其是在上述1～4中任一项所述的取向性电磁钢板的制造方法中使用的氮化处理设备，其中，

具备导入至少含有氨气或氮气的气体的氮化气体供给配管和连续地进行氮化处理时的高温氮化及低温氮化的氮化处理部，

该氮化处理部具有进行高温氮化的高温处理部和进行低温氮化的低温处理部，

在向该高温处理部的氮化气体供给配管具备冷却用仪器。

6.如上述5所述的氮化处理设备，其中，在上述高温处理部与上述低温处理部之间具备气体冷却区。

7.如上述5或6所述的氮化处理设备，其中，具有将上述高温处理部的温度调节至850℃以上、并且将上述低温处理部的温度调节至低于850℃的功能。

发明效果

根据本发明，首先通过在钢板的表面附近析出大量AlN的析出物，能够抑制因从表面附近组织产生二次再结晶而引起的钢板特性的劣化。另外，根据本发明，通过在钢板表面附近析出大量AlN的析出物，能够使钢板板厚的中心附近的AlN的析出增加。因此，能够制造即使在钢板板厚的中心附近也出现适合的二次再结晶、在工业上稳定地具有良好的特性的取向性电磁钢板。

附图说明

图1是示出适合在本发明中使用的氮化处理设备的图。

图2(a)是示出在实施例的条件3下形成的氮化后钢板的轧制直角方向断面的SEM观察图像的照片。另外，图2(b)和(c)是示出利用EDX(能量分散型X射线分析)对SEM观察图像的指定部位分析组织而得到的结果的图。

具体实施方式

以下，对本发明具体地进行说明。

首先，在本发明中，对钢坯的成分组成的限定理由进行说明。需要说明的是，只要没有特别说明，以下记载的“％”表述是指质量％。

C：0.10％以下

C是在改善一次再结晶织构方面有用的元素，但含量超过0.10％时，反而导致一次再结晶织构的劣化，因此，在本发明中，将含量限定为0.10％以下。需要说明的是，从磁特性的观点出发，C的优选含量为0.01～0.08％的范围。另外，在所要求的磁特性的水平不太高的情况下，为了省略或简化一次再结晶退火中的脱碳，也可以将C设定为0.01％以下且0.0005％以上。

Si：1.0～5.0％

Si是通过提高电阻而改善铁损的有用元素，但含量超过5.0％时，冷轧性显著劣化，因此，Si限定为5.0％以下。另外，Si需要作为氮化物形成元素发挥功能，因此，需要含有1.0％以上。另外，从兼顾铁损特性与冷轧性的观点出发，优选的Si含量为1.5～4.5％的范围。

Mn：0.01～0.5％

Mn具有提高制造时的热加工性的效果，但在0.01％以下时，效果差。另一方面，含量超过0.5％时，一次再结晶织构变差而导致磁特性的劣化，因此限定为0.5％以下。

选自S和Se中的一种或两种的合计：0.002～0.040％

S和Se是与Mn、Cu结合而形成MnSe、MnS、Cu_2-xSe、Cu_2-xS从而作为钢中的分散第二相发挥抑制剂的作用的有用成分。这些S、Se的合计的含量不足0.002％时，其添加效果差。另一方面，S、Se的合计的含量超过0.040％时，不仅钢坯加热时的固溶变得不完全，而且也成为产品表面的缺陷的原因。因此，S、Se在单独添加或复合添加中的任一种情况下均限定为合计0.002～0.040％的范围。

sol.Al：0.01～0.08％

Al是在钢中形成AlN而作为分散第二相发挥抑制剂的作用的有用成分，但含量不足0.01％时，不能充分地确保析出量。另一方面，Al含量超过0.08％时，在钢板的氮化后析出的AlN量变得过剩，因此，晶粒生长的抑制力变得过高，即使退火至高温也不会二次再结晶。

N：0.0010～0.020％

N与Al同样也是用于形成AlN的必要成分。在二次再结晶时作为抑制剂必需的氮可以在后续工序中通过氮化进行供给。但是，含量低于0.0010％时，氮化工序之前的期间的退火工序中的晶粒生长变得过剩，有时成为冷轧工序的晶界裂纹等的原因。另一方面，添加超过0.020％的N时，在钢坯加热时产生钢板的鼓起等。因此，N的添加限定为0.0010～0.020％的范围。

需要说明的是，关于上述的sol.Al和N，在氮化处理和、积极地使用由此追加形成的AlN作为抑制剂的情况下，优选含有0.01％以上的sol.Al、并且将N控制为低于sol.Al的14/26.98的量。这是因为，由此能够通过氮化使AlN重新析出。

以上，对钢坯中的必要成分进行了说明，但在本发明中，可以适当含有下述元素作为在工业上稳定地改善磁特性的成分。需要说明的是，在本发明中，钢坯成分的余量为Fe和不可避免的杂质。

对于作为不可避免的杂质的O的量，达到50ppm以上时，成为粗大的氧化物等夹杂物的原因，阻碍轧制工序，产生一次再结晶组织的不均匀、或者所形成的夹杂物本身使得磁特性劣化，因此，优选抑制为低于50ppm。

Ni：0.005～1.50％

Ni具有通过提高热轧板组织的均匀性而改善磁特性的作用。为此，优选含有0.005％以上。另一方面，Ni含量超过1.50％时，难以进行二次再结晶，磁特性劣化。因此，Ni优选以0.005～1.50％的范围含有。

Sn：0.01～0.50％

Sn是抑制二次再结晶退火中的钢板的氮化及氧化、促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶而提高磁特性的有用元素。为此，Sn优选含有0.01％以上，但含有超过0.50％时，冷轧性劣化。因此，Sn优选以0.01～0.50％的范围含有。

Sb：0.005～0.50％

Sb是抑制二次再结晶退火中的钢板的氮化及氧化、促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶而有效地提高磁特性的有用元素。为了该目的，优选含有0.005％以上的Sb，但含有超过0.50％时，冷轧性劣化。因此，Sb优选以0.005～0.50％的范围含有。

Cu：0.01～0.50％

Cu具有抑制二次再结晶退火中的钢板的氧化、促进具有良好的结晶方位的晶粒的二次再结晶从而有效地提高磁特性的作用。为此，优选含有0.01％以上的Cu。另一方面，含有超过0.50％时，导致热轧性的劣化，因此，Cu优选以0.01～0.50％的范围含有。

Cr：0.01～1.50％

Cr具有使镁橄榄石覆膜的形成稳定化的作用，为此，优选含有0.01％以上。另一方面，含量超过1.50％时，难以进行二次再结晶，磁特性劣化，因此，Cr优选以0.01～1.50％的范围含有。

P：0.0050～0.50％

P具有使镁橄榄石覆膜的形成稳定化的作用，为此，优选含有0.0050％以上。另一方面，含量超过0.50％时，冷轧性劣化，因此，P优选以0.0050～0.50％的范围含有。

Nb：0.0005～0.0100％、Mo：0.01～0.50％

Nb、Mo具有通过因钢坯加热时的温度变化引起的裂纹的抑制等而抑制热轧后的鳞状折叠(ヘゲ)的效果。在此，如果不以上述下限以上的量含有Nb、Mo，则抑制鳞状折叠的效果小。另一方面，超过上述上限时，形成碳化物、氮化物等而残留至最终产品时，引起铁损劣化。因此，Nb、Mo优选以上述的范围添加。

Ti：0.0005～0.0100％、B：0.0001～0.0100％、Bi：0.0005～0.0100％

这些成分在氮化时形成析出物、或者本身发生偏析等从而作为辅助的抑制剂发挥功能，有时具有使二次再结晶稳定化的效果。在此，这些成分低于上述下限时，不足以得到作为辅助抑制剂的添加效果。另一方面，超过上述上限时，有时所形成的析出物在纯化后也会残留而成为磁特性劣化的原因，或者使晶界脆化而使弯曲特性劣化。

接着，对本发明的制造方法进行说明。

将调节至上述优选的成分组成范围的钢坯不进行再加热或进行再加热后供于热轧。需要说明的是，在将钢坯再加热的情况下，再加热温度优选设定为约1000℃以上且约1300℃以下。在本发明中，在实施二次再结晶退火之前进行氮化处理，增强抑制剂，因此，不一定需要在热轧工序中由完全固溶带来的析出物的微细分散。因此，超过1300℃的超高温钢坯加热的实施不适合于本发明。但是，在氮化之前的退火工序中，为了使结晶粒径不过度粗大化，提高加热温度从而在热轧时使Al、N、Mn、S、Se以某种程度固溶、分散是有用的。另外，加热温度过低时，连热轧时的轧制温度也会降低，轧制载荷增高，难以进行轧制。因此，再加热温度优选为1000℃以上。

接着，对热轧后的热轧板根据需要实施热轧板退火，然后实施一次冷轧或夹有中间退火的两次以上的冷轧，制成最终冷轧板。该冷轧可以在常温下进行，也可以设定为将钢板温度提高至比常温高的温度、例如约250℃来进行轧制的温轧。

进一步对最终冷轧板实施一次再结晶退火。

该一次再结晶退火的目的是使具有轧制组织的冷轧板进行一次再结晶而调节至最适合于二次再结晶的一次再结晶粒径。为此，优选将一次再结晶退火的退火温度设定为约800℃以上且低于约950℃。此时的退火气氛优选设定为湿氢氮气或湿氢氩气气氛。另外，通过设定为该气氛，也可以兼作脱碳退火。

一次再结晶退火时，从改善钢板的织构的观点出发，优选将500℃至700℃之间的升温速度设定为50℃/秒以上。通过实施这样的升温速度的退火，能够提高钢中组织的高斯方位的存在量。这是因为，其结果能够通过减小二次再结晶后的结晶粒径而改善钢板的铁损特性。需要说明的是，500℃至700℃之间的升温速度的上限没有特别限制，从设备上的观点出发，为约400℃/秒。

另外，作为上述一次再结晶退火中的对象的温度范围的目的在于，在与冷轧后的组织的恢复相当的温度范围的期间将钢板急速加热从而使钢板组织再结晶，因此是与组织的恢复相当的温度范围。

另外，该温度范围的升温速度优选为50℃/秒以上，这是因为：升温速度小于50℃/秒时，不能充分地抑制该温度下的组织的恢复。

需要说明的是，这些技术构思与日本特开平7-62436号等所记载的相同。

在此，在本发明中，在一次再结晶退火中、或者接着一次再结晶退火、或者一次再结晶退火后实施氮化处理。此时，在本发明中，在适合于AlN析出的温度、具体而言为850℃以上进行氮化处理后，降温至适合于Si₃N₄的析出或氮化铁的析出的低于850℃的温度来进行氮化处理是最重要的。

本发明的氮化中，首先在适合于AlN的析出的温度下进行高温氮化。特别是，在适合于AlN的析出的温度即850℃以上进行氮化，由此，通过氮化供给的氮渗入钢中，同时以AlN的形式析出。在此，氮渗入钢中后，立即发生AlN的析出，因此，仅在板厚的表面附近发生析出。AlN是热力学上稳定的氮化物，因此，在二次再结晶退火中也维持析出状态，抑制表面附近的晶粒生长。接着，在适合于Si₃N₄、氮化铁的析出的温度下进行低温氮化。特别是，在低于850℃的适合于Si₃N₄、氮化铁的析出的温度下进行氮化处理时，通过氮化供给的氮渗入至钢中，同时以Si₃N₄等的形态析出。这些氮化物也是在刚氮化后形成于表面附近，但与AlN相比，在热力学上不稳定。因此，氮化物在二次再结晶退火的升温中置换为AlN。结果得到AlN分散至板厚的中心的状态。

在本发明中，通过以这样的高温氮化、低温氮化的两个阶段以上的温度历程进行氮化处理，形成在钢板的表面附近有意地提高了AlN的析出量的状态，抑制从表面附近组织产生二次再结晶，由此能够稳定地改善磁特性。需要说明的是，高温氮化的温度的上限没有特别限制，但从技术上的观点出发，为约1050℃。另外，低温氮化的温度的下限没有特别限制，但从生产率的观点出发，为约450℃。

各自温度下的氮化处理即使分成两次以上通过分开的工序实施也可以得到相同的效果。在各自的温度范围内进行均热处理更容易控制析出状态，但即使不一定是均热(没有温度变化的状态)，只要满足对象温度范围内的停留时间，则也可以得到本发明效果。

在此，关于850℃以上的温度范围，停留3秒以上是必须的。但是，在850℃以上的温度范围内，在AlN析出的同时，也发生奥斯特瓦尔德生长而使析出粒径增大，因此，停留时间设定为600秒以下。另一方面，低于850℃的温度范围内的氮化是为了得到板厚整体的晶粒生长抑制力而进行的，需要采用直至得到所需氮化量为止的停留时间。

此外，关于氮化处理时的氮化量(氮化后氮量-钢坯含氮量)，在取向性电磁钢板的氮化技术中一般的从100质量ppm到500质量ppm的范围是适合的。这是因为，在100质量ppm以下时，AlN的析出不充分，超过500质量ppm时，氮供给过多而有时成为二次再结晶不良的原因。

氮化处理随着低温化而反应效率降低，因此，根据温度使得所需停留时间大幅变动。例如在Si₃N₄析出的约750℃的温度下进行处理时，以1分钟以下的停留时间可以得到所需氮化量，但在氮化铁析出的450℃这样的低温下进行处理时，反应速度明显低，因此，为了得到所需氮化量，有时需要数小时以上的时间。

另外，氮化处理在接着一次再结晶退火之后实施，由此，不需要钢板升温所需的能量，因此效率良好。另外，通过从高温侧起通过多次退火来实施，也能够得到同等的效果，但通过一次性实施，能够进一步提高能量效率。

接着，对适合在本发明中使用的氮化处理设备进行说明。

图1中示出适合在本发明中使用的氮化处理设备。图中，1为氮化处理设备、2为钢带、3为具备冷却用仪器的氮化气体供给配管、4为冷却用仪器、5为冷却气体供给配管、6为氮化气体供给配管、7为高温氮化处理部、8为气体冷却区、9为低温氮化处理部、10为排气口。

本发明中的氮化处理设备1无需使设备的结构本身复杂，具有与钢带2的通板速度相对应的设备长度即可，在前后分别具有可控制温度的加热器的热处理设备中，具备规定的排气口10即可。另外，可以具备能够保持氮化气氛的、具有导入至少含有氨气或氮气的气体的氮化气体供给配管(3和6)的气体导入部和能够进行氮化处理时的高温氮化和低温氮化的氮化处理部(7和9)。

在本发明中，首先进行高温氮化，但一般已知作为具有氮化能力的气体的氨气等气体容易发生高温分解。并且，发生分解时，氨气等气体失去氮化能力。即，在向氮化炉的气体供给配管内，存在气体的变质时，其氮化效率大幅劣化。因此，特别是在进行高温氮化的高温处理部7(氮化设备的前半部)中，为了防止气体的变质，具备具有带有冷却功能的冷却用仪器4的氮化气体供给配管3是重要的。需要说明的是，该冷却用仪器可以是具有对钢板喷吹400℃以下的惰性气体、或氮化气体的喷嘴的仪器等、在气体冷却中通常使用的仪器。

另外，对于除上述以外的设备，通过采用下述构成，能够更有效地进行依照本发明的氮化处理。

例如，对于进行低温氮化的低温处理部9(设备后半部)，只要充分地进行隔热，则利用自然冷却也没有问题。但是，在等温下不能保持均热的情况下，氮化的控制水平大幅降低，因此，优选具有在略低温度下具有使钢板温度均热或者抑制温度降低的程度的能力的加热器。另外，优选具有将高温处理部的温度调节至850℃以上、并且将低温处理部的温度调节至低于850℃的功能。

另外，在为了缩短设备长度而考虑设定为单一设备的情况下，优选设定为如下构成：在高温处理部与低温处理部之间设置有通过从冷却气体供给配管5导入冷却气体而进行钢带2的冷却的冷却区8。这是因为，能够形成在炉的前后分别进行温度调节并且能够在短时间内降温至适当的温度的设备。

在本发明中，作为从上述气体导入部导入的气体，只要是在电磁钢板制造中一般的NH₃等气体氮化中使用的气体就没有限制，除此以外，也可以利用在NH₃中添加有少量O₂的氧氮化气氛、含有微量C的软氮化气氛等。另外，作为上述冷却区中使用的气体，可以列举N₂、Ar这样的惰性气体、上述氮化气体的利用。

图2中示出对在后述的实施例的条件3下形成的氮化后钢板的轧制直角方向的断面进行SEM观察而得到的SEM图像。由图2可知，氮化处理后，能够确认到在表面附近在晶界或晶粒内析出了AlN和Si₃N₄的情形。需要说明的是，在更低温度下进行氮化处理的条件12这样的情况下，能够确认到在表面附近形成有铁氮化物而不是Si₃N₄的情形。

如此，在氮化处理的氮化气氛中，在高温氮化后实施低温氮化时，能够形成在板厚方向上不均匀的析出状态，由此能够提高钢板表面附近的晶粒生长抑制力。

在上述的一次再结晶退火、氮化处理后的钢板表面涂布退火分离剂。为了在二次再结晶退火后的钢板表面形成镁橄榄石覆膜，需要使退火分离剂的主剂为氧化镁(MgO)。另一方面，在无需形成镁橄榄石覆膜的情况下，作为退火分离剂主剂，可以使用氧化铝(Al₂O₃)、氧化钙(CaO)等具有高于二次再结晶退火温度的熔点的适当的氧化物。

同时，在退火分离剂中，作为硫酸盐、硫化物，可以添加选自Ag、Al、Ba、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、In、K、Li、Mg、Mn、Na、Ni、Sn、Sb、Sr、Zn和Zr的硫酸盐或硫化物中的一种或两种以上。作为硫酸盐、硫化物在退火分离剂中的含量，设定为约0.2％以上且约15％以下是适合的。通过以该范围进行添加，在二次再结晶中硫从分离剂渗入至钢中，特别是能够增强钢板表面附近的晶粒生长抑制。硫酸盐、硫化物的含量低于0.2％时，钢基中的硫增加量少。另一方面，硫酸盐、硫化物的含量超过15％时，钢基的硫增加量过多。因此，在任一种情况下，磁特性改善效果都减小。

接着进行二次再结晶退火。在二次再结晶退火的升温过程中，铁氮化物发生分解，N向钢中扩散。另外，关于退火气氛，N₂、Ar、H₂或它们的混合气体中的任一种都适合。

对如此得到的取向性电磁钢板用钢坯实施上述工序而制造的取向性电磁钢板具有下述特征。即，在二次再结晶退火的升温过程、且二次再结晶开始之前的阶段中，能够在钢板的表面附近提高氮化物的存在量并且使氮化物析出直至板厚中心。其结果是，能够有效地抑制从织构大多较差的表面产生二次再结晶，能够得到良好的磁特性。

上述二次再结晶退火后，也可以在钢板表面进一步涂布绝缘覆膜并烧结。对于该绝缘覆膜的种类，没有特别限定，以往公知的所有绝缘覆膜都适合。例如，日本特开昭50-79442号、日本特开昭48-39338号所记载的将含有磷酸盐-铬酸盐-胶态二氧化硅的涂布液涂布于钢板并在约800℃进行烧结的方法是适合的。

另外，通过平坦化退火，也能够规整钢板的形状，进而，也可以将该平坦化退火兼作绝缘覆膜的烧结处理。

实施例

将表1所示的各种取向性电磁钢板用钢坯在1230℃下加热后，进行热轧而制成2.5mm的板厚的热轧板，在1050℃下实施1分钟的热轧板退火。然后，通过冷轧制成0.27mm的最终板厚，从所得到的冷轧卷材的中央部裁取100mm×400mm尺寸的试样，在实验室进行兼作一次再结晶和脱碳的退火。

接着，在氨气、氢气、氮气的混合气氛中，在表1所示的氮化条件下进行氮化处理。另外，关于一次再结晶退火的升温速度，将500℃至700℃之间的升温速度设定为20℃/秒和150℃/秒这两个水准。

此外，在本实施例中，将同一条件的钢板在每个条件下制作21张或20张。然后，在制作出21张的条件下，使用其中的1张，进行氮化后试样的分析，对其余的20张涂布以MgO作为主要成分并且将表1所示的退火分离助剂制成水浆料状后添加而得到的退火分离剂，并进行干燥，烧结到钢板上。然后，进行最高温度为1200℃的最终退火，使其二次再结晶。接着，对磷酸盐系的绝缘张力涂层的涂布烧结、磁化力800A/m下的磁通密度(B₈、T)和50Hz、励磁磁通密度1.7T下的铁损(W_17/50、W/kg)进行评价。需要说明的是，关于磁特性，以各条件20张的平均值和最低值对磁通密度进行评价，以其平均值来评价铁损。

将评价结果一并记载于表1中。

由表1明显可知：在发明例中，与比较例相比，B₈的最低值得到了改善。另外，平均B₈也观察到少许改善。另外可知，对于退火分离剂中含有S的例子而言，磁通密度略高，对于提高了一次再结晶的升温速度的原材料而言，铁损特性优良。

符号说明

1 氮化处理设备

2 钢带

3 具备冷却用仪器的氮化气体供给配管

4 冷却用仪器

5 冷却气体供给配管

6 氮化气体供给配管

7 高温氮化处理部

8 气体冷却区

9 低温氮化处理部

10 排气口