JP2000129352A - 磁束密度の高い一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
磁束密度の高い一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Abstract
向性電磁鋼板の製造方法を提案する。 【解決手段】 重量%で、C:0.020〜0.075%、Si:2.
5〜4.5%、Mn:0.05〜0.45%、S或いはSeを単独又
は複合で≦0.015、酸可溶性A1:0.010〜0.050%、B:0.
0005〜0.0030%、かつ、0.0050+7/10・B ≦ N ≦
0.0090+7/10・B ≦0.0110%、その他Cr、Sn、C
u等を含む電磁鋼スラブを、1280℃以下の温度に加熱し
た後熱延し、熱延板焼鈍をし、80%以上の冷間圧延を
し、次いで行う脱炭焼鈍において一次再結晶平均粒径を
20〜27μmに調整した後、ストリップを走行せしめる状
態下で、水素、窒素、アンモニアの混合ガス中で窒化後
の鋼板の窒素量が120ppm以上となるように行い、そ
の後仕上げ焼鈍を行う。
Description
いられる高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法に関す
るものである。
0}面で、圧延方向が<100>軸を有するいわゆるゴ
ス方位をもつ結晶粒から構成されており、軟磁性材料と
して変圧器及び発電機用の鉄心に利用される。この鋼板
は磁気特性として磁化特性と鉄損特性が良好でなければ
ならない。磁化特性の良否は、付与された一定の磁場中
で鉄心内に誘起される磁束密度の高低で決まり、磁束密
度の高い製品では鉄心を小型化できる。磁束密度の高さ
は鋼板結晶粒の方位を{110}<001>に高度に揃
えることによって達成できる。
合に熱エネルギ−として消費される電力損失であり、そ
の良否に対して磁束密度、板厚、不純物量、比抵抗、結
晶粒の大きさ等が影響する。磁束密度の高い鋼板は電気
機器の鉄心を小さくでき、又鉄損も小さくなるので望ま
しく、当該技術分野ではできる限り磁束密度の高い製品
を安いコストで製造する方法の開発が課題である。
方向性電磁鋼板の製造方法としては、特公昭30−36
51号広報に示されたMnSを用いた二回冷延プロセス
の他に、AlN+MnSを用いた高冷延プロセスの特公
昭40−15644号公報、MnSe+Sbを用いた二
回冷延プロセスである特公昭51−13469号公報等
がある。
一に制御する技術として熱延に先立つスラブ加熱温度
を、1250℃超、実際には1300℃以上と極めて高
い温度にすることによって、粗大に析出している析出物
を一旦固溶させ、その後の熱延中、或いは熱処理によっ
て、析出させる。スラブ加熱温度を上げることはスラブ
加熱時の使用エネルギの増大、設備損傷率の増大等のほ
か材質的にはスラブの結晶組織に起因する線状の二次再
結晶不良が発生する。
低い加熱温度で製造可能な例えば、特開昭62−403
15号公報に開示されている技術、即ち二次再結晶に必
要なインヒビタ−は、脱炭焼鈍完了以降から仕上げ焼鈍
における二次再結晶発現以前までに造り込む方法があ
る。
ことによって、インヒビタ−として機能する(Al,S
i)Nを形成させるものである。鋼中にNを侵入させる
手段としては、仕上げ焼鈍昇温過程での雰囲気ガスから
のNの侵入を利用するか、脱炭焼鈍後段領域或いは脱炭
焼鈍完了後のストリップを連続ラインでNH3 等の窒化
源となる雰囲気ガスを用いて行う方法が知られている。
は脱炭焼鈍後の一次再結晶粒の粒径及びその集合組織が
二次再結晶粒の発達並びに磁気特性を大きく左右する
(例えば特開平2−25020号公報)ことは勿論であ
るが、加えて仕上げ焼鈍昇温過程(二次再結晶開始温度
域)におけるインヒビタ−の熱的安定性が重要である。
因みに、本プロセスの二次再結晶温度は従来の高温スラ
ブ加熱法に比べて、ほぼ100℃高くなっている。
術思想に基づいたプロセスにおいて、微量のBを添加す
ることによって高磁束密度一方向性電磁鋼板が得られる
ことを開示している。しかしこの場合、脱炭焼鈍温度の
適正領域では高磁束密度鋼板が得られるが、Bを添加す
ることによって、一次再結晶粒径変化が脱炭焼鈍温度に
対して敏感になる現象が起こり,その適性範囲が狭くな
り、工業生産には不利になってくる。加えて、窒化を窒
化能のある焼鈍分離剤を用いて仕上げ焼鈍中に行うた
め、窒化量が不均一になり易い上に、皮膜の形成も不安
定になり工業生産が難しくなっている。
題点を解決するため種々検討して次のような手段を見出
した。
%、Si:2.5〜4.5%、Mn:0.05〜0.4
5%、S或いはSeを単独又は複合で≦0.015、酸
可溶性Al:0.010〜0.050%、B:0.00
05〜0.0030%、0.0050+7/10・B
≦ N ≦0.0090+7/10・B ≦0.011
0%Cr:0.03〜0.20%、Sn:0.02〜
0.15%、残部Fe及び不可避的不純物からなる電磁
鋼スラブを、1280℃以下の温度に加熱した後熱延
し、熱延板焼鈍をし、80%以上の冷間圧延をし、次い
で行う脱炭焼鈍において一次再結晶平均粒径を20〜2
7μmに調整した後、ストリップを走行せしめる状態下
で、水素、窒素、アンモニアの混合ガス中で窒化後の鋼
板の窒素量が120ppm以上となるように行い、その
後仕上げ焼鈍を行うことを特徴とするものである。
03〜0.30%を更に含有させることを特徴とするも
のである。
スラブの成分組成の限定理由は、以下の通りである。
た。0.020未満では高磁束密度鋼板が得られ難く、
一方、0.075%を超えても良好な特性は得られず、
加えて脱炭焼鈍時間も長くなる。
なると、良好な鉄損が得られない。また、4.5%を超
えると、脆性のために冷延が困難になる。
以下がよい。S及びSeはMnS或いはMnSeを生成
する。本プロセスにおいては脱炭焼鈍において、一次再
結晶粒径を一定の大きさにコントロ−ルすることが重要
である。このためMnS,MnSe等が多量に存在する
ことは一次再結晶粒の成長を妨げるので好ましくない。
るが、本発明においては、後工程即ち一次再結晶完了後
に鋼を窒化することにより、(Al,Si)Nを形成せ
しめことを必須としているから、フリ−のAlが一定量
以上必要である。そのため、酸可溶性Alとして、0.
010〜0.050%添加する。
N≦(0.0090+7/10・B)%(Max 0.01
10%)にする必要がある。NはBN形成に必要なN相
当分多く添加するが、この増量分については実験結果に
基づいて後述する。
になり、一方、上限より多いとブリスタ−と称する鋼板
に膨れが発生する。
二次再結晶が不安定になり、一方、多すぎると高い磁束
密度をもつ製品を得難くなる。
元素であるが、さらにSnとの複合添加で仕上げ焼鈍後
の皮膜形成が安定化する。このCrの適量は0.03〜
0.45%、好ましくは0.05〜0.15%である。
し、ひいては二次再結晶を改善し皮膜の安定化と相俟っ
て鉄損改善に効果が大きい。Snの適量は0.02〜
0.15%である。0.02%より少ないと効果が弱
く、一方、0.15%より多いと窒化が困難になり二次
再結晶粒が発達し難くなる。
束密度の向上に有効である。0.03%未満では効果が
なく0.30%を超えると酸洗性が悪くなる。
結果に基づいて述べる。
n:0.10%,S:0.007%,酸可溶性Al:
0.028%,Cr:0.12%,P:0.025%,
Sn:0.05%を基本成分とし、これにBとNを表1
に示した如く添加した鋼塊を造った。
の熱延板を造った。これを1120℃に加熱、均熱後9
00℃に保持する焼鈍をした後急冷却した。次いで酸洗
し0.23mmに冷延し、これを830℃の温度で90
秒間の脱炭焼鈍を湿水素、窒素雰囲気中で行った。この
後窒化処理を750℃の温度で30秒間水素、窒素、ア
ンモニア混合ガス中で行い、鋼板の窒素量をほぼ200
〜220ppmに調整した。次いでMgO,TiO2 を
主成分とする焼鈍分離剤を塗布し1200℃の温度で2
0時間の仕上げ焼鈍を行った。この後、水洗し所定の処
理をして磁気特性を測定した。結果を図1に示す。
以上において高いB8 値が得られている。Bの含有量に
伴いN量を増加させると高い磁束密度が得られる理由と
してはおそらく、B添加量が増す程溶鋼中の窒素添加も
増やして脱炭焼鈍時の一次再結晶粒成長挙動を揃え二次
再結晶の安定化を図るとともに、生成したBNは(A
l,Si)Nとともに二次再結晶時のインヒビタ−とし
て働き高磁束密度鋼板を得るものと考えている。逆に十
分なNがない場合、最終冷延以前までの工程でBNを形
成してFreeNが減少することで、AlNの析出状態
(サイズ、量)が変化し、一次再結晶粒の成長抑制力に
影響を及ぼしているものと考えられる。
する。
はスラブ加熱炉で1280℃以下の温度でで加熱した
後、熱延をして所定の板厚の熱延板とする。このスラブ
加熱温度が1280℃を超えると、一次再結晶粒の粒径
コントロ−ルが困難になり好ましくない。好ましくは1
100℃〜1200℃である。この後熱延板は公知の方
法で焼鈍した後急冷却する。冷間圧延率は80%以上必
要である。これより低いと高磁束密度鋼板が得られな
い。この冷間圧延において150℃〜300℃の温間圧
延をするとより好ましい。
素、窒素混合ガス中で800℃〜870℃程度の温度で
行う。脱炭焼鈍後の一次再結晶粒の平均粒径は20〜2
7μmとする。20μmより小さいと高磁束密度が得ら
れず27μmより大きいと二次再結晶しなくなる。
合ガス中で750℃〜850℃の温度域でおこなう。鋼
板の窒素量は少なくとも120ppm以上好ましくは1
50ppm以上必要である。120ppmより少ないと
二次再結晶の発達が悪くなる。
ラリを塗布し1100℃以上の温度で仕上げ焼鈍をおこ
なう。 <実施例1>C:0.060%,Si:3.5%,M
n:0.10%,S:0.010%,P:0.025
%,Cr:12%,酸可溶性Al:0.028%,S
n:0.05%,BとNを表2に示す如く添加したスラ
ブを1150℃で加熱熱延し2.6mmの熱延板を造っ
た。これを1120℃に加熱、均熱後900℃に保持す
る焼鈍をした後急冷却した。この後酸洗し0.27mmに
冷間圧延した。この冷延に際し200℃のパス間エ−ジ
ングを行った。
鈍を湿水素、窒素、の混合ガス中で行った。この後75
0℃の温度で30秒の窒化処理を水素、窒素、アンモニ
アの混合ガス中で行い、鋼板の窒素量をほぼ220pp
mに調整した。次いでMgO,TiO2 を主成分とする
焼鈍分離剤を塗布し1200℃の温度で20時間の仕上
げ焼鈍を行った。この後所定の処理をして磁気特性を測
定した。結果を表3に示す。
合する有効Nが減少するため一次再結晶粒径が、28μ
m、29μmと大きくなり二次再結晶不良となる。本発
明の7/10・BのNを追加添加した試料3,4,7に
おいて良好な磁気特性が得られている。 <実施例2>C:0.055%,Si:3.25%,M
n:0.10%,S:0.0070%,P:0.020
%,Cr:12%,酸可溶性Al:0.026%,S
n:0.05%,N:0.0090,B:0.0025
%、を含んだ溶鋼にCuを無添加、0.10%、0.2
0%添加したスラブを1150℃で加熱熱延し2.3m
mの熱延板を造った。これを1120℃に加熱、均熱後
900℃に保持する焼鈍をした後急冷却した。この後酸
洗し0.23mmに冷間圧延した。この冷延に際し200
℃のパス間エ−ジングを行った。これを840℃の温度
で90秒の脱炭焼鈍を湿水素、窒素の混合ガス中で行っ
た。この後750℃の温度で30秒の窒化処理を水素、
窒素、アンモニアの混合ガス中で行い、鋼板の窒素量を
220ppmに調整した。次いで、MgO,TiO2 を
主成分とする焼鈍分離剤を塗布し1200℃の温度で2
0時間の仕上げ焼鈍を行った。結果を表4に示す。
とが分かる。
におけるBとNの関係を規定することにより、インヒビ
ターが強化され磁束密度の高い一方向性電磁鋼板を得る
ことができる。
とN量の関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.020〜0.075
%、 Si:2.5〜4.5%、 Mn:0.05〜0.45%、 S或いはSeを単独又は複合で≦0.015%、 酸可溶性Al:0.010〜0.050%、 B:0.0005〜0.0030%、かつ0.0050
+7/10・B ≦ N ≦0.0090+7/10・
B ≦0.0110% Cr:0.03〜0.20%、 Sn:0.02〜0.15%、 残部Fe及び不可避的不純物からなる電磁鋼スラブを、
1280℃以下の温度に加熱した後熱延し、熱延板焼鈍
をし、80%以上の冷間圧延をし、次いで行う脱炭焼鈍
において一次再結晶平均粒径を20〜27μmに調整し
た後、ストリップを走行せしめる状態下で、水素、窒
素、アンモニアの混合ガス中で窒化後の鋼板の窒素量が
120ppm以上となるように窒化処理を行い、その後
仕上げ焼鈍を行うことを特徴とする磁束密度の高い一方
向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量%で、Cuを0.03〜0.30%
を更に含有させることを特徴とする請求項1記載の磁束
密度の高い一方向性電磁鋼板の製造方法。
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