JP2012001741A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定の成分組成になる鋼スラブより、二次再結晶焼鈍を施すまでの一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終冷間圧延前の中間焼鈍を、最高到達板温が700℃以上1200℃以下、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の条件で行うものとする。
【選択図】図1
Description
二次再結晶粒径微細化を達成する手段の一つとしては、鋼板の一次再結晶板集合組織におけるゴス方位の強度を上げることが考えられるが、先に述べた理由から、現行の製造条件より、最終冷間圧延の圧下率を軽圧下側にする必要があると考えられる。しかしながら、最終冷間圧延の圧下率を軽圧下側にすると、マトリックス方位{111}<112>強度が低下し、二次再結晶粒の方位が劣化することが懸念される。
1.質量%で、C:0.020%以上0.15%以下、Si:2.5%以上7.0%以下、Mn:0.005%以上0.3%以下、酸可溶性Al:0.01%以上0.05%以下およびN:0.002%以上0.012%以下を含有し、かつSおよびSeのうちから選んだ1種または2種を合計で0.05%以下含み、残部はFeおよび不可避不純物からなる鋼スラブを、スラブ加熱後、熱間圧延し、ついで熱延板焼鈍を施すかまたは施さず、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施すことによって最終板厚とした後、一次再結晶焼鈍を施し、さらに二次再結晶焼鈍を施す一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終冷間圧延前の中間焼鈍を、最高到達板温が700℃以上1200℃以下で、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の条件で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
C:0.020%以上0.15%以下
Cは、熱延および熱延板焼鈍の均熱時にγ変態を利用することで、熱延組織の改善を図るために必要な元素であるが、C含有量が0.15%を超えると、脱炭処理の負荷が増大するばかりでなく、脱炭自体が不完全となり、製品板において磁気時効を起こす原因ともなる。一方、C含有量が0.020%に満たないと、熱延組織の改善効果が小さく、所望の一次再結晶集合組織を得ることが困難となる。
Siは、鋼の電気抵抗を増大させ、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。鋼板に、Siを添加していった場合、含有量が11%までは、電気抵抗が単調に増加するものの、含有量が7.0%を超えたところで、加工性が著しく低下する。一方、含有量が2.5%未満では、α-γ変態が存在するため、最終仕上焼鈍において、二次再結晶が阻害されて磁気特性が劣化する。
Mnは、二次再結晶焼鈍の昇温過程において、MnSおよびMnSeとなってインヒビターの働きをするため、方向性電磁鋼板においては重要な元素である。しかし、Mn含有量が0.005%に満たないと、インヒビターの絶対量が不足するために、結晶粒成長の抑制力不足となる。一方、Mn含有量が0.3%を超えると、熱延前のスラブ加熱過程で完全固溶させるためには、高温のスラブ加熱が必要となる。また、インヒビターが粗大析出してしまうために、結晶粒成長の抑制力も不足する。
酸可溶性Alは、二次再結晶焼鈍の昇温過程において、AlNがインヒビターの働きをするため、方向性電磁鋼板においては重要な元素である。しかし、酸可溶性Alの含有量が0.01%に満たないと、インヒビターの絶対量が不足するために、結晶粒成長の抑制力不足となる。一方、酸可溶性Alの含有量が0.05%を超えるとAlNが粗大析出してしまうために、やはり結晶粒成長の抑制力が不足する。
Nは、Alと結合してAlNとなりインヒビターを形成するが、含有量が0.002%未満では、インヒビターの絶対量が不足し、抑制力不足となる。一方、含有量が0.012%超では、冷間圧延時にブリスターと呼ばれる空孔を生じ、鋼板の外観が劣化する。
SおよびSeは、Mnと結合してインヒビターを形成するが、含有量が0.05%を超えると、二次再結晶焼鈍において、脱S、脱Seが不完全となるため、鉄損劣化を引き起こす。なお、これら元素の含有は必須ではなく、その下限に特に制限はないが、その添加効果を発揮するためには0.01%程度が好ましい。
Niはオーステナイト生成元素であるため、γ変態を利用することで熱延板組織を改善して磁気特性を向上させる有用な元素である。しかしながら、含有量が0.005%未満では、磁気特性向上効果が小さく、一方、含有量が1.5%超では、加工性が低下するため通板性が悪くなるほか、二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化するので、Niは0.005〜1.5%の範囲で含有することができる。
Sn、Sb、CuおよびPは、磁気特性向上に有用な元素であるが、それぞれ含有量が上記範囲の下限値に満たないと、磁気特性改善効果が乏しく、一方、それぞれ含有量が上記範囲の上限値を超えると、二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化する。従って、Sn:0.005%以上0.50%以下、Sb:0.005%以上0.50%以下、Cu:0.005%以上1.5%以下およびP:0.005%以上0.50%以下の範囲でそれぞれ含有することができる。
この時、均熱温度が800℃未満では、熱延板組織の改善が完全ではなく、未再結晶部が残存するため、所望の組織を得ることができないおそれがある。一方、均熱温度が1200℃超では、AlN、MnSeおよびMnSの溶解が進行し、二次再結晶過程でインヒビターの抑制力が不足して、二次再結晶しなくなった結果、磁気特性の劣化を引き起こすこととなる。以上より、熱延板焼鈍の均熱温度は800℃以上1200℃以下とすることが好ましい。
ここで、本発明の大きな特徴は、最終冷間圧延の中間焼鈍時、もしくは最終冷間圧延前の中間焼鈍の前に、図1に示す熱処理を施すことである。すなわち、本発明は、最高到達温度が700℃以上1200℃以下で、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の熱処理を鋼板に施すことを特徴としている。
通常、方向性電磁鋼板の中間焼鈍は、生産性向上の観点から連続焼鈍ラインで行われ、その昇温速度は急熱で行われる。しかしながら、その結果、フェライト−パーライト二相鋼における圧延−再結晶焼鈍の昇温過程において、板厚方向に層状に分布したパーライト相によって再結晶粒の板厚方向への粒成長が抑制されるため、従来の中間焼鈍板における再結晶粒は、伸長粒でありまた粗大なものとなっていた。
一方で、最終冷間圧延の圧下率を軽圧下とすることで、一次再結晶板集合組織におけるゴス方位強度は増加しやすくなる。
従って、本発明は、一次再結晶板においてマトリックスの集合組織を劣化させることなくゴス方位粒を増加させる効果を発現する。
C:0.05%、Si:3.2%、Mn:0.1%、酸可溶性Al:0.02%、N:0.07%、S:0.003%およびSe:0.03%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるスラブを、1350℃の温度で加熱し、2.0mmの厚みまで熱間圧延を施した。
図3に、上記試験片の磁気特性について測定した結果を示す。
さらに、図3中、最高到達温度が600℃の例においても鉄損が改善されていない。これは、再結晶の臨界温度に到達していないため、回復のみが進行し、本発明の特徴である再結晶粒微細化が未達となったためである。
また、図3中には示していないが、到達温度が1250℃の例では、インヒビターの抑制力が弱まりすぎたため、二次再結晶が不良となり、鉄損劣化を引き起こした。
従って、本発明における最終冷間圧延前の中間焼鈍の前に行う熱処理は、最高到達板温が700℃以上1200℃以下、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の条件とすることが必要である。より好ましい昇温速度は、20℃/h以上1200℃/h以下である。
また、400℃から700℃までの昇温速度を、20℃/h以上1200℃/h以下とすることが好ましいことは、前述したとおりである。
以上より、最終冷間圧延前の中間焼鈍の均熱温度は800℃以上1200℃以下とすることが好ましい。
以上より、最終冷間圧延前の中間焼鈍の均熱時間は2s以上300s以下とすることが好ましい。
以上より、最終冷間圧延前の中間焼鈍後の冷却過程における800℃〜400℃での冷却速度は、10℃/s以上200℃/s以下とすることが好ましい。
本発明の成分組成になるスラブを、1350℃の温度で加熱した後、熱間圧延した。ついで、1000℃で40sの熱延板焼鈍を施した後、予備冷間圧延を施した。なお、本実験では、熱延板(母板)の板厚を変えることで、予備冷延圧下率を33%と固定し中間厚を定めたため、予備冷延圧下率の影響を無視することができる。従って、鋼板の磁気特性の測定結果として、最終冷間圧下率の影響が評価できる測定結果となっている。
一方、最終冷延の圧下率を54.0%とした例では、十分良好な鉄損値が得られているものの、磁束密度が若干低下する傾向にあった。
以上より、最終冷間圧延における圧下率は、特に限定されるものではないが、最終冷間圧延における圧下率が60%以上92%以下とすることが、良好な一次再結晶板集合組織を得ることができるために好ましい範囲である。
より、好ましくは、上記範囲中、軽圧下側の60〜85%の範囲である。
ここに、一次再結晶焼鈍における均熱温度を700℃未満にすると、未再結晶部が残存し、所望の組織を得ることができないおそれがある。一方、均熱温度を1000℃超にすると、ゴス方位粒の二次再結晶が起こってしまう可能性がある。
以上より、一次再結晶焼鈍は700℃以上1000℃以下とすることが好ましい。
C:0.06%、Si:3.4%、Mn:0.12%、酸可溶性Al:0.01%、N:0.005%、S:0.003%およびSe:0.03%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるスラブを、1350℃の温度で加熱した後、2.0mmの厚みまで熱間圧延した。その後、1000℃で40sの熱延板焼鈍を施した。ついで、1.2mmの厚みまで予備冷間圧延したのち、中間焼鈍の前に、表1に示すような条件で熱処理を施した。ついで、冷却した後、1080℃で80sの中間焼鈍を施した。さらに、0.23mmの厚みまで冷間圧延し、800℃で120sの、脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した。その後、鋼板表面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、1150℃で50hの純化焼鈍を兼ねた二次再結晶焼鈍を行って試験片とし、磁気特性を測定した。表1に鉄損の測定結果を併記する。
C:0.05%、Si:3.2%、Mn:0.12%、酸可溶性Al:0.01%、N:0.005%、S:0.003%およびSe:0.005%を含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるスラブを、1350℃の温度で加熱した後、表2に示す種々の母板厚まで熱間圧延した。ついで、1000℃で40sの熱延板焼鈍を施した後、予備冷間圧延を施した。なお、本実験では、表2に示したように、予備冷延圧下率を33%と固定して中間厚を定めたことで、予備冷延圧下率の影響を無視することができる。そのため、最終冷間圧下率の影響のみが鋼板の磁気特性の測定結果として得られている。
表3に記載の成分と、Si:3.2%、N:0.01%、S:0.004%およびSe:0.03%とを含有し、残部Feおよび不可避不純物からなるスラブを、1350℃の温度で加熱して、2.0mmの厚みまで熱間圧延した。ついで、1000℃で40sの熱延板焼鈍を施した後、1.2mm厚みまで冷間圧延した。その後、400〜700℃間の昇温速度が300℃/h、最高到達温度:1050℃で80s保持する中間焼鈍を施して、0.23mm厚みまで冷間圧延し、800℃で120sの脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した。さらに、鋼板表面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、1150℃で50hの純化焼鈍を兼ねた二次再結晶焼鈍を行って試験片とし、磁気特性を測定した。表3に、磁気特性の測定結果を併記する。
Claims (5)
- 質量%で、C:0.020%以上0.15%以下、Si:2.5%以上7.0%以下、Mn:0.005%以上0.3%以下、酸可溶性Al:0.01%以上0.05%以下およびN:0.002%以上0.012%以下を含有し、かつSおよびSeのうちから選んだ1種または2種を合計で0.05%以下含み、残部はFeおよび不可避不純物からなる鋼スラブを、スラブ加熱後、熱間圧延し、ついで熱延板焼鈍を施すかまたは施さず、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施すことによって最終板厚とした後、一次再結晶焼鈍を施し、さらに二次再結晶焼鈍を施す一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終冷間圧延前の中間焼鈍を、最高到達板温が700℃以上1200℃以下で、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の条件で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
- 質量%で、C:0.020%以上0.15%以下、Si:2.5%以上7.0%以下、Mn:0.005%以上0.3%以下、酸可溶性Al:0.01%以上0.05%以下およびN:0.002%以上0.012%以下を含有し、かつSおよびSeのうちから選んだ1種または2種を合計で0.05%以下含み、残部はFeおよび不可避不純物からなる鋼スラブを、スラブ加熱後、熱間圧延し、ついで熱延板焼鈍を施すかまたは施さず、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施すことによって最終板厚とした後、一次再結晶焼鈍を施し、さらに二次再結晶焼鈍を施す一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、最終冷間圧延前の中間焼鈍の前に、最高到達板温が700℃以上1200℃以下で、かつ400℃から700℃までの昇温速度が6℃/h以上5400℃/h以下の条件を満たす熱処理を施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記昇温速度を、20℃/h以上1200℃/h以下とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記最終冷間圧延の圧下率を、60%以上92%以下とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記鋼スラブが、質量%でさらに、Ni:0.005%以上1.5%以下、Sn:0.005%以上0.50%以下、Sb:0.005%以上0.50%以下、Cu:0.005%以上1.5%以下およびP:0.005%以上0.50%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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