JP2012012664A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コイル状に巻き取った方向性電磁鋼板に仕上げ焼鈍を施し、次いで平坦化焼鈍を施してから、該鋼板の圧延方向と交差する向きにレーザーを照射する、磁区細分化処理を施すに当り、該仕上焼鈍時のコイルの内巻き部分から外巻き部分に向けて、当該鋼板部分に照射するレーザーのエネルギー密度を高めていく。
【選択図】なし
Description
そのためには、鋼板中の二次再結晶粒を、(110)[001]方位(いわゆる、ゴス方位)に高度に揃えることや、製品鋼板中の不純物を低減することが重要である。しかしながら、結晶方位を制御することや、不純物を低減することは、製造コストとの兼ね合い等で限界がある。そこで、鋼板の表面に対して物理的な手法で不均一性(歪)を導入し、磁区の幅を細分化して鉄損を低減する技術、すなわち磁区細分化技術が開発されている。
そこで、本発明は、磁区細分化により鉄損を低減させる方向性電磁鋼板の製造方法において、磁区細分化をより確実に実現する手法について提案することを目的とする
すなわち、仕上焼鈍は長時間を要するために、鋼板をコイルに巻き取った状態でバッチ焼鈍によって行うのが通例である。この仕上焼鈍においては、鋼板が圧延方向に所定の曲率半径を有した状態で二次再結晶が進行する。したがって、仕上焼鈍後の鋼板がそのままの曲率で保持されていれば、同一結晶粒内では結晶方向が同一方向となっているが、仕上焼鈍後に平坦化焼鈍によって矯正し、鋼板を曲率のない平坦な状態とすると、結晶は撓んだ形状になり、同一結晶粒内で鋼板矯正前の当該結晶粒における曲率半径に応じて圧延方向に結晶方位が徐々に変化することになる。これは、比較的に大きな二次再結晶粒を有する方向性電磁鋼板において顕著である。
上記した磁区細分化処理は、処理前の磁区幅が広いほど、磁区細分化効果すなわち鉄損低減効果が高くなる。一方、磁区細分化処理前に既に磁区幅が狭い場合は、磁区細分化の効果が少ない。磁区細分化処理は、処理領域周辺を磁区細分化して鉄損を低減する効果があるが、処理領域直下だけをみれば磁区構造が乱れるため、鉄損に関して不利がある。したがって、コイル全体で見た場合、特に磁区細分化処理がより有効である、β角が小さい領域の量は、仕上焼鈍時の曲率半径によって異なるから、最適な磁区細分化条件も、レーザー照射領域が先の仕上焼鈍中に付与されていた曲率半径に応じて異なると考えられる。しかしながら、現在まで以上の点を考慮に入れて磁区細分化が行われることはなかったのである。
(1)コイル状に巻き取った方向性電磁鋼板に仕上げ焼鈍を施し、次いで平坦化焼鈍を施してから、該鋼板の圧延方向と交差する向きにレーザーを照射する、磁区細分化処理を施すに当り、該仕上焼鈍時のコイルの内巻き部分から外巻き部分に向けて、当該鋼板部分に照射するレーザーのエネルギー密度を高めていくことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
E1=k(R1−R0)+E0
E1=k(R1−R0)+E0
を満足するレーザービームを照射すれば、仕上焼鈍時の曲率半径を考慮することなく一定の条件下でレーザー照射を行っていた在来処理に比べて、コイル全体で評価したときの鉄損が低減することを見出した。なお、レーザーの平均エネルギー密度E(mJ/mm2)とは、レーザーのパワーをP(W)、レーザーの走査速度をV(m/s)、レーザー照射の圧延方向の反復間隔をL(mm)とした場合に、E=P/(V×L)で定義される値である。
上述の知見に基づいて鋭意究明したところ、前記曲率半径R0が1000mm以下の範囲は比較的磁区幅が狭い鋼板部分であり、レーザーの平均エネルギー密度が2〜3mJ/mm2までは磁区細分化効果が認められたが、さらにエネルギー密度を大きくしても、それ以上の磁区細分化効果は認められなかった。また、R0が500mm未満の範囲では既に磁区幅が充分狭くなっており、レーザーによる磁区細分化効果はみられないから、R0は500mm以上とした。このような場合にレーザーを照射すると過剰な局所歪みの導入により磁区構造に乱れが生じて履歴損が劣化するので好ましくない。
なお、この発明では磁区細分化方法としてレーザーを照射するとしているが、曲率半径に応じてレーザーの照射強度を変化させられればよく、他のレーザの条件については何ら問われるものではないが、以下に示す条件が推奨される。
また、レーザービームのスポット径は0.1〜0.5mm程度の範囲とし、圧延方向の繰返し間隔は1〜20mm程度の範囲とすることが好ましい。
なお、鋼板に付与される塑性歪の深さは、5〜50μm程度とするのが好適である。
Si:2.0〜8.0質量%
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0質量%に満たないと十分な鉄損低減効果が達成できず、一方、8.0質量%を超えると加工性が著しく低下し、また磁束密度も低下するため、Si量は2.0〜8.0質量%の範囲とすることが好ましい。
C:0.08質量%以下
Cは、熱延板組織の改善のために添加をするが、0.08質量%を超えると製造工程中に磁気時効の起こらない50質量ppm以下までCを低減することが困難になるため、0.08質量%以下とすることが好ましい。なお、下限に関しては、Cを含まない素材でも二次再結晶が可能であるので特に設ける必要はない。
Mnは、熱間加工性を良好にする上で必要な元素であるが、含有量が0.005質量%未満ではその添加効果に乏しく、一方1.0質量%を超えると製品板の磁束密度が低下するため、Mn量は0.005〜1.0質量%の範囲とすることが好ましい。
さらに、本発明は、Al、N、S、Seの含有量を制限した、インヒビターを使用しない方向性電磁鋼板にも適用することができる。
この場合には、Al、N、SおよびSe量はそれぞれ、Al:100 質量ppm以下、N:50 質量ppm以下、S:50 質量ppm以下、Se:50 質量ppm以下に抑制することが好ましい。
Ni:0.03〜1.50質量%、Sn:0.01〜1.50質量%、Sb:0.005〜1.50質量%、Cu:0.03〜3.0質量%、P:0.03〜0.50質量%、Mo:0.005〜0.10質量%およびCr:0.03〜1.50質量%のうちから選んだ少なくとも1種
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるために有用な元素である。しかしながら、含有量が0.03質量%未満では磁気特性の向上効果が小さく、一方1.5質量%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。そのため、Ni量は0.03〜1.5質量%の範囲とするのが好ましい。
なお、上記成分以外の残部は、製造工程において混入する不可避的不純物およびFeである。
Claims (2)
- コイル状に巻き取った方向性電磁鋼板に仕上げ焼鈍を施し、次いで平坦化焼鈍を施してから、該鋼板の圧延方向と交差する向きにレーザーを照射する、磁区細分化処理を施すに当り、該仕上焼鈍時のコイルの内巻き部分から外巻き部分に向けて、当該鋼板部分に照射するレーザーのエネルギー密度を高めていくことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記仕上焼鈍時のコイルの曲率半径の最大値をR1(mm)および最小値をR0(mm)、照射するレーザーの平均エネルギー密度の最大値をE1(mJ/mm2)および最小値をE0(mJ/mm2)、そしてkを任意定数とした際、下記式を満足する平均エネルギー密度にてレーザーの照射を行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
E1=k(R1−R0)+E0
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