JP2012057190A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.02〜0.12%、Si:2.0〜4.0%、Mn:0.02〜0.20%、sol.Al:0.01〜0.05%、N:0.004〜0.012%、Sb:0.01〜0.20s%、Cu:0.005〜0.20%、Sおよび/またはSeを0.010〜0.040%含有する鋼スラブを用いて方向性電磁鋼板を製造するに際し、MgO100質量部に対してSnO2を1〜10質量部、B化合物をB換算で0.001〜1質量部含有し、かつSnO2とB化合物とが、[B化合物(B換算質量部)]>0.034×10−0.119×[SnO2(質量部)]の関係を満たす焼鈍分離剤を用い、昇温過程の700〜860℃で10〜200時間保持し、H2含有雰囲気下で900〜1050℃を2〜50℃/hrで加熱する最終仕上焼鈍を施す。
【選択図】図3
Description
[B化合物(B換算質量部)]>0.034×10−0.119×[SnO2(質量部)]
を満たして含有するものであり、最終仕上焼鈍において、昇温過程の700〜860℃の温度範囲で10〜200時間保持し、H2含有雰囲気下で900〜1050℃の温度領域を2〜50℃/hrの昇温速度で加熱することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法である。
C:0.062mass%、Si:3.32mass%、Mn:0.08mass%、Se:0.015mass%、sol.Al:0.021mass%、N:0.0082mass%、Sb:0.021mass%およびCu:0.02mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、実験室にて1350℃で30分加熱し、熱間圧延して板厚が2.5mmの熱延板とした。この熱延板に1000℃で熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、1100℃の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延と温間圧延を組み合わせた圧延により最終板厚が0.27mmの冷延板とした。
その後、上記冷延板を、湿水素雰囲気中で830℃×2分の脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍し、鋼板表面にMgOに各種添加物を配合した焼鈍分離剤を塗布・乾燥した後、図1に示したヒートパターンおよび雰囲気下で最終仕上焼鈍を施して二次再結晶した方向性電磁鋼板とし、得られた鋼板の鉄損W17/50を測定した。
[B化合物の添加量]>0.034×10−0.119×[SnO2添加量] (1)
ただし、[B化合物の添加量]:MgO100質量部に対するB化合物のB換算質量部
を満たす場合に、鉄損特性が大きく改善されること、さらに、SnO2の添加量とB化合物の添加量(B換算質量部)とが下記(2)式;
[B化合物の添加量]>0.425×10−0.151×[SnO2添加量] (2)
を満たす場合には、より大きく鉄損が改善されることを見出した。
SnO2は、仕上焼鈍の昇温中に分解を始め、放出された酸素が地鉄最表層のAlNと反応してインヒビターとしての抑制力を弱め、最表層に存在する圧延によって剪断変形を受けた領域における二次再結晶を阻害し、板厚方向1/5近傍の方位の揃ったGoss方位粒の成長を促進する。しかし、この効果はすぐに飽和してしまうため、単にSnO2の量を増やしただけでは磁気特性をさらに向上させることはできない。これは、コイル層間雰囲気の酸素分圧が平衡解離圧に達した時点で、SnO2の分解が制限されてしまうためと推定される。したがって、この状態では板厚1/5近傍での方位選択性が高すぎるため、二次再結晶粒が粗大になりやすく、高磁束密度が得られても、低鉄損は得られない。
本発明は、上記のような新規知見に、さらに検討を加えて完成したものである。
C:0.02〜0.12mass%
Cは、熱間圧延時のα−γ変態を利用して結晶組織を改善する効果や、微細カーバイドを析出することにより、一次再結晶集合組織を改善する効果がある。しかし、C含有量が0.02mass%未満では、良好な方位の一次再結晶組織が得られず、一方、0.12mass%を超えると、脱炭が難しくなって脱炭不良を起こし、磁気特性が劣化するようになる。よって、Cは0.02〜0.12mass%の範囲とする。好ましくは0.05〜0.09mass%の範囲である。
Siは、鋼の比抵抗を高めて渦電流損を低減させるための重要な成分である。しかし、Si含有量が2.0mass%に満たないと、最終仕上焼鈍中にα−γ変態を起こして結晶方位が損なわれ、一方、4.0mass%を超えると、鋼が硬質化して冷間圧延することが困難になる。よって、Siは2.0〜4.0mass%の範囲とする。好ましくは2.5〜3.5mass%の範囲である。
AlおよびNは、微細なAlNを形成し、一次再結晶組織の粒成長を阻害するインヒビター成分である。Alは、少なすぎると製品板の磁束密度が低下し、多すぎると二次再結晶が不安定となるため、sol.Alとして0.01〜0.05mass%の範囲とする。好ましくは0.015〜0.03mass%の範囲である。一方、Nは、少なすぎると製品板の磁束密度が低下し、多すぎるとブリスターと呼ばれる表面欠陥が製品板に多発するようになるため、0.004〜0.012mass%の範囲とする。好ましくは0.06〜0.10mass%の範囲である。
Mn、SeおよびSは、微細なMnSeやMnSを形成し、一次再結晶組織の粒成長を抑止するインヒビター成分である。Mn含有量が0.02mass%未満または、S,Se単独もしくはそれらの合計含有量が0.010mass%未満では、インヒビター効果(ピン止力)が十分ではなく、一方、Mn含有量が0.20mass%超え、または、S,Se単独もしくはそれらの合計含有量が0.040mass%超えでは、これらの成分を固溶させるのに必要なスラブ加熱温度が高くなり過ぎて実用的ではない。よって、Mnは0.02〜0.20mass%、S,Seは、単独あるいは合計で0.010〜0.040mass%の範囲とする。好ましくは、Mnは0.04〜0.014mass%、S,Seは単独あるいは合計で0.015〜0.030mass%の範囲である。
Sbは、一次再結晶集合組織を改善する効果があるほか、酸化や窒化を抑制することで二次再結晶を安定化する効果がある成分である。Sb含有量が0.01mass%未満では上記効果が十分に得られず、一方、0.20mass%を超えると脱炭性が悪くなる。よって、Sb含有量は0.01〜0.20mass%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.10mass%の範囲である。
Cuは、被膜性状を改善する元素である。また、微細なCuSeやCuSを形成してインヒビターとしても機能する。Cu含有量が0.005mass%未満では上記効果が得られず、一方、0.20mass%を超えると、酸洗性が悪化する。よって、Cuは0.005〜0.20mass%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.10mass%の範囲である。なお、Cuは、トランプエレメントとして混入してくる元素であり、通常の製鋼プロセスであればこの範囲の含有量となるため、積極的に添加する必要はない。
本発明の方向性電磁鋼板に用いる素材(鋼スラブ)は、成分組成を上記に説明した範囲に制御すること以外は特に制限はなく、例えば、公知の製鋼プロセスで上記成分組成に調整した溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法を用いて製造したものを用いることができる。上記鋼スラブは、再加熱した後、公知の方法、条件で熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延により最終板厚の冷延板とする。次いで、この冷延板に脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した後、後述する本発明に適合した成分組成のMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布・乾燥し、最終仕上焼鈍を施して製品板とするのが好ましい。なお、上記一次再結晶焼鈍における脱炭雰囲気は、酸化ポテンシャルPH2O/PH2を0.2〜0.7の範囲で行うことが望ましい。また、その際、均熱の後段を前段に比して低酸化性として、表層にFeSiO4の還元生成物であるSiO2などを形成させてもかまわない。
[B化合物の添加量]>0.034×10−0.119×[SnO2添加量] (1)
ただし、[B化合物の添加量]:MgO100質量部に対するB化合物のB換算質量部
を満たして含有していることが必要である。
また、さらに大きな鉄損改善効果を得るためには、下記(2)式;
[B化合物の添加量]>0.425×10−0.151×[SnO2添加量] (2)
を満たして含有していることが好ましい。
なお、昇温後の仕上焼鈍条件については特に制限はなく、公知の条件を用いることができる。例えば、被膜形成やインヒビター成分の純化を行うため、昇温後に1100〜1250℃の温度領域で0.5〜10時間保持することが望ましい。また、雰囲気ガスとしてH2を用いることは、被膜形成促進の観点から好ましい。
Claims (5)
- C:0.02〜0.12mass%、Si:2.0〜4.0mass%、Mn:0.02〜0.20mass%、sol.Al:0.01〜0.05mass%、N:0.004〜0.012mass%、Sb:0.01〜0.20mass%、Cu:0.005〜0.20mass%、SおよびSeから選ばれる1種または2種を合計で0.010〜0.040mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延し、脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍した後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布・乾燥し、最終仕上焼鈍を施す一連の工程により方向性電磁鋼板を製造する方法において、上記焼鈍分離剤は、助剤としてMgO100質量部に対してSnO2を1〜10質量部およびB化合物をB換算で0.001〜1質量部を含有し、かつSnO2とB化合物とが下記式;
[B化合物(B換算質量部)]>0.034×10−0.119×[SnO2(質量部)]
を満たして含有するものであり、最終仕上焼鈍において、昇温過程の700〜860℃の温度範囲で10〜200時間保持し、H2含有雰囲気下で900〜1050℃の温度領域を2〜50℃/hrの昇温速度で加熱することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。 - 上記B化合物は、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸マグネシウムおよびホウ酸アルミニウムのうちから選ばれる1種または2種以上からなることを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記焼鈍分離剤は、上記に助剤に加えてさらに、MgO100質量部に対してTi化合物をTi換算で0.1〜10質量部および/またはSr化合物をSr換算で0.1〜10質量部を含有するものであ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。
- 上記Ti化合物は、TiO2およびTiOのうちから選ばれる1種または2種、Sr化合物は、硫酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、炭酸ストロンチウムおよび硝酸ストロンチウムのうちから選ばれる1種または2種以上からなることを特徴とする請求項3に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記鋼スラブは、上記成分組成に加えてさらに、Sn:0.02〜0.30mass%、Ge:0.02〜0.30mass%、Ni:0.01〜0.50mass%およびMo:0.01〜0.05mass%のうちから選ばれる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1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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