JP2013072116A - 方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子ビームの走査方向における熱影響域の長さをL1(μm)、走査方向に対し直角方向における熱影響域の長さをL2(μm)とするとき、これらの比(L1/L2)を1.2以上とする。
【選択図】図1
Description
ここに、磁束密度は、電磁鋼板の結晶方位をGoss方位へ集積させることにより向上させることができ、例えば特許文献1には、1.97Tを超える磁束密度B8を有する方向性電磁鋼板の製造方法が示されている。
渦電流損の低減方法として、被膜張力を向上したり、熱歪みを導入することによって磁区細分化を施す方法がある。しかし、被膜張力を向上させる方法では、特許文献2に示されたように、付与する歪み域が弾性域近傍であり、しかも張力が地鉄の表層にのみかかるものであるため、鉄損の低減効果が小さいという問題がある。
例えば、特許文献3には、電子ビーム照射によってW17/50が0.8W/kgを下回る鉄損を有する電磁鋼板の製造方法が示されている。また、特許文献4には、電磁鋼板にレーザ照射を施すことによって、鉄損を低減する方法が示されている。
また、近年、アジアを中心に方向性電磁鋼板の需要が高まるなか、さらなる生産性の向上が求められており、より一層の照射速度の向上が課題になっている。
従って、通常、ビーム照射を高速化する場合には、ビーム電流を高くすることによって、単位時間当たりの入熱量を増やしている。しかし、ビーム電流が過度に高くなると、収束コイルでビームを細く絞ることができなくなるため、熱影響域が拡大してヒステリシス損の劣化につながる。
(1) 走査速度(m/s)=照射周波数(Hz)×ドットピッチ(m)
(2) 単位長さ当たりの照射入熱量(J/m)={加速電圧(V)×ビーム電流(A) }/{照射周波数(Hz)×ドットピッチ(m) }
という関係がある。
図1(a)に示したような通常の電子ビーム照射の場合、ドットピッチが0.5mmを超えると、例えビーム電流を高くして、鋼板の単位長さ当たりの照射入熱量を高くしたとしても、鉄損が低減しなくなることが分かった。ここで熱影響域以外に関する電子ビームの照射条件は、後述の好適範囲内とした。
1.圧延方向に対し60から120°の方向に、電子ビーム照射により形成された点状の熱影響域を、所定の間隔で有する方向性電磁鋼板であって、
上記電子ビームの走査方向における熱影響域の長さをL1(μm)、走査方向に対し直角方向における熱影響域の長さをL2(μm)とするとき、これらの比(L1/L2)を、1.2以上としたことを特徴とする方向性電磁鋼板。
上記電子ビームの走査方向に沿って、該電子ビームを微小変動させることにより、上記熱影響域の走査方向における長さ:L1(μm)と、走査方向に対し直角方向における長さ:L2(μm)との比(L1/L2)を1.2以上とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
はじめに、本発明に従う方向性電磁鋼板の製造条件に関して説明する。
本発明において、方向性電磁鋼板用スラブの成分組成は、二次再結晶が生じる成分組成であればよい。また、インヒビターを利用する場合、例えばAlN系インヒビターを利用する場合であればAlおよびNを、またMnS・MnSe系インヒビターを利用する場合であればMnとSeおよび/またはSを適量含有させればよい。勿論、両インヒビターを併用してもよい。この場合におけるAl、N、SおよびSeの好適含有量はそれぞれ、Al:0.01〜0.065質量%、N:0.005〜0.012質量%、S:0.005〜0.03質量%、Se:0.005〜0.03質量%である。
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。
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。
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。
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。
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1.50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0.03〜1.50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。
さらに、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。この時、ゴス組織を製品板において高度に発達させるためには、熱延板焼鈍温度として800〜1100℃の範囲が好適である。熱延板焼鈍温度が800℃未満であると、熱間圧延でのバンド組織が残留し、整粒した一次再結晶組織を実現することが困難になり、二次再結晶の発達が阻害される。一方、熱延板焼鈍温度が1100℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化しすぎるために、整粒した一次再結晶組織の実現が極めて困難となる。
まず、電子ビームの照射条件について説明する。
加速電圧:40〜300kV
加速電圧は、40kV以上であって、高いほど同一出力を得るために必要な照射ビーム電流が少なくて済む。その結果、ビーム径を絞ることができ、ヒステリシス損の過度な増大を抑制することができるため好ましい。しかしながら、300kVを超えると照射ビーム電流が過度に少なくなり、ビーム電流の微小な調整が困難となるおそれがある。
照射径が太いと、熱影響域が拡大し、鉄損(ヒステリシス損)が劣化する。そのため、照射径は250μm以下が好ましい。
なお、照射径の測定は、公知のスリット法で得られる電流(あるいは電圧)曲線の半値幅で規定した。また、照射径の下限に限定はないが、過度に小さいとビームエネルギ密度が過度に高くなり、照射痕が生成し易くなって、耐電圧性や耐錆性が劣化するため、100μm程度以上とするのが好ましい。
本発明における電子ビーム照射は、偏向コイルによって、被照射材の幅端から幅端へ走査させ、同様の走査を被照射材のライン方向に一定の間隔をおいて繰り返す。この間隔を、本発明では、線間隔と呼ぶ。
ここに、線間隔が1mmより狭いと、熱影響域が拡大し、鉄損(ヒステリシス損)が劣化するおそれがある。一方、15mmより広いと、十分に磁区細分化が成されず、鉄損が改善しない傾向にある。従って、本発明における線間隔は、1〜15mmの範囲とするのが好ましい。
加工室内の圧力の値が3Paを超えると、電子銃から発生した電子が散乱され、地鉄に熱影響を与える電子のエネルギが減少するため、十分に磁区細分化が成されず、鉄損が改善しないおそれがある。なお、下限に特に定めはなく圧力は低いほど良い。
なお、幅方向に偏向して照射させる場合は、幅方向のビームが均一になるように、事前に収束電流を調整することが好ましいのは言うまでもない。
ついで、冷間圧延により中間板厚:0.55mmとし、雰囲気酸化度PH2O/PH2=0.37、温度:1100℃、時間:100秒の条件で中間焼鈍を実施した。その後、塩酸酸洗により表面のサブスケールを除去したのち、再度、冷間圧延を実施して、板厚:0.23mmの冷延板とした。
ついで、雰囲気酸化度PH2O/PH2=0.45、均熱温度:850℃で150秒保持する脱炭焼鈍を施したのち、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した。その後、二次再結晶と純化を目的とした最終仕上げ焼鈍を1180℃、60hの条件で実施した。
この最終仕上げ焼鈍では、700℃以上の温度領域の冷却過程における平均冷却速度を変化させた。ついで、50%のコロイダルシリカとリン酸マグネシウムからなる張力コーティングを付与し、鉄損を測定した。鉄損は、渦電流損(1.7T、50Hz)が0.56〜0.58W/kgであった。
測定結果を表3に示す。
Claims (2)
- 圧延方向に対し60から120°の方向に、電子ビーム照射により形成された点状の熱影響域を、所定の間隔で有する方向性電磁鋼板であって、
上記電子ビームの走査方向における熱影響域の長さをL1(μm)、走査方向に対し直角方向における熱影響域の長さをL2(μm)とするとき、これらの比(L1/L2)を、1.2以上としたことを特徴とする方向性電磁鋼板。 - 方向性電磁鋼板の表面に、圧延方向に対して60から120°の方向に、電子ビームを照射して、所定の間隔で並ぶ点状の熱影響域を形成するに際し、
上記電子ビームの走査方向に沿って、該電子ビームを微小変動させることにより、上記熱影響域の走査方向における長さ:L1(μm)と、走査方向に対し直角方向における長さ:L2(μm)との比(L1/L2)を1.2以上とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
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