JP2014194073A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

方向性電磁鋼板の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014194073A
JP2014194073A JP2014024258A JP2014024258A JP2014194073A JP 2014194073 A JP2014194073 A JP 2014194073A JP 2014024258 A JP2014024258 A JP 2014024258A JP 2014024258 A JP2014024258 A JP 2014024258A JP 2014194073 A JP2014194073 A JP 2014194073A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
steel sheet
annealing
grain
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014024258A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5888525B2 (ja
Inventor
Takeshi Imamura
今村  猛
Ryuichi Suehiro
龍一 末廣
Toshito Takamiya
俊人 高宮
Takayuki Fukunaga
貴之 福永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2014024258A priority Critical patent/JP5888525B2/ja
Publication of JP2014194073A publication Critical patent/JP2014194073A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5888525B2 publication Critical patent/JP5888525B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)
  • Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

【課題】低鉄損の方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
【解決手段】mass%でC:0.002〜0.10%、Si:2.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含有する鋼素材を熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、冷間圧延し、一次再結晶焼鈍または脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した後、仕上焼鈍を施すとともに、前記冷間圧延後のいずれかの工程で磁区細分化処理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、前記一次再結晶焼鈍の加熱過程における200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱する際、250〜600℃間のいずれかの温度でt(秒)間保持する保定処理を施すとともに、前記鋼板表面に付与する歪部もしくは溝部の圧延方向の間隔W(mm)が下記式;−t+3<W<−2.5t+17.5(ただし、0<t<7)を満たすよう磁区細分化処理を施す方向性電磁鋼板の製造方法。
【選択図】図2

Description

本発明は、方向性電磁鋼板の製造方法に関し、具体的には、鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
電磁鋼板は、変圧器やモータの鉄心材料として広く用いられている軟磁性材料であり、中でも方向性電磁鋼板は、結晶方位がGoss方位と呼ばれる{110}<001>方位に高度に集積し、磁気特性に優れているため、主として大型の変圧器の鉄心等に使用されている。変圧器における無負荷損(エネルギーロス)を低減するためには、鉄損が低いことが必要である。
方向性電磁鋼板において、鉄損を低減方する法としては、Si含有量の増加や、板厚の低減、結晶方位の配向性向上、鋼板表面への張力付与、鋼板表面の平滑化、二次再結晶組織の細粒化などが有効であることが知られている。
これらの方法のうち、二次再結晶粒を細粒化する技術として、脱炭焼鈍時に急速加熱したり、脱炭焼鈍直前に急速加熱する熱処理を施したりすることで、一次再結晶集合組織を改善する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、最終板厚まで圧延した冷延板を脱炭焼鈍する際、PH2O/PH2が0.2以下の非酸化性雰囲気中で、100℃/s以上で700℃以上の温度に急速加熱することで、低鉄損の方向性電磁鋼板を得る技術が開示されている。また、特許文献2には、雰囲気中の酸素濃度を500ppm以下とし、かつ、加熱速度100℃/s以上で800〜950℃に急速加熱し、続いて急速加熱後の温度より低い775〜840℃の温度に保定し、さらに、815〜875℃の温度に保定することで、低鉄損の方向性電磁鋼板を得る技術が開示されている。また、特許文献3には、600℃以上の温度域を95℃/s以上の昇温速度で800℃以上に加熱し、この温度域の雰囲気を適正に制御することによって、被膜特性と磁気特性に優れる電磁鋼板を得る技術が開示されている。さらに、特許文献4には、熱延板中のAlNとしてのN量を25ppm以下に制限し、かつ、脱炭焼鈍時に加熱速度80℃/s以上で700℃以上まで加熱することで、低鉄損の方向性電磁鋼板を得る技術が開示されている。
急速加熱することで一次再結晶集合組織を改善するこれらの技術は、急速加熱する温度範囲を室温から700℃以上とし、昇温速度を一義的に規定するものである。この技術思想は、再結晶温度近傍までを短時間で昇温することで、通常の加熱速度であれば優先的に形成されるγファイバー(<111>//ND方位)の発達を抑制し、二次再結晶の核となる{110}<001>組織(Goss組織)の発生を促進することで、一次再結晶集合組織を改善しようとするものである。そして、この技術の適用により、二次再結晶後の結晶粒(Goss方位粒)が細粒化し、鉄損特性が改善される。
さらなる低鉄損を実現する技術としては、鋼板表面に対して物理的な手法で不均一性を導入し、磁区の幅を細分化することで鉄損を低減する技術、いわゆる、「磁区細分化技術」が開発されている。たとえば、特許文献5には、最終製品板にレーザーを照射し、鋼板表層に高転位密度領域を導入することによって磁区幅を狭くし、鉄損を低減する技術が提案されている。また、特許文献6には、最終製品板に電子ビームを照射することによって磁区幅を制御する技術が提案されている。
特開平07−062436号公報 特開平10−298653号公報 特開2003−027194号公報 特開平10−130729号公報 特公昭57−002252号公報 特公平06−072266号公報
しかしながら、急速加熱技術を適用した鋼板に、さらに磁区細分化技術を適用した場合には、上記両技術の効果が相殺されて、所期した鉄損低減効果が得られない場合が多く、場合によっては、両技術を適用した場合よりも磁区細分化技術のみを適用した場合の方が、鉄損が改善されることがあった。これは、急速加熱技術を適用した場合には、二次再結晶時に蚕食される<111>//ND一次再結晶集合組織が減少することで、製品板の磁束密度が低下するため、磁区細分化効果が低減するためであると考えられる。
本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、急速加熱技術と磁区細分化技術の相乗効果をより効果的に発現させることによって、鉄損をさらに低減することができる方向性電磁鋼板の製造方法を提案することにある。
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、一次再結晶焼鈍の加熱過程において急速加熱する際、回復が起こる温度域で所定時間保持する保定処理を施すことで、一次再結晶集合組織が変化し、二次再結晶粒のGoss方位への集積度が向上して磁束密度が高まる結果、磁区細分化の効果も十分に発現するようになることを見出し、本発明を開発するに至った。
すなわち、本発明は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%およびMn:0.005〜1.0mass%を含有する鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなくあるいは熱延板焼鈍を施した後、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し、一次再結晶焼鈍または脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を施すとともに、前記冷間圧延後のいずれかの工程で、鋼板表面に、圧延方向に交差する方向に、かつ、圧延方向に間隔をもって線状もしくは点列状の歪部もしくは溝部を付与して磁区細分化処理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、前記一次再結晶焼鈍の加熱過程における200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱する際、250〜600℃間のいずれかの温度でt(秒)間保持する保定処理を施すとともに、前記鋼板表面に付与する歪部もしくは溝部の圧延方向の間隔W(mm)が下記(1)式;
−t+3<W<−2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1)
を満たすよう磁区細分化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である。
本発明の方向性電磁鋼板の製造方法に用いる上記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Al:0.010〜0.050mass%およびN:0.003〜0.020mass%を含有し、あるいは、Al:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%、Se:0.003〜0.030mass%および/またはS:0.002〜0.03mass%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ことを特徴とする。
また、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法に用いる上記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Se:0.003〜0.030mass%およびS:0.002〜0.03mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有し、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ことを特徴とする。
また、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法に用いる上記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Al:0.01mass%未満、N:0.0050mass%未満、Se:0.0030mass%未満およびS:0.0050mass%未満を含有し、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ことを特徴とする。
また、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法に用いる上記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.10mass%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.010mass%、Nb:0.0010〜0.010mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%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。
本発明によれば、一次再結晶焼鈍の加熱過程において急速加熱する際、回復が起こる温度域で所定時間保持する保定処理条件を適正化することで、磁区細分化処理の効果が最大限に発現するので、鉄損が極めて低い方向性電磁鋼板を安定して提供することが可能となる。
一次再結晶焼鈍の加熱過程における昇温パターンを説明する図である。 一次再結晶焼鈍の加熱途中における保定処理時間が鉄損W17/50に及ぼす影響を示すグラフである。 一次再結晶焼鈍の加熱途中における保定処理温度が鉄損W17/50に及ぼす影響を示すグラフである。
まず、本発明を開発する契機となった実験について説明する。
<実験1>
C:0.055mass%、Si:3.30mass%、Mn:0.12mass%を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1410℃の温度に再加熱し、熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、1000℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延して中間板厚の1.5mmとし、1100℃×45秒の中間焼鈍を施した後、200℃の温度で圧延する温間圧延により最終板厚0.23mmの冷延板とした。
次いで、60vol%H−40vol%Nの湿潤雰囲気下での840℃×90秒の脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した。なお、上記一次再結晶焼鈍は、840℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を100℃/sとし、さらにその加熱途中の500℃の温度で0〜10秒間保持する保定処理を施した。ここで、上記100℃/sの昇温速度は、図1に示したように、200℃から700℃まで到達する時間から保定時間tを除いた、tおよびtにおける平均昇温速度((700℃−200℃)/(t秒+t秒+t秒))のことをいう(以降、同様)。その後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布・乾燥した後、二次再結晶させた後、水素雰囲気下で1200℃×7時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。
その後、上記仕上焼鈍後の鋼板表面に対して、圧延方向に垂直な方向に、電子ビームを照射して線状の歪部を導入し、磁区細分化処理を施した。この際、上記線状の歪部の圧延方向の間隔Wを1〜20mmの範囲で変化させた。
斯くして得た製品板から試験片を採取し、JIS C2556に記載の方法で鉄損W17/50を測定し、その結果を、500℃の温度での保定処理時間tと、磁区細分化処理の線状歪部の圧延方向の間隔Wとの関係として、図2に示した。この図から、鉄損W17/50は、保定時間tと線状歪の圧延方向の間隔Wがある特定の範囲にあるとき、具体的には、線状歪部の圧延方向の間隔Wが、保定処理時間tとの関係において、下記(1)式を満たす範囲内において低鉄損となることがわかる。
−t+3<W<−2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1)
なお、上記(1)式の左辺、右辺の値が負(マイナス)となる場合は、「0(ゼロ)」と見做す(以下、同様)。
<実験2>
実験1で得られた最終板厚0.23mmの冷延板に、50vol%H−50vol%Nの湿潤雰囲気下での840℃×80秒の脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した。なお、上記一次再結晶焼鈍の加熱過程における昇温速度は100℃/sとし、その加熱過程の200〜700℃の温度範囲の任意の温度で2秒間保持する保定処理を施した。
その後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布・乾燥した後、二次再結晶させた後、水素雰囲気下で1200℃×7時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。
さらに、上記仕上焼鈍後の鋼板表面に対して、圧延方向に垂直な方向に、電子ビームを照射して線状の歪部を導入し、磁区細分化処理を施した。この際、上記線状の歪部の圧延方向の間隔Wを、上記保定処理時間2秒から最適な値である(図2参照)4mmとした。
斯くして得た製品板から試験片を採取し、JIS C2556に記載の方法で鉄損W17/50を測定し、その結果を、加熱途中の保定温度との鉄損W17/50の関係として図3に示した。この図から、保定温度が250〜600℃の間で、鉄損が低減していることがわかる。
上記<実験1>および<実験2>のように、一次再結晶焼鈍の加熱過程における急速加熱の途中で、適正温度で適正時間保持する保定処理を施した上で、磁区細分化処理で導入する歪部の圧延方向の間隔Wを適正化することで鉄損が低減した理由については、まだ十分明らかとなっていないが、発明者らは次のように考えている。
急速加熱処理は、前述したように、再結晶集合組織におけるγファイバー(<111>//ND方位)の発達を抑制し、二次再結晶の核となる{110}<001>組織の発生を促進する効果がある。というのは、一般に、<111>//ND方位には、冷間圧延時に多くの歪が導入されるため、他の方位と比較して蓄積される歪エネルギーが高い状態にある。そのため、通常の昇温速度で加熱する一次再結晶焼鈍では、蓄積された歪エネルギーが高い<111>//ND方位の圧延組織から優先的に再結晶を起こす。再結晶では、通常、<111>//ND方位の圧延組織からは<111>//ND方位粒が出現する。そのため、再結晶後の組織は<111>//ND方位が主方位となる。
しかし、急速加熱を行うと、再結晶によって放出されるエネルギーよりも多くの熱エネルギーが付与されることから、比較的蓄積された歪エネルギーの低いGoss方位でも再結晶が起こり得るようになり、相対的に再結晶後の<111>//ND方位が減少し、Goss方位({110}<001>)が増加する。Goss方位が多くなると、二次再結晶においても多くのGoss方位粒が出現するため、二次再結晶粒の粒径が小さくなり、鉄損が低減する。これが、従来技術の急速加熱を行う理由である。
ここで、急速加熱の途中で、回復が起こる温度に所定時間保持する保定処理を施した場合には、歪エネルギーが高い<111>//ND方位が優先的に回復を起こす。そのため、<111>//ND方位の圧延組織から生じる<111>//ND方位の再結晶を起こす駆動力が選択的に低下し、その結果、一般的に<111>//ND方位の次に多く一次再結晶集合組織内に存在する{12 4 1}<014>方位やその近傍の方位が再結晶により増加し、相対的に再結晶後の<111>//ND方位がさらに減少する。この{12 4 1}<014>方位やその近傍方位の増加が、二次再結晶時のGoss方位選択性を改善し、すなわち、二次再結晶中にGoss方位粒が、優先的に成長し、磁区細分化処理を行ったときに、その効果が十分に発現するものと考えている。
また、<実験1>で得られたように、Wがある特定の範囲内で低鉄損となる理由について、発明者らは、以下のように考えている。
急速加熱途中での保定処理時間tが長い場合には、上述したように、{12 4 1}<014>方位やその近傍の方位が一次再結晶により増加し、二次再結晶においてGoss方位粒が優先的に成長し、磁束密度が高くなる。それと同時に、{12 4 1}<014>方位やその近傍の方位の増加により、Goss方位粒の数は多少減少し、これを核として粒成長した二次再結晶粒の粒径は大きくなる。粒径が大きくなると、渦電流損が高くなるので、線状歪部の間隔Wを狭くして磁区細分化しなければ、鉄損低減効果が得られなくなる。
逆に、保定時間tが短い場合は、二次再結晶粒の粒径が小さくなり、渦電流損が低減するため、線状歪部の間隔Wを大きくしても低鉄損化を達成することができる。しかし、粒径が小さいときに間隔Wを狭くし過ぎると、ヒステリシス損が大きくなり、鉄損が却って増大するため、間隔Wには下限がある。
なお、上記考えによれば、加熱途中の回復が起こる温度で短時間の保定を行うことによって磁気特性が向上するのは、従来のラジアントチューブ等を用いた昇温速度(10〜20℃/s)よりも速い加熱速度、具体的には昇温速度が50℃/s以上の場合に限られると考えられる。そこで、本発明においては、一次再結晶焼鈍の200〜700℃の温度範囲における昇温速度を50℃/s以上と規定する。
次に、本発明の方向性電磁鋼板の素材に用いる鋼素材(スラブ)の成分組成について説明する。
C:0.002〜0.10mass%
Cは、0.002mass%に満たないと、Cによる粒界強化効果が失われ、スラブに割れが生じるなどして、製造に支障を来たすようになる。一方、0.10mass%を超えると、脱炭焼鈍で、Cを磁気時効の起こらない0.005mass%以下に低減することが困難となる。よって、Cは0.002〜0.10mass%の範囲とする。好ましくは0.010〜0.080mass%の範囲である。
Si:2.0〜8.0mass%
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必要な元素である。上記効果は、2.0mass%未満では十分ではなく、一方、8.0mass%を超えると、加工性が低下し、圧延して製造することが困難となる。よって、Siは2.0〜8.0mass%の範囲とする。好ましくは2.5〜4.5mass%の範囲である。
Mn:0.005〜1.0mass%
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素である。上記効果は、0.005mass%未満では十分ではなく、一方、1.0mass%を超えると、製品板の磁束密度が低下するようになる。よって、Mnは0.005〜1.0mass%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.20mass%の範囲である。
上記C,SiおよびMn以外の成分については、二次再結晶を生じさせるために、インヒビターを利用する場合と、しない場合とに分けられる。
まず、二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用する場合で、例えば、AlN系インヒビターを利用するときには、AlおよびNを、それぞれAl:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%の範囲で含有させるのが好ましい。また、MnS・MnSe系インヒビターを利用するときには、前述した量のMnと、S:0.002〜0.030mass%および/またはSe:0.003〜0.030mass%を含有させることが好ましい。それぞれ添加量が、上記下限値より少ないと、インヒビター効果が十分に得られず、一方、上限値を超えると、インヒビター成分がスラブ加熱時に未固溶で残存し、インヒビター効果が低減し、十分な磁気特性が得られなくなる。なお、AlN系とMnS・MnSe系のインヒビターを併用してもよいことは勿論である。
一方、二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用しない場合には、上述したインヒビター形成成分であるAl,N,SおよびSeの含有量を極力低減し、Al:0.01mass%未満、N:0.0050mass%未満、S:0.0050mass%未満およびSe:0.0030mass%未満に低減した鋼素材を用いるのが好ましい。
本発明の方向性電磁鋼板に用いる鋼素材は、上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。
ただし、磁気特性の改善を目的として、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.10mass%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.010mass%、Nb:0.0010〜0.010mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を適宜含有していてもよい。
次に、本発明の方向性電磁鋼板の製造方法について説明する。
前述した成分組成を有する鋼を常法の精錬プロセスで溶製した後、常法の造塊−分塊圧延法または連続鋳造法で鋼素材(スラブ)を製造してもよいし、あるいは、直接鋳造法で100mm以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。上記スラブは、常法に従い、例えば、インヒビター成分を含有する場合には、1400℃程度の温度に再加熱し、一方、インヒビター成分を含まない場合には、1250℃以下の温度に再加熱した後、熱間圧延に供する。なお、インヒビター成分を含有しない場合には、鋳造後、スラブを再加熱することなく直ちに熱間圧延に供してもよい。また、薄鋳片の場合には、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進めてもよい。
次いで、熱間圧延して得た熱延板は、必要に応じて熱延板焼鈍を施す。この熱延板焼鈍の温度は、良好な磁気特性を得るためには、800〜1150℃の範囲とするのが好ましい。800℃未満では、熱間圧延で形成されたバンド組織が残留し、整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなり、二次再結晶粒の成長が阻害される。一方、1150℃を超えると、熱延板焼鈍後の粒径が粗大化し過ぎて、やはり、整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなるからである。
熱延後あるいは熱延板焼鈍後の鋼板は、1回の冷間圧延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。上記中間焼鈍の焼鈍温度は、900〜1200℃の範囲とするのが好ましい。900℃未満では、中間焼鈍後の再結晶粒が細かくなり、さらに、一次再結晶組織におけるGoss核が減少して製品板の磁気特定が低下する傾向がある。一方、1200℃を超えると、熱延板焼鈍と同様、結晶粒が粗大化し過ぎて、整粒の一次再結晶組織を得ることが難しくなるからである。
なお、最終板厚とする冷間圧延(最終冷間圧延)においては、鋼板温度を100〜300℃の温度に上昇させて圧延する温間圧延したり、冷間圧延の途中で100〜300℃の温度で時効処理を1回または複数回施したりすることが、一次再結晶集合組織を改善し、磁気特性を向上させるのに有効である。
最終板厚とした冷延板は、その後、一次再結晶焼鈍または脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施す。
この一次再結晶焼鈍における焼鈍温度は、脱炭焼鈍を伴う場合は、脱炭反応を速やかに進行させる観点から、800〜900℃の範囲とするのが好ましく、また、雰囲気は湿潤雰囲気とするのが好ましい。ただし、脱炭が不要なC:0.005mass%以下の鋼素材を用いる場合は、この限りではない。なお、一次再結晶焼鈍と脱炭焼鈍を別々に行ってもよい。
ここで、本発明において重要なことは、上記一次再結晶焼鈍の加熱過程において、200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱するとともに、250〜600℃間のいずれかの温度で所定時間の保定処理を施すことである。保定処理を施す好ましい温度は350〜500℃の範囲である。なお、上記200〜700℃の区間における昇温速度(50℃/s以上)は、前述したように、保定する時間を除いた時間における平均昇温速度である。
また、上記保定処理の保定時間は、前述したように、磁区細分化処理において鋼板表面に付与する歪部あるいは溝部の圧延方向の間隔Wとの関係において、下記(1)式;
−t+3<W< −2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1)
を満たすよう制御する必要があることである。なお、好ましい保定時間は、図2からもわかるように、1〜4秒の範囲である。
なお、上記保定処理は、250〜600℃間のいずれかの温度で行えばよいが、上記温度は必ずしも一定でなくてもよく、±10℃/s以下の温度変化であれば、保定と同様の効果を得ることができるので、±10℃/sの範囲内で昇温もしくは降温してもよい。
一次再結晶焼鈍を施した鋼板は、鉄損特性やトランスの騒音を重視する場合には、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布、乾燥した後、仕上焼鈍を施し、Goss方位に高度に集積させた二次再結晶組織を発達させるとともに、フォルステライト被膜を形成させるのが好ましい。一方、打抜加工性を重視し、フォルステライト被膜を形成させない場合には、焼鈍分離剤を適用しないか、あるいは、シリカやアルミナ等を主体とした焼鈍分離剤を用いて仕上焼鈍を施すのが好ましい。なお、フォルステライト被膜を形成しない場合、焼鈍分離剤の塗布に水分を持ち込まない静電塗布を行うことも有効である。また、焼鈍分離剤に代えて、耐熱無機材料シート(シリカ、アルミナ、マイカ)を用いてもよい。
仕上焼鈍の条件としては、フォルステライト被膜を形成させる場合には、800〜1050℃の温度に20時間以上保持して二次再結晶を発現・完了させた後、1100℃以上の温度まで昇温することが好ましく、さらに、鉄損特性を重視し、純化処理を施す場合は、1200℃程度の温度まで昇温するのが好ましい。一方、フォルステライト被膜を形成させない場合には、二次再結晶が完了すればよいので、800〜1050℃までの昇温で焼鈍を終了することができる。
仕上焼鈍後の鋼板は、その後、水洗やブラッシング、酸洗等で、鋼板表面に付着した未反応の焼鈍分離剤を除去した後、平坦化焼鈍を施して形状矯正することが、鉄損の低減には有効である。これは、仕上焼鈍は、通常、コイル状態で行うため、コイルの巻き癖が付き、これが原因で、鉄損測定時に特性が劣化することがあるためである。
さらに、鋼板を積層して使用する場合には、上記平坦化焼鈍において、あるいは、その前後で、鋼板表面に絶縁被膜を被成することが有効である。特に、鉄損の低減を図るためには、絶縁被膜として、鋼板に張力を付与する張力付与被膜を適用するのが好ましい。張力付与被膜の形成には、バインダーを介して張力被膜を塗布する方法や、物理蒸着法や化学蒸着法により無機物を鋼板表層に蒸着させる方法を採用すると、被膜密着性に優れかつ著しく鉄損低減効果が大きい絶縁被膜を形成することができるので、より好ましい。
さらに、本発明においては、鉄損をより低減するために、磁区細分化処理を施すことが必須である。磁区細分化処理方法としては、一般的に行われている、最終製品板に溝を形成したり、電子ビーム照射やレーザー照射、プラズマ照射等によって線状または点状に熱歪や衝撃歪を導入する方法、最終板厚に冷間圧延した鋼板や中間工程の鋼板表面にエッチング加工を施して溝を形成したりする方法等を用いることができる。
ここで、本発明において重要なことは、前述したように、上記磁区細分化処理において鋼板表面に付与する線状もしくは点列状の歪部や溝部の圧延方向の間隔W(mm)を、一次再結晶焼鈍の加熱途中で施す保定処理における保持時間t(秒)との関係において、下記(1)式;
−t+3<W< −2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1)
を満たすよう制御する必要があることである。なお、好ましい間隔Wは、図2からもわかるように、2〜5mmの範囲である。
C:0.068mass%、Si:3.44mass%、Mn:0.10mass%、Al:0.024mass%、Se:0.014mass%、N:0.009mass%およびSb:0.031mass%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連続鋳造法で製造し、1420℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して、板厚2.1mmの熱延板とし、1000℃×50秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延により1.4mmの中間板厚とし、1100℃×70秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板に仕上げた。
Figure 2014194073
その後、50vol%H−50vol%Nの湿潤雰囲気下での850℃×100秒の脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、850℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を150℃/sとし、その加熱途中において、表1に記載した保定温度、保定時間の保定処理を施した。
次いで、MgOを主体とした焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布・乾燥した後、二次再結晶させた後、1200℃×10時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。なお、仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する1200℃保定時はH、昇温時および降温時はNとした。
次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板表面に、レーザーを照射し磁区細分化処理を施した。上記磁区細分化処理では、鋼板の圧延方向に対して直角方向に、かつ、圧延方向の間隔Wを、表1に示したように3.5〜15mmの範囲で変化させてレーザーを照射して歪部を導入した。なお、歪部は、3mmの照射部と1mmの非照射部が交互に並ぶ点列状とした。
斯くして得た製品板から、試験片を採取し、JIS C2556に記載の方法で鉄損W17/50を測定した。その結果を、表1に併記した。この表から、本発明を適用することで、鉄損の低い方向性電磁鋼板が安定して得られることがわかる。
表2に記載の成分組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1400℃の温度に再加熱し、熱間圧延して板厚1.8mmの熱延板とし、1100℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板に仕上げた。
次いで、磁区細分化を目的として、エッチング法で、鋼板表面の圧延方向に直交する方向に、幅100μm×深さ10μmの溝を、圧延方向の間隔Wを4.0mmとして形成した。
Figure 2014194073
その後、50vo1%H−50vol%Nの湿潤雰囲気下での840℃×60秒の脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、840℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を125℃/sとし、さらにその加熱途中の450℃の温度で2秒間の保定処理を施した。
次いで、MgOを主体とした焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布・乾燥した後、二次再結晶させた後、1220℃×4時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施した。なお、仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する1220℃保定時はH、昇温時および降温時はArとした。
斯くして得た製品板から、試験片を採取し、JIS C2556に記載の方法で鉄損W17/50を測定した。その結果を、表2に併記した。この表から、本発明を適用することで、鉄損の低い方向性電磁鋼板が安定して得られることがわかる。
本発明の技術は、冷延鋼板の集合組織の制御に適しているので、加工性が要求される自動車用鋼板等の製造方法にも適用することができる。

Claims (5)

  1. C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%およびMn:0.005〜1.0mass%を含有する鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなくあるいは熱延板焼鈍を施した後、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し、一次再結晶焼鈍または脱炭を伴う一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を施すとともに、前記冷間圧延後のいずれかの工程で、鋼板表面に、圧延方向に交差する方向に、かつ、圧延方向に間隔をもって線状もしくは点列状の歪部もしくは溝部を付与して磁区細分化処理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、
    前記一次再結晶焼鈍の加熱過程における200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱する際、250〜600℃間のいずれかの温度でt(秒)間保持する保定処理を施すとともに、
    前記鋼板表面に付与する歪部もしくは溝部の圧延方向の間隔W(mm)が下記(1)式を満たすよう磁区細分化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。

    −t+3<W<−2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1)
  2. 前記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Al:0.010〜0.050mass%およびN:0.003〜0.020mass%を含有し、あるいは、Al:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%、Se:0.003〜0.030mass%および/またはS:0.002〜0.03mass%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。
  3. 前記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Se:0.003〜0.030mass%およびS:0.002〜0.03mass%のうちから選ばれる1種または2種を含有し、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。
  4. 前記鋼素材は、C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Al:0.01mass%未満、N:0.0050mass%未満、Se:0.0030mass%未満およびS:0.0050mass%未満を含有し、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。
  5. 前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.10mass%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.010mass%、Nb:0.0010〜0.010mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%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2〜4のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
JP2014024258A 2013-02-28 2014-02-12 方向性電磁鋼板の製造方法 Active JP5888525B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014024258A JP5888525B2 (ja) 2013-02-28 2014-02-12 方向性電磁鋼板の製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013038066 2013-02-28
JP2013038066 2013-02-28
JP2014024258A JP5888525B2 (ja) 2013-02-28 2014-02-12 方向性電磁鋼板の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014194073A true JP2014194073A (ja) 2014-10-09
JP5888525B2 JP5888525B2 (ja) 2016-03-22

Family

ID=51839495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014024258A Active JP5888525B2 (ja) 2013-02-28 2014-02-12 方向性電磁鋼板の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5888525B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508645A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 ポスコPosco 方向性電磁鋼板およびその製造方法
WO2019181952A1 (ja) 2018-03-20 2019-09-26 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101884429B1 (ko) 2016-12-22 2018-08-01 주식회사 포스코 방향성 전기강판 및 그 자구미세화 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253573A (ja) * 1985-09-03 1987-03-09 Nec Corp 中間調記録方式
JPS6253573B2 (ja) * 1982-10-18 1987-11-11 Nippon Steel Corp
JPS63105926A (ja) * 1986-10-23 1988-05-11 Kawasaki Steel Corp 一方向性けい素鋼板の製造方法
JPS63277718A (ja) * 1987-05-11 1988-11-15 Kawasaki Steel Corp 磁気特性に優れた一方向性けい素鋼板の製造方法
JPH08295937A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Nippon Steel Corp 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2000017334A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Kawasaki Steel Corp 低鉄損でかつ高磁束密度を有する方向性及び無方向性電磁鋼板の製造方法並びに連続焼鈍設備
JP2000345305A (ja) * 1999-05-31 2000-12-12 Nippon Steel Corp 高磁場鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板とその製造方法
JP2008285758A (ja) * 2008-06-02 2008-11-27 Nippon Steel Corp 一方向性電磁鋼板
JP2012177149A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6253573B2 (ja) * 1982-10-18 1987-11-11 Nippon Steel Corp
JPS6253573A (ja) * 1985-09-03 1987-03-09 Nec Corp 中間調記録方式
JPS63105926A (ja) * 1986-10-23 1988-05-11 Kawasaki Steel Corp 一方向性けい素鋼板の製造方法
JPS63277718A (ja) * 1987-05-11 1988-11-15 Kawasaki Steel Corp 磁気特性に優れた一方向性けい素鋼板の製造方法
JPH08295937A (ja) * 1995-04-26 1996-11-12 Nippon Steel Corp 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
JP2000017334A (ja) * 1998-07-06 2000-01-18 Kawasaki Steel Corp 低鉄損でかつ高磁束密度を有する方向性及び無方向性電磁鋼板の製造方法並びに連続焼鈍設備
JP2000345305A (ja) * 1999-05-31 2000-12-12 Nippon Steel Corp 高磁場鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板とその製造方法
JP2008285758A (ja) * 2008-06-02 2008-11-27 Nippon Steel Corp 一方向性電磁鋼板
JP2012177149A (ja) * 2011-02-25 2012-09-13 Jfe Steel Corp 方向性電磁鋼板およびその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018508645A (ja) * 2014-12-24 2018-03-29 ポスコPosco 方向性電磁鋼板およびその製造方法
US10815545B2 (en) 2014-12-24 2020-10-27 Posco Grain-oriented electrical steel plate and manufacturing method thereof
WO2019181952A1 (ja) 2018-03-20 2019-09-26 日本製鉄株式会社 方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板
KR20200123471A (ko) 2018-03-20 2020-10-29 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 방향성 전자 강판의 제조 방법 및 방향성 전자 강판
US11661636B2 (en) 2018-03-20 2023-05-30 Nippon Steel Corporation Method for manufacturing grain-oriented electrical steel sheet and grain-oriented electrical steel sheet

Also Published As

Publication number Publication date
JP5888525B2 (ja) 2016-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5854233B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
US9738949B2 (en) Method for producing grain-oriented electrical steel sheet
JP5737483B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6191826B2 (ja) 磁気特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法
JP6132103B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
WO2017155057A1 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6119959B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6004183B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP5839204B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6344263B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP2020084303A (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP5888525B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6856179B1 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6947147B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6143010B2 (ja) 鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法
JP5846390B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP5854236B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP5527094B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP6544344B2 (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法
JP2015193921A (ja) 鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法
KR20230159875A (ko) 방향성 전자 강판의 제조 방법
JP2016084540A (ja) 方向性電磁鋼板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140924

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150729

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160120

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5888525

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250