JP2014194073A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【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
−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。
<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。
−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1で得られた最終板厚0.23mmの冷延板に、50vol%H2−50vol%N2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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
−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。
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H2、昇温時および降温時はN2とした。
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H2、昇温時および降温時はArとした。
Claims (5)
- 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。
記
−t+3<W<−2.5t+17.5(ただし、0<t<7) ・・・(1) - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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