JP2019210544A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1/6X≦Rh≦1/X ・・・(1)
および(2)式;
80X≦Rc≦400X ・・・(2)
を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
<実験1>
C:0.074mass%、Si:3.51mass%、Mn:0.12mass%、S:0.002mass%、sol.Al:0.025mass%、N:0.0075mass%、Se:0.023mass%、Sb:0.025mass%およびMo:0.010mass%の成分組成を有する鋼スラブAと、C:0.070mass%、Si:3.45mass%、Mn:0.11mass%、sol.Al:0.024mass%、N:0.0071mass%、S:0.002mass%、Se:0.024mass%、Sb:0.120mass%およびMo:0.052mass%の成分組成を有する鋼スラブBを連続鋳造法で製造した、その際、鋳型内電磁撹拌を適用し、旋回流速0.3m/sの溶鋼流を発生させた。次いで、上記鋼スラブを、1400℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して板厚2.4mmの熱延板とし、1000℃×60sの熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して中間板厚1.5mmとし、1150℃×150sの中間焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板に仕上げた。
C:0.050〜0.055mass%、Si:3.27〜3.45mass%、Mn:0.07〜0.09mass%、sol.Al:0.022〜0.025mass%、N:0.0069〜0.0077mass%、S:0.002〜0.003mass%、およびSe:0.017〜0.022mass%を含有し、さらに、偏析元素であるSb,Sn,MoおよびPを種々の量含有する鋼スラブを連続鋳造法で製造した。その際、鋳型内電磁撹拌を適用し、旋回流速0.2m/sの溶鋼流を発生させた。次いで、上記鋼スラブを1350℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して板厚2.6mmの熱延板とし、1050℃×60sの熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して中間板厚1.8mmとし、1150℃×150sの中間焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板に仕上げた。
1/6X≦Rh≦1/X ・・・(1)
を満たす範囲で良好な磁束密度が得られることがわかった。
80X≦RC≦400X ・・・(2)
を満たす範囲で良好な鉄損特性が得られることがわかった。
まず、図2から、偏析元素の総量Xが多い場合には、仕上焼鈍の昇温過程の750℃から1050℃までの平均昇温速度Rhが遅いときに磁束密度が良好になる傾向が認められる。上記750℃から1050℃の温度域は、二次再結晶が開始する温度であるが、偏析元素が多いときは、二次再結晶粒の粒界に偏析元素が多量に偏析するため、二次再結晶粒の粒成長が阻害される。また、二次再結晶粒の粒成長が阻害され、二次再結晶粒に蚕食されていない一次再結晶組織が残存したまま高温まで加熱されると、残存した一次再結晶組織から好ましくない方位の二次再結晶粒が発生したり、一次再結晶粒が正常粒成長して粗大化し、二次再結晶粒に蚕食されない領域が発生したりし、磁気特性が劣化すると考えられる。したがって、偏析元素の総量が多い場合には、二次再結晶の完了に時間が掛かるため、二次再結晶が起こる温度域の昇温速度を遅くすることで磁束密度の低下が抑制される。
なお、上記のメカニズムが正しいとすれば、偏析元素の総量が多い場合は、二次再結晶が起こる温度域は、一定温度に一定時間保持した方が好ましいと考えられる。
C:0.068mass%、Si:3.22mass%、Mn:0.15mass%、sol.Al:0.025mass%、N:0.0075mass%、Se:0.017mass%、Sb:0.055mass%およびMo:0.040mass%の成分組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造法にて鋼スラブとした。その際、鋳型内電磁撹拌を適用し、印加電流を調整することで、鋳型内溶鋼の旋回流速を種々に変化させ。次いで、上記鋼スラブを1370℃の温度に再加熱した後、熱間圧延して板厚2.3mmの熱延板とし、1000℃×60sの熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して中間板厚1.8mmとし、1100℃×150sの中間焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.20mmの冷延板に仕上げた。
C:0.02〜0.10mass%
Cは、0.02mass%に満たないと、組織がα単相となり、鋳込み時や熱延時に素材が脆化してスラブに割れが生じたり、熱延後の鋼板のエッジに耳割れが生じるなどして、製造に支障を来たす欠陥を生ずるようになる。一方、C含有量が0.10mass%を超えると、脱炭焼鈍で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0.02〜0.10mass%の範囲とする。好ましくは0.025〜0.08mass%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、5.0mass%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2.0〜5.0mass%の範囲とする。好ましくは2.5〜4.0mass%の範囲である。
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するのに必要な元素である。上記効果は、0.01mass%未満では十分ではなく、一方、1.00mass%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0.01〜1.00mass%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.30mass%の範囲である。
Alは、AlNを形成して析出し、二次再結晶焼鈍において、正常粒成長を抑制するインヒビターとして機能する元素である。しかし、Al含有量が、酸可溶性Al(sol.Al)で0.01mass%に満たないと、インヒビターの絶対量が不足し、正常粒成長の抑制力が不足する。一方、0.04mass%を超えると、AlNがオストワルド成長して粗大化し、やはり正常粒成長の抑制力が不足する。そのため、Alの含有量はsol.Alで0.01〜0.04mass%の範囲とする。好ましくは0.012〜0.030mass%の範囲である
Nは、AlとAlNを形成し、析出してインヒビターとして機能するが、含有量が0.004mass%未満では、インヒビターの絶対量が不足し、正常粒成長の抑制力が不足する。一方、N含有量が0.020mass%を超えると、熱間圧延時にスラブの膨れを起こすおそれがある。そのため、Nの含有量は0.004〜0.020mass%とする。好ましくは0.006〜0.010mass%の範囲である
SおよびSeは、Mnと結合してインヒビターとなるMnSおよびMnSeを形成する。しかし、単独もしくは合計で0.002mass%に満たないと、その効果が十分に得られない。一方、0.040mass%を超えると、インヒビターがオストワルド成長して粗大化し、正常粒成長の抑制力が不足するようになる。よって、SおよびSeの含有量は、合計で0.002〜0.040mass%の範囲とする。好ましくは0.005〜0.030mass%の範囲である。
Sn,Sb,MoおよびPは、いずれも粒界に偏析する傾向が強い元素であり、磁気特性を向上する観点から、本発明においては必須の元素である。それらの元素の含有量がそれぞれ0.010mass%より少ないと、磁気特性改善効果が十分に得られず、一方、SnおよびSbは0.200mass%、MoおよびPは0.150mass%を超えると、粒界への偏析が過大となり、粒界割れ等のトラブルが生じるおそれがある。よって、Sn,Sb,MoおよびPは、それぞれ上記範囲とする。好ましくは、Sn:0.020〜0.150mass%、Sb:0.020〜0.100mass%、Mo:0.010〜0.100mass%、P:0.02〜0.08mass%の範囲である。
まず、上記に説明した成分組成を有する鋼スラブは、連続鋳造法で製造するとともに、鋳型内電磁撹拌を適用することにより、溶鋼に0.1m/s以上の旋回流速を発生させる必要がある。流速が0.1m/s未満では、上述した偏析元素が凝固時に偏析し、最終製品の磁気特性を向上させることができない。好ましくは0.2m/s以上である。また、同様の技術として、ストランド内の電磁撹拌技術があるが、この技術を用いて旋回流速を発生させる場合も本発明に該当する。なお、上記旋回流速は、電磁撹拌コイル対面の凝固中スラブの幅方向1/4位置の凝固シェル近傍の溶鋼の流速を、電磁界解析計算により求めた値である。
この結果から、電磁撹拌を適用して溶鋼に本発明範囲内の旋回流速を発生させ、かつ、偏析元素の総量Xを考慮した本発明の平均昇温速度Rhおよび平均冷却速度Rcを満たす条件で仕上焼鈍を施した鋼板は、いずれも磁束密度と鉄損特性が優れていることがわかる。
この際、仕上焼鈍の昇温過程における常温から750℃までの平均昇温速度を40℃/hr、750℃の温度から、900℃の温度での保定を経て、1050℃に加熱するまでの平均昇温速度Rhを5℃/hr、1050℃から1200℃までの平均昇温速度を15℃/s、冷却過程の1200℃から1000℃までの平均冷却速度を40℃/hr、1000℃から700℃までの平均冷却速度Rcを20℃/hr、700℃以下の平均冷却速度を40℃/hrとした。因みに、上記平均昇温速度Rhと平均冷却速度Rcは、表2に記載された各スラブに含まれる偏析元素(Sn,Sb,Mo,P)の総量Xで規定される(1)式および(2)式を、No.8,9を除いて、満たしていた。
その後、上記仕上焼鈍後の鋼板は、870℃×30sの平坦化焼鈍を施した後、試験片を採取し、磁束密度B8(磁化力800A/mでの磁束密度)と鉄損W17/50(50Hzの周波数で1.7Tの励磁を行った場合の鉄損)を、JIS C2550に記載の方法で測定した。
この結果から、本発明の成分組成を満たす鋼素材を用いて、偏析元素の総量Xを考慮した本発明の平均昇温速度Rhおよび平均冷却速度Rcを満たす条件で仕上焼鈍を施した鋼板は、いずれも磁束密度と鉄損特性が優れていることがわかる。
Claims (4)
- C:0.02〜0.10mass%、Si:2.0〜5.0mass%、Mn:0.01〜1.00mass%、sol.Al:0.01〜0.04mass%、N:0.004〜0.020mass%、SおよびSeのうちから選ばれる1種または2種を合計で0.002〜0.040mass%の範囲で含有し、さらにSn:0.010〜0.200mass%、Sb:0.010〜0.200mass%、Mo:0.010〜0.150mass%およびP:0.010〜0.150mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有し、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1250℃以上の温度に再加熱した後、熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施した後または施すことなく、1回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とし、一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍し、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍した後、平坦化焼鈍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、
上記鋼スラブは連続鋳造法で製造し、かつ、連続鋳造時に鋳型内電磁撹拌を適用して溶鋼に0.1m/s以上の旋回流速を発生させ、
上記仕上焼鈍の昇温過程における750℃から1050℃までの平均昇温速度をRh(℃/hr)、仕上焼鈍の冷却過程における1000℃から700℃までの平均冷却速度をRc(℃/hr)としたとき、上記Sn,Sb,MoおよびPの含有量の総量X(mass%)、Rh(℃/hr)およびRc(℃/hr)が下記(1)式および(2)式を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
1/6X≦Rh≦1/X ・・・(1)
80X≦Rc≦400X ・・・(2) - 上記仕上焼鈍の昇温過程における1050℃から1150℃までの間の平均昇温速度を10〜30℃/hrの範囲と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。
- 上記仕上焼鈍の昇温過程における750℃から1050℃までの間のいずれかの温度で、5hr以上保持す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。
- 上記鋼スラブは、上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%、Bi:0.005〜0.50mass%、Te:0.005〜0.050mass%およびNb:10〜200ppm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1〜3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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