JP2023543811A - 無方向性ケイ素鋼の生産方法及び無方向性ケイ素鋼 - Google Patents
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Abstract
Description
質量パーセントで、
C≦0.003%、S≦0.008%、Si:0.35%+Δ1、Mn:0.15~0.25%、P:0.04~0.06%、Sn:0.015%+Δ2、Nb≦0.004%、V≦0.004%、Ti≦0.005%、Mo≦0.004%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%、Cu≦0.03%、N≦0.003%、残部Fe及び不可避的不純物である化学成分設計案を満たす無方向性ケイ素鋼製品を製造し、
溶鋼がRH精錬に到達した時にS≦0.0030%であると、Δ1=Δ2=0となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0030%<S≦0.0045%であると、Δ1=0.05%且つΔ2=0.005%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0045%<S≦0.060%であると、Δ1=0.15%且つΔ2=0.010%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0060%<S≦0.0075%であると、Δ1=0.25%且つΔ2=0.020%となる、無方向性ケイ素鋼の生産方法を提供する。
脱硫前の溶銑の温度≧1350℃で且つ化学成分が質量パーセントでSi:0.20~0.70%、S≦0.05%、Nb≦0.005%、V≦0.04%、Ti≦0.06%、Mo≦0.001%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%及びCu≦0.03%を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧1320℃で且つ質量パーセントで含まれるS≦0.0015%であるように制御され、
転炉製錬工程の場合、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、前記化学成分設計案におけるΔ1=Δ2=0の化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、
RH精錬工程の場合、
RH精錬に到達した時に溶鋼に含まれるSの質量パーセントを検出し、且つ前記化学成分設計案におけるΔ1とΔ2の値を決定して、化学成分最終案を得て、予備真空引きされたRH精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、続いて前記化学成分最終案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、7分間以上洗浄循環してから出鋼し、RH精錬工程では脱硫剤が添加されない。
各段酸洗の時に、酸液温度は75~85℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは0.05~0.10%となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加え、
すすぎ水の温度は45~55℃であり、酸洗とすすぎの速度は100~180mpmに制御される。
ただし、1段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦5℃/秒の冷却速度で800℃に冷却し、
2段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、鋼帯を≦15℃/秒の冷却速度で引き続き300℃以下に冷却し、
3段目の冷却は循環水噴射冷却であり、鋼帯を引き続き100℃以下に冷却する。
C≦0.003%、S≦0.008%、Si:0.35%+Δ1、Mn:0.15~0.25%、P:0.04~0.06%、Sn:0.015%+Δ2、Nb≦0.004%、V≦0.004%、Ti≦0.005%、Mo≦0.004%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%、Cu≦0.03%、N≦0.003%、残部Fe及び不可避的不純物である化学成分とし、
溶鋼がRH精錬に到達した時にS≦0.0030%であると、Δ1=Δ2=0となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0030%<S≦0.0045%であると、Δ1=0.05%且つΔ2=0.005%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0045%<S≦0.060%であると、Δ1=0.15%且つΔ2=0.010%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0060%<S≦0.0075%であると、Δ1=0.25%且つΔ2=0.020%となる、無方向性ケイ素鋼をさらに提供する。
ただし、溶銑脱硫工程では、
脱硫前の溶銑の温度≧1350℃で且つ化学成分が質量パーセントでSi:0.20~0.70%、S≦0.05%、Nb≦0.005%、V≦0.04%、Ti≦0.06%、Mo≦0.001%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%及びCu≦0.03%を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧1320℃で且つ質量パーセントで含まれるS≦0.0015%であるように制御され、
転炉製錬工程では、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、前記化学成分基礎案は質量パーセントで、C≦0.003%、S≦0.008%、Si:0.35%、Mn:0.15~0.25%、P:0.04~0.06%、Sn:0.015%、Nb≦0.004%、V≦0.004%、Ti≦0.005%、Mo≦0.004%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%、Cu≦0.03%、N≦0.003%、残部Fe及び不可避的不純物であり、
RH精錬工程では、
予備真空引きされたRH精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、
続いて、RH精錬に到達した時に溶鋼に含まれるSの質量パーセントに基づいて合金化処理を行い、溶鋼がRH精錬に到達した時にS≦0.0030%であると、前記化学成分基礎案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0030%<S≦0.0045%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.40%とSn:0.020%に調整し、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0045%<S≦0.060%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.50%とSn:0.025%に調整し、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0060%<S≦0.0075%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.60%とSn:0.035%に調整し、且つ調整後の化学成分案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、
その後、7分間以上洗浄循環してから出鋼し、RH精錬工程では脱硫剤が添加されない。
(2)C、Nb、V、Ti、Mo、Cr、Ni、Cu、N等の元素の含有量を制御するとともに、Si、Snの含有量とSの対応関係を最適化することにより、Sの含有量上限は0.0080%まで緩めることができ、即ち、S≦0.008%を満たすように制御すればよく、S≦0.008%のもとに、さらにS>0.0050%乃至≧0.0060%も可能であり、無方向性ケイ素鋼の磁気性能の安定化が保証され、S含有量の増加により磁気性能の不安定化を招くことがなく、歩留まりの安定化が実現される。
(3)磁気性能が保証されるとともに、さらにMnとP等の元素の含有量を対応して設計することにより、無方向性ケイ素鋼の強度と溶接性能を両立させる。
(4)前記生産方法では、S含有量に対する要求の難度が低下し、それに応じて溶銑脱硫、転炉製錬、RH精錬等の工程でのS制御難度が低下し、転炉製錬における鋼スクラップの要求が低下し、コストが低くなり、RH精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるRH精錬炉浸漬管の浸食が解決され、RH精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。
KR脱硫技術によって、溶銑を脱硫処理する。
前記溶銑脱硫工程で出鋼した鋼(即ち脱硫後の溶銑)を転炉に移し、転炉内で鋼スクラップを混合し、該脱硫後の溶銑と鋼スクラップを共に転炉内で製錬して溶鋼とする。ここで、好ましくは、鋼スクラップはクリーンな鋼スクラップを用いてもよく、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の20~25%を占める。
該ステップはRH精錬炉内で実施され、脱炭素処理モードを採用し、予備真空引き、脱炭素、合金化、洗浄循環、真空破壊の順序で処理する。
RH精錬工程で出鋼した鋼(即ち、製錬で完成した最終的に得られた溶鋼)を連鋳設備で連鋳スラブとして製造し、該連鋳工程の具体的な操作は、従来の実行可能な連鋳技術を用いれば実現でき、詳細な説明を省略する。
連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造する。
熱間圧延により得られた熱間ロールをHClで酸洗し、すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造し、ここで、冷間圧延圧下率は80~83%で、硬質圧延厚さは0.501±0.005mmである。
冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のH2とN2の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度は850±5℃で、焼鈍時間は60±5秒であり、3段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、ここで、1段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦5℃/秒の冷却速度で800℃に冷却する。2段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、1段目の冷却後の鋼帯を≦15℃/秒の冷却速度で引き続き300℃以下に冷却する。3段目の冷却は循環水噴射冷却であり、2段目の冷却後の鋼帯を引き続き100℃以下に冷却する。
焼鈍において100℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行う。その具体的な操作については、従来の実行可能な塗装及び仕上げ技術を用いれば実現でき、詳細な説明を省略する。最終的に厚さが0.500±0.005mmの無方向性ケイ素鋼製品を得る。ここで、熱間ロールの厚さ、硬質圧延厚さ(即ち酸洗連続圧延後の厚さ)、製品厚さに対する精密な制御によって、磁気性能の安定性を向上させる。
(2)C、Nb、V、Ti、Mo、Cr、Ni、Cu、N等の元素の含有量を制御するとともに、Si、Snの含有量とSの対応関係を最適化することにより、Sの含有量上限は0.0080%まで緩和でき、即ち、S≦0.008%を満たすように制御すればよく、S≦0.008%のもとに、後述の実施例3、4に示すように、さらにS>0.0050%乃至≧0.0060%も可能であり、無方向性ケイ素鋼の磁気性能の安定化が保証され、S含有量の増加により磁気性能の不安定化を招くことがなく、歩留まりの安定化が実現される。
(3)磁気性能を保証するとともに、さらにMnとP等の元素の含有量を対応して設計することにより、無方向性ケイ素鋼の強度と溶接性能を両立させる。
(4)前記生産方法では、S含有量に対する要求の難度が低下し、それに応じて溶銑脱硫、転炉製錬、RH精錬等の工程でのS制御難度が低下し、転炉製錬における鋼スクラップの要求が低下し、コストが低くなり、RH精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるRH精錬炉浸漬管の浸食が解決され、RH精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。
実施例1~4及び比較例1では、該溶銑脱硫ステップはいずれも以下のとおりである。脱硫前の溶銑の温度≧1350℃で、且つ脱硫前の溶銑の化学成分が質量パーセントでSi:0.20~0.70%、S≦0.05%、Nb≦0.005%、V≦0.04%、Ti≦0.06%、Mo≦0.001%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%及びCu≦0.03%を満たすように制御される。脱硫後の溶銑の温度≧1320℃で且つ質量パーセントで含まれるS≦0.0015%であるように制御される。除滓率≧98%に制御される。
実施例1~4及び比較例1では、該転炉製錬ステップはいずれも以下のとおりである。溶銑脱硫ステップで出鋼した前記鋼(即ち脱硫後の溶銑)を転炉に移し、転炉内でクリーンな鋼スクラップと混合し、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の20~25%を占め、該脱硫後の溶銑と鋼スクラップを共に転炉内で製錬して溶鋼とする。出鋼中にまず石灰を加え、さらに、最終的な無方向性ケイ素鋼製品がSn:0.015%を含有させ、出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加える。出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加える。
実施例1~4及び比較例1では、該RH精錬工程はいずれも以下のとおりである。脱炭素処理モードを採用し、予備真空引き、脱炭素、合金化、洗浄循環、真空破壊の順序で処理し、合金化した後、7分間以上洗浄循環して、出鋼する。そして、該RH精錬工程では脱硫剤が添加されず、即ち脱硫処理はしない。
(4)連鋳工程
実施例1~4及び比較例1では、該連鋳工程はいずれもRH精錬工程から出鋼したものを連鋳設備で連鋳スラブとして製造する。
実施例1~4及び比較例1では、該熱間圧延工程はいずれも連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造する。
実施例1~4及び比較例1では、該酸洗連続圧延工程はいずれも以下のとおりである。
実施例1~4及び比較例1では、該焼鈍工程はいずれも以下のとおりである。冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のH2とN2の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度と焼鈍時間はそれぞれ表3に示すとおりであり、3段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、ここで、1段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦5℃/秒の冷却速度で800℃に冷却する。2段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、1段目の冷却後の鋼帯を≦15℃/秒の冷却速度で引き続き300℃以下に冷却する。3段目の冷却は循環水噴射冷却であり、2段目の冷却後の鋼帯を引き続き100℃以下に冷却する。
実施例1~4及び比較例1では、該塗装及び仕上げ工程はいずれも以下のとおりである。焼鈍において100℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行い、最終的に得られた無方向性ケイ素鋼製品の厚さは表2に示すとおりである。
Claims (13)
- 溶銑脱硫、転炉製錬、RH精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、
質量パーセントで、
C≦0.003%、S≦0.008%、Si:0.35%+Δ1、Mn:0.15~0.25%、P:0.04~0.06%、Sn:0.015%+Δ2、Nb≦0.004%、V≦0.004%、Ti≦0.005%、Mo≦0.004%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%、Cu≦0.03%、N≦0.003%、残部Fe及び不可避的不純物である化学成分設計案を満たす無方向性ケイ素鋼製品を製造し、
溶鋼がRH精錬に到達した時にS≦0.0030%であると、Δ1=Δ2=0となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0030%<S≦0.0045%であると、Δ1=0.05%且つΔ2=0.005%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0045%<S≦0.060%であると、Δ1=0.15%且つΔ2=0.010%となり、
溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0060%<S≦0.0075%であると、Δ1=0.25%且つΔ2=0.020%となることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼の生産方法。 - 前記無方向性ケイ素鋼製品の厚さは0.500±0.005mmであり、その鉄損はP1.5/50≦5.5W/kgで、磁束密度はB5000≧1.75であることを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- 溶銑脱硫工程の場合、
脱硫前の溶銑の温度≧1350℃で且つ化学成分が質量パーセントでSi:0.20~0.70%、S≦0.05%、Nb≦0.005%、V≦0.04%、Ti≦0.06%、Mo≦0.001%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%及びCu≦0.03%を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧1320℃で且つ質量パーセントで含まれるS≦0.0015%であるように制御され、
転炉製錬工程の場合、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉で製錬し、出鋼中に、前記化学成分設計案におけるΔ1=Δ2=0の化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、
RH精錬工程の場合、
RH精錬に到達した時に溶鋼に含まれるSの質量パーセントを検出し、前記化学成分設計案におけるΔ1とΔ2の値を決定して、化学成分最終案を得て、予備真空引きされたRH精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、続いて前記化学成分最終案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、7分間以上洗浄循環してから出鋼し、RH精錬工程では脱硫剤が添加されないことを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。 - 溶銑脱硫工程の場合、脱硫後の溶銑の除滓率≧98%に制御されることを特徴とする、請求項3に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- 転炉製錬工程の場合、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の20~25%を占め、出鋼中にまず石灰を加え、さらに錫インゴットを加えることを特徴とする、請求項3に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- 熱間圧延工程の場合、連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造し、ここで、連鋳スラブの加熱温度は1130~1160℃で且つ保温時間≧180分であり、中間スラブの厚さは35~40mmで、最終圧延温度は865±15℃で、巻き取り温度は680℃±20℃で、熱間ロールの厚さは2.70±0.1mmであることを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- 酸洗連続圧延工程の場合、熱間圧延により得られた熱間ロールをHClで酸洗し、すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造し、ここで、冷間圧延圧下率は80~83%で、硬質圧延厚さは0.501±0.005mmであることを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- HClで3段酸洗を行い、ここで、1段目の酸液濃度は50~80g/Lで且つ酸液におけるFe2+濃度≦130g/Lであり、2段目の酸液濃度は90~120g/Lで且つ酸液におけるFe2+濃度≦90g/Lであり、3段目の酸液濃度は140~160g/Lで且つ酸液におけるFe2+濃度≦50g/Lであり、
各段酸洗の時に、酸液温度は75~85℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは0.05~0.10%となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加え、
すすぎ水の温度は45~55℃であり、酸洗とすすぎの速度は100~180mpmに制御されることを特徴とする、請求項7に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。 - 焼鈍工程の場合、冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のH2とN2の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度は850±5℃で、焼鈍時間は60±5秒であり、3段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、
1段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦5℃/秒の冷却速度で800℃に冷却し、
2段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、鋼帯を≦15℃/秒の冷却速度で引き続き300℃以下に冷却し、
3段目の冷却は循環水噴射冷却であり、鋼帯を100℃以下に引き続き冷却することを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。 - 塗装と仕上げ工程の場合、焼鈍において100℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行い、厚さが0.500±0.005mmの無方向性ケイ素鋼製品を得ることを特徴とする、請求項1に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。
- 請求項1に記載の生産方法で製造されることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼。
- 溶銑脱硫、転炉製錬、RH精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、厚さが0.5±0.005mmの無方向性ケイ素鋼製品を製造し、該無方向性ケイ素鋼製品の鉄損はP1.5/50≦5.5W/kgで、磁束密度はB5000≧1.75であり、
溶銑脱硫工程では、
脱硫前の溶銑の温度≧1350℃で且つ化学成分が質量パーセントでSi:0.20~0.70%、S≦0.05%、Nb≦0.005%、V≦0.04%、Ti≦0.06%、Mo≦0.001%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%及びCu≦0.03%を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧1320℃で且つ質量パーセントで含まれるS≦0.0015%であるように制御され、
転炉製錬工程では、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、前記化学成分基礎案は質量パーセントで、C≦0.003%、S≦0.008%、Si:0.35%、Mn:0.15~0.25%、P:0.04~0.06%、Sn:0.015%、Nb≦0.004%、V≦0.004%、Ti≦0.005%、Mo≦0.004%、Cr≦0.03%、Ni≦0.03%、Cu≦0.03%、N≦0.003%、残部Fe及び不可避的不純物であり、
RH精錬工程では、
予備真空引きされたRH精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、
続いて、RH精錬に到達した時に溶鋼に含まれるSの質量パーセントに基づいて合金化処理を行い、溶鋼がRH精錬に到達した時にS≦0.0030%であると、前記化学成分基礎案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0030%<S≦0.0045%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.40%とSn:0.020%に調整し、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0045%<S≦0.060%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.50%とSn:0.025%に調整し、溶鋼がRH精錬に到達した時に0.0060%<S≦0.0075%であると、前記化学成分基礎案におけるSiとSnをそれぞれSi:0.60%とSn:0.035%に調整し、且つ調整後の化学成分案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、
その後、7分間以上洗浄循環してから出鋼し、RH精錬工程では脱硫剤が添加されないことを特徴とする、無方向性ケイ素鋼の生産方法。 - 請求項12に記載の生産方法で製造されることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼。
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