JP2525722B2 - 磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法

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JP2525722B2 JP29853193A JP29853193A JP2525722B2 JP 2525722 B2 JP2525722 B2 JP 2525722B2 JP 29853193 A JP29853193 A JP 29853193A JP 29853193 A JP29853193 A JP 29853193A JP 2525722 B2 JP2525722 B2 JP 2525722B2
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steel sheet
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magnetic flux
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  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気特性の優れた高磁束
密度一方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主
にトランスその他の電気機器の鉄心材料として使用され
るもので磁気特性として励磁特性と鉄損特性が良好でな
くてはならない。良好な磁気特性を得るためには磁化容
易軸である<001>軸を圧延方向に高度に揃えること
が重要である。又、板厚、結晶粒度、固有抵抗、表面被
膜等も磁気特性に大きな影響を及ぼす。
【0003】方向性については、AlN,MnSをイン
ヒビターとして利用した強圧下最終冷延を特徴とする方
法により大幅に向上し、現在では磁束密度が理論値の9
6%程度のもの迄製造されるようになって来た。これに
伴って鉄損は大幅に向上して来た。一方、近年エネルギ
ー価格の高騰を反映しトランスメーカーは省エネルギー
型トランス用材料として低鉄損素材への指向を一段と強
めている。低鉄損素材としてアモルファスや6.5%S
i鋼等の開発も進められているがトランス用の商用材料
として使用される迄にはなお解決すべき問題が多く残っ
ている。
【0004】本発明者らは低鉄損素材に対する時代の要
請に応えるべく一方向性電磁鋼板の低鉄損化につき種種
研究を重ねてきた。しかして本発明者らはこれらの研究
成果に基づき製品の低鉄損化の方策としてさきに特開昭
57−198214号公報において最終冷延前の焼鈍の
焼鈍サイクルの改善を、特開昭58−23414号公報
においてSnとCuの複合合金添加法を、特開昭58−
217630号公報において薄手高磁束密度一方向性電
磁鋼板の製造法を、特願昭57−182444号におい
て脱炭前予備焼鈍法を、特願昭57−166039号に
おいて、焼鈍分離剤への硫酸アンチモン添加法を、提案
してきた。これらの方法により従来よりかなり鉄損の低
い製品を製造することが可能になった。しかし、トラン
スメーカーの素材の低鉄損化に対する要求はとどまると
ころを知らず、本発明者らはこれらの要求に応えるべ
く、より鉄損の低い製品を、より安定して製造する方法
につき引続き研究を進めてきた。
【0005】AlNを主たるインヒビターとする高磁束
密度一方向性電磁鋼板の製造において、酸可溶Al(以
下sol.Alと記す)及びNは最重要成分であり、こ
れらの含有量は二次再結晶及び製品の磁気特性に影響を
及ぼす。工業生産におけるsol.Al,Nの成分適中
技術は近年かなり向上してきたとはいえ、現行溶製技術
ではある程度の実績のばらつきを覚悟しなければならな
い。sol.Al,N含有量の異なる複数の熱延板を素
材とし、通常の工程処理により製品とした場合、二次再
結晶が発現していても、例えば熱延板単位に磁気特性の
レベルが異なることがある。又、ある場合には熱延板単
位に二次再結晶不良が発生することがある。しかも二次
再結晶不良材は磁気特性が著しく劣り、従って屑化され
ることになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、sol.A
l,N含有量の異なる一方向性電磁鋼板素材について、
何れからも二次再結晶が完全に発現し、且つ磁気特性の
優れた製品を安定して製造する方法を提供するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下のとおりである。C0.02〜0.12%、S
i2.7〜4.0%、Mn0.03〜0.20%、S
0.01〜0.05%、酸可溶Al0.01〜0.05
%、N0.004〜0.012%を含み、残部が鉄およ
び不可避的不純物からなる珪素鋼スラブを熱延し、最終
冷延を行う前に焼鈍と急冷処理を行い、続いて最終冷延
を行い、脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤を塗布し、高温仕
上焼鈍を行う高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法に
おいて、酸可溶Al含有量とN含有量とによって特定さ
れる次式で表わされる指標AlR 値が多くなるに対応し
て、脱炭焼鈍における昇温速度を遅くすることを特徴と
する磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製
造方法。
【0008】AlR (PPM) =酸可溶Al含有量(PPM) −
27/14×N含有量(PPM) 以下に本発明を詳細に説明する。先ず実験データに基づ
いて述べる。C0.077%、Si3.30%、Mn
0.075%、S0.025%、sol.A10.02
32〜0.0328%、N0.0064〜0.0105
%、Sn0.13%、Cu0.09%を含み、残部が鉄
および不可避的不純物からなる12本の珪素鋼スラブを
1350℃に加熱し、熱間圧延し2.0mm厚の熱延板と
した。熱延板を均熱温度1140℃で均熱時間を60秒
として焼鈍した。焼鈍後900℃迄炉中及び空気中で冷
却し、900℃から100℃迄を70℃の温度の温水で
冷却した。その後0.225mm迄5回のパス間エイジン
グ処理を行いつつ冷延した。
【0009】次に脱炭焼鈍の昇温速度を3水準変えて昇
温し、脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍の最高板温を840
℃として焼鈍した。その後、焼鈍分離剤を塗布し、高温
仕上焼鈍を行った。高温仕上焼鈍では、昇温過程におい
て600〜1200℃の範囲を昇温率を15℃/hr、
雰囲気中のH2 %を75%として処理し、引続き120
0℃で20時間純化焼鈍を行った。
【0010】焼鈍後焼鈍分離剤を除去し、表面グラス質
被膜を観察した。表面グラス質被膜は何れも良好であっ
た。次いで磁気特性を測定し、表面グラス質被膜を除去
し、製品のマクロ組織を観察した。材料のsol.A
l,Nの含有量、各試験条件、製品の鉄損値W17/50
び二次再結晶状況を表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1において、材料No.1〜12はso
l.Al,Nの含有量の異なる12の材料を示す。各試
料につき脱炭焼鈍昇温速度を基準条件(20℃/se
c)で処理した結果と、7℃/secおよび40℃/s
ecの試験条件で処理した結果を示す。表中の数字は鉄
損W17/50 (W/kg)の値であり×印は細粒が発生し、
二次再結晶が不良であったことを示す。
【0013】図1にAlR 値{sol.Al(PPM) −2
7/14×N(PPM) }と、脱炭焼鈍の昇温速度と、製品
の鉄損、二次再結晶状況の関係の解析結果を示す。Al
R 値の導入により相互の関係がよく整理でき、AlR
0〜79PPM ,80〜119PPM ,120〜159PPM
の範囲をそれぞれ、40℃/sec ,20℃/sec ,7℃
/sec で昇温すれば、AlR 50〜159PPM の範囲に
亘って、二次再結晶が完全で且つ鉄損の極めて低い製品
が安定して得られることがわかる。即ち、Al R 値が多
くなるに対応して、脱炭焼鈍の昇温速度を遅くすること
により、磁気特性の向上と安定化が図れる。
【0014】なお、図1中の符号は脱炭焼鈍における昇
温速度と二次再結晶状況で下記の如く種分けしている。
【0015】
【表2】
【0016】上記の様にAlNを主たるインヒビターと
して活用する本発明にかかわる高磁束密度一方向性電磁
鋼板の製造において、sol.Al,N含有量の異なる
材料につきsol.Al含有量とN含有量に関し指標A
R 値が多くなるに対応して脱炭焼鈍における昇温速度
を遅くすることにより、sol.Al,N含有量がある
程度ばらついても、二次再結晶が完全で、且つ鉄損の極
めて低い製品が安定して得られる。
【0017】AlR 値によって製品の二次再結晶状況及
び鉄損値がよくなる理由については、十分解明されてい
ないが、AlR 値がsol.Al含有量の全量からNが
100%AlNとなったと仮定した場合のAlNとして
のsol.Al量を差引いた残留sol.Al値に相当
することから、主インヒビターとしてのAlNの挙動に
何らかの影響を与えるためと考えられる。
【0018】Al,N含有量によって処理条件を変更す
る技術に関しては特開昭57−120618号公報記載
のものがある。これは全量Al含有量と、N含有量とに
よって特定される熱延板焼鈍の均熱温度と水冷開始温度
を規定したものであり、本発明のsol.AlとNの含
有量により前述の如く新たに定めたAlR 値により、脱
炭焼鈍における昇温速度を制御することを特徴とする方
法とは異なる技術である。
【0019】本発明において成分、その他の条件を定め
た理由を以下に述べる。Cは0.02%未満の場合、二
次再結晶が不良となり、0.12%を超えると脱炭性、
磁気特性の点から好ましくない。Siは2.7%未満で
は本発明の狙いである低鉄損が得られず、4%を超える
と冷延性が著しく劣化する。
【0020】Mn及びSはMnSを形成させるために必
要な元素である。適切なインヒビター効果を得るための
Mnの適量は0.03〜0.20%であり、好ましくは
0.05〜0.15%である。Sは0.01%未満では
十分なインヒビター効果が得られず、0.05%を超え
ると純化が行われにくくなり好ましくない。sol.A
l及びNは主インヒビターとしてのAlNを形成させる
ために重要な元素であり、適切なインヒビジョン効果に
より十分に二次再結晶を発現させ、優れた磁気特性を得
るためには各々適正範囲に制御する必要がある。so
l.Alは0.01%未満の場合、製品の方向性が劣
り、0.05%を超えると一次再結晶が不安定となり
0.020〜0.040%が特に好ましい範囲である。
Nは0.004%未満では二次再結晶が不安定となり、
0.012%を超えるとブリスターが発生し、0.00
5〜0.009%が特に好ましい範囲である。
【0021】また、さらに必要に応じてCu,Snを磁
気特性の向上を図るために含有してもよい。上記成分を
含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる珪素鋼ス
ラブを熱延し、最終冷延を行う前に焼鈍と急冷によるい
わゆるAlNの析出処理が行われる。焼鈍温度は105
0〜1200℃が望ましく、特に好ましくは1070〜
1160℃である。この焼鈍として本発明者らが先に出
願した特開昭57−198214号公報に示されるよう
に二段階の温度域に加熱する方法も適用される。
【0022】AlNの析出焼鈍の材料は必要に応じてパ
ス間エイジング処理を行いながら最終冷延され0.10
〜0.35mmの板厚とされる。最終冷延の好ましい圧下
率は80%以上である。引続き、脱炭焼鈍を行い、必要
に応じて、脱炭後に一次再結晶焼鈍を付加する。その後
焼鈍分離剤を塗布し、H2 を含む雰囲気で昇温し、高温
仕上焼鈍を行う。
【0023】上記の如き処理過程においてsol.A
l,N含有量で特定されるAlR 値に応じて脱炭焼鈍に
おける昇温速度を制御するものであるが、制御範囲の数
値については限定しない。この理由はトランプエレメン
トを含む各成分含有量、スラブ加熱条件、熱間圧延条
件、当該項目以外の工程処理条件により当該項目の要制
御範囲が異るからである。
【0024】又、本発明の前記実験データはSn,Cu
を複合添加した珪素鋼スラブを素材とした最終板厚0.
225mmについてであったが、Sn,Cuを含まない場
合又は最終板厚が0.225mm以外のものについても、
AlR 値導入による同様の効果が認められた。
【0025】
【実施例】次に実施例について述べる。 実施例1 C0.078%、Si3.35%、Mn0.074%、
S0.024%、Sn0.12%、Cu0.09%を含
み表3に示す如くsol.AlとN含有量でAlR 値の
異なり、残部が鉄および不可避的不純物からなる3種類
(試料符号A,B,C)の珪素鋼スラブを1350℃の
高温スラブ加熱し、熱間圧延し、板厚2.0mmの熱延板
を得た。熱延板を均熱温度1130℃で、均熱時間を6
0秒として焼鈍した。焼鈍後880℃迄炉中及び空気中
で冷却し、880℃から100℃迄を65℃の温度の温
水で冷却した。その後0.225mm迄5回のパス間エイ
ジング処理を行いつつ冷延した。パス間エイジングは1
回当り250℃で5分間行った。次に脱炭焼鈍に際し、
昇温速度を3水準変更した。脱炭焼鈍を兼ねる一次再結
晶焼鈍の最高板温を840℃とした。その後焼鈍分離剤
を塗布し、高温仕上焼鈍を行った。高温仕上焼鈍の昇温
過程で600〜1200℃の範囲を昇温速度を15℃/
hr、雰囲気のH2 %を75%として処理し、引続き1
200℃で20hr純化焼鈍を行った。処理条件と製品
の鉄損値W17/50 及び二次再結晶状況を表4に示す。
【0026】AlR により工程条件を変更する本発明法
によるものが何れも二次再結晶が完全で極めて低い鉄損
値を示した。
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】実施例2 C0.070%、Si3.15%、Mn0.070%、
S0.023%を含み表5の如くsol.Al, N含有
量でAlR 値が異なり、残部が鉄および不可避的不純物
からなる3種類(試料符号E,F,G)の珪素鋼スラブ
を1350℃の高温スラブ加熱し熱間圧延し、板厚2.
3mmの熱延板を得た。工程処理方法については、最終冷
延厚みを0.260mmとする以外は実施例1に準じた方
法で処理した。処理条件と製品の鉄損W17/50 及び二次
再結晶状況を表6に示す。AlR値により工程条件を変
更する本発明法によるものが何れも二次再結晶が完全で
極めて低い鉄損値を示した。
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】
【0032】
【発明の効果】本発明によると、以上のように、AlN
を主たるインヒビターとする高磁束密度一方向性電磁鋼
板の製造において、sol.Al,N含有量が異なる一
方向性電磁鋼素材であっても、何れからも二次再結晶が
完全に発現し、磁気特性のすぐれた製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍の昇温速度に対するAlR の検討結果
を示す図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C0.02〜0.12%、Si2.7〜
    4.0%、Mn0.03〜0.20%、S0.01〜
    0.05%、酸可溶Al0.01〜0.05%、N0.
    004〜0.012%を含み、残部が鉄および不可避的
    不純物からなる珪素鋼スラブを熱延し、最終冷延を行う
    前に焼鈍と急冷処理を行い、続いて最終冷延を行い、脱
    炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤を塗布し、高温仕上焼鈍を行
    う高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法において、酸
    可溶Al含有量とN含有量とによって特定される次式で
    表わされる指標AlR 値が多くなるに対応して、脱炭焼
    鈍における昇温速度を遅くすることを特徴とする磁気特
    性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。 AlR (PPM) =酸可溶Al含有量(PPM) −27/14×
    N含有量(PPM)
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