JP2678855B2 - 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents
超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法Info
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Description
電気機器等の鉄心として利用される一方向性珪素鋼板の
製造方法に関するものである。特に、その表面を効果的
に仕上げることにより、鉄損特性の向上を図ろうとする
ものである。
くの電気機器に用いられている。一方向性珪素鋼板は、
製品の結晶粒の方位を{110}<001>方位に高度
に集積させたものであり、磁気特性として磁束密度が高
く(B8 値で代表される)、鉄損が低い(W17/50 値で
代表される)ことが要求される。特に、最近では省エネ
ルギーの見地から電力損失の低減に対する要求が高まっ
ている。
損を低減させる手段として、磁区を細分化する技術が開
発された。仕上焼鈍後の鋼板にレーザービームを照射し
て局部的な微少歪を与えることにより磁区を細分化して
鉄損を低減させる方法が、例えば特開昭58−2640
5号公報に開示されている。また、巻き鉄心の場合、鉄
心に加工した後、歪取焼鈍(応力除去焼鈍)を施しても
磁区細分化効果の消失しない方法も、例えば特開昭62
−8617号公報に開示されている。これらの技術的手
段を用いて磁区を細分化することにより、鉄損は大きく
低減されるようになってきている。
すると動かない磁区も存在していることが分かり、一方
向性珪素鋼板の鉄損値をさらに低減させるためには、磁
区細分化と合わせて磁区の動きを阻害する鋼板表面のグ
ラス被膜からのピン止め効果をなくすことが重要である
ことが分かった。そのための手段として、仕上焼鈍後の
材料の表面を化学研磨あるいは電解研磨により平滑化す
る方法が、例えば特開昭64−83620号公報に開示
されている。
方法は、研究室レベルでの少試料の材料を加工すること
は可能であるが、工業的規模で行うには薬液の濃度管
理、温度管理、公害設備の付与等の点で大きな問題があ
る。本発明者等の一部は、この問題を解決すべく特願平
2−409378号において、製品のグラス被膜を除去
し地鉄を露出させた鋼板を、水素を含有するガスを含む
雰囲気ガス中で1000℃以上の温度で焼鈍することに
より、表面を平滑化させる方法を提案している。
一旦仕上焼鈍で生成させたグラス被膜を仕上焼鈍後に除
去する工程と、平滑化処理する工程を新たに設ける必要
がある。従って、工程的にコストアップとなり、工業的
に採用するには問題がある。本発明の目的は、仕上焼鈍
中に、(1)二次再結晶による方位の制御と、(2)表
面の平滑化を同時に達成することである。
関する種々の検討の結果、仕上焼鈍前の一次再結晶板を
積層する際、鋼板表面に存在する酸化層(シリカ)と反
応しないアルミナを焼鈍分離剤として用い、かつこの焼
鈍分離剤を従来のように水スラリーではなく、水分を持
ち込まないように塗布することが表面の平滑化に有効で
あることを見出した。
いた場合、鋼板中の析出物(インヒビター)は温度を上
げるにしたがって急激に弱まってしまい、二次再結晶に
よる方位制御が充分に行われにくいことが分かった。そ
こで、インヒビターの弱体化を抑制する方法を種々検討
し、鋼中に表面偏析元素であるSnもしくはSbを0.
03〜0.2%添加し、鋼板表面でのシリカを濃化させ
る焼鈍を行うことにより、インヒビターの弱体化を遅く
して、高い磁束密度の製品を得ることができることを見
出した。
常の一方向性珪素鋼板は、一次再結晶焼鈍後にマグネシ
アを主成分とする焼鈍分離剤をスラリー状で塗布し、仕
上焼鈍を行っている。この製造法では、一次再結晶焼鈍
後の鋼板表面に存在するSiO2 を主成分とする酸化層
と焼鈍分離剤としてスラリー状で塗布したMgOとが反
応して、グラス(フォルステライト)被膜を形成した
り、インヒビター構成元素として鋼中に存在するアルミ
ニウムがマグネシアにより持ち込まれた水分と反応して
鋼中に介在物を形成することにより、表面が平滑になら
ないことが分かった。すなわち、これらのグラス被膜や
介在物が磁区のピン止めサイトとなってしまう。
成させないために、焼鈍分離剤としてシリカと反応しな
いアルミナを用いることが重要であり、また鋼中にイン
ヒビター構成元素として添加したアルミニウムを鋼中介
在物として析出させないためには仕上焼鈍の酸素分圧を
低く保つことが重要であることを見出した。この実行手
段としては、水分を持ち込まない静電塗布法等が有効で
ある。
いて、一次再結晶板を積層し、仕上焼鈍を施したとこ
ろ、二次再結晶が不安定になり、高磁束密度の製品を安
定して得られないことが分かった。その原因を調査した
ところ、鋼板表面にフォルステライト被膜を形成させな
い場合、鋼板表面からの脱窒素を抑制できずに、AlN
等の窒化物の析出物(インヒビター)の分解が速まるた
めであることが分かった。
方法を検討した結果、鋼中元素として、界面偏析元素で
あるSnもしくはSbを0.03〜0.15%添加する
ことが有効であることを見出した。重量で、Si:3.
3%、Mn:0.14%、C:0.05%、S:0.0
07%、酸可溶性Al:0.028%、N:0.008
%、Sn:0.005〜0.3%を含み、残部は実質的
にFeからなる珪素鋼スラブを1150℃で加熱した
後、板厚1.6mmに熱延した。この熱延板を1100
℃で2分間焼鈍した後、最終板厚0.15mmに冷延し
た。この冷延板を湿潤ガス中で、脱炭を兼ねて850℃
で70秒焼鈍し、一次再結晶させた。
0.02%まで高め、インヒビターを強化した。この試
料にアルミナを主成分とする焼鈍分離剤を静電塗布した
後、仕上焼鈍を施した。仕上焼鈍は1200℃まではN
2 :100%の雰囲気ガス中で15℃/hrの昇温速度
で行い、1200℃でH2 :100%に切りかえ、20
時間純化焼鈍を行った。
処理とレーザー照射による磁区細分化処理を行った後の
磁気特性を図1に示す。図1より、Sn:0.03〜
0.15%添加した試料で二次再結晶が安定化して行わ
れたことが分かる。これは、このように焼鈍分離剤とし
て従来のように水スラリーを用いない場合、インヒビタ
ー(AlN、(Al、Si)N等)の劣化は表面からの
脱窒により起こるので、Sn添加した材料では、鋼板の
表面にSnの濃化層が形成することにより、窒素のぬけ
る速度が遅くなるためであると考えられる。図2に仕上
焼鈍中の窒素の変化を示す。図2より、Sn添加による
脱窒素抑制効果が分かる。
脱窒素抑制効果を発揮する最低量に対応するものと考え
られる。また、Sn添加量を増していくと、一次再結晶
板の集合組織が鈍化していくので、Snの上限値は、そ
の効果により決まるものと考えられる。次に実施形態を
述べる。
0.8〜4.8%、酸可溶性Al:0.012〜0.0
50%、N≦0.01%、残部Feおよび不可避的不純
物であり、これらを必須成分として、それ以外は特に限
定しない。Siは電気抵抗を高め、鉄損を下げる上で重
要な元素である。含有量が4.8%を超えると、冷間圧
延時に材料が割れ易くなり、圧延不可能となる。一方、
Si量を下げると仕上焼鈍時にα→γ変態を生じ、結晶
の方向性が損なわれるので、実質的に結晶の方向性に影
響を及ぼさない0.8%を下限とする。
(Al、Si)Nとしてインヒビターとして機能するた
めに必須の元素である。磁束密度が高くなる0.012
〜0.050%を限定範囲とする。Nは製鋼時に0.0
1%を超えて添加すると、鋼板にブリスターとよばれる
空孔を生じるので0.01%を上限とする。
Sbを0.03〜0.15%添加することが本発明の特
徴とするところである。上記成分の溶鋼は、通常の工程
により熱延板とされるか、もしくは溶鋼を連続鋳造して
薄帯とする。前記熱延板または連続鋳造薄帯は直ちに、
もしくは短時間焼鈍を経て冷間圧延される。
30秒〜30分間行われ、この焼鈍は製品の磁気特性を
高めるために有効である。望む製品の特性レベルとコス
トを勘案して採否を決めるとよい。冷間圧延は、基本的
には特公昭40−15644号公報に開示されているよ
うに最終冷延圧化率80%以上とすれば良い。
炭素を除去するために、必要に応じて湿水素雰囲気中
で、750〜900℃の温度域で一次再結晶焼鈍され
る。得られた一次再結晶板に対して、先のスラブ加熱温
度を低温(1200℃程度)で行った場合は、析出物に
よるインヒビター効果を高めるために窒化処理を施すこ
とが有効である。窒化処理の方法については特に限定す
るものではなく、アンモニア等の窒化能のある雰囲気ガ
ス中で行う方法等がある。量的には0.005%以上、
望ましくは鋼中のAl当量以上窒化すれば良い。
剤のアルミナを水和水分を持ち込まない形態で導入し、
かつ二次再結晶を完了させた後、H2 を少なくとも50
%含む雰囲気で表面を鏡面化すると共に純化を行うこと
が本発明の特徴とするところである。この焼鈍分離剤の
アルミナを水和水分を持ち込まずに導入する具体的方法
として、(1)アルミナの粉末を静電塗布する方法や、
(2)アルミナを表面に溶射等の方法で付着させた鋼板
を用いる方法がある。
の酸化物を除去することは、製品の表面の平滑化を行う
上で、さらに有効である。この積層した板を仕上焼鈍に
おいて二次再結晶させる際に、特開平2−258929
号公報に開示されるように、一定の温度で保持する等の
手段により所定の温度域で行うことは磁束密度を高める
上で有効である。
平滑化を行うために少なくとも50%以上の水素を含有
する雰囲気ガスで焼鈍を行う。仕上焼鈍後、表面は既に
平滑化されているので、スペーサーを除いた後、張力コ
ーティング処理を行い、必要に応じてレーザー照射等の
磁区細分化処理を施せば良い。
行うために、100%水素で1100℃以上の温度で焼
鈍する。仕上焼鈍後、表面は既に平滑化されているの
で、張力コーティング処理を行い、必要に応じてレーザ
ー照射等の磁区細分化処理を施せば良い。
05%、S:0.007%、酸可溶性Al:0.028
%、N:0.008%、Sb:(A)0.01%(B)
0.05%(C)0.1%を含み、残部Feおよび不可
避的不純物からなる珪素鋼スラブを1150℃で加熱し
た後、板厚1.6mmに熱延した。この熱延板を110
0℃で2分間焼鈍した後、最終板厚0.15mmに冷延
した。この冷延板を湿潤ガス中で、脱炭を兼ねて830
℃で70秒間焼鈍し、一次再結晶させた。次いでアンモ
ニア雰囲気中で750℃で焼鈍することにより、窒素量
を0.02%に増加して、インヒビターの強化を行っ
た。この板を一部は(1)アルミナを静電塗布し、一部
は(2)マグネシアを水スラリー状にして塗布し、積層
して、仕上焼鈍を施した。
%の雰囲気ガス中で10℃/hrの昇温速度で行い、1
200℃でH2 :100%に切りかえ、20時間純化焼
鈍を行った。これらの試料を、張力コーティング処理を
施した後、レーザー照射して磁区細分化した。得られた
製品の磁気特性を表1に示す。
水スラリー状で塗布した場合に比べて、鉄損値が低い
(良い)ことが分かる。 実施例2 重量で、Si:3.2%、Mn:0.08%、C:0.
08%、S:0.025%、酸可溶性Al:0.026
%、N:0.009%、Sn:0.1%を含み、残部F
eおよび不可避的不純物からなる珪素鋼スラブを132
0℃で加熱した後、板厚2.3mmに熱延した。この熱
延板を1050℃で2分間焼鈍した後、1.4mm厚に
冷延し、さらに1120℃で2分間焼鈍した。その後、
最終板厚0.15mmに冷延した。この冷延板を湿潤ガ
ス中で脱炭を兼ね850℃で90秒間焼鈍し一次再結晶
させた。この鋼板を酸洗して表面の酸化層を除去した
後、一部は(A)アルミナを静電塗布し、一部は(B)
マグネシアを水スラリー状にして塗布し積層して、仕上
焼鈍を施した。
%の雰囲気ガス中で15℃/hrの昇温速度で行い、1
200℃でH2 :100%に切りかえ、20時間純化焼
鈍を行った。これらの試料を、張力コーティング処理を
施した後、レーザー照射して磁区細分化した。得られた
製品の磁気特性を表2に示す。
特性を劣化させる要因である鋼板表面の凸凹の平滑化
と、(2)磁束密度を向上させる二次再結晶による結晶
の方位制御を同時に達成できるので、磁気特性の良い一
方向性珪素鋼板を低コストで製造することができる。
示す図である。
す)に及ぼす鋼中Sn添加の影響を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量で、Si:0.8〜4.8%、酸可
溶性Al:0.012〜0.050%、N≦0.01
%、残部Feおよび不可避的不純物からなる珪素鋼板を
焼鈍を施すかまたは施さずに、一回もしくは中間焼鈍を
はさむ二回以上の冷間圧延により所定の板厚とし、得ら
れた冷延板を一次再結晶焼鈍し、次いで仕上焼鈍を行う
一方向性珪素鋼板の製造方法において、前記冷延板は鋼
中元素としてSnまたはSbを重量%で0.03〜0.
15%添加してなり、該冷延板を一次再結晶焼鈍後、得
られた一次再結晶板を積層する際に焼鈍分離剤としてア
ルミナを静電塗布して仕上焼鈍を施し、該仕上焼鈍にお
いて二次再結晶完了後、少くとも50%の水素を含有す
る雰囲気で焼鈍して純化と表面平滑化を行うことを特徴
とする超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量で、Si:0.8〜4.8%、酸可
溶性Al:0.012〜0.050%、N≦0.01
%、残部Feおよび不可避的不純物からなる珪素鋼板を
焼鈍を施すかまたは施さずに、一回もしくは中間焼鈍を
はさむ二回以上の冷間圧延により所定の板厚とし、得ら
れた冷延板を一次再結晶焼鈍し、次いで仕上焼鈍を行う
一方向性珪素鋼板の製造方法において、前記冷延板は鋼
中元素としてSnまたはSbを重量%で0.03〜0.
15%添加してなり、該冷延板を一次再結晶焼鈍後、得
られた一次再結晶板を積層する際に焼鈍分離のスペーサ
ーとしてアルミナを表面に付着させた鋼板を用いて仕上
焼鈍を施し、該仕上焼鈍において二次再結晶完了後、少
くとも50%の水素を含有する雰囲気で焼鈍して純化と
表面平滑化を行うことを特徴とする超低鉄損一方向性珪
素鋼板の製造方法。
Priority Applications (6)
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JP11645392A JP2678855B2 (ja) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|---|
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JP6911596B2 (ja) * | 2017-07-13 | 2021-07-28 | 日本製鉄株式会社 | 皮膜密着性に優れる一方向性電磁鋼板及びその製造方法 |
CN116516133B (zh) * | 2023-04-13 | 2023-12-01 | 首钢智新迁安电磁材料有限公司 | 一种晶粒组织和磁性能均匀的取向硅钢及其制备方法 |
-
1992
- 1992-05-08 JP JP11645392A patent/JP2678855B2/ja not_active Expired - Lifetime
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