JP2679933B2 - 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、
Siを0.8〜4.8%含有し製品の結晶粒の方位を
{110}〈001〉方位に高度に集積させた鋼板であ
る。その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。この要求
に応え、一方向性珪素鋼板の鉄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。
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58−26405号公報に開示されている。ま
た、巻き鉄心の場合には、鉄心に加工した後、歪取り焼
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
らの技術的手段により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更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
ス皮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。
表面のグラス皮膜を形成させないことが有効である。そ
の手段として、焼鈍分離材として粗大高純アルミナを用
いることによりグラス皮膜を形成させない方法が、例え
ばU.S.Patent3,785,882に開示され
ている。しかしながらこの方法では表面直下の介在物を
なくすことができず、鉄損の向上代はW15/60 で高々2
%に過ぎない。
位集積度を高めることが有効であり、その方法として田
口・坂倉(特公昭40−15644号公報)、小松等
(特公昭62−45285号公報)等によりインヒビタ
ーとしてAlの窒化物を使用する方法が開示されてい
る。しかしながら、アルミナを焼鈍分離材とするU.
S.Patent3,785,882の方法をAlの窒
化物をインヒビターとするこれらの方法に適用した場
合、二次再結晶が不安定になってしまい、鉄損の向上を
達成できない。
面の鏡面化を達成する方法として、仕上げ焼鈍後に化学
研磨或いは電解研磨を行う方法が、例えば特開昭64−
83620号公報に開示されている。しかしながら、化
学研磨・電解研磨等の方法は、研究室レベルでの小試料
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り、いまだ実用化されるに至ってい
ない。
を形成させない方法(例えば、U.S.Patent
3,785,882)を基に、先に述べた問題点(1)
田口・坂倉(特公昭40−15644号公報)、小松等
(特公昭62−45285号公報)等のAlの窒化物を
インヒビターとして使用する高磁束密度材の二次再結晶
が不安定であること、及び(2)表面下の介在物が存在
することを解決することにより鉄損の向上を図る方法を
提供するものである。
点(1)田口・坂倉(特公昭40−15644号公
報)、小松等(特公昭62−45285号公報)等のA
lの窒化物のインヒビターとして使用する高磁束密度材
の二次再結晶が不安定であることの原因の調査を行っ
た。その結果、グラス皮膜を形成させない場合では、仕
上げ焼鈍中のインヒビターが急激に弱体化することが二
次再結晶が不安定になる原因であることをつきとめた。
素が系外に容易に出てしまうからである。そこで、この
脱窒を抑制する手段を種々検討し、鋼中に界面偏析元素
を添加して二次再結晶前にこれらの元素を表面に濃化さ
せることが有効であることを見いだした(例えば特願平
4−116453号)。
析元素を溶鋼時に添加しなくても、これらの元素の単体
またはその化合物を仕上げ焼鈍前に付着または焼鈍分離
材に添加して、仕上げ焼鈍中に鋼板表面に濃化させるこ
とにより、二次再結晶を安定化させることができること
を新たに見いだした。また、問題点(2)表面直下の介
在物の制御に関する研究を行った結果、脱炭焼鈍で形成
された酸化層がこの介在物に大きな影響を及ぼすことを
見いだした。この介在物をなくす方策を種々検討した結
果、脱炭後の板の酸化層を除去することが非常に有効
で、鉄損が格段に良くなることを見いだした。
御に関する研究を行った結果、脱炭焼鈍で形成された酸
化層がこの介在物に大きな影響を及ぼすことを見いだし
た。この介在物をなくす方策を種々検討した結果、脱炭
後の板の酸化層を除去することが非常に有効で、鉄損が
格段に良くなることを見いだした。
Si:3.3%、Mn:0.14%、C:0.05%、
S:0.007%、酸可溶性Al:0.028%、N:
0.008%、残部、実質的にFe及び不可避的不純物
からなる珪素鋼スラブを1150℃で加熱した後、板厚
2.3mm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0.23mmに冷延した。この冷延板
を湿潤ガス中で脱炭を兼ね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、その後酸洗
により表面酸化層を除去した後、試料の一部を(A)S
nメッキ、(B)Pbメッキ、また(C)そのままの状
態で、アルミナを主成分とする焼鈍分離材を静電塗布
し、仕上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍は1200℃まで
はN2 :25%−H2 :75%の雰囲気ガス中で10℃
/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
磁気特性及び製品の二次再結晶組織を図1に示す。図1
より、Sn及びPbをメッキした試料で二次再結晶組織
が安定的に発達したことが分かる。これは、Sn及びP
bが表面に濃化すると脱窒素のバリアーになり、Al
N,(Al,Si)N等のAlの窒化物インヒビターが
二次再結晶温度域まで安定化するためであると考えられ
る。
高めるためには、田口・坂倉等によるAlNとMnSを
主インヒビターとして用いる製造法(例えば特公昭40
−15644号公報)、または小松等による(Al,S
i)Nを主インヒビターとして用いる製造法(例えば特
公昭62−45285号公報)を適用すれば良い。
を仕上げ焼鈍前に付着または焼鈍分離材に添加して、仕
上げ焼鈍中に鋼板表面に濃化させることにより、界面か
らの脱窒素を抑制して、Alの窒化物のインヒビターを
安定化することが必須の要件となる。
b,Pbが有効であることを見いだしている。これら
は、単体もしくは化合物の形態で使用すれば良く、その
付着方法としてはメッキ、または粉体として焼鈍分離材
に添加する等によれば良い。粉体として焼鈍分離材に添
加する方法としては、焼鈍分離材としてのシリカと反応
しない物質もしくは反応し難い物質に添加混合して、水
和水分を持ち込まない状態で用いるか、焼鈍分離材とし
てのシリカと反応しない物質もしくは反応し難い物質に
添加混合して、鋼板表面に塗布した鋼板として用いる
か、あるいは、0.5〜10μmの平均粒径の焼鈍分離
材の粉末に添加混合し、水スラリー状にして塗布した
後、乾燥して水和水分を除去して用いる等の方法が適用
できる。
材としては鋼板表面のシリカと反応しない物質もしくは
反応しにくい物質を用いれば良い。(1)Al2 O3 ,
SiO2 ,ZrO2 ,BaO,CaO,SrO,Mg2
SiO4 の物質の粉末を、静電塗布法等の方法で水和水
分を持ち込まない状態で用いること、または(2)Al
2 O3 ,SiO2 ,ZrO2 ,BaO,CaO,Sr
O,Mg2 SiO4 等の物質が表面に存在している板を
用いること、または(3)0.5〜10μmの平均粒径
のAl2 O3 ,SiO2 ,ZrO2 ,SrO,Mg2 S
iO4 粉末を水スラリー状にして塗布した後乾燥して水
和水分を除去する方法が有効である。
0μm以上だと鋼板に粗大アルミナが食い込んでしま
う。また、0.5μm以下だと活性で鋼板に焼き付き易
くなってしまう。仕上げ焼鈍後の製品は、張力コーティ
ング処理及びレーザー照射等の磁区細分化処理を行う。
05%、S:0.007%、酸可溶性Al:0.026
%、N:0.008%、残部、実質的にFe及び不可避
的不純物からなる珪素鋼スラブを1150℃で加熱した
後、板厚2.0mm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0.23mmに冷延した。こ
の冷延板を湿潤ガス中で脱炭を兼ね850℃で70秒焼
鈍し一次再結晶させた。
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。その後酸洗により表面の酸
化層を除去した後、この板を一部は(A)Al2 O3 、
(B)Al2 O3 +Sn、(C)Al2 O3 +Sb、
(D)Al2 O3 +Pb、(E)Al2 O3 +SnO、
(F)Al2 O3 +PbOの粉末を静電塗布し、一部は
(G)MgOを水スラリー状にして塗布し積層して、仕
上げ焼鈍を施した。
%+H2 75%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。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。
材に添加して、仕上げ焼鈍中に鋼板表面に濃化させるこ
とにより、二次再結晶が安定的に発達することが分か
る。また、アルミナを静電塗布すると、マグネシアを水
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。
08%、S:0.025%、酸可溶性Al:0.025
%、N:0.009%、残部、実質的にFe及び不可避
的不純物からなる珪素鋼スラブを1320℃で加熱した
後、板厚2.0mmに熱延した。この熱延板を1050℃
で2分間焼鈍した後1.4mmまで圧延しその後1000
℃で2分間焼鈍した。
1g/m2 )し、一部は(B)そのままで更に0.14
mm厚に冷延した。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、平均粒径2.0μmの
アルミナを水スラリーで塗布・乾燥して、仕上げ焼鈍を
施した。
0%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。
損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。
料の磁気特性(B8 )及び粒組織の模式図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 重量で、 Si:0.8〜4.8%、 酸可溶性Al:0.012〜0.05%、 N ≦0.01%、 残部、実質的にFe及び不可避的不純物からなる珪素熱
延鋼帯を、焼鈍した後或いは焼鈍を行わずに、一回もし
くは中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延により最終板厚
とし、次いで脱炭焼鈍・増窒素処理を行った後、該鋼板
を積層する際の板間の焼鈍分離材としてシリカと反応し
ないもしくは反応しにくい物質を用いることにより、仕
上げ焼鈍後に表面を鏡面にする鏡面方向性珪素鋼板の製
造方法において、界面偏析元素またはその化合物を仕上
げ焼鈍前に付着、または焼鈍分離材に添加して、仕上げ
焼鈍中に鋼板表面に濃化させることにより、二次再結晶
を安定化せしめる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:0.012〜0.05%、 N ≦0.01%、 Mn:0.02〜0.3%、 S :0.005〜0.040%、 残部、実質的にFe及び不可避的不純物からなる珪素熱
延鋼帯を、焼鈍した後或いは焼鈍を行わずに、一回もし
くは中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延により最終板厚
とし、次いで脱炭焼鈍を行った後、該鋼板を積層する際
の板間の焼鈍分離材としてシリカと反応しないもしくは
反応しにくい物質を用いることにより、仕上げ焼鈍後に
表面を鏡面にする鏡面方向性珪素鋼板の製造方法におい
て、界面偏析元素またはその化合物を仕上げ焼鈍前に付
着、または焼鈍分離材に添加して、仕上げ焼鈍中に鋼板
表面に濃化させることにより、二次再結晶を安定化せし
める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3】 脱炭焼鈍後、脱炭焼鈍により形成された
酸化層を除去することを特徴とする請求項1または2記
載の方法。 - 【請求項4】 焼鈍分離材として、Al2 O3 ,SiO
2 ,ZrO2 ,BaO,CaO,SrO,Mg2 SiO
4 の1種または2種以上からなる粉末を水和水分を持ち
込まない状態で用いることを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項5】 焼鈍分離材として、Al2 O3 ,SiO
2 ,ZrO2 ,BaO,CaO,SrO,Mg2 SiO
4 の1種または2種以上からなる物質が表面に存在して
いる板を用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項6】 焼鈍分離材として、0.5〜10μmの
平均粒径のAl2 O3 ,SiO2 ,ZrO2 ,Mg2 S
iO4 の1種または2種以上からなる粉末をスラリー状
にして鋼板に塗布することを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5043812A JP2679933B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5043812A JP2679933B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06256850A JPH06256850A (ja) | 1994-09-13 |
JP2679933B2 true JP2679933B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=12674158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5043812A Expired - Lifetime JP2679933B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | 超低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2679933B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP5043812A patent/JP2679933B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH06256850A (ja) | 1994-09-13 |
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