JP2688146B2 - 高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
{110}〈001〉方位に集積した、いわゆる方向性
電磁鋼板の製造方法に関するものである。この鋼板は、
軟磁性材料として変圧器等の電気機器の鉄芯として用い
られる。
1〉方位に集積した結晶粒により構成された通常4.8
%以下のSiを含有する板厚0.1から0.4mmの鋼板
である。この鋼板は、磁気特性として励磁特性と鉄損特
性が要求され、この要求に応えるためには、結晶方位を
高度に揃えることが重要である。この結晶方位の集積化
は二次再結晶とよばれるカタストロフィックな粒成長現
象を利用して達成される。この二次再結晶を制御するた
めには、(1)二次再結晶前の一次再結晶組織の調整
と、(2)インヒビターとよばれる微細析出物もしくは
粒界偏析元素の調整を行うことが必要である。このイン
ヒビターは、一次再結晶組織のなかで、一般の粒の成長
を抑制し、特定の方位粒のみを優先的に成長させる機能
を持つ。
がなされており、代表的な析出物としては、M.F.L
ittmann(特公昭30−3651号公報)及び
J.E.Turnbull(Trans.Met.So
c.AIME212(1958年)p769/781)
はMnSを、田口等(特公昭40−15644号公報)
はAlNを、今中等(特公昭51−13469号公報)
はMnSeを、また小松等は(Al,Si)Nを提示し
ている。
(日本金属学会誌27(1963年)p186/19
5)は、Pb,Sb,Nb,Ag,Te,Se,S等を
提示しているが、工業的には何れも析出物型インヒビタ
ーの補助的なものとして使用されているにすぎない。
を発揮する上での必要条件は必ずしも明確ではないが、
松岡(鉄と鋼53(1967年)p1007/102
3)、黒木等(日本金属学会誌43(1979年)p1
75/181、同44(1980年)p419/42
4)の結果をまとめると次のように考えられる。 (1)二次再結晶前に一次再結晶粒の成長を抑制するに
充分な量の微細析出物が存在すること。 (2)析出物が熱的に安定で、二次再結晶時に急激に弱
体化しないこと。
究は殆どなく、本発明者等の一部は特開平02−182
866号公報にその重要性を指摘している。
なわせ、高い磁束密度の製品を工業的に安定に製造する
ためには、インヒビターとして機能する析出物と二次再
結晶前の粒組織を同時に制御する必要がある。しかしな
がら、良く知られているように析出物は二次再結晶前の
粒組織に対しても大きな影響を及ぼすので、これらを独
立に制御することはできない。
平1−91956号公報に開示されたAlN,(Al,
Si)N等のAlを含有する窒化物をインヒビターとし
て用いると、特に磁束密度の高い製品(B8 ≧1.90
T)を製造することができる。これらの製造方法におけ
る析出物の制御法については、特公昭46−23820
号公報等の多くの技術が開示されているが、二次再結晶
前の粒組織の制御に関する知見は殆どなく、工業的に安
定して製造するためには、この粒組織を制御する技術を
確立する必要がある。
再結晶前の窒化物の変化挙動に関する詳細な検討を行
い、その結果、二次再結晶前の粒組織の調整を安定的に
行うためには、一次再結晶焼鈍前に再結晶温度(800
℃)以下で分解する熱的に不安定なSi3 N4 ,(S
i,Mn)N等の窒化物を極力少なくすることが有効で
あることを見いだした。
一次再結晶が完了する800℃以前に分解し、微細なA
lN等として再析出するので、一次再結晶挙動に影響を
及ぼしその結晶粒組織を不均一にしてしまう。その結
果、二次再結晶挙動が不安定になり、高磁束密度の製品
を安定に製造することができなくなる。
l:0.010〜0.065%、N:0.004〜0.
012%、残部Fe及び不可避的不純物からなる珪素鋼
スラブを熱間圧延した後、一回もしくは焼鈍をはさむ二
回以上の冷間圧延により最終板厚として脱炭焼鈍、仕上
げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造方法において、一次
再結晶焼鈍加熱前において、AlN以外の熱的に不安定
な窒化物の量を ( totalN−NasAlN)≦0.003% とすることを特徴とする高磁束密度一方向性電磁鋼板の
製造方法。
%、酸可溶性Al:0.010〜0.065%、N:
0.004〜0.012%、残部Fe及び不可避的不純
物からなる珪素鋼スラブを熱間圧延した後、一回もしく
は焼鈍をはさむ二回以上の冷間圧延により最終板厚とし
て脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造方
法において、一次再結晶焼鈍加熱前において、AlN以
外の熱的に不安定な窒化物の量を ( totalN−NasAlN)≦0.003% とし、かつ一次再結晶焼鈍の500℃〜800℃までの
昇温速度を10℃/sec以上とすることを特徴とする高磁
束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。また、本発明は熱
間圧延後、冷延前に焼鈍を施すことができる。
等は、種々の製造条件の各製造工程の窒化物と製品の磁
気特性の関係の調査を行い、図1に示すように、一次再
結晶前の熱的不安定窒化物量;((totalN−NasAl
N) 値で表示)が一次再結晶粒組織を介して製品の磁気
特性:磁束密度(B8 値)に大きく影響を及ぼすことを
見いだした。
再結晶前の熱的不安定窒化物の量:( totalN−NasA
lN)値が、図2:0.0013%、図3:0.005
4%の試料を850℃で2分間焼鈍して一次再結晶させ
た試料の、(a)結晶粒組織の模式図、及び(b)粒径
−個数頻度を示したものであるが、図2の試料は図3の
試料に比べて、粒組織が均一であることがわかる。
の製品の結晶粒組織を図4に示す。一次再結晶前の熱的
不安定窒化物が少ない(a):(図2の試料)は、安定
的に二次再結晶しているが、一次再結晶前の熱的不安定
窒化物が多い(b):(図3の試料)は、二次再結晶が
不安定になっていることがわかる。
おいてスラブが含有する成分としては、重量比でSi:
0.8〜4.8%、酸可溶性Al:0.010〜0.0
65%、N:0.004〜0.012%が必要である。
なり、鉄損特性が改善されるが4.8%を超えると冷間
圧延時に材料が割れ易くなり、圧延が困難になってしま
う。一方0.8%以下になると仕上げ焼鈍時にγ変態が
生じ結晶方位が損なわれてしまい、鉄損特性の向上が望
めない。
してAlNとして析出し、インヒビターとしての機能を
はたすために必須の元素である。磁束密度が高くなる
0.010〜0.065%を限定範囲とする。
よばれる鋼板中の空孔を生じるので、0.12%を上限
とする。また、AlNの量的な観点より、0.004%
を下限とする。
ーを作り込む製造方法では、Al窒化物以外にMnSを
インヒビターとして利用するので、Mn及びSを添加す
る必要がある。これらMn及びSの添加量については、
Mnの適量は磁束密度が高くなる0.03〜0.15
%、好ましくは0.05〜0.10%である。Sは、
0.05%を超すと、仕上げ焼鈍時の純化(脱S)が悪
くなり、鉄損特性が悪くなってしまう。また、0.01
%未満では、MnSの量が不足する。
いては、一次再結晶後に窒化処理によりAl窒化物を作
り込む必要がある。その他、インヒビター構成元素とし
て、Sb,Sn,Cu,Cr,Mo,V,Se,Bi,
Nb,Ti等を補助的に添加することもできる。
り鋼を溶製し、必要に応じて溶鋼を真空脱ガス処理し、
次いで連続鋳造もしくは造塊後、分塊圧延することによ
って得られる。このスラブを熱延した後に、焼鈍と冷間
圧延を組み合わせて最終板厚とする。その際、集合組織
を調整するために、最終冷間圧延率を80%超にするこ
とが必要である。
ガス中で一次再結晶焼鈍を行う。この一次再結晶加熱前
の段階で、鋼中の熱的不安定窒化物を低減させておくこ
とが本発明の構成要因である。一次再結晶加熱前の段階
で、鋼中の不安定窒化物の量を低減させるには、鋼成
分、熱処理の条件等を適切に選択或いは組み合わせるこ
とによって可能である。 これには熱延板の熱処理条件を
調整する方法、例えば、熱延板焼鈍後の湯冷などにより
冷却速度を緩やかにし、AlNの析出を促進させ、相対
的に一次再結晶焼鈍加熱前の不安定な窒化物の量を低減
すること、或いは鋼成分(酸可溶性Al量)を調整する
方法、例えば、固溶N量はAl量とAlNとの溶解度積
との関係で決まるから、酸可溶性Al量を比較的多くす
ることによって固溶N量を減少させ、一次再結晶焼鈍加
熱前の不安定な窒化物の量を低減すること、などの方法
を採用することができる。
鈍の昇温過程で分解し、熱的安定窒化物として再析出す
る。この再析出が一次再結晶完了前に行われることが粒
組織の調整に悪影響を及ぼすわけであるので、熱的不安
定窒化物が分解を開始する500℃から一次再結晶が完
了する800℃までの昇温速度を高めることが有効であ
る。例3に示すように、10℃/秒以上で昇温すること
が好ましい。その後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤
を塗布した後、仕上げ焼鈍を行う。その際、低温スラブ
加熱による製造方法による場合は、二次再結晶を行うう
えで必要なインヒビター量を確保のうえで、二次再結晶
が発現する前に窒化処理を行う必要がある。
028%、N:0.007%、Mn:0.08%、S:
0.025%を含む珪素鋼スラブを1350℃に30分
間焼鈍し、板厚2.3mmに熱延した後ただちに水冷して
550℃で巻き取った。
した後、一部は(1)塩水冷、一部は(2)100℃湯
冷で冷却した。その後0.3mmに冷間圧延し、850℃
で3分間一次再結晶焼鈍を施した。次いでMgOを主成
分とする焼鈍分離剤を塗布した後、1200℃で20時
間仕上げ焼鈍を施した。一次再結晶焼鈍加熱前の鋼板の
化学分析値、製品の特性値を表1に示す。
(1)0.021%及び(2)0.030%、N:0.
008%、Mn:0.08%、S:0.025%を含む
珪素鋼スラブを1350℃に加熱し、板厚2.3mmに熱
延した。
後900℃まで10秒で冷却し、次いで100℃湯冷で
冷却した。その後0.3mmに冷間圧延し、850℃で3
分間一次再結晶焼鈍を施した。MgOを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布した後、1200℃で20時間仕上げ焼
鈍を施した。一次再結晶焼鈍加熱前の鋼板の化学分析
値、製品の特性値を表2に示す。
027%、N:0.008%、Mn:0.14%、S:
0.007%、Sn:0.1%を含む珪素鋼スラブを1
150℃に加熱し、板厚2.0mmに熱延した。この熱延
板を、1.4mmに冷間圧延し、更に1120℃で2分
間、次いで900℃で2分間焼鈍を施した後0.15mm
に冷間圧延した。
の分析値は0.0025%であった。この冷延板を昇温
速度(1)5℃/秒、(2)9℃/秒、(3)14℃/
秒、(4)28℃/秒で850℃まで昇温し、3分間一
次再結晶焼鈍を施した後、MgOを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布した後、1200℃で20時間仕上げ焼鈍を
施した。一次再結晶焼鈍時の昇温度速度、製品の特性値
を表3に示す。
めに必要な、一次再結晶粒組織の調整を安定して達成す
ることが可能となり、工業的に高磁束密度の一方向性電
磁鋼板を安定して製造することができる。
((totalN−NasAlN)値で表示)と製品の
磁束密度;(B8 値で表示)の関係を示す図表である。
0013%の一次再結晶焼鈍後の結晶粒組織の模式図
(a)と粒径−個数頻度の図表(b)である。
0054%の一次再結晶焼鈍後の結晶粒組織の模式図
(a)と粒径−個数頻度の図表(b)である。
げ焼鈍後の結晶粒組織を示した写真である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で Si:0.8〜4.8%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.004〜0.012%、 残部Fe及び不可避的不純物からなる珪素鋼スラブを熱
間圧延した後、一回もしくは焼鈍をはさむ二回以上の冷
間圧延により最終板厚として脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍を行
う方向性電磁鋼板の製造方法において、一次再結晶焼鈍
加熱前において、AlN以外の熱的に不安定な窒化物の
量を ( totalN−NasAlN)≦0.003% とすることを特徴とする高磁束密度一方向性電磁鋼板の
製造方法。 - 【請求項2】 重量%で Si:0.8〜4.8%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.004〜0.012%、 残部Fe及び不可避的不純物からなる珪素鋼スラブを熱
間圧延した後、一回もしくは焼鈍をはさむ二回以上の冷
間圧延により最終板厚として脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍を行
う方向性電磁鋼板の製造方法において、一次再結晶焼鈍
加熱前において、AlN以外の熱的に不安定な窒化物の
量を ( totalN−NasAlN)≦0.003%とし、かつ一次再結晶 焼鈍の500℃〜800℃までの
昇温速度を10℃/sec以上とすることを特徴とする高磁
束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 熱間圧延後、冷延前に焼鈍を施すことを
特徴とする請求項1又は2記載の高磁束密度一方向性電
磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4202735A JP2688146B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP4202735A JP2688146B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0649543A JPH0649543A (ja) | 1994-02-22 |
JP2688146B2 true JP2688146B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16462299
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4202735A Expired - Lifetime JP2688146B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2688146B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5472521A (en) * | 1933-10-19 | 1995-12-05 | Nippon Steel Corporation | Production method of grain oriented electrical steel sheet having excellent magnetic characteristics |
JP4840518B2 (ja) | 2010-02-24 | 2011-12-21 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP4202735A patent/JP2688146B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0649543A (ja) | 1994-02-22 |
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