JP3072401B2 - 磁気特性、被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性、被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

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JP3072401B2 JP4253260A JP25326092A JP3072401B2 JP 3072401 B2 JP3072401 B2 JP 3072401B2 JP 4253260 A JP4253260 A JP 4253260A JP 25326092 A JP25326092 A JP 25326092A JP 3072401 B2 JP3072401 B2 JP 3072401B2
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泰光 近藤
浩康 藤井
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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、被膜特性の優
れた方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は主としてトランス、発
電機、その他の電気機器の鉄心材料として用いられ、磁
気特性、特に鉄損特性が良好でなければならない。方向
性電磁鋼板は二次再結晶現象を利用して圧延面に(11
0)面、圧延方向に〔001〕軸をもった、いわゆるゴ
ス方位を有する結晶粒を発達させることにより得られ
る。
【0003】二次再結晶は周知のように仕上焼鈍で生じ
るが、二次再結晶温度域まで一次再結晶の成長を抑制す
る微細なAlN、MnS、MnSe等の析出物、いわゆ
るインヒビターを存在させる必要がある。このため、電
磁鋼スラブは、例えば1350〜1400℃程度の高温
度に加熱され、インヒビターを形成する成分、例えばA
l、Mn、S、Se、N等を完全に固溶させ、熱延板あ
るいは最終冷延前の中間板においてインヒビターを微細
に析出させる焼鈍が行われている。かかる処理を施すこ
とにより磁束密度の高い方向性電磁鋼板が製造されるよ
うになっているが、電磁鋼スラブの加熱は前述のように
高温で行われるために、溶融スケールの発生量が大で加
熱炉の操業に支障をきたす。また加熱炉のエネルギー原
単位高や表面疵の発生等の問題がある。
【0004】スラブ加熱温度を下げた方向性電磁鋼板の
製造法が検討されている。例えば特開昭52−2411
6号公報では、Alの他に、Zr、Ti、B、Nb、T
a、V、Cr、Mo等の窒化物形成元素を含有させるこ
とにより、スラブ加熱を1100〜1260℃で行う製
造法が開示されている。また、特開昭59−56522
号公報ではMnを0.08〜0.45%、Sを0.00
7%以下とし〔Mn〕×〔S〕積を下げ、さらにAl、
P、Nを含有させた電磁鋼スラブを素材とする製造法を
提案している。
【0005】低温スラブ加熱方法では一定の作用効果が
奏されているが、インヒビター形成成分、例えば、A
l、Mn、S、Se、N等が鋼中に完全に固溶されてい
ないから、二次再結晶の発現に効果的なインヒビターを
形成することが課題である。本出願人は特開2−77
525号公報で脱炭焼鈍時に所定板厚に冷間圧延された
方向性電磁鋼板をストリップ状で通板する際にNH3
用いて窒化させ、インヒビターを作り込む製造方法を提
案した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】脱炭焼鈍板を窒化能を
有するガスで窒化した後、MgOを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布し、ついでコイル状に巻き取り、仕上焼鈍を
行う方向性電磁鋼板の製造ではシモフリと呼ばれる地
鉄の露出した被膜不良が時折り発生することがある。ま
た、脱炭焼鈍後、NH3 で窒化させてインヒビターをつ
くり込む際に、炉内のNH3 濃度は一定であるにもかか
わらず、脱炭焼鈍板の酸化層(脱炭酸化層)の違いによ
り鋼板中に吸収される窒化量が異なり、極端な場合はイ
ンヒビター形成に必要なAlNが確保できず、細粒と呼
ばれる二次再結晶不良を生じることもあった。シモフリ
と呼ばれる被膜不良は、脱炭焼鈍後の脱炭酸化層中のF
eO量が0.10g/m2 以下の時に生じている。Fe
O量が0.10g/m2 以下でシモフリが出るのは、仕
上焼鈍中での被膜形成の時期が遅れて追加窒化が起り、
この窒素により被膜が劣化するからである。また、占積
率の低下防止のためFeO量は0.5g/m2 以下が望
ましい。ところで、NH3 等で窒化させた時に鋼板中に
吸収される窒化量のバラツキ原因を調べたところ、脱炭
酸化層中のFeO量に違いがあることが判った。このよ
うに脱炭酸化層中のFeO量は、被膜のみならず窒化
量、ひいては二次再結晶の発現状態にまで影響を与える
ために、脱炭焼鈍時にFeO量を制御することは極めて
重要である。またFeO量は、脱炭焼鈍時の炉内の露点
と焼鈍温度により決定される。
【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、下記のとおりである。電磁鋼のスラブを1280
℃以下の温度に加熱した後、熱間圧延し、熱延のまま、
または熱延板焼鈍し、1回または中間焼鈍をはさんで2
回以上の冷間圧延を行い、次いで脱炭、窒化処理により
インヒビターを形成させ、その後仕上焼鈍する方向性電
磁鋼板の製造方法において、脱炭焼鈍後の脱炭焼鈍板表
面のFeOを含む物質の赤外線スペクトルの反射率と当
該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中のFeO量との相関関係に
基づき、脱炭焼鈍板表面のFeOを含む物質の赤外線ス
ペクトルの反射率から推定される当該脱炭焼鈍板の脱炭
酸化層中のFeO量を、脱炭焼鈍中の鋼板温度または脱
炭焼鈍雰囲気の露点を制御することにより、0.10g
/m 2 超、0.50g/m 2 以下に規制することを特徴
とする磁気特性、被膜特性の優れた方向性電磁鋼板の製
造方法。
【0008】以下本発明について詳細に説明する。脱炭
焼鈍板の表面の赤外線の反射スペクトルの代表例を図1
に示す。この中で1000(波数/cm-1)のピークは
FeOを含む物質(例えばFe2 SiO4)、1250
(波数/cm-1)はSiO2 の吸収ピークであることを
確認した。この反射率が脱炭酸化層中のFeOの量と関
係があると考え、各種の露点条件で処理した脱炭焼鈍板
表面のFeOを含む物質の赤外スペクトルの反射率を
求めると同時に当該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層を電解によ
り剥離させ、化学分析によりFeO量そのものを測定
し、両者の関係を図2に示した。
【0009】このように、脱炭焼鈍板表面のFeOを含
む物質の赤外スペクトルの反射率と化学的に測定した
当該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中のFeO量との間には、
強い相関があることが確認でき、脱炭焼鈍板表面のFe
Oを含む物質の赤外スペクトルの反射率を検出するこ
とにより、当該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中のFeO量を
精度よく推定できることが判明した。また、前記脱炭焼
鈍板表面の赤外スペクトルの反射率と脱炭焼鈍板の脱
炭酸化層中のFeO量との関係は方向性電磁鋼板にS
n、Sb、Nb、B、Ti、Se等の元素を添加したも
のでも同様な関係があることが確かめられた。さらに
炭焼鈍板表面のFeOを含む物質の赤外スペクトルの
反射は、焼鈍炉内の雰囲気露点のみならず、鋼板の処
理温度によっても変えることができる。脱炭焼鈍板の脱
炭酸化層中のFeO量を増加させる条件としては、雰囲
気露点を高くするか、鋼板温度を低くすることである。
【0010】図3は脱炭焼鈍炉であり、最終板厚に圧延
された方向性電磁鋼板が仕上焼鈍に先立って脱炭され
る。1は脱炭焼鈍炉に設けられた脱炭・酸化ゾーンであ
り、この中にはH2 を含んだ湿潤ガスが、雰囲気供給ガ
ス管2により供給される。一方、鋼板3はシール装置4
を経て炉内に導入され、湿潤ガス中の水分と鋼板中の炭
素とが反応して、COを発生して脱炭すると同時に、鋼
板表面が酸化し、SiO2 、FeOを含む酸化層が形成
されて被膜の素地ができる。
【0011】脱炭焼鈍板表面のFeOを含む物質の赤外
スペクトルの反射率と当該脱炭焼板の脱炭酸化層中の
FeO量との相関関係を予め求め、これを脱炭焼鈍制御
装置10に記憶させておき、脱炭焼鈍の際には赤外線分
析計5で検出された当該脱炭焼鈍板表面のFeOを含む
物質の赤外スペクトルの反射率を前記制御装置10に
入力して、前記記憶された相関関係に基づき当該脱炭
焼鈍板の脱炭酸化層中 FeO量を推定する。この推定
FeO量と当該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中の目標FeO
量とを前記制御装置10で比較し、偏差があるとその偏
差をなくす様に、雰囲気供給ガス管2に通す雰囲気ガス
の露点を変えるか、あるいは加熱装置9を制御して鋼板
温度を変える。これにより、常に目標とする脱炭焼鈍板
の脱炭酸化層中のFeO量およびそれに影響されるN量
を一定量確保でき、被膜外観性の良い、磁気特性の優れ
た方向性電磁鋼板が得られる。
【0012】脱炭焼鈍後、MgOを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布装置6で塗布し、乾燥炉7で乾燥した後、コ
イルを巻き取り機8に巻き取り、仕上焼鈍した。その結
果、被膜外観性の良い磁気特性の優れた方向性電磁鋼板
が得られた。
【0013】
【実施例】表1および表2(表1のつづき)に示す成
分、組織のスラブを同表に示す条件で加熱し、1.6m
mの厚みに熱間圧延し、その熱延板を冷間圧延して0.
23mmの板厚とした。次に上記冷延板を脱炭焼鈍炉に
入れ、H2 75%、N2 25%からなる雰囲気下で15
5秒脱炭した。脱炭焼鈍の際、脱炭焼鈍板表面のFeO
を含む物質の赤外線スペクトルの反射率を検出し、その
検出値を予め求めて記憶させた当該脱炭焼鈍板表面のF
eOを含む物質の赤外線スペクトルの反射率と当該脱炭
焼鈍板の脱炭酸化層中のFeO量との相関関係に基づ
、所望のFeO量が確保されるように露点および板温
を調整して焼鈍した。次に該鋼板を750℃×30秒
間、H2 75%、N2 25%、露点−10℃の雰囲気下
でNH3 により窒化処理を施した。次いでMgOを主成
分とする焼鈍分離剤を鋼板に塗布し、仕上焼鈍を120
0℃×20時間行った。得られた方向性電磁鋼板の磁気
特性、被膜特性を測定し、その結果を表3に示す。
【0014】本発明によれば、表1〜3に示すように
脱炭酸化層中のFeO量および窒化量をほぼ一定に保つ
ことができるとともに、これにより良好な被膜性状をも
つ磁気特性の優れた方向性電磁鋼板を得ることができ
た。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば良好
な被膜外観性を有し、かつ磁気特性の優れた方向性電磁
鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍炉出側の鋼板表面の赤外線反射スペク
トルを示す図である
【図2】脱炭焼鈍炉出側の鋼板(脱炭焼鈍板)の赤外線
スペクトルの反射率と、脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中の
eO量との関係を示す図である。
【図3】本発明を実施するための設備の一例を示す概略
部分断面図である。
【符号の説明】 1 脱炭・酸化ゾーン 2 雰囲気供給ガス量 3 鋼板 4 シール装置 5 赤外線分析計 6 塗布装置 7 乾燥炉 8 巻き取り機 9 加熱装置 10 制御装置 11 窒化ゾーン 12 NH3 供給管 13 冷却ゾーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 財前 洋一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平4−183817(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 C21D 9/46 501

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁鋼のスラブを1280℃以下の温度
    に加熱した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板
    焼鈍し、1回または中間焼鈍をはさんで2回以上の冷間
    圧延を行い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビター
    を形成させ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造
    方法において、脱炭焼鈍後の鋼板(以下脱炭焼鈍板とい
    う)表面のFeOを含む物質の赤外線スペクトルの反射
    率と当該脱炭焼鈍板の脱炭酸化層中のFeO量との相関
    関係に基づき、脱炭焼鈍板表面のFeOを含む物質の赤
    外線スペクトルの反射率から推定される当該脱炭焼鈍板
    の脱炭酸化層中のFeO量を、脱炭焼鈍中の鋼板温度ま
    たは脱炭焼鈍雰囲気の露点を制御することにより、0.
    10g/m 2 超、0.50g/m 2 以下に規制すること
    を特徴とする磁気特性、被膜特性の優れた方向性電磁鋼
    板の製造方法。
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