JP3359385B2 - 一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
iを含み、磁束密度が高い一方向性電磁鋼板の製造方法
に関するものである。
鉄損特性と励磁特性の両方で評価される。励磁特性を高
めることは設計磁束密度を高める磁器の小型化に有効で
ある。一方鉄損特性を少なくすることは、電気機器とし
て使用する際、熱エネルギーとして失われるものを少な
くし、消費電力を節約できる点で有効である。さらに、
製品の結晶粒の〈100〉軸を圧延方向に揃えること
は、磁化特性を高め、鉄損特性も低くすることができ、
近年特にこの面で多くの研究が重ねられ、様々な製造技
術が開発された。
的な一方向性電磁鋼板の製造技術において高い磁束密度
を得るため、2つの代表的な製造技術がある。第一の技
術として、特公昭40−15644号が開示された。こ
れは、AlN+MnSをインヒビターとして機能させ、
最終冷延工程における圧延率が80%を超える強圧下と
する製造技術である。この方法により二次再結晶粒の
(110)〔001〕方位の集積度が高く、B8 が1.
870(T)以上の高磁束密度を有する方向性電磁鋼板
が得られる。さらに、第二の技術として、特公昭51−
13469号に開示された、MnS又はMnSe+Sb
をインヒビターとして機能させる、2回冷延工程による
製造技術が開発された。
法に関しては、従来から多くの検討が加えられており、
基本的なプロセスは概ね定まってきた。しかしながら省
エネルギーの観点から、電気機器の高効率化、小型化の
要求はますます厳しくなっており、これに応えて良好な
磁気特性を有する一方向性電磁鋼板を工業的に安定し
て、しかも安価に製造する技術は未だ完成されていな
い。一方向性電磁鋼板の製造プロセスにおいて磁気特性
の改善と安定化、生産性の向上を実現する一つの鍵は、
脱炭焼鈍工程が握っている。
エネルギー化により処理する方法を考え、従来のガス加
熱による方式から電気エネルギーを用いた効率的な加熱
方法を、特に昇温段階に適用することを検討してきた。
電気加熱の適用には、一般に誘導加熱方式と直接通電加
熱方式とがある。このなかで誘導加熱方式を中心として
適用の拡大が取り組まれている。
が、直接通電加熱方式の効率は約85%で省エネルギー
の観点から望ましい。そこで、本発明者らは、電気加熱
のなかでも効率の良い、直接通電加熱方式を適用するこ
とに取り組んできた。この代表的な方法としてストリッ
プを二対のロール間に通板することにより、連続的に通
電加熱する方法がある。しかし、この方法では、従来の
ガス加熱法と比較して、磁気特性、特に磁束密度が低い
問題があった。
の昇温段階において電気エネルギーを用いた効率的な加
熱方法を用いて、工業的に安定して良好な磁気特性を有
する一方向性電磁鋼板を得る方法を提供することにあ
る。
0.10%以下、Si:2.5〜7.0%ならびに通常
のインヒビター成分を含み、残余はFeおよび不可避的
不純物よりなる溶鋼を出発素材として、最終製品厚まで
圧延されたストリップを、脱炭焼鈍の昇温過程において
ロール間で通電加熱処理し、続いて脱炭焼鈍および最終
仕上焼鈍をするに際し、通電加熱処理の出側ロールにお
けるストリップの抜熱量が200℃以下であることによ
り、磁束密度の高い一方向性電磁鋼板が得られることを
見い出した。加えて、ロール間で通電する際のストリッ
プの昇温速度が80℃/s以上であることにより、さらに
磁束密度の高い一方向性電磁鋼板が得られることを見い
出した。
電磁鋼板は、その製造工程の最終焼鈍中に二次再結晶を
充分に起こさせ、所謂ゴス集合組織を得ることにより製
造できる。このゴス集合組織を得るためには、一次再結
晶粒の成長粗大化を抑制し、(110)〈001〉方位
の再結晶粒のみをある温度範囲で選択的に成長させる。
すなわち、二次再結晶させるような素地を作ってやるこ
とが必要である。
熱では、この二次再結晶させるような素地が十分でな
く、磁気特性、特に磁束密度が低下する問題が発生し
た。この原因について、詳細に調査した結果、通電ロー
ル方式によると加熱途中で鋼板中に歪みが導入され、こ
れが駆動力となって一次再結晶挙動を変化させ、圧延方
向に揃った(110)〈001〉方位の一次再結晶粒の
存在を少なくし、磁束密度を低下させていることがわか
った。この鋼板中に歪みが導入される箇所を検討した結
果、ストリップが加熱された直後に出側ロールの抜熱に
より急速冷却され、鋼板中に微小な歪みが残存すること
を突き止めた。そこで、抜熱量に対する磁気特性への影
響について調査した。その結果、抜熱量が200℃以下
であると、あまり磁束密度の劣化が起こらないことが判
明した。
係を示す。この時の板の到達温度は850℃でロール径
は200mm、昇温速度は20℃/sである。抜熱量が20
0℃以上で磁束密度の大きな劣化が見られ、200℃以
下であると従来のガス加熱の磁気特性と同等のレベルが
得られる。ここで、磁束密度を高めるため、ロール出側
での抜熱量を200℃以下に抑えることに加えて、ロー
ル間で通電する際のストリップの昇温速度を80℃/s以
上にすることにより良好な磁気特性が得られる。
ールの抜熱量と磁束密度の関係を示す。抜熱量が200
℃以上で磁束密度の大きな劣化が見られ,200℃以下
であると従来のガス加熱の磁気特性以上のレベルが得ら
れる。この急速加熱による磁気特性向上の効果として
は、一次再結晶集合組織での(110)面の増加が、後
の二次再結晶に大きく影響しているものと考えられる。
前記のように限定した理由を、詳細に説明する。この鋼
成分の限定理由は下記のとおりである。Cについての上
限0.10%は、これ以上多くなると脱炭所要時間が長
くなり、経済的に不利となるので限定した。
%とするが、多すぎると冷間圧延の際に割れ易く加工が
困難となるので上限を7.0%とする。さらに、一方向
性電磁鋼板を製造するために、通常のインヒビター成分
として以下の成分元素を添加することが好ましい。イン
ヒビターとしてMnSを利用する場合は、MnとSを添
加する。Mnは、MnSの適当な分散状態を得るため、
0.02〜0.15%が望ましい。SはMnS,(Mn
・Fe)Sを形成するために必要な元素で、適当な分散
状態を得るため、0.001〜0.05%が望ましい。
する場合は、酸可溶性AlとNを添加する。酸可溶性A
lは、AlNの適正な分散状態を得るため0.01〜
0.04%が望ましい。NもAlNの適正な分散状態を
得るため0.003〜0.02%が望ましい。その他、
Cu,Sn,Sb,Cr,Biはインヒビターを強くす
る目的で1.0%以下において少なくとも1種添加して
も良い。
は連続鋳造法、熱間圧延により中間厚のストリップを得
る。この時ストリップ鋳造法も本発明に適用することが
可能である。さらに、インヒビターとして窒化物を必要
とする場合は、AlN等の析出のために950〜120
0℃で30秒〜30分の中間焼鈍を行うことが望まし
い。
の圧延により最終製品厚のストリップを得る。この時の
最終圧下率は高いゴス集積度をもつ製品を得るため、圧
下率50%以上が必要となる。下限50%はこれ以下で
は必要なゴス核が得られない。
リップを、脱炭焼鈍の昇温過程において、通電ロール法
により加熱する。この時、加熱された側のロールにおけ
るストリップの抜熱量が200℃以下であることが必要
である。上限値200℃は、これ以上では磁束密度の劣
化が起こるので限定した。図1に本発明での一つの実施
例の概略図を示す。ストリップSを挟む上下一対のロー
ルを二組設け、ロールR1 ,R2 間のストリップSに通
電することにより、ストリップSを加熱し、さらに通電
加熱処理の出側ロールR2 によりP点で冷却が施され
る。この際、出側ロールR2 でのストリップの抜熱量を
200℃以内にする必要がある。この方策としては、加
熱されたストリップとロールR2 との温度差をできるだ
け少なくするため、ロールR2 を誘導加熱装置により余
熱する方法がある。
め、出側ロールR2 表面に特種な金属、セラミックなど
を、100〜300μm程、溶射処理などによりコーテ
ィングを施すことによりロールの熱伝達係数を抑え、板
の抜熱を少なくする方法がある。さらに、上記二つの方
法を合わせて実施することも可能である。
の抜熱量を200℃以内に抑えられ、高い磁束密度を有
する一方向性電磁鋼板が得られる。なお、以上の処理は
皮膜形成などの問題から、装置ボックスBはできるだけ
非酸化雰囲気中で実施することが望ましい。なお、出側
ロールでの板の抜熱量を200℃以下にすると、板形状
が非常に良好になる効果もある。
高めるため、また磁気特性を良好にするため、ロール出
側での抜熱量を200℃以内に抑えることに加えて、ロ
ール間で通電する際のストリップの昇温速度を80℃/s
以上にする。この昇温速度の下限値80℃/sは、これ以
下では従来のガス加熱よりも磁束密度の向上が望めない
ので限定した。
湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行う。この時製品での磁気
特性を劣化させないためCは0.005%以下に低減さ
れなければならない。ここで、熱延でのスラブ加熱温度
が低く、AlNのみをインヒビターとして利用する場合
は、アンモニア雰囲気中で窒化処理を施すこともある。
さらに、MgOなどの焼鈍分離剤を塗布して、二次再結
晶と純化のため1100℃以上の仕上焼鈍を行うこと
で、極めて低い鉄損特性を有する一方向性電磁鋼板が製
造される。以上得られた製品に、さらに鉄損を良好にす
るため、上記一方向性電磁鋼板に、磁区を細分化するた
めの処理を施すことも可能である。
スラブ加熱後、熱間圧延を行い、2.2mmの熱延鋼板を
得た。次に1100℃で5分間焼鈍を行い、さらに酸洗
したのち、冷間圧延により0.27mm厚にした。続い
て、脱炭焼鈍の昇温過程において、圧延された鋼板を図
に示す直接通電ロール加熱装置により種々の条件で加熱
した。この時、加熱直後に出側ロールを誘導加熱装置で
予熱することにより、種々の抜熱を施した。この時の出
側板温度測定による板抜熱量を表2に示す。この時のロ
ール径は200mmφ、通板速度は20mpm であった。何
も予熱を施さない場合の板の抜熱量は300℃であっ
た。なお、比較として従来のガス加熱による方法も示す
(実施例A、20℃/s加熱速度)。
ア雰囲気中で窒化処理を実施し、MgO粉を塗布した
後、1200℃に10時間、水素ガス雰囲気中で高温焼
鈍を行った。表2に、得られた製品の磁気特性を示す。
製品の磁気特性は、最高温度に到達後の板の抜熱量が2
00℃以内のもので、良好な磁気特性を有する一方向性
電磁鋼板が得られている。
鋼を鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、2.3mm
の熱延鋼板を得た。これを、1100℃で5分間焼鈍を
行い、さらに酸洗したのち、冷間圧延により0.22mm
厚にした。圧延された鋼板を二対の直接通電加熱ロール
により250℃/sの加熱速度で850℃まで加熱した。
この時のロール径は200mmφ、通板速度は30mpm で
あった。出側ロールは、(A)通常のカーボン材、
(B)カーボン表面にCo基金属を200μm表面処理
を施したものの2種類を用いた。この時の出側の板の抜
熱量は(A)では300℃、(B)では50℃であっ
た。次にそのまま冷却せず、さらに850℃まで15℃
/sで加熱し湿潤水素中で脱炭焼鈍した。
した後、1200℃に10時間、水素ガス雰囲気中で高
温焼鈍を行った。表4に、得られた製品の磁気特性を示
す。製品の磁性は、抜熱量が小さい通電ロール方式で満
足できるものが得られた。
炭焼鈍の昇温過程において通電加熱法を適用することに
より、磁束密度の高い一方向性電磁鋼板を製造すること
ができるので、産業上の貢献するところが極めて大であ
る。
図である。
示す図表である。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.10%以下、 Si:2.5〜7.0%、 ならびに Mn:0.02〜0.15%、 S :0.001〜0.05%、 酸可溶性Al:0.01〜0.04%、 N :0.003〜0.02% を含み、残余はFeおよび不可避的不純物よりなり、最
終製品厚まで圧延されたストリップを、脱炭焼鈍の昇温
過程においてロール間で通電加熱処理し、続いて脱炭焼
鈍および最終仕上焼鈍をするに際し、通電加熱処理の出
側ロールにおけるストリップの抜熱量を200℃以下と
することを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 鋼成分として、さらに重量%で、Cu,
Sn,Sb,Cr,Biの少なくとも1種を合計1%以
下含有させることを特徴とする請求項1記載の一方向性
電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 出側のロールに誘導加熱装置で予熱処理
を施すことによりストリップの抜熱量を200℃以下と
する請求項1または2記載の一方向性電磁鋼板の製造方
法。 - 【請求項4】 ロール間で通電する際のストリップの昇
温速度を80℃/s以上とする請求項1〜3のいずれか1
項に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の一
方向性電磁鋼板に、磁区を細分化するための処理を施す
ことを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP18587393A JP3359385B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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JP18587393A JP3359385B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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JPH0741860A JPH0741860A (ja) | 1995-02-10 |
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Family
ID=16178376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18587393A Expired - Lifetime JP3359385B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3392695B2 (ja) * | 1997-04-02 | 2003-03-31 | 新日本製鐵株式会社 | 極めて優れた鉄損特性を有する一方向性電磁鋼板の製造方法 |
JP2006328447A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Nippon Steel Corp | 鋼帯の通電加熱方法 |
JP5861831B2 (ja) | 2011-07-28 | 2016-02-16 | Jfeスチール株式会社 | 鋼板の加熱装置 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18587393A patent/JP3359385B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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