JP3389402B2 - 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法

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JP3389402B2 JP06036596A JP6036596A JP3389402B2 JP 3389402 B2 JP3389402 B2 JP 3389402B2 JP 06036596 A JP06036596 A JP 06036596A JP 6036596 A JP6036596 A JP 6036596A JP 3389402 B2 JP3389402 B2 JP 3389402B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一次再結晶平均粒径
を制御することにより磁気特性の優れた一方向性電磁鋼
板を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、実用化されている一方向性電磁鋼
板は、例外なく二次再結晶によって形成された尖鋭な集
合組織を持っている。二次再結晶集合組織は、鋼板が電
気機器として使われた際、最も優れた性能、効率を発揮
するような結晶方位に制御されている。従って、二次再
結晶集合組織の尖鋭度が高いほど、電気機器の性能は優
れる。二次再結晶集合組織の尖鋭度は、一般に磁束密度
8 (800AT/mの磁場中の磁束密度の強さ)に強く
反映する。磁束密度は、二次再結晶した集合組織によっ
て、極めて敏感に変化する。従って、適正な二次再結晶
成長は製造者、利用者にとって有益なものである。
【0003】二次再結晶は、一次再結晶粒の、方位選択
性の極めて強い異常粒成長現象である。この二次再結晶
粒の{110}<001>方位集積度の指標である磁束
密度を支配する主要因子が一次再結晶組織の集合組織、
結晶粒径、およびインヒビター強度(析出物界偏析元素
による粒界移動に対する抵抗力)であることは、既によ
く認識されている。
【0004】熱延板焼鈍において、一次再結晶集合組織
を制御するため、一次均熱温度、二次均熱温度および冷
却温度を設定している。特開平5−125446号公報
では一次均熱T1を1150〜950℃の範囲になるよ
うに設定し、この温度で180秒以内均熱した後、低温
側750〜900℃に30秒以上300s以内停留さ
せ、ついで室温まで10℃/sec 以上の速度で冷却する
方法を提示している(図1a,表1A)。また特公平7
−74386号公報では一次均熱温度900〜1080
℃で180秒以内均熱した後、二次均熱温度750〜9
00℃に30秒以上300秒以内停留させ、次いで室温
まで10℃/sec 以上の速度で冷却する方法を提示して
いる(図1b,表1B)。以上示したように、今までの
冷却開始温度は700℃以上の二相共存域からが殆どで
あり、それ以下の温度からの冷却はなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、今ま
での熱延板焼鈍後の冷却開始温度は700℃以上の二相
共存域からが殆どであり、そのためにAlNは微細化し
てはいるものの必ずしも均一化されているとはいえず、
その結果磁気特性の変動が起こって目的とする磁気特性
の高い一方向性電磁鋼板の製造が難しかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために熱延板焼鈍後の冷却過程で適切に冷却制御
を行うことにより均一化された微細なAlNを析出させ
るものであり、その要旨は以下の通りである。本発明
は、質量%で、C:0.021〜0.075%、Si:
2.5〜4.5%、酸可溶性Al:0.010〜0.0
60%、N:0.0010〜0.0130%、S+0.
405Se:0.4%以下、Mn:0.05〜0.8
%、残部がFeと不可避の不純物からなるスラブを12
80℃未満の温度で加熱した後、熱延し、熱延板焼鈍を
施し、引き続き圧下率80%以上の1回の冷延、もしく
は圧下率80%以上の最終冷延を含み、中間焼鈍を挟む
2回以上の冷延を行い、次いで脱炭焼鈍し、一次再結晶
の粒径を18〜35μmにした後、窒化を行い、焼鈍分
離剤を塗布し、仕上焼鈍を施す一方向性電磁鋼板の製造
方法において、上記熱延板焼鈍の冷却過程での700〜
200℃の間を10℃/sec以上で冷却し、熱延板焼
鈍後でのインヒビターとしてのAlNを微細析出させ、
上記熱延板焼鈍の冷却過程の900〜700℃の間を1
0℃/sec以下で冷却する磁気特性の優れた一方向性
電磁鋼板の製造方法を提供する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明において、出発材料とする電磁鋼スラブ成分組成の
限定理由を以下に記述する。Cは0.021%未満にな
ると二次再結晶が不安定になり、かつ二次再結晶した場
合でも製品の磁束密度(B8 値)が1.80Tに満たな
い低いものとなる。一方、Cの含有量が0.075%を
越えて多くなり過ぎると、脱炭焼鈍時間が長くなり、生
産性を著しく損なう。
【0008】Siは2.5%未満になると低鉄損の製品
を得難く、一方Siの含有量が4.5%を越えると材料
の冷間圧延時に、割れ、破断が多発し、安定した冷間圧
延作業が行えない。AlはNと結合してAlNを形成す
るが、本発明においては、後工程、即ち一次再結晶完了
後に鋼板を窒化することで、(Al,Si)Nを形成さ
せることを必須としているから、フリーのAlが一定以
上必要である。そのため、酸可溶性Alとして、0.0
10〜0.060%添加する。
【0009】Nは0.013%以下にする必要がある。
これを越えるとプリスターと呼ばれる鋼板表面の膨れが
発生する。また一次再結晶組織の調整が困難になる。下
限は0.0010%がよい。この値未満になると二次再
結晶を発達させるのが困難になる。Mnは少な過ぎると
二次再結晶が不安定となり、多過ぎると高い磁束密度を
持つ製品が得られない。適正な含有量は、0.05〜
0.8%である。
【0010】なお、微量のCu,P,Ti,Biを鋼中
に含有させることは本発明の趣旨を損なうものでない。
次に、本発明の製造プロセスについて説明する。電磁鋼
スラブは転炉、電気炉などの溶解炉で鋼を溶製し、必要
に応じて真空脱ガス処理し、次いで連続鋳造、あるいは
造塊後、分塊圧延することによって得られる。
【0011】その後、熱延圧延に先立つスラブ加熱がな
される。本発明のプロセスにおいて、スラブの加熱温度
は1280℃以下にし、加熱エネルギーの消費量を少な
くするとともに、鋼中のAlNを完全に固溶させず、不
完全固溶状態とする。この温度において、更に固溶状態
の高いMnSは当然のことながら不完全固溶状態とな
る。
【0012】一次二次均熱時間について種々検討した結
果、一次均熱時間は180秒以内、二次均熱温度の滞留
時間は300秒以内がよい。また、二次均熱温度域から
の冷却速度は10℃/sec 以上であると高B8 が安定し
て得られる。冷却温度は速いほど炭化物、窒化物の微細
析出を促すため好ましいが、製造機器の機械的な能力が
あるためこの条件になっている。なお、これは熱延板を
酸洗し冷延した後に行う焼鈍にも適用可能である。
【0013】この焼鈍で高B8 が得られる理由について
はまだ明らかになっていないが現在のところ次のように
考えている。二次再結晶の方位を含めて二次再結晶現象
に影響する因子としては一次再結晶組織(平均粒径、粒
径分布)、集合組織、インヒビター強度などがある。一
次再結晶完了後、粒成長に伴って集合組織、粒径分布に
変化が生じる。二次再結晶の核生成、粒成長を容易にす
るためには一次再結晶の各々の粒径は均一であり一定の
大きさ以上であることが望ましい。
【0014】一方、集合組織は二次再結晶する方位粒
({110}<001>方位等)と二次再結晶粒を粒成
長させ易い方位粒({111}<112>方位等)を適
当量得ることが必要である。これには圧延率を除くと冷
間圧延する前の結晶粒径(再結晶率)及び変態相の量、
固溶C等が影響する。本発明のプロセスにおいて、冷間
圧延以前にインヒビターが存在することは一次再結晶組
織の調整を困難にするため好ましくないが、素材成分に
Al,Nを用いる限りAlNの析出は避けられない。特
に粒成長に影響を及ぼす微細析出物の制御が重要であ
る。同一焼鈍条件ではAl(AlR)の低いものが、析
出サイズの微細化によって強い一次再結晶粒成長抑制力
をもつ。熱延板焼鈍において一次均熱温度をAlRによ
って変える理由は、AlR量の違いから生じるAlNの
析出サイズを熱延板焼鈍温度によって制御し、一次再結
晶粒成長の変動をなくし、均一でかつ一定の大きさ以上
の粒径の一次再結晶組織を得ることである。
【0015】二次均熱温度および集合組織の適正化は冷
間圧延後に行う脱炭焼鈍温度との組み合わせで達成され
る。冷間圧延は高いB8 を得るために80%以上とす
る。脱炭焼鈍は脱炭を行うほかに、前述したごとく一次
再結晶組織の調整および被膜形成に必要な酸化層を生成
させる役割があり、これは通常800〜900℃の温度
域で湿水素、窒素ガスの混合ガス中で行う。雰囲気ガス
は水素と窒素の混合で露点は30℃以上がよい。
【0016】脱炭焼鈍後は窒化能のある薬剤、例えばM
nN,CrN等を添加したMgO,TiO2 を含む焼鈍
分離剤を塗布した後、1100℃以上の温度で仕上焼鈍
を行う。また仕上焼鈍の雰囲気ガスに窒化能のあるガス
を使用してもよい。その他の実施として脱炭焼鈍後にN
3 等の窒化能のあるガスを含んだ雰囲気中で700〜
800℃の温度で短時間焼鈍を行って窒化した後、公知
の焼鈍分離剤を塗布し仕上焼鈍を行うこともできる。
【0017】図2からわかるように、粒界近傍に形成さ
れる析出物が異なっている。この違いが良好な磁気特性
の原因であると考えている。つまり、本発明条件で熱延
板を焼鈍した場合、冷間圧延後の炭化物の形成が異な
り、その後のパス時間効により固溶C,Nが冷間圧延に
よって形成された転位など欠陥部に固着する作用、また
は微細炭化物、微細窒化物による転位運動の抑制作用に
よって変形機構に影響を与え、良好な磁気特性を与える
と考えている。
【0018】以下実施例にて説明する。
【0019】
【実施例】
<実施例1>C:0.053%,Si:3.25%,M
n:0.094%,P:0.025%,S:0.007
%,Al:0.029%,N:0.0078%,Cr:
0.12%,Sn:0.05%を含む鋼塊を造り、熱延
し、2.3mm厚の熱延板にした。この後熱延板焼鈍を温
度1120℃、時間30sで保持し、次いで温度900
℃,30sで保持した後、900−700℃の間を5℃
/sで徐冷し、700℃から0℃の水槽内で冷却するこ
とで400℃/sで急冷した(図1a,表1実施例
1)。
【0020】この後酸洗してから0.22mmに冷延し、
ついで820〜840℃×90sの脱炭焼鈍を露点62
℃の湿水素、窒素雰囲気中で行った。引き続き窒化処理
を750℃×30s間、乾窒素、水素結混合ガスにアン
モニアを添加した雰囲気ガス中で行い、窒化後の鋼板の
〔N〕量を200ppm にした。この後MgOとTiO2
を主成分とするスラリーを塗布乾燥した後1200℃×
20hrの仕上焼鈍を行った。
【0021】この結果より700℃から急冷した条件で
高いB8 が得られた(図3、表2、表3)。これは本発
明の条件を満たすものである。 <実施例2>実施例1と同様の成分、同様の工程で、熱
延板焼鈍を以下の条件で行った。温度1120℃,30
sで保持した後1120−700℃間を5℃/sで徐冷
し、その後700℃以下を400℃/sで急冷した(図
1b,表1実施例2)。
【0022】この結果から700℃から急冷した条件で
高いB8 が得られている(図4、表2、表3)。これは
本発明の条件を満たすものである。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に記載され
た熱延板焼鈍からの冷却を実施することで、極めて磁気
特性の優れた一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】熱延板焼鈍サイクルと熱延板焼鈍後の冷却法を
示すもので、従来の冷却法と本発明の冷却制御法を示す
図である。
【図2】熱延板焼鈍後の冷却法による結晶組織の写真で
あり、(a)は従来の冷却法による結晶組織の写真で、
(b)は本発明の冷却法による結晶組織の写真である。
【図3】熱延板焼鈍後の冷却法において、従来の冷却法
と本発明による冷却法による磁束密度の比較を示した図
である。
【図4】熱延板焼鈍後の冷却法において、従来の冷却法
と本発明による冷却法による磁束密度の比較を別の条件
で示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−179917(JP,A) 特開 昭60−218426(JP,A) 特開 昭60−177131(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 C22C 38/00 303 C22C 38/06 H01F 1/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量%で、C:0.021〜0.075
    %、Si:2.5〜4.5%、酸可溶性Al:0.01
    0〜0.060%、N:0.0010〜0.0130
    %、S+0.405Se:0.4%以下、Mn:0.0
    5〜0.8%、残部がFeと不可避の不純物からなるス
    ラブを1280℃未満の温度で加熱した後、熱延し、熱
    延板焼鈍を施し、引き続き圧下率80%以上の1回の冷
    延を行い、次いで脱炭焼鈍し、一次再結晶の粒径を18
    〜35μmにした後、窒化を行い、焼鈍分離剤を塗布
    し、仕上焼鈍を施す一方向性電磁鋼板の製造方法におい
    て、上記熱延板焼鈍での冷却過程の900〜700℃間
    を10℃/sec以下で冷却し、700〜200℃間を
    10℃/sec以上で冷却することにより、熱延板焼鈍
    後のインヒビターとしてのAlNを微細析出させること
    を特徴とする磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 質量%で、C:0.021〜0.075
    %、Si:2.5〜4.5%、酸可溶性Al:0.01
    0〜0.060%、N:0.0010〜0.0130
    %、S+0.405Se:0.4%以下、Mn:0.0
    5〜0.8%、残部がFeと不可避の不純物からなるス
    ラブを1280℃未満の温度で加熱した後、熱延し、熱
    延板焼鈍を施し、引き続き圧下率80%以上の最終冷延
    を含み、中間焼鈍を挟む2回以上の冷延を行い、次いで
    脱炭焼鈍し、一次再結晶の粒径を18〜35μmにした
    後、窒化を行い、焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を施す
    一方向性電磁鋼板の製造方法において、上記熱延板焼鈍
    での冷却過程の900〜700℃間を10℃/sec以
    下で冷却し、700〜200℃間を10℃/sec以上
    で冷却することにより、熱延板焼鈍後のインヒビターと
    してのAlNを微細析出させることを特徴とする磁気特
    性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法。
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CN102477483B (zh) * 2010-11-26 2013-10-30 宝山钢铁股份有限公司 一种磁性能优良的取向硅钢生产方法
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