JP3455019B2 - 低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板とその製造方法 - Google Patents
低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板とその製造方法Info
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Description
に使用される低磁場における磁気特性に優れた計器用一
方向性電磁鋼板とその製造方法に関するものである。
板は、二次再結晶によって結晶の{110}<001>
が圧延方向に揃った集合組織を持っている。ここで言う
二次再結晶とは、熱延板を0.2−0.4mm厚に冷延
し、焼鈍後に約10−30μmの結晶粒が再結晶(一次
再結晶)した後、磁気特性が更に向上するよう、再び焼
鈍を行うことで結晶粒が1mm以上に成長する現象、また
は形態を言う。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。トランスに用いられる
電磁鋼板では、<001>方向が圧延方向に揃っている
程、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B8(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、方位の揃っている二次再結晶粒成長は高いB8を
必要とするトランス製造者、利用者にとって有益なもの
である。
が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(析出物や粒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。この主要因子を最適に組み合わせ良好な特性を得て
いる。
して大型の2000MVA から小型の1kVA まで広く用い
られている。この他の用途としてリアクトル、計器用ト
ランス等がある。計器用トランスは発電所や変電所など
で交流の高電圧、大電流を110V程度の低電圧、5A
以下の小電流に変換する際に用いられる。この変換され
た電圧、電流を配電盤用計器で測ることで高電圧、大電
流が測定できる。ここで分圧器や分流器を用いることも
あるが、一般にトランスの原理を応用した計器用トラン
スを用いる場合が多い。
urrent transformer)と、電圧測定
用のPT(potential transforme
r)がある。特にCTでは、電流が発生する微少な磁場
を高精度に測定するという目的から、微少磁場で高磁束
密度が得られ、かつBHループが急峻に立ち上がる(初
透磁率が高い)特性が要求される。また、計測誤差、位
相角のずれを抑えるため、励磁電流が少ない低鉄損特性
が必要とされる。この条件を満たす材料として、従来で
は一方向性電磁鋼板の中でも優れた特性を示す物を選択
するか、高価なニッケル鋼を用いるか以外に方法がなか
った。
板においてB8を上げ、かつ鉄損を下げるために、従来
技術として二次再結晶粒径を規定している(図1)。実
用材として広範に用いられている従来品CGOは3−5
mmの二次再結晶平均粒径をもち、高級品のHI−Bは1
0−15mmの平均粒径を持っている(山本ら:製鉄研
究、第229号pp135−147,1979。田口:
日本金属学会誌13,No.1,pp49−57,197
4)。特公平2−58326号公報ではインヒビターと
してSe,S,Sb,As,B,Snを用いる鋼板の二
次再結晶粒径を1−6mmと設定している。また、特公平
6−80172号公報では粒径分布を粒径;1.0−
2.5mmの個数比率が40−80%、粒径5.0−1
0.0の結晶粒の個数比率が15%以上の混粒分布と設
定している。
7T)で磁気特性が最良になる条件を規定しているた
め、低磁場(約0.05T)における最良の特性を得る
電磁鋼板の二次再結晶最適粒径条件は示されていない。
また、粒径分布を規定する後者の特許も同様で、今回請
求する内容とは粒径分布を規定した別のものである。
るためには次の3条件が必要である。 微少磁場で高磁束密度が得られる。 BHループが急峻に立ち上がり、初透磁率が高い。 トランスの励磁電流が少なく低鉄損である。
再結晶平均粒径を更に詳細に検討し、一方向性電磁鋼板
の低磁場特性向上という課題を解決する製品を提供する
ものである。
おりである。質量%で、Si:2.5〜4.5%を含
有する板厚:0.23〜0.35mmを有する一方向性電
磁鋼板であって、二次再結晶平均粒径:5〜12mm、磁
壁間隔:0.2〜0.8mm、磁束密度B8 ≧1.88
(T)、磁束密度Bが0.05Tになるまで加えた磁場
Hの大きさが1.75A/m以下を有することを特徴と
する低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板。
質量%で、Si:2.5〜4.5%を含有する一方向
性電磁鋼板用スラブを熱延後、通常の方法で熱延板焼鈍
後、1回または中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延を施して
板厚:0.23〜0.35mmとし、次いで820〜87
0℃の温度で脱炭焼鈍を露点50℃〜70℃、湿水素/
窒素雰囲気中で行い、更に700℃〜800℃の温度範
囲で20秒〜2分間窒化雰囲気中で窒化処理を施し、更
に焼鈍分離剤を塗布し最終焼鈍を施すことにより二次再
結晶平均粒径:5〜12mm、磁壁間隔:0.2〜0.8
mm、磁束密度B8 ≧1.88(T)、磁束密度Bが0.
05Tになるまで加えた磁場Hの大きさが1.75A/
m以下を有することを特徴とする低磁場磁気特性の優れ
た計器用一方向性電磁鋼板を製造する方法。
含有する一方向性電磁鋼板用スラブを熱延後、通常の方
法にて熱延板焼鈍後、1回または中間焼鈍を挟む2回の
冷間圧延を施して板厚:0.23〜0.35mmとし、次
いで820〜870℃の温度で脱炭焼鈍を露点50℃〜
70℃、湿水素/窒素雰囲気中で行い、更に700℃〜
800℃の温度範囲で20秒〜2分間窒化雰囲気中で窒
化処理を施し、更に焼鈍分離剤を塗布し最終焼鈍を施す
ことにより二次再結晶平均粒径:5〜12mm、磁壁間
隔:0.2〜0.8mm、磁束密度B8 ≧1.88(T)
を有する低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼
板を製造する方法。
において低磁場における良好な磁気特性を得るための必
要条件について広範囲にわたって検討し、製品が具備す
べき用件を見い出した。以下、実験結果を基に詳細に説
明する。
る磁気特性への影響について示す。ここで縦軸は磁束密
度Bが0.05Tになるまで加えた磁場Hの大きさを示
す。Hが小さいほど特性が良いことになる。またB8が
高く、磁壁間隔が狭くなるに従いHが減少する。図3で
は二次再結晶粒径と磁壁間隔の関係を示した。結晶粒径
が小さくなるほど、磁壁間隔が狭くなる。またB8が高
い場合、磁壁間隔は狭くなる。よって、Hを低減するた
め、磁壁間隔を狭めることで二次再結晶粒径を細かくす
ることが必要である。
80℃に変化させることで二次再結晶粒径を変え、B8
を測定した。二次再結晶粒径が5mmより小さくなるとB
8が急激に下がる。これは5mmより小さいと、{11
0}<001>方位からずれた結晶粒が鋼板内に含まれ
てくるためと考えている。通常使用される中、高磁場用
の鋼板であれば結晶粒径が1mmまで細かくても特性は落
ちなかったが、低磁場用の鋼板では5mmより小さいとB
8が劣化し、その他の磁気特性も悪化する。
た。結晶粒径が小さくなるとともにHが減少する。5mm
より小さくなると{110}<001>からずれた結晶
粒が多く含まれてくるのでHは大きくなる傾向にある。
また従来では15mmまでが良好な特性を得るための二次
再結晶粒径であったが、低磁場では12mmより大きくな
ると特性が劣化するのでこの範囲に定めた。よってこの
図で示されている5−12mmの間に二次再結晶粒径が入
れば低磁場特性の良好な一方向性電磁鋼板が得られる。
方向性電磁鋼板は、以下に述べるような製造方法を採用
することによって得られる。重量%で、Si:2.5〜
4.5%を含有する一方向性電磁鋼板用スラブを熱延
後、通常の方法にて熱延板焼鈍後、1回または中間焼鈍
を挟む2回の冷間圧延を施して板厚:0.23〜0.3
5mmとされる。計器用トランスとして使用される板厚
は、一般の電力トランスとして使用される0.23mm以
下の比較的薄手の材料ではBHループが急峻に立ち上が
る、即ち初透磁率の高いことが要求されることから比較
的厚手の材料である必要があることから0.23〜0.
35mmの範囲の板厚が最適である。
20〜870℃の温度で脱炭焼鈍に付されるが、その際
の条件は露点50℃〜70℃、湿水素/窒素雰囲気中で
行う必要がある。特に、二次再結晶の粒径は一次再結晶
時の粒径に大きく依存するため前述した焼鈍条件を採用
することで二次再結晶平均粒径:5〜12mmが比較的容
易に得られる。
8mmとすることを必須の条件とするものであるが、一般
的には二次再結晶平均粒径が小さければ、それに付随し
て磁壁間隔も狭くなると考えられているが、低磁場磁気
特性は磁束密度の高低によっても変化することが判明し
た。即ち、磁束密度B8が低い場合(1.88T以
下)、磁壁間隔が狭くなっても良好な低磁場磁気特性が
得られないため、インヒビターとしてAINを析出さ
せ、規定の磁束密度を得る。よって窒化処理は必須の条
件となる。この条件で粒径を請求範囲内に設定すること
で、低磁場磁気特性が得られる。
20秒〜2分間窒化雰囲気中で窒化処理を施し、更に焼
鈍分離剤を塗布し最終焼鈍を施すことが本発明では必須
の条件となる。また、本発明が一般的な電磁鋼板の製造
方法と異なる点は、二次再結晶粒径を規定の範囲内に入
れるため、従来とは異なる高めの脱炭焼鈍温度を定めた
ことにある。また、スラブを急速加熱したり、Sn,P
等の成分を鋼中に含有させる手法で粒径を規定範囲内に
入れることも本発明の趣旨を損なうものではない。
的な電磁鋼板の狙いとする低鉄損、高磁束密度が得られ
る条件とは異なり、低磁場磁気特性を重視した条件にな
っている。
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、熱延板を温度
1120℃で焼鈍した。
し、ついで820〜880℃×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Ti
O2 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。
い、結晶粒径を制御し、低磁場特性の良好な一方向性電
磁鋼板を得た。これは本発明の条件を満たすものであ
り、表1にその結果を示す。
の工程で、一次再結晶温度820−880℃と窒化処理
量(200−300ppm )を変えて、実験を行った。こ
の結果から5−15mm以内に二次再結晶粒径が入ってい
れば低磁場特性の良好な一方向性電磁鋼板が得られた。
これは本発明の条件を満たすものであり、表2にその結
果を示す。
た結晶粒径制御、磁束密度制御などの効果を用いること
により、低磁場磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板を得
ることができ、その工業的意義は極めて大である。
を得るための二次再結粒径Hの関係である。
している。
Claims (2)
- 【請求項1】 質量%で、Si:2.5〜4.5%を含
有する板厚:0.23〜0.35mmを有する一方向性電
磁鋼板であって、二次再結晶平均粒径:5〜12mm、磁
壁間隔:0.2〜0.8mm、磁束密度B8 ≧1.88
(T)、磁束密度Bが0.05Tになるまで加えた磁場
Hの大きさが1.75A/m以下を有することを特徴と
する低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 質量%で、Si:2.5〜4.5%を含
有する一方向性電磁鋼板用スラブを熱延後、通常の方法
で熱延板焼鈍後、1回または中間焼鈍を挟む2回の冷間
圧延を施して板厚:0.23〜0.35mmとし、次いで
820〜870℃の温度で脱炭焼鈍を露点50℃〜70
℃、湿水素/窒素雰囲気中で行い、更に700℃〜80
0℃の温度範囲で20秒〜2分間窒化雰囲気中で窒化処
理を施し、更に焼鈍分離剤を塗布し最終焼鈍を施すこと
により二次再結晶平均粒径:5〜12mm、磁壁間隔:
0.2〜0.8mm、磁束密度B8 ≧1.88(T)、磁
束密度Bが0.05Tになるまで加えた磁場Hの大きさ
が1.75A/m以下を有することを特徴とする低磁場
磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板を製造する方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18221196A JP3455019B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP18221196A JP3455019B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板とその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1025553A JPH1025553A (ja) | 1998-01-27 |
JP3455019B2 true JP3455019B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=16114303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18221196A Expired - Lifetime JP3455019B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 低磁場磁気特性の優れた計器用一方向性電磁鋼板とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3455019B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4873770B2 (ja) * | 2000-01-11 | 2012-02-08 | 新日本製鐵株式会社 | 一方向性電磁鋼板 |
WO2020158893A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板およびそれを用いた鉄心 |
-
1996
- 1996-07-11 JP JP18221196A patent/JP3455019B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH1025553A (ja) | 1998-01-27 |
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