JP3456861B2 - 極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
のSiを含み、脱炭焼鈍の昇温過程で急速加熱されたス
トリップが脱炭焼鈍炉に導入される前に、表面酸化する
ことを抑制することによって、極めて優れた磁気特性を
有する方向性電磁鋼板を製造する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機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。
に高い磁束密度を得るために、方向性電磁鋼板の製造方
法が開示されている。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下率が
80%を超える強圧下とする製造方法である。この方法
によれば二次再結晶粒の{110}<001>方位の集
積度が高く、B8 が1.870T以上の高磁束密度を有
する方向性電磁鋼板が得られる。しかし、この製造方法
はある程度の鉄損の低減は図れるのであるが、未だに二
次再結晶マクロの粒径が10mmオーダと大きく、鉄損に
影響する因子である渦電流損を減らすことができず、良
好な鉄損値が得られていなかった。
向上する方法として特公平6−51187号公報があ
る。すなわち、該公報には、常温で圧延された鋼板(ス
トリップ)に140℃/秒以上の加熱速度で657℃以
上の温度へ超急速焼きなまし処理を施し、該鋼板を脱炭
素処理し、最終高温焼きなまし処理を施して二次成長を
行い、それによって前記鋼板が低減した寸法の二次粒子
および応力除去焼きなまし処理後も有意な変化なしに持
続する改善された鉄損を持つ製造方法が開示されてい
る。しかし、この製造方法により単に二次粒子を微細化
するだけでは、従来の磁区細分化なみの鉄損を得ること
は困難である。特に鋼板が急速加熱で急激に高温に曝さ
れるにより、異なった組成の酸化皮膜が形成され(Si
O2 が優先的に形成されるようになる)、最終焼鈍にお
いてMgO塗布によるフォルステライト(2MgO・S
iO2 )の形成が必ずしも良好とならず、十分な皮膜張
力により優れた磁気特性が得られないという問題があ
る。
62436号公報では最終板厚まで圧延されたストリッ
プを脱炭焼鈍する直前、若しくは脱炭焼鈍の加熱段階と
して、P H2 O /P H2 が0.2以下の非酸化性雰囲気
中で100℃/秒以上の加熱速度で700℃以上の温度
へ加熱処理する方法を提案している。また、急速加熱の
具体例として2対の直接通電加熱ロールを用いることも
提示している。この製造方法では、確かに良好な磁気特
性が得られるが、急速加熱中に鋼板表面に緻密な酸化層
を形成する場合があることがわかった。この酸化層が形
成されるとこれがバリヤーとなり脱炭作用に影響する。
すなわち、製品板での炭素含有量の低減が図れず、その
結果、磁気時効により製品磁気特性の劣化を生じてしま
う。また、十分な脱炭を行うために脱炭時間を長くすれ
ば、磁気時効の問題は解決されるが、脱炭時間を延長す
ることは製造コストアップになるので好ましくない。
造方法では、緻密な酸化層が形成され、脱炭性が課題で
あった。また脱炭焼鈍後の一次酸化皮膜の形成が不良と
なり、その結果、十分に低い鉄損をもつ高磁束密度方向
性電磁鋼板を安定して得ることは困難であった。本発明
はこのような問題点を解決する製造方法を提供するもの
である。
を解決すべく種々な検討を重ねた結果、急速加熱とこれ
に引き続いて脱炭焼鈍を行う場合に、急速加熱部と脱炭
焼鈍部の雰囲気を縁切りするスロート部を設け、かつこ
のスロート部の雰囲気を規制することにより、脱炭性の
改善と脱炭焼鈍後に良好な一次皮膜が形成されることを
知見した。
以下の構成を要旨とする。すなわち (1) 重量で、C:0.10%以下、Si:2.5〜
7.0%ならびにMn:0.015〜0.15%、Sま
たはSe: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る鋼を最
終製品厚まで圧延して該ストリップを脱炭焼鈍し、最終
仕上焼鈍を施す工程を含む一方向性電磁鋼熱延板の製造
方法において、脱炭焼鈍工程の昇温過程での急速加熱を
行う急速加熱室と脱炭焼鈍を行う脱炭焼鈍炉とをスロー
ト部で連続した脱炭焼鈍設備を用い、スロート部の雰囲
気をPH2 O /P H2 ≧0.40の湿水素雰囲気とする
と共に、酸素濃度≦400ppmにすることを特徴とする
極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方
法。および、 (2)上記急速加熱室には2対の通電ロールを設置し、
700℃以上の温度に急速加熱を行うことを特徴とする
極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方
法である。
を起こさない炭素含有量である20ppm 以下にまで脱炭
しなければならない。そのためには、脱炭焼鈍される前
の鋼板表面に緻密な酸化層が形成されるのを抑制し、炭
素と酸素との反応が妨害されないようにしなければなら
ない。
P H2 O /P H2 ≦0.2の非酸化性雰囲気で急速加熱
することを提案しているが、急速加熱処理を施す場合、
この雰囲気では、鋼板表面に形成される緻密な酸化層の
形成を十分に抑制することができない。
P H2 を高々0.4、或いはそれ未満にして行われてい
るが、本発明は脱炭焼鈍炉から急速加熱を行う昇温過程
を分離して独立のゾーンとし、両者間にスロート部を設
けて連続することにより脱炭焼鈍ゾーンと縁切りして、
かつ、スロート部まで、或いはスロ−ト部での雰囲気の
独立管理を可能とし、しかも、脱炭焼鈍炉の入口である
スロート部までの雰囲気を、P H2 O /P H2 がより高
い0.4以上とし、かつ酸素濃度が400ppm以下とな
る湿潤雰囲気とすることにより、高温加熱されたストリ
ップの表面にスロート部通過までに緻密な酸化物膜が形
成されないようにし、急速加熱による脱炭および磁性に
悪影響を及ぼさない表面性状のストリップにする。
本発明の脱炭焼鈍設備は図1に模式的に示すように、脱
炭焼鈍炉1と急速加熱室2とを分離し、この両設備1お
よび2を狭い通路を有するスロート3で連結している。
4はストリップであり、急速加熱室2、スロート3およ
び脱炭焼鈍炉1を連続して移送される。図において、急
速加熱室2には2対のそれぞれ押えロールと対になって
いる通電ロール5および6からなる通電急速加熱装置を
設置している例を示している。
炉との間をスロート部で連結して隘路としているため、
この部分で急速加熱室で調整された雰囲気はほとんど遮
蔽され、かつ同じ雰囲気を保ち、仮に脱炭焼鈍炉に流出
が起こるとしても、図の破線矢印に示すように脱炭焼鈍
炉入り側近傍に設けられている排出口7に流れ、脱炭焼
鈍炉中への雰囲気と混合することがない。この際、脱炭
焼鈍炉入り側の炉圧をやや低めに調整しておくことが好
ましい。
に入側および/または出側に通路を挟めるシール材或い
はカーテン(ガスカーテンでも可)8を設置して脱炭焼
鈍炉へのガス流れを遮蔽することができ、また、図示の
ようにスロート部3にガス供給口9を設け、スロート部
3の雰囲気を独立して制御することができるようにして
も良い。
2 O /P H2 ≧0.4、および酸素濃度≦400ppm と
するのは、脱炭焼鈍前に緻密なSiO2 酸化皮膜が形成
されて、脱炭焼鈍時のストリップ界面への雰囲気ガスの
侵入が阻害されないようにするためである。このような
酸化皮膜形成制御により、安定した脱炭特性と良好な磁
気特性を確保することができる。P H2 O /P H2 の上
限は特に限定しないが4.2以下とするのが良い。
の鋼成分の限定理由は下記の通りである。Cは0.10
%を超えてそ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これを上限とした。Siは
鉄損を良くするために下限を2.5%とするが、多過ぎ
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。
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。インヒビターとしてMnとSを添加する。Mn
は、MnSの適当な分散状態を得るため、0.015〜
0.15%とする。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%とする。Sの代わりにSe
を添加しても良く、また両方を添加することもできる。
とNを添加する。酸可溶性AlはAlNの適正な分散状
態を得るため0.01〜0.04%とする。Nも、Al
Nを得るため0.003〜0.02%とする。
Mo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。
を通常の鋳塊鋳造法または連続鋳造法で鋳片とし、これ
を熱間圧延して中間厚のストリップを得る。このときス
トリップ鋳造法も本発明に適用することも可能である。
鈍を施した後、1回、または中間焼鈍を含む2回以上の
冷間圧延により最終製品厚のストリップを得る。また
は、熱延板焼鈍を施すことなく、一回または中間焼鈍を
含む2回以上の圧延により最終製品厚のストリップを得
る。中間焼鈍を含む2回以上の圧延をする際の、一回目
の圧延は圧下率5〜50%、熱延板焼鈍および中間焼鈍
は950〜1200℃で30秒〜30分の焼鈍を行うこ
とが望ましい。次の最終圧下率は圧下率85%以上が望
ましい。下限85%は、これ以下では{110}<00
1>方位が圧延方向に高い集積度をもつゴス核が得られ
ないからである。なお、この時の冷間圧延方法として、
冷間圧延中に複数回のパスにより各板厚段階を経て最終
板厚となるが、磁気特性を向上させるため、その少なく
とも一回以上の途中板厚段階において鋼板に100℃以
上の温度範囲で1分以上の時間保持する熱効果を与える
こともできる。
プに脱炭焼鈍を施す。この脱炭焼鈍工程は前記したよう
な急速加熱室−スロート部−脱炭焼鈍炉からなる設備に
より行い、特に脱炭焼鈍炉前のスロート部までの雰囲気
を調整してストリップ表面に緻密な酸化物の形成を抑止
する。急速加熱は2対の通電ロールでストリップを挟
み、700℃以上の温度へ通電加熱するする方法を採用
することができる。ストリップの加熱速度は100℃/
秒以上とするのが好ましい。雰囲気は緻密な酸化層が形
成されなければ特に限定しないが、P H2 O /P H2 ≧
0.4にすれば十分であり、必ずしもスロート部と同様
にする必要はないが、同様にしたほうが設備上および処
理効率の点から好ましい。加熱処理を700℃以上とす
るのは、これ以下では再結晶が開始されないからであ
り、このような処理により二次再結晶の核となる一次再
結晶後での{110}<001>方位粒が減少し、微細
な二次再結晶粒が得られるようになる。
よび雰囲気の調整は前述した通りであり、この部分の雰
囲気ガスは脱炭焼鈍炉に流れないようにシールをする
か、流れても脱炭雰囲気との混合をさけるために排出口
から排出されるようにすることが好ましい。
れ、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍が施される。このとき製
品での磁気特性を劣化させないために炭素は20ppm 以
下に低減されなければならない。ここで、熱延でのスラ
ブ加熱温度を低温とし、AlNのみをインヒビターとし
て利用するプロセスの場合は、アンモニア雰囲気中で窒
化処理を付加することもある。
て、二次再結晶と純化のため1100℃以上の仕上げ焼
鈍を行うことで、フォルステライトなどの良好な皮膜を
鋼板表面に形成した微細な二次再結晶粒を得る。
に、さらに絶縁皮膜を塗布することにより、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
の磁気特性は、後の歪み取り焼鈍を施しても、変化しな
い低鉄損を保持している。なお、得られた製品で、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。
0.078%、Si:3.25%、Mn:0.08%、
P:0.01%、S:0.03%、Al:0.03%、
N:0.009%、Cu:0.08%、Sn:0.1
%、残部が実質的にFeよりなる連続鋳造法で製造した
スラブを熱間圧延して2.3mmの熱延板とし、該熱延板
を1120℃×2分の焼鈍を施した後、冷間圧延で板厚
0.22mmの冷延板を製造した。この冷延板を840℃
×180秒の脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤塗布後仕上げ
焼鈍を1200℃×24時間施した。脱炭焼鈍工程は図
1に示すように、焼鈍炉と分離し、スロート部で連結し
た急速加熱室よりなる脱炭焼鈍設備を用い、各ゾーンの
雰囲気(P H2 O /P H2 )を表1に示す条件で行っ
た。なお、急速加熱は、2対の通電ロールで行った。脱
炭レベル(脱炭焼鈍後の到達C)および得られた製品の
磁気特性(磁束密度B8)を表1に併記した。
り、1,2,3,8および9は比較例である。条件1は
スロート部を設けないタイプの例であり、脱炭レベル、
磁気特性共に悪い。条件2はスロート部の雰囲気分圧
(P H2 O /P H2 )が低いため、脱炭量が少なく、条
件3はスロート部の酸素濃度が高いため脱炭量が少なく
磁気特性も向上していない。条件8はスロート部の分圧
が低く、さらに条件9は酸素濃度も低いため目標脱炭レ
ベルには達せず、磁気特性も向上していない。これに対
して本発明例はいずれも脱炭性および磁気特性共に優れ
ている。
部の雰囲気を調整することにより、優れた磁気特性を有
する方向性電磁鋼板を製造することができ、産業上に貢
献するところが極めて大である。
模式図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量で、C:0.10%以下、Si:
2.5〜7.0%ならびにMn:0.015〜0.15
%、SまたはSe:0.001〜0.05%、酸可溶性
Al:0.01〜0.04%、N:0.003〜0.0
2%を含み、残余はFeおよび不可避的不純物よりなる
鋼を最終製品厚まで圧延して該ストリップを脱炭焼鈍
し、最終仕上焼鈍を施す工程を含む一方向性電磁鋼熱延
板の製造方法において、脱炭焼鈍工程の昇温過程での急
速加熱を行う急速加熱室と脱炭焼鈍を行う脱炭焼鈍炉と
をスロート部で連続した脱炭焼鈍設備を用い、スロート
部の雰囲気をP H2 O /P H2 ≧0.40の湿水素雰囲
気とすると共に、酸素濃度≦400ppm にすることを特
徴とする極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板
の製造方法。 - 【請求項2】 急速加熱室に2対の通電ロールを設置
し、700℃以上の温度に急速加熱を行うことを特徴と
する請求項1記載の極めて優れた磁気特性を有する方向
性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09932597A JP3456861B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP09932597A JP3456861B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10287927A JPH10287927A (ja) | 1998-10-27 |
JP3456861B2 true JP3456861B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=14244492
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09932597A Expired - Lifetime JP3456861B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3456861B2 (ja) |
-
1997
- 1997-04-16 JP JP09932597A patent/JP3456861B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10287927A (ja) | 1998-10-27 |
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