JP5668767B2 - 無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.質量%で、C:0.005%以下、Si:2.0%以上4.5%以下、Al:0.2%以上2.0%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、S:0.003%以下、N:0.003%以下、P:0.015%以下、Mo:0.002%以上0.03%以下、PbとBiを合計で0.0010%以下とし、さらにSnおよびSbのいずれか1種または2種を合計で0.005%以上0.2%以下含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成からなる熱延鋼板であって、該熱延鋼板を窒素雰囲気中、1000℃、30秒で焼鈍したのち、7%HCl溶液に80℃で60秒間浸漬した後の酸洗減量が、10g/m2以上35g/m2以下である無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板。
上記スラブ加熱時の温度を1050℃以上1150℃以下、上記熱間圧延時の仕上げ熱延終了温
度を820℃以上920℃以下とし、さらに上記熱間圧延時の熱延終了後の巻取温度を520℃以
上620℃以下として、上記熱延鋼板を窒素雰囲気中、1000℃、30秒で焼鈍したのち、7%HCl溶液に80℃で60秒間浸漬した後の酸洗減量を、10g/m 2 以上35g/m 2 以下とする無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板の製造方法。
はじめに、本発明を導くに至った実験結果について説明する。
まず、鉄損および表面外観に及ぼすPbの影響について調査するため、C:0.0023%、Si:2.5%、Al:0.3%、Mn:0.2%、S:0.0021%、N:0.0015%、Sn:0.05%およびP:0.03%を含む組成をA系列とし、また、C:0.0021%、Si:2.5%、Al:0.3%、Mn:0.2%、S:0.0017%、N:0.0020%、Sn:0.05%、P:0.01%およびMo:0.005%を含む組成をB系列として、それぞれにPbを0〜0.01%の範囲で含有させた鋼を実験室にて溶解し、1100℃で加熱した後、2.2mm厚に熱間圧延を行った。引続き、この熱延鋼板に100%N2雰囲気で、1000℃、30秒の熱延板焼鈍を施した。ついで、7%HCl、80℃の条件で1分間酸洗した後、板厚:0.50mm厚に冷間圧延して、20%H2-80%N2雰囲気で1000℃、10秒の条件を用い仕上げ焼鈍を行った。その際、酸洗前の熱延板試料を、別途採取しておいた。
表面欠陥の発生状況は、鋼板の単位面積当りに存在する線状欠陥の長さで評価し、0.001(m/m2)未満を欠陥無(図中、数字1で示す)、0.001(m/m2)以上0.01(m/m2)以下を欠陥少し有(図中、数字2で示す)とし、0.01(m/m2)超を欠陥多とした(図中、数字3で示す)。
同図より、組成A,B系列の両者とも、Pbが0.0010%を超えると表面外観が大きく劣化し、鉄損も劣化傾向を示すことがわかる。ただし、Pbが0.0010%以下の場合、組成A系列よりも組成B系列の鋼の方が、鉄損、表面外観とも良好な傾向であった。
すなわち、C:0.0030%、Si:3.5%、Al:1.0%、Mn:0.5%、S:0.0012%、N:0.0017%、Sn:0.03%、Pb:0.0002%を含み、さらに、Pを0.005〜0.05%、Moを0〜0.1%の範囲で変化させた鋼を、実験室にて溶解し、1100℃で加熱した後、1.8mm厚に熱間圧延を行った。引続いて、この熱延鋼板に100%N2雰囲気で1000℃、30秒の熱延板焼鈍を施し、さらに、80℃、7%HClの溶液に、60秒間浸漬する条件下で酸洗した後、板厚:0.35mm厚に冷間圧延して、20%H2-80%N2雰囲気で1025℃、10秒の条件を用い仕上げ焼鈍を行った。なお、酸洗前後の熱延板焼鈍後の試料を別途採取して、酸洗減量を調査した。
C:0.0012%、Si:3.0%、Al:0.5%、Mn:0.5%、S:0.0008%、N:0.003%、Sn:0.08%、Pb:0.0003%、P:0.01%およびMo:0.01%の成分組成からなる鋼スラブを用意し、スラブ加熱温度、仕上げ熱延終了温度と熱延終了後の巻取温度を変化させて2.0mm厚まで熱延した。次に、窒素雰囲気中で1000℃、30秒の条件を用いて熱延板焼鈍を施し、7%HClの溶液に80℃で60秒間浸漬する条件下で酸洗した後、板厚:0.35mm厚に冷間圧延した。その後、20%H2-80%N2雰囲気、1010℃、10秒の条件で仕上げ焼鈍を行った。
鉄損W15/50および表面欠陥発生状況に及ぼすスラブ加熱温度、仕上げ熱延終了温度と熱延終了後の巻取温度の影響を図4に示す。
C:0.005%以下
Cは、鋼板の磁気時効劣化を抑制するために、極力少ないほうが好ましいが、0.005%までは許容できる。好ましくは0.0035%以下である。
本発明の電磁鋼板において、Siは、電気抵抗を増大させ、鉄損を改善する有用元素である。この鉄損改善の効果を得るためには、2.0%以上のSi含有量が必要である。一方、4.5%を超えると鋼板の加工性が劣化し、かつ磁束密度の低下も顕著になるので、Si含有量は2.0〜4.5%の範囲に限定する。
Alは、Siと同様、鋼の脱酸剤として一般的に用いられており、電気抵抗を増加して鉄損を低減する効果が大きいため、通常、無方向性電磁鋼板の主要構成元素の一つである。また、AlN系の析出物量(微細な析出物)を低減するのに有効であり、そのためには0.2%以上の添加が必要である。しかし、含有量が多すぎると、連続鋳造においてモールドとの潤滑性が低下し、鋳造が困難になるので、2.0%以下で含有させるものとする。
Mnは、Siと同様に電気抵抗を高めて鉄損を低減する効果があるだけでなく、熱間圧延性を改善するのに有効な元素である。しかし、含有量が0.1%に満たないとその添加効果に乏しく、一方、2.0%を超えると飽和磁束密度の低下が顕著になるため、上記範囲に限定する。
Sは、不可避的に混入してくる不純物であり、その含有量が多くなると硫化物系介在物が多量に形成されて鉄損が増加する原因となる。よって、本発明では0.003%以下とする。一方、下限値は特に制限はなく、生産性等の観点から0.0002%程度である。
NもSと同様、不可避的に混入してくる不純物であり、その含有量が多いと窒化物が多量に形成されて鉄損が増加する原因となる。よって、本発明では0.003%以下とする。一方、下限値は特に制限はなく、生産性等の観点から0.0005%程度である。
Pは、鋼板の強度向上や集合組織改善のために、意図的に添加して用いられることが多い元素である。しかしながら、本発明においては、鋼板の表面外観改善のために、極力低減する必要があるため、0.015%以下とする。一方、下限値は特に制限はなく、生産性等の観点から0.002%程度である。
本発明において、Moは、不純物として不可避的に混入する0.01%程度のPが表面外観に及ぼす悪影響を緩和するために、必須の元素である。含有量が0.002%未満では充分な添加効果が得られず、一方、0.03%を超えて添加すると、逆に磁気特性に悪影響を及ぼす傾向がみられるので、上記範囲に限定する。好ましくは、0.003%以上0.02%以下である。
Sn,Sbはいずれも、無方向性電磁鋼板の集合組織を改善し磁気特性を高める効果を有するが、その効果を得るには、Sb,Snを単独添加または複合添加のいずれの場合においても、それぞれ0.005%以上の添加量とする。一方、過剰に添加すると鋼が脆化し、鋼板製造中の板破断や、ヘゲなどの疵が増加するため、Sn,Sbは単独添加または複合添加いずれの場合もそれぞれ0.2%以下とする。
両者単独、または複合のいずれの場合においても、0.0010%を超えると、鋼板の表面外観が大きく劣化し、磁性も劣化するため、上記範囲に限定する。一方、下限値は特に制限はなく、生産性等の観点から合計で0.00001%(0.1massppm)程度である。
Ca:0.001%以上0.005%以下
Caは、CaSとして析出し、微細な硫化物の析出を抑制しながら鉄損を改善するのに有効な成分である。しかし、0.001%未満ではその添加効果は充分でなく、一方、0.005%を超えると、Ca酸化物の介在物が増え、かえって鉄損が劣化するため、添加する際には、上記範囲とすることが好ましい。
Mgは、0.0002%以上添加すると、Mg酸化物を形成し、この酸化物にS,N等の不純物元素が複合析出して有害な硫化物や窒化物の生成が抑制され、鉄損が低下する。このため下限を0.0002%にすることが好ましい。
一方、0.005%を超えて添加することは、生産性の観点から困難であり、いたずらにコストアップを招くため、上限を0.005%程度とすることが好ましい。
Crは、熱延鋼板および熱延板焼鈍時に生成する表層スケールの改質による鉄損と表面外観の改善に有効な成分であり、0.05%以上の添加でその効果が明確になるが、0.5%を超えるとその効果は飽和するので、添加する際には、0.05%以上0.5%以下の範囲に限定することが好ましい。
本発明の熱延鋼板を用いて無方向性電磁鋼板を製造する場合は、後述する熱延鋼板の製造条件を除き、一般の無方向性電磁鋼板に適用されている工程および設備を用いて実施することができる。
例えば、転炉あるいは電気炉などにより所定の成分組成に溶製された鋼を、脱ガス設備で二次精錬し、連続鋳造または造塊後の分塊圧延により鋼スラブとしたのち、熱間圧延を施して、本発明に従う熱延鋼板とする。
ついで、熱延板焼鈍、酸洗、冷間または温間圧延、仕上げ焼鈍および絶縁被膜を塗布して焼き付けといった工程を施すことで無方向性電磁鋼板が得られるのである。また、直接鋳造法を用いて、100mm以下の厚さの薄鋳片から直接製造してもよい。
すなわち、スラブ加熱温度を1050℃以上1150℃以下とし、さらに熱間圧延を、仕上げ熱延終了温度が820℃以上920℃以下の範囲で、かつ熱延終了後の巻取温度が520℃以上620℃以下の範囲になるように行うものとする。
なお、スラブ加熱温度の好ましい範囲は1050℃以上1125℃以下、仕上げ熱延終了温度の好ましい範囲は、850℃以上900℃以下で、また熱延終了後の巻取温度の好ましい範囲は、550℃以上600℃以下である。
転炉で吹練して得た溶鋼を、脱ガス処理した後に鋳造して、表1に示す成分の鋼スラブを製造した。その後、表2に示すスラブ加熱温度、仕上げ熱延終了温度と熱延終了後の巻取温度条件で、2.0mm厚まで熱間圧延を行って熱延鋼板を得た。次いで、100%N2雰囲気で1000℃、30秒の熱延板焼鈍を施し、7%HClの溶液に80℃で60秒間浸漬する酸洗処理を行った後、表2に示す板厚まで冷間圧延を行った。その後、20%H2-80%N2雰囲気で1035℃、10秒の条件を用い仕上げ焼鈍を行った後、コーティング処理を行った。
得られた無方向性電磁鋼板から、圧延方向および圧延直角方向にエプスタイン試験片をそれぞれ切り出し、磁気特性(鉄損:W15/50、磁束密度:B50)を測定した。磁気特性はL+C特性で評価するとともに、表面外観の調査も行った。得られた結果を表2に併記する。なお、表面欠陥の発生状況は、鋼板の単位面積当りに存在する線状欠陥の長さで評価し、0.001(m/m2)未満を欠陥無(○)、0.001(m/m2)以上を欠陥有(×)とした。
また、本発明に従う熱延鋼板の製造条件により得られた発明例は、いずれも、磁気特性、表面外観共に良好な結果を得ていることがわかる。
転炉で吹練して得た溶鋼を、脱ガス処理した後に鋳造して、表3に示す成分の鋼スラブを製造した。その後、表4に示すスラブ加熱温度、仕上げ熱延終了温度と熱延終了後の巻取温度条件で、1.6mm厚まで熱間圧延を行った。次いで、100%N2雰囲気で1000℃、30秒の熱延板焼鈍を施し、7%HCl、80℃×60秒浸漬という条件の酸洗処理を行った後、表4に示す板厚まで冷間圧延を行った。その後、20%H2-80%N2雰囲気で1000℃、10秒の条件を用い仕上げ焼鈍を施し、コーティング処理を行った。
得られた無方向性電磁鋼板から、圧延方向および圧延直角方向にエプスタイン試験片をそれぞれ切り出し、磁気特性(鉄損:W10/400、磁束密度:B50)を測定した。磁気特性はL+C特性で評価するとともに、表面外観の調査も行った。得られた結果を表4に併記する。なお、表面欠陥の発生状況は、鋼板の単位面積当りに存在する線状欠陥の長さで評価し、0.001(m/m2)未満を欠陥無(○)、0.001(m/m2)以上を欠陥有(×)とした。
また、本発明に従う熱延鋼板の製造条件により得られた発明例は、いずれも、磁気特性、表面外観共に良好な結果を得ていることがわかる。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.005%以下、Si:2.0%以上4.5%以下、Al:0.2%以上2.0%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、S:0.003%以下、N:0.003%以下、P:0.015%以下、Mo:0.002%以上0.03%以下、PbとBiを合計で0.0010%以下とし、さらにSnおよびSbのいずれか1種または2種を合計で0.005%以上0.2%以下含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成からなる熱延鋼板であって、該熱延鋼板を窒素雰囲気中、1000℃、30秒で焼鈍したのち、7%HCl溶液に80℃で60秒間浸漬した後の酸洗減量が、10g/m2以上35g/m2以下である無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板。
- 前記熱延鋼板が、質量%で、さらに、Ca:0.001%以上0.005%以下、Mg:0.0002%以上0.005%以下、Cr:0.05%以上0.5%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含有する請求項1に記載の無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板。
- 質量%で、C:0.005%以下、Si:2.0%以上4.5%以下、Al:0.2%以上2.0%以下、Mn:0.1%以上2.0%以下、S:0.003%以下、N:0.003%以下、P:0.015%以下、Mo:0.002%以上0.03%以下、PbとBiを合計で0.0010%以下とし、さらにSnおよびSbのいずれか1種または2種を合計で0.005%以上0.2%以下含有し、残部Feおよび不可避的不純物の成分組成からなるスラブを、加熱後、熱間圧延を施して巻き取りを行なう一連の工程からなる無方向性電磁鋼板用の熱延鋼板の製造方法において、
上記スラブ加熱時の温度を1050℃以上1150℃以下、上記熱間圧延時の仕上げ熱延終了温
度を820℃以上920℃以下とし、さらに上記熱間圧延時の熱延終了後の巻取温度を520℃以
上620℃以下として、上記熱延鋼板を窒素雰囲気中、1000℃、30秒で焼鈍したのち、7%HCl溶液に80℃で60秒間浸漬した後の酸洗減量を、10g/m 2 以上35g/m 2 以下とする無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板の製造方法。 - 前記スラブが、質量%で、さらに、Ca:0.001%以上0.005%以下、Mg:0.0002%以上0.005%以下、Cr:0.05%以上0.5%以下のうちから選んだ1種または2種以上を含有する請求項3に記載の無方向性電磁鋼板製造用の熱延鋼板の製造方法。
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