JP5835557B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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上記のように、インヒビターを利用する、しないに拘らず、磁気特性に優れる方向性電磁鋼板を製造する上では、冷間圧延時の集合組織制御は極めて重要である。
また、本発明は、C:0.01〜0.10mass%、Si:2.0〜4.5mass%およびMn:0.01〜0.5mass%を含有し、さらに、Al,N,SおよびSeをAl:0.0100mass%以下、N:0.0050mass%以下、S:0.0050mass%以下およびSe:0.0050mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施した後、1回の冷間圧延で圧下率85%以上の圧延をし、あるいは、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延で最終冷延圧下率80%以上の圧延をして最終板厚の冷延板とし、その後、一次再結晶焼鈍および二次再結晶焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法において、上記冷間圧延における総圧下率が50%以下の段階において、歪速度150s−1以下の低歪速度冷間圧延を最低1パス以上施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法である。
C:0.042mass%、Si:3.32mass%およびMn:0.06mass%を含有し、S,Se,Oを各々0.0050mass%未満、Nを0.0025mass%未満に低減し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、インヒビター成分を含有しない鋼スラブを1210℃に加熱後、熱間圧延して板厚2.5mmの熱延板とした。
次いで、上記熱延板から採取した試験片に、1000℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、1パスの冷間圧延で、板厚2.0mm(圧下率20%)の冷延板とした。なお、上記冷間圧延は、圧延温度を25℃と100℃の2水準、圧延時の歪速度を100s−1と250s−1の2水準に振り分けて行なった。また、圧延時の歪速度は、下記のEkelundの式を用いて算出した。
ここで、vRはロール周速度(mm/s)、R´はロール半径(mm)、h1はロール入側板厚(mm)、rは圧下率(%)である。
しかし、歪速度が低下すると、CRSS(臨界分解剪断応力)は上昇する。これは、同じ応力条件下では、転位が動きにくい状況にあることを示しており、CやNによって転位が固着された状態と、現象としては近い状態となっていることが推測される。また、転位のすべり面によって、CRSSの歪速度依存性は異なるため、通常の圧延における歪速度とは異なるすべり面が活性化し、変形挙動が変化している可能性もある。これらの原因によって、歪速度を低減した場合には、冷間圧延後の鋼板の集合組織における{001}<110>組織が減少し、Goss方位への集積度が高まったものと考えられる。
本発明は、上記の知見に基づいて開発したものである。
本発明は、従来、温間圧延により集合組織の制御を行っていた方向性電磁鋼板の製造方法において、温間圧延に代わる方法で、温間圧延と同等あるいはそれ以上の磁気特性の改善効果が得られる冷間圧延技術を提供しようとするものである。従って、本発明の方向性電磁鋼板の製造に用いる鋼スラブ(鋼素材)は、従来公知の方法で製造されたものであれば、特に制限はない。例えば、転炉や電気炉等で得た溶鋼を真空脱ガス等の二次精錬を経て所望の成分組成とする通常公知の精錬プロセスで鋼を溶製し、その後、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼スラブとする方法等である。
C:0.01〜0.10mass%
Cは、熱延鋼板の集合組織の改善のために必要な元素であり、0.01mass%未満では、スラブ加熱時に組織が粗大化し、以後の工程での再結晶が起こり難くなる。一方、Cが0.10mass%を超えると、脱炭焼鈍で、磁気時効の起こらない0.0050mass%以下に低減することが困難となる。よって、Cは0.01〜0.10mass%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.08mass%の範囲である。
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を改善するのに有効な元素であるが、含有量が2.0mass%未満では、十分な鉄損低減効果が得られない。一方、4.5mass%を超えると、加工性が著しく低下して圧延して製造することが難しくなる。よって、Siは2.0〜4.5mass%の範囲とする。
Mnは、熱間加工性を改善するために必要な元素であるが、含有量が0.01mass%未満では、上記効果は得られず、一方、0.5mass%を超えると、一次再結晶集合組織が劣化し、Goss方位に高度に集積した二次再結晶粒が得難くなる。よって、Mnは0.01〜0.5mass%の範囲とする。好ましくは、0.01〜0.10mass%の範囲である。
Niは、熱延板組織を改善して磁気特性を向上させるのに有用な元素である。しかし、0.03mass%未満では上記効果が小さく、一方、1.50mass%を超えると二次再結晶が不安定となり磁気特性が劣化する。
また、Sn,Sb,Cu,P,Mo,NbおよびCrは、磁気特性の向上に有用な元素であるが、いずれも上記下限値未満では磁気特性向上効果が小さく、一方、上記した各上限値を超えると、二次再結晶粒の発達が阻害されるようになるため、それぞれ上記範囲で含有させることが好ましい。
なお、上記成分以外の残部は、Feおよび不可避的不純物である。
総圧下率={(熱延板板厚−冷延板板厚)/熱延板板厚}×100(%)
で表される総圧下率が50%以下の段階において、歪速度が150s−1以下の低歪速度冷間圧延を最低1パス以上行うことが必要である。
なお、冷間圧延における圧延温度は、特に限定されるものではないが、温間圧延が可能な場合には、それを実施することで、本発明の効果と相乗されるので好ましい。
上記測定の結果を図3に示した。図3から、1スタンド、即ち、総圧下率が50%以下の段階において、歪速度150s−1以下の圧延を施すことにより、磁束密度B8が大きく向上していることがわかる。
その後、上記試料(鋼板)表面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を施して二次再結晶させ、次いで、上記二次再結晶焼鈍後の鋼板表面に、リン酸塩−クロム酸塩−コロイダルシリカを重量比3:1:2で含有する塗布液を塗布し、800℃×30秒の平坦化焼鈍を施し、製品コイルとした。
その後、上記各製品コイルの長さ方向中央部かつ幅方向中央部より幅30mm×長さ280mmのエプスタイン試験片を総重量で500g以上を切り出し、エプスタイン試験により磁束密度B8および鉄損W17/50を測定し、その結果を表2に示した。
上記のようにして得た中間板厚のコイル幅中央部から100mm角の試料を切り出し、X線測定し、得られた正極点図からADC法によって解析を行い、Euler空間(φ2=45°断面)のODFとしたφ=0°、φ1=0°の値を、{001}<110>方位の強度とした。
次いで、上記最終板厚とした冷延板に、均熱温度900℃、均熱時間20秒の一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面にAl2O3を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、仕上焼鈍して二次再結晶させた。なお、上記仕上焼鈍後の鋼板は、表面にフォルステライト被膜が形成されていないため、MgOを主成分とするスラリーを塗布し、被膜形成焼鈍を施した後、さらに、リン酸塩−クロム酸塩−コロイダルシリカを重量比3:1:2で含有する塗布液を塗布し、800℃×30秒の平坦化焼鈍を施して製品コイルとした。
上記の結果を表3に併記した。表3から、総圧下率が50%以下の段階を低歪速度(<100s−1)で冷間圧延したNo.1〜3の鋼板は、高歪速度(>150s−1)で冷間圧延したNo.4〜6の鋼板と比較して、良好な磁束密度B8を示していることがわかる。ただし、No.3の鋼板は、圧延途中の{001}<110>強度は低く、製品板の磁気特性(B8)も良好であるが、後半の冷延速度が低いため、潤滑性が悪く、形状不良が発生した。
次いで、1050℃×20秒の中間焼鈍を施した後、ロール径が100mmφのリバース圧延機を用いて後半の冷間圧延を行い、最終板厚0.22mm(圧下率85%)の冷延板とした。なお、リバース圧延機の歪速度は、5パスで圧延し、いずれのパスも歪速度は400−1以上とした。
その後、上記冷延板に850℃×40秒の一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を施し、得られた二次再結晶後の鋼板に、リン酸塩−クロム酸円塩−コロイダルシリカを質量比3:1:2で含有する塗布液を塗布し、850℃×30秒の焼付けと平坦化を兼ねた平坦化焼鈍を施し、製品コイルとした。
表4から、補助インヒビターとして、Ni,Sn,Sb,Cu,P,Mo,NbおよびCrのいずれか1種以上を添加した鋼板は、添加しない鋼板より磁束密度が向上していることがわかる。
Claims (7)
- C:0.01〜0.10mass%、Si:2.0〜4.5mass%およびMn:0.01〜0.5mass%を含有し、さらに、AlN系インヒビター成分としてAl:0.01〜0.065mass%およびN:0.005〜0.012mass%、および/または、MnS・MnSe系インヒビター成分としてS:0.005〜0.03mass%および/またはSe:0.005〜0.03mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施した後、1回の冷間圧延で圧下率85%以上の圧延をし、あるいは、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延で最終冷延圧下率80%以上の圧延をして最終板厚の冷延板とし、その後、一次再結晶焼鈍および二次再結晶焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法において、
上記冷間圧延における総圧下率が50%以下の段階において、歪速度150s−1以下の低歪速度冷間圧延を最低1パス以上施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。 - C:0.01〜0.10mass%、Si:2.0〜4.5mass%およびMn:0.01〜0.5mass%を含有し、さらに、Al,N,SおよびSeをAl:0.0100mass%以下、N:0.0050mass%以下、S:0.0050mass%以下およびSe:0.0050mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施した後、1回の冷間圧延で圧下率85%以上の圧延をし、あるいは、中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延で最終冷延圧下率80%以上の圧延をして最終板厚の冷延板とし、その後、一次再結晶焼鈍および二次再結晶焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法において、
上記冷間圧延における総圧下率が50%以下の段階において、歪速度150s−1以下の低歪速度冷間圧延を最低1パス以上施すことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。 - 上記歪速度を100s−1以下とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記低歪速度冷間圧延後の鋼板組織における{001}<110>強度を10以下とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記冷間圧延における総圧下率が50%超え以降では、歪速度400s−1以上で圧延することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記一次再結晶焼鈍において、500〜700℃間の昇温速度を50℃/sec以上とすることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記鋼スラブは、上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.03〜1.50mass%、Sn:0.01〜1.50mass%、Sb:0.005〜1.50mass%、Cu:0.03〜3.0mass%、P:0.03〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.10mass%、Nb:0.0005〜0.010mass%およびCr:0.03〜1.50mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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