JP6443355B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
その結果、酸可溶性Alを0.01%未満に抑制した成分組成にSおよび/またはSeを微量に添加し、かつ、Snおよび/またはSbを所定の範囲の量で添加し、高温スラブ加熱を回避しつつ、冷間圧延後の表面粗度を小さく維持しながら必要分の最大谷深さを保持することによって、良好な磁束密度を有しつつ、磁束密度のばらつきを低減できることを新規に知見するに至った。
(実験1)
質量%で、C:0.04%、Si:3.0%、酸可溶性Al:0.005%、N:0.003%、Mn:0.08%を含有し(1)SとSeの合計量([S]+[Se])が0.005%以下に抑制された鋼Aと、(2)[S]+[Se]を0.005%超0.01%以下含有した鋼Bにおいて、含有するSnとSbの合計量([Sn]+[Sb])を0.001〜1.2%の間で変更した残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製し、1250℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.0mmの熱延板とし、1020℃×1分で熱延板焼鈍し、1回の冷間圧延を行い最終板厚0.22mmの冷延板とした。次いで、55vol%H2-45vol%N2の湿潤雰囲気下で850℃×100秒の脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した。
図1に示される結果から、Sおよび/またはSeを合計で0.005%超0.01%以下、かつ、Snおよび/またはSbを合計で0.005%以上1.0%以下の範囲で、良好な磁束密度が得られることが分かった。
しかしながらこの条件で得られた磁束密度B8は平均値が良好であっても、試験片によっては値が比較的不良な部位が存在した。そこで、磁束密度B8のバラつきを低減させるために、さらなる検討を行った。
質量%で、C:0.03%、Si:3.5%、酸可溶性Al:0.008%、N:0.004%、Mn:0.06%、Sn:0.1%、Sb:0.1%を含有し、かつSとSeを合計0.005%超0.01%以下の範囲で含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を溶鋼し、1250℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、1050℃×60秒で熱延板焼鈍し、1回の冷間圧延を行い最終板厚0.22mmの冷延板とした。
Rv≧Ra×{1+100×([S]+[Se])} … (1)
ここで、[S]はSの含有量(質量%)であり、[Se]はSeの含有量(質量%)である。
C:0.002%以上0.08%以下、
Si:2.0%以上5.0%以下
Mn:0.02%以上1.0%以下
Sおよび/またはSeを合計で0.005%超0.01%以下並びに
Snおよび/またはSbを合計で0.005%以上1.0%以下
含有し、Nを0.005%未満および酸可溶性Alを0.01%未満に抑制し、残部は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1300℃以下で加熱し、
該鋼スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、
該熱延鋼板に、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して最終板厚を有する冷延鋼板とし、
該冷延鋼板に一次再結晶焼鈍を施し、
該一次再結晶焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布してから二次再結晶焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記冷延鋼板の表面における、圧延方向に垂直な方向の粗さ曲線の最大谷深さRv(μm)と、算術平均粗さRa(μm)とが、下記(1)式を満足する、方向性電磁鋼板の製造方法。
記
Rv≧Ra×{1+100×([S]+[Se])} … (1)
ここで、
[S]は、質量%でのSの含有量であり、
[Se]は、質量%でのSeの含有量である。
質量%で、
Ni:0.005%以上1.5%以下、
Cu:0.005%以上1.5%以下、
Cr:0.005%以上0.1%以下、
P:0.005%以上0.5%以下、
Mo:0.005%以上0.5%以下、
Ti:0.0005%以上0.01%以下、
Nb:0.0005%以上0.1%以下、
V:0.0005%以上0.1%以下、
B:0.0002%以上0.0025%以下、
Bi:0.0001%以上0.1%以下、
Te:0.0005%以上0.01%以下および
Ta:0.0005%以上0.01%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、上記1から3のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
Cは、0.002%に満たないと、炭化物そのものが減少し、炭化物制御による効果が表れにくくなる。一方、0.08%を超えると、脱炭焼鈍で、磁気時効の起こらない0.005%以下に低減することが困難となる。よって、Cは0.002%以上0.08%の範囲とする。好ましくは0.008%以上0.05%以下の範囲とする。
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必要な元素である。上記効果は、2.0%未満では十分ではなく、一方、5.0%を超えると、加工性が低下し、圧延して製造することが困難となる。よって、Siは2.0%以上5.0%以下の範囲とする。好ましくは2.5%以上4.5%以下の範囲とする。
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素である。上記効果は、0.02%未満では十分ではなく、一方、1.0%を超えると、製品板の磁束密度が低下するようになる。よって、Mnは0.02%以上1.0%以下の範囲とする。好ましくは0.02%以上0.15%以下の範囲とする。
Nはスラブ加熱時フクレなどの欠陥の原因となることもあるため、0.005%未満に抑制する必要がある。
Alは表面に緻密な酸化膜を形成し、脱炭を阻害することがあるため、Alは酸可溶性Al量で0.01%未満に抑制し、好ましくは0.008%以下に抑制する。
SおよびSeは、一次再結晶焼鈍後の結晶粒径の粗大化を防止するためには、低温スラブ加熱で固溶する範囲の合計0.005%超0.01%以下を添加する。好ましくはSおよび/またはSeを合計で0.005%超0.008%以下の範囲とする。
Sn、Sbは偏析元素であり、一次再結晶焼鈍後の結晶粒径の粗大化を防止することができるため、合計で0.005%以上添加する。しかし、添加しすぎると圧延時に割れ等が発生するため、合計1.0%までとする。好ましくはSnおよび/またはSbを合計で0.02%以上0.3%以下の範囲とする。
前述した成分組成を有する鋼を常法の精錬プロセスで溶製した後、公知の造塊−分塊圧延法または連続鋳造法で鋼素材(スラブ)を製造してもよいし、あるいは、直接鋳造法で100mm以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。上記スラブは、常法に従い、1300℃以下の温度に加熱した後、熱間圧延に供する。なお、鋳造後、加熱することなく直ちに熱間圧延してもよい。また、薄鋳片の場合には、熱間圧延してもよいし、熱間圧延を省略して次の工程に進めてもよい。
ここで、最終冷間圧延後の圧延方向に垂直な方向の鋼板表面の算術平均粗さRa(μm)が0.5μm以下に維持されることが好ましい。Raが0.5μmよりも大きいと被膜不良により磁性不良が発生する場合がある。コイル内の磁性のばらつきを抑えるためには、0.3μm未満であることがさらに好ましい。
上記のように鋼板表面の粗さを制御するためには、最終冷間圧延において、例えば、板厚を減少させる初期の段階の圧延ロールを粗度を意図して粗くすることで最大谷深さRvを確保し、板厚を減少させる終盤の段階では圧延ロール粗度を低粗度にすることで算術平均粗さRaを小さくする必要がある。具体的には、タンデム圧延の場合には、前半スタンドの圧延ロールの表面粗度を0.5μm以上、後半スタンドの圧延ロールの表面粗度を0.5μm以下と変更することで、最終冷延板表面の最大谷深さRvをある程度確保しつつ、算術平均粗さRaを小さくすることができる。
その他の製造条件は、方向性電磁鋼板の一般的な製造方法に従えばよい。
質量%で、C:0.040%、Si:3.6%、酸可溶性Al:0.007%、N:0.004%、Mn:0.06%、Se:0.005%、S:0.002%、Sn:0.07%、およびSb:0.01%、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造法で4個製造し、1250℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.5mmの熱延板とし、1000℃で60秒の熱延板焼鈍し、冷間圧延を行い中間板厚1.8mmとし、1070℃×30秒で中間焼鈍をし、最終冷間圧延を行い、最終板厚0.23mmの冷延板とした。このとき圧延ロール粗度と、潤滑剤の粘度、量を調整することで最終冷間圧延板表面粗度を変化させた。
表2に記載の成分と残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼を溶製し、1280℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、1050℃×40秒で熱延板焼鈍し、1回の冷間圧延を行って、最終板厚0.23mmの冷延板とした。このとき圧延ロール粗度を制御して最終冷間圧延板表面粗度を表2に記載の通り制御した。
質量%で、C:0.028%、Si:2.8%、酸可溶性Al:0.008%、N:0.003%、Mn:0.08%、Se:0.006%、Sb:0.05%、Ni:0.01%、およびCu:0.03%と残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを連続鋳造法で製造し、1250℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.3mmの熱延板とし、1030℃×100秒で熱延板焼鈍し、1回の冷間圧延を行い、最終板厚0.23mmの冷延板とした。この冷間圧延はタンデム圧延とし、前半スタンドと後半スタンドの圧延ロール粗度を調整することで、最終冷間圧延板表面粗度を表3に記載の表面粗度に制御した。
Claims (6)
- 質量%で、
C:0.002%以上0.08%以下、
Si:2.0%以上5.0%以下
Mn:0.02%以上1.0%以下
Sおよび/またはSeを合計で0.005%超0.01%以下並びに
Snおよび/またはSbを合計で0.005%以上1.0%以下
含有し、Nを0.005%未満および酸可溶性Alを0.01%未満に抑制し、残部は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1300℃以下で加熱し、
該鋼スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、
該熱延鋼板に、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して最終板厚を有する冷延鋼板とし、
該冷延鋼板に一次再結晶焼鈍を施し、
該一次再結晶焼鈍後の前記冷延鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布してから二次再結晶焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記一次再結晶焼鈍における、500℃から700℃までの昇温速度を、30℃/s以上400℃/s以下とし、
前記冷延鋼板の表面における、圧延方向に垂直な方向の粗さ曲線の最大谷深さRv(μm)と、算術平均粗さRa(μm)とが、下記(1)式を満足し、
前記算術平均粗さRaが0.5μm以下である、方向性電磁鋼板の製造方法。
記
Rv≧Ra×(1+100×([S]+[Se])) … (1)
ここで、
[S]は、質量%でのSの含有量であり、
[Se]は、質量%でのSeの含有量である。 - 前記Snおよび/またはSbの合計量が、質量%で、0.02%以上0.3%以下である、請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記成分組成は、さらに、
質量%で、
Ni:0.005%以上1.5%以下、
Cu:0.005%以上1.5%以下、
Cr:0.005%以上0.1%以下、
P:0.005%以上0.5%以下、
Mo:0.005%以上0.5%以下、
Ti:0.0005%以上0.01%以下、
Nb:0.0005%以上0.1%以下、
V:0.0005%以上0.1%以下、
B:0.0002%以上0.0025%以下、
Bi:0.0001%以上0.1%以下、
Te:0.0005%以上0.01%以下および
Ta:0.0005%以上0.01%以下
のうちから選ばれる1種または2種以上を含有する、請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記冷延鋼板に磁区細分化処理を施す、請求項1から3のいずれかに記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記磁区細分化処理が、前記二次再結晶焼鈍後の冷延鋼板への電子ビーム照射によるものである、請求項4に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記磁区細分化処理が、前記二次再結晶焼鈍後の冷延鋼板へのレーザー照射によるものである、請求項4に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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