JP6859935B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
2T1+T2≦240(2P0+P1+P2)+2160 ・・・(1)
T1+T2≧400(3P0+3P1+P2)+640 ・・・(2)
を満たすよう、P0、P1およびP2を調節することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
C:0.05mass%、Si:3.2mass%およびMn:0.06mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなるインヒビター形成成分を含まない鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1220℃に再加熱し、熱間圧延して板厚2.4mmの熱延板とし、1000℃×60sの熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延して中間板厚を1.8mmとし、1100℃×80sの中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板とした。
斯くして得た製品板の磁気特性を、実機トランスに近い条件で評価するため、板幅方向に、幅100mm×長さ400mmの試験片を各条件で10枚ずつ採取し、一度、150mmφの曲げ棒で曲げて、曲げ戻した後、800℃×3hrの歪取焼鈍を施し、その後、JIS C2556:1996に記載の方法で磁束密度B8(T)および鉄損W17/50(W/kg)を測定し、それぞれの平均値を求めた。
2T1+T2≦240(2P0+P1+P2)+2160 ・・・(1)
さらに言い換えれば、下記(1´)式;
(2T1+T2)−{240(2P0+P1+P2)+2160}≦0 ・・・(1´)
を満たしているときに脱炭が促進されて、脱炭焼鈍後の鋼板中のC含有量が40massppm以下となり、鉄損も改善されていることがわかった。
T1+T2≧400(3P0+3P1+P2)+640 ・・・(2)
さらに言い換えれば、下記(2´)式;
(T1+T2)−{400(3P0+3P1+P2)+640}≧0 ・・・(2´)
を満たしているときに、脱炭焼鈍後の酸素目付量が1.10g/m2以下に低下し、磁束密度B8が1.90T以上に向上するということがわかった。
脱炭焼鈍においては、脱炭反応が進行して鋼板中のC量が低下するとともに、鋼板表面が酸化されて内部酸化層が形成される。上記内部酸化層は、薄く緻密なほど、仕上焼鈍中における追加酸化を抑えて、磁束密度を高める効果があることから、磁気特性を向上させるためには、薄く緻密な内部酸化層を形成する必要がある。しかし、脱炭性を改善するために、脱炭焼鈍における雰囲気の酸化度を高めるだけでは、脱炭反応は促進されるが、酸素目付量が高くなる。そのため、脱炭性の改善と酸素目付量の低減とを両立させることはできない。
本発明は、上記の新規な知見に基づくものである。
C:0.01〜0.10mass%
Cは、0.01mass%に満たないと、Cによる粒界強化効果が失われるため、スラブに割れが生じるなどして、製造に支障をきたすようになる。一方、0.10mass%を超えると、製造工程の脱炭焼鈍において、Cを磁気時効が起こらない0.0040mass%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0.02〜0.08mass%、より好ましくは0.025〜0.08mass%の範囲である。
Siは、鋼の比抵抗を高めて鉄損を低減するのに必要な元素である。上記効果は、2.5mass%未満では十分ではなく、一方、4.5mass%を超えると、加工性が低下し、圧延して製造すること困難となる。よって、Siは2.5〜4.5mass%の範囲とする。好ましくは2.8〜3.7mass%の範囲である。
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するのに必要な元素である。上記効果は、0.01mass%未満では十分ではなく、一方、0.5mass%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0.01〜0.5mass%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.20mass%の範囲である。
具体的には、AlN系の場合には、AlおよびNをそれぞれAl:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%の範囲で含有させることが好ましい。また、MnS・MnSe系の場合には、S:0.0050〜0.030mass%および/またはSe:0.0050〜0.030mass%を含有させることが好ましい。また、AlN+MnS・MnSe系の場合には、Al:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%に加えて、S:0.0050〜0.030mass%および/またはSe:0.0050〜0.030mass%を含有させることが好ましい。それぞれの添加量が、上記下限値より少ないと、インヒビター効果が十分に得られず、一方、上記上限値を超えると、析出したインヒビターがスラブ加熱時に未固溶のまま残存し、インヒビター効果が低減するため、二次再結晶が不安定化し、十分な磁気特性が得られなくなる。
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、常法の連続鋳造法または造塊−分塊圧延法で鋼素材(スラブ)を製造するのが好ましい。なお、鋼溶製後、直接鋳造法で100mm以下の厚さの薄鋳片としてもよい。上記鋼素材は、常法に従い、例えば、インヒビター形成成分を含有する場合には、1320℃以上の温度まで再加熱した後、また、インヒビター形成成分を含まない場合には、1280℃以下の温度に再加熱した後、熱間圧延に供する。なお、インヒビター形成成分を含有しないときは、鋳造後、再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、熱間圧延してもよいし、熱間圧延を省略して、以降の工程に進めてもよい。
さらに、微量元素の析出形態が変わることにより、磁気特性も劣化する。
具体的には、加熱過程の760℃から均熱温度までの雰囲気の酸化度(酸素ポテンシャルPH2O/PH2)をP0、均熱過程の均熱開始から少なくとも40s間の前段の温度をT1、その雰囲気の酸素ポテンシャルPH2O/PH2をP1、ならびに、均熱過程の均熱終了前の少なくとも40s間の後段の温度をT2、その雰囲気の酸素ポテンシャルPH2O/PH2をP2としたとき、上記P0、P1およびP2をそれぞれ0.2〜0.5の範囲、T1およびT2をそれぞれ780〜820℃および820〜920℃の範囲とし、かつ、上記T1およびT2が下記(1)および(2)式;
2T1+T2≦240(2P0+P1+P2)+2160 ・・・(1)
T1+T2≧400(3P0+3P1+P2)+640 ・・・(2)
を満たすようP0、P1およびP2を調節する必要がある。
また、温度T1およびT2が上記下限値より低いと、一次再結晶粒が細粒化し過ぎる傾向があり、一方、温度T1およびT2が上記上限値より高いと、却って一次再結晶粒が粗大化し過ぎる傾向があり、いずれも磁気特性の劣化を招く。
また、上記脱炭焼鈍後の酸素目付量は、優れた磁気特性を得る観点から、0.7〜1.1g/m2の範囲とするのが好ましい。1.1g/m2を超えると、内部酸化膜の形態が劣化するため、仕上焼鈍中に、焼鈍雰囲気中の水分の影響を受けて鋼板が酸化され易くなる。一方、0.7g/m2未満では、逆に、薄くて緻密な内部酸化膜を形成させるのに不十分だからである。より好ましくは0.75〜1.05g/m2の範囲である。
上記のようにして得た仕上焼鈍後の鋼板の磁気特性を、実機トランスに近い条件で評価するため、板幅方向に、幅100mm×長さ400mmの試験片を各条件で10枚ずつ採取し、一度、150mmφの曲げ棒で曲げて、曲げ戻した後、800℃×3hrの歪取焼鈍を施し、その後、JIS C2556:1996に記載の方法で磁束密度B8および鉄損W17/50を測定し、それぞれの平均値を求めた。その結果を表4に併記した。同表から、本発明に適合する条件において、十分に脱炭するとともに、高磁束密度で、鉄損の低い方向性電磁鋼板が得られていることがわかる。
Claims (5)
- C:0.01〜0.10mass%、Si:2.5〜4.5mass%およびMn:0.01〜0.5mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とし、加熱過程、均熱過程および冷却過程からなる、一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造方法において、
上記脱炭焼鈍の均熱過程を少なくとも2段に分けるとともに、
上記脱炭焼鈍の加熱過程の760℃から均熱温度までの雰囲気の酸素ポテンシャルPH2O/PH2をP0、均熱過程の均熱開始から少なくとも40s間の前段の温度をT1、その雰囲気の酸素ポテンシャルPH2O/PH2をP1、および、均熱過程の均熱終了前の少なくとも40s間の後段の温度をT2、その雰囲気の酸素ポテンシャルPH2O/PH2をP2としたとき、上記P0、P1およびP2をそれぞれ0.2〜0.5、T1を780〜820℃およびT2を830〜920℃の範囲とし、かつ、上記T1およびT2に応じて、下記(1)式および(2)式を満たすよう、P0、P1およびP2を調節し、上記脱炭焼鈍後のC含有量を0.0040mass%以下、酸素目付量を0.7〜1.1g/m2の範囲とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
2T1+T2≦240(2P0+P1+P2)+2160 ・・・(1)
T1+T2≧400(3P0+3P1+P2)+640 ・・・(2) - 上記脱炭焼鈍の均熱過程終了後、引き続いて、酸素ポテンシャルPH2O/PH2が0.2以下の雰囲気下で820〜920℃の温度に5〜40s間保持する還元処理を施すことを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Al:0.010〜0.050mass%およびN:0.003〜0.020mass%を含有する、あるいは、
Se:0.0050〜0.030mass%および/またはS:0.0050〜0.030mass%を含有する、あるいは、
Al:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%、Se:0.0050〜0.030mass%および/またはS:0.0050〜0.030mass%を含有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。 - 上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Al:0.010mass%未満、N:0.0050mass%未満、S:0.0050mass%未満およびSe:0.0050mass%未満を含有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。
- 上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.010〜0.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.100mass%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.0100mass%、Nb:0.0010〜0.0100mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%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1〜4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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