JP7052864B2 - 方向性電磁鋼板及び方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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- C21D8/1261—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest following hot rolling
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- C21D8/1244—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest
- C21D8/1266—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties the heat treatment(s) being of interest between cold rolling steps
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Description
本願は、2018年03月22日に、日本に出願された特願2018-054675号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
まず、所定の化学組成を有する鋼片を加熱して熱間圧延を行い、熱延鋼板を製造する。得られた熱延鋼板に対して、必要に応じて熱延板焼鈍を実施した後、熱延鋼板を酸洗する。酸洗後の熱延鋼板に冷間圧延を行って、冷延鋼板を製造する。得られた冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を行って、一次再結晶を発現させる。
その後、脱炭焼鈍後の冷延鋼板の表面に対して、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布し、乾燥させる。その後、鋼板をコイルに巻取り、仕上げ焼鈍を行って、二次再結晶を発現させる。仕上げ焼鈍時においては、鋼板中における二次再結晶の発現と同時に、焼鈍分離剤中のMgOと、脱炭焼鈍時に冷延鋼板の表面に形成された内部酸化層中のSiO2と、が反応し、フォルステライト(Mg2SiO4)を主成分とする一次被膜(「グラス被膜」とも称される。)が鋼板表面に形成される。
仕上げ焼鈍後(グラス被膜を形成後)、更に上層に、例えばコロイダルシリカ及びリン酸塩を主成分とする溶液を塗布して焼き付けることにより、張力付与性絶縁被膜(「二次被膜」とも称される。)が形成される。
従来、方向性電磁鋼板の磁気特性は歪に大きく影響され、機械的凹凸の形成は歪起因による磁気特性の劣化を招くと考えられていた。そのため、グラス被膜の生成を抑制する場合には、鋼板の表面状態は平滑面とされていた。しかしながら、本発明者らは、従来のようにグラス被膜を有しない方向性電磁鋼板において表面状態を平滑面として保持するよりも、敢えて鋼板表面に対し適度な機械的凹凸を付与することに着想した。また、機械的凹凸により、張力付与性被膜の密着性が向上し、かつ、張力付与性絶縁被膜により付与される張力が高まることで、磁気特性が向上するものと推定し、かかる知見の可能性を検討した。
本発明者らは、平滑面への機械的凹凸付与の方法としてウェットブラスト法に着目し、グラス被膜を有していない方向性電磁鋼板への適用を鋭意検討した。
このような機械的凹凸を有することを前提としたグラス被膜を有していない方向性電磁鋼板においては、張力付与性絶縁被膜形成後、及び、磁区細分化処理後の磁気特性に及ぼす母材の方位集積度の影響が予想よりも大きいことも明らかとなった。そのため、脱炭焼鈍時の昇温速度の制御及び鋼片へのインヒビター強化元素の含有が、更なる磁気特性の向上に有効であるとの知見をも得て、本発明を完成させた。
上記の知見に基づき完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
0.15 ≦ (S×c×ρ)/(6×v×W) ≦ 3.00 ・・・式(i)
ここで、上記式(i)において、
S:前記ウェットブラストに用いるスラリーの流量(L/分)
c:前記ウェットブラストに用いる研磨剤の濃度(体積%)
ρ:前記ウェットブラストに用いる前記研磨剤の密度(kg/m3)
v:前記スラリーが吐出されるノズルと鋼板との相対速度(mm/秒)
W:前記スラリーが吐出される前記ノズルの幅(mm)
である。
300 ≦ S1 ≦ 1000 ・・・式(ii)
1000 ≦ S2 ≦ 3000 ・・・式(iii)
1.0 < S2/S1 ≦ 10.0 ・・・式(iv)
以下に、本発明の一実施形態に係る方向性電磁鋼板(本実施形態に係る方向性電磁鋼板)について、詳細に説明する。
まず、図1A及び図1Bを参照しながら、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の主要な構成について説明する。図1A及び図1Bは、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の構造を模式的に示した図である。
母材鋼板11は、以下で詳述するような化学組成を含有する鋼片から製造されることで、所定の化学組成を有する。また、本実施形態に係る母材鋼板11の表面には、以下で詳述するような微細な凹部が設けられている。かかる凹部の存在により、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10は、張力付与性絶縁被膜13の優れた密着性を有し、かつ、優れた磁気特性を示す。かかる母材鋼板11の化学組成については、以下で改めて詳述する。
張力付与性絶縁被膜13は、母材鋼板11の表面に位置しており、方向性電磁鋼板10に電気絶縁性を付与することで渦電流損を低減して、方向性電磁鋼板10の鉄損を向上させる。また、張力付与性絶縁被膜13は、上記のような電気絶縁性以外にも、耐蝕性、耐熱性、すべり性といった種々の特性を実現する。
本実施形態に係る方向性電磁鋼板10の製品板厚(図1A及び図1Bにおける厚みt)は、特に限定されるものではなく、例えば0.17mm以上0.35mm以下とすることができる。また、本実施形態においては、冷延後の板厚が0.22mm未満と薄い材料(すなわち、薄手材)である場合に効果が顕著となり、張力付与性絶縁被膜13の密着性がより一層優れたものとなる。冷延後の板厚は、例えば、0.17mm以上0.22mm以下が好ましく、0.17mm以上0.20mm以下であることがより好ましい。
続いて、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10の母材鋼板11の化学成分について、詳細に説明する。以下では、特に断りのない限り、「%」との表記は「質量%」を表す。
C(炭素)は、製造工程における脱炭焼鈍工程の完了までの組織制御に有効な元素である。しかしながら、C含有量が0.010%を超えると、製品板である方向性電磁鋼板の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10の母材鋼板11において、C含有量は、0.010%以下とする。C含有量は、好ましくは0.005%以下である。C含有量は、低ければ低いほうが好ましいが、C含有量を0.0001%未満に低減しても、組織制御の効果は飽和し、製造コストが嵩むだけとなる。従って、C含有量は、0.0001%以上であることが好ましい。
Si(ケイ素)は、鋼の電気抵抗を高めて渦電流損を低減する元素である。Siの含有量が2.50%未満である場合には、上記のような渦電流損の低減効果を十分に得られない。そのため、Si含有量は、2.50%以上とする。Si含有量は、好ましくは2.70%以上であり、より好ましくは2.80%以上である。
一方、Si含有量が4.00%を超えると、鋼の冷間加工性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10の母材鋼板11において、Si含有量は、4.00%以下とする。Si含有量は、好ましくは3.90%以下であり、より好ましくは3.80%以下である。
Mn(マンガン)は、製造工程中に、後述するS及びSeと結合して、MnS及びMnSeを形成する。これらの析出物は、インヒビター(正常結晶粒成長の抑制剤)として機能し、鋼において、二次再結晶を発現させる。Mnは、更に、鋼の熱間加工性も高める元素である。Mn含有量が0.050%未満である場合には、上記のような効果を十分に得ることができない。そのため、Mn含有量は、0.050%以上とする。Mn含有量は、好ましくは0.060%以上である。
一方、Mn含有量が1.000%を超えると、二次再結晶が発現せずに、鋼の磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る方向性電磁鋼板10の母材鋼板11において、Mn含有量は、1.000%以下とする。Mn含有量は、好ましくは0.500%以下である。
S(硫黄)及びSe(セレン)は、製造工程においてMnと結合して、インヒビターとして機能するMnS及びMnSeを形成する。しかしながら、S含有量、Se含有量の合計が0.005%を超える場合には、残存するインヒビターにより、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る母材鋼板11において、S及びSeの合計含有量は、0.005%以下とする。方向性電磁鋼板におけるS及びSeの合計含有量は、なるべく低いほうが好ましい。しかしながら、方向性電磁鋼板中のS及びSeの合計含有量を0.0001%未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、方向性電磁鋼板中のS及びSeの合計含有量は、0.0001%以上であることが好ましい。
酸可溶性アルミニウム(sol.Al)は、方向性電磁鋼板の製造工程中において、Nと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する。しかしながら、母材鋼板11の酸可溶性Al含有量が0.005%を超えると、母材鋼板11中にインヒビターが過剰に残存しているので、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る母材鋼板11において、酸可溶性Al含有量は、0.005%以下とする。酸可溶性Al含有量は、好ましくは0.004%以下である。酸可溶性Al含有量の下限値は、特に規定するものではないが、0.0001%未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、酸可溶性Al含有量は、0.0001%以上であることが好ましい。
N(窒素)は、製造工程においてAlと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する。しかしながら、N含有量が0.005%を超えると、方向性電磁鋼板中にインヒビターが過剰に残存して、磁気特性が低下する。従って、本実施形態に係る母材鋼板11において、N含有量は、0.005%以下とする。N含有量は、好ましくは0.004%以下である。
一方、N含有量の下限値は、特に規定するものではないが、0.0001%未満に低減しても、製造コストが嵩むだけとなる。従って、N含有量は、0.0001%以上であることが好ましい。
本実施形態に係る母材鋼板11の化学組成は、上述の元素を含有し、残部は、鉄(Fe)及び不純物であることを基本とする。しかしながら、磁気特性を高めることを目的として、さらにBi、Te、Pb、Sb、Sn、Cr、Cuを以下に示す範囲で含有してもよい。
ここで、不純物とは、母材鋼板11を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入するものであり、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用に悪影響を及ぼさない含有量で含有することを許容される元素を意味する。
本実施形態に係る母材鋼板11は、上記の任意元素として、残部のFeの一部に換えて、Bi(ビスマス)、Te(テルル)又はPb(鉛)の少なくとも1種を含有させてもよい。これらの元素の1種以上を含有することにより、方向性電磁鋼板の磁気特性を、より一層高めることができる。この効果を得る場合、Bi、Te又はPbの少なくとも1種(Bi、Te及びPbから選択される1種以上)の合計含有量は、好ましくは0.0005%以上であり、より好ましくは0.0010%以上である。
一方、これらの元素の合計含有量が0.0300%を超えると、熱間での脆化が引き起こされる。従って、Bi、Te又はPbの少なくとも1種の合計含有量は、0.0300%以下とすることが好ましい。Bi、Te及びPbは必ずしも含有させる必要はないので、合計含有量の下限は0%である。
本実施形態に係る母材鋼板11において、張力付与性絶縁被膜13との界面となる表面は、先だって簡単に言及したように、所定の算術平均粗さRaを有しており、かつ、所定の深さを有する凹部が所定の割合で存在している。
図3及び図4に示したような、本実施形態に係る母材鋼板11に特徴的な表面形状は、後述するウェットブラスト法を用いることで形成できる。ウェットブラスト法は、研磨剤が混合されているスラリーを母材鋼板11の表面へ投射することで実現され、スラリーの投射された母材鋼板11の表面に形成される機械的な凹凸は均一なものとなるため、上記のような平坦部が存在するような特徴的な平面となっている。
また、深さが0.1μm未満である凹部101、及び、高さが0.1μm未満である凸部は、張力付与性絶縁被膜13の密着性や磁気特性の向上に影響を及ぼすものではない。そのため、上記のような観察の際に考慮する必要はなく、着目する凹部101の深さは、0.1μm以上とする。
本実施形態に係る方向性電磁鋼板の示す各種の磁気特性は、JIS C2550-1(2011)に規定されたエプスタイン法や、JIS C2556(2015)に規定された単板磁気特性測定法(Single Sheet Tester:SST)に則して、測定することが可能である。
次に、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法について、図5を参照しながら詳細に説明する。図5は、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の、製造方法の流れの一例を示したフロー図である。
以下では、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法の全体的な流れを説明する。
まず、後述する化学成分を有する鋼片(スラブ)を熱間圧延して熱延鋼板を得る。その後、熱延鋼板に焼鈍を実施して、熱延焼鈍鋼板を得る。次に、得られた熱延焼鈍鋼板に対して、酸洗後、1回、又は、中間焼鈍をはさむ2回の冷間圧延を実施して、所定の冷延後の板厚まで冷延された冷延鋼板を得る。その後、得られた冷延鋼板について、湿潤水素雰囲気中の焼鈍(脱炭焼鈍)により、脱炭及び一次再結晶を行って、脱炭焼鈍鋼板とする。かかる脱炭焼鈍において、鋼板の表面には、所定の酸化膜が形成される。続いて、MgOとAl2O3とを主体とする焼鈍分離剤を脱炭焼鈍鋼板の表面に塗布した後乾燥させて、仕上げ焼鈍を行う。かかる仕上げ焼鈍により、二次再結晶が起こり、鋼板の結晶粒組織が{110}<001>方位に集積する。また、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、グラス被膜が生成しないような特定の焼鈍分離剤を用いるため、仕上げ焼鈍後の鋼板表面にはグラス被膜が形成されず、表面が平坦になる。その後、仕上げ焼鈍後の鋼板の表面に対して、ウェットブラストを用いた表面加工処理が施さる。この表面加工処理によって、鋼板表面に先だって説明したような凹部が形成される。表面加工が施された仕上焼鈍板を水洗又は酸洗により除粉した後、リン酸塩を主体とする塗布液を塗布して焼付けることで、張力付与性絶縁被膜が形成される。
熱間圧延工程(ステップS101)は、所定の化学成分を有する鋼片(例えば、スラブ等の鋼塊)を熱間圧延して、熱延鋼板とする工程である。かかる熱間圧延工程において、以下で簡単に説明するような化学組成を有するケイ素鋼の鋼片は、まず、加熱処理される。ここで、加熱温度は、1200~1400℃の範囲内とすることが好ましい。加熱温度は、より好ましくは1250℃以上1380℃以下である。次いで、上記のような温度まで加熱された鋼片は、引き続く熱間圧延により、熱延鋼板へと加工される。加工された熱延鋼板の板厚は、例えば、2.0mm以上3.0mm以下の範囲内であることが好ましい。
熱間圧延工程に供される鋼片の化学組成について、以下で簡単に説明する。以下の説明において、特に断りのない限り、「%」との表記は「質量%」を表わすものとする。
Cは、製造工程における脱炭焼鈍工程の完了までの組織制御を通じた磁気特性向上に有効な元素である。鋼片におけるC含有量が0.020%未満である場合、又は、鋼片におけるC含有量が0.100%を超える場合には、上記のような磁気特性向上効果を得ることができない。そのため、鋼片におけるC含有量は、0.020~0.100%である。鋼片におけるC含有量は、好ましくは0.030~0.090%である。
Siは、鋼の電気抵抗を高めて渦電流損を低減する元素である。鋼片におけるSi含有量が2.50%未満である場合には、渦電流損の低減効果を十分に得ることができない。そのため、Si含有量は、2.50%以上とする。鋼片におけるSi含有量は、好ましくは2.70%以上であり、より好ましくは2.80%以上である。
一方、鋼片におけるSi含有量が4.00%を超える場合には、鋼の冷間加工性が低下する。従って、鋼片において、Si含有量は、4.00%以下とする。鋼片におけるSi含有量は、好ましくは3.90%以下であり、より好ましくは3.80%以下である。
Mnは、製造工程中にS及びSeと結合して、MnS及びMnSeを形成する。これらの析出物は、インヒビターとして機能し、鋼において、二次再結晶を発現させる。また、Mnは、鋼の熱間加工性を高める元素でもある。鋼片におけるMn含有量が0.050%未満である場合には、これら効果を十分に得ることができない。そのため、鋼片において、Mn含有量は、0.050%以上とする。Mn含有量は、好ましくは0.060%以上である。
一方、鋼片におけるMn含有量が1.000%を超える場合には、二次再結晶が発現せず、鋼の磁気特性が低下する。従って、鋼片において、Mn含有量は、0.050~1.000%とする。Mn含有量は、好ましくは0.500%以下である。
S及びSeは、製造工程においてMnと結合して、インヒビターとして機能するMnS及びMnSeを形成する。S及びSeの合計含有量が0.005%未満である場合には、MnS及びMnSeの形成効果を発現させるのが困難となる。そのため、鋼片において、S及びSeの合計含有量は、0.005%以上とする。鋼片におけるS及びSeの合計含有量は、好ましくは0.006%以上である。
一方、S及びSeの合計含有量が0.080%を超える場合には、磁気特性が劣化するばかりか、熱間での脆化を引き起こす。従って、鋼片において、S及びSeの合計含有量は、0.080%以下とする。好ましくは0.070%以下である。
酸可溶性Al(sol.Al)は、方向性電磁鋼板の製造工程中においてNと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する。酸可溶性Al含有量が0.010%未満である場合、AlNが十分に生成せずに磁気特性が劣化する。また、酸可溶性Al含有量が0.070%を超える場合、磁気特性が劣化するばかりか、冷間圧延時に割れの原因となる。従って、鋼片において、酸可溶性Al含有量は、0.010~0.070%とする。酸可溶性Al含有量は、好ましくは0.020%~0.050%である。
Nは、製造工程中においてAlと結合して、インヒビターとして機能するAlNを形成する。N含有量が0.005%未満である場合には、AlNが十分に生成せずに磁気特性が劣化する。従って、鋼片において、N含有量は、0.005%以上とする。
一方、N含有量が0.020%を超える場合には、AlNがインヒビターとして機能し難くなり、二次再結晶が発現しない場合があるばかりか、冷間圧延時に割れの原因となる。従って、鋼片において、N含有量は0.020%以下とする。N含有量は、好ましくは0.012%以下であり、より好ましくは0.010%以下である。
鋼片の化学組成は、上述の元素を含有し残部は、Fe及び不純物であることを基本とする。しかしながら、磁気特性を高めることを目的として、さらにBi、Te、Pb、Sb、Sn、Cr、Cuを以下に示す範囲で含有してもよい。これらの元素は必ずしも含有させる必要がないので、下限は0%である。
ここで、不純物とは、鋼片(例えば、鋼スラブ)を工業的に製造する際に、原料としての鉱石、スクラップ、又は、製造環境などから混入されるものであり、本実施形態に係る方向性電磁鋼板の作用に悪影響を及ぼさない範囲で許容されるものを意味する。
鋼片は、任意元素として、残部のFeの一部に換えて、Bi、Te又はPbの少なくとも1種を、合計で0.0300%以下含有してもよい。これらの元素の少なくとも1種を含有することにより、方向性電磁鋼板の磁気特性をより一層向上させることができる。Bi、Te又はPbの少なくとも1種の合計含有量は、好ましくは0.0005%以上であり、より好ましくは0.0010%以上である。
しかしながら、これら元素の合計含有量が0.0300%を超える場合には、熱間での脆化の原因となる。従って、鋼片において、Bi、Te又はPbの少なくとも1種の合計含有量は、0~0.0300%であることが好ましい。
熱延板焼鈍工程(ステップS103)は、熱間圧延工程を経て製造された熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板とする工程である。このような焼鈍処理を施すことで、鋼板組織に再結晶が生じ、良好な磁気特性を実現することが可能となる。
また、かかる熱延板焼鈍工程後、以下で詳述する冷間圧延工程の前に、熱延鋼板の表面に対して酸洗を施してもよい。
冷間圧延工程(ステップS105)は、熱延工程後の熱延鋼板または熱延板焼鈍後の熱延焼鈍鋼板に対して、一回又は中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を実施して、冷延鋼板とする工程である。また、上記のような熱延板焼鈍を施した場合、鋼板形状が良好になるため、1回目の圧延における鋼板破断の可能性を軽減することができる。また、冷間圧延は、3回以上に分けて実施してもよいが、製造コストが増大するため、1回又は2回とすることが好ましい。
最終圧下率とは、冷間圧延の累積圧下率であり、中間焼鈍を行う場合には、中間焼鈍後の冷間圧延の累積圧下率である。
脱炭焼鈍工程(ステップS107)は、得られた冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を行って、脱炭焼鈍鋼板とする工程である。本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、かかる脱炭焼鈍工程において、所定の熱処理条件に則して焼鈍処理を施すことで、二次再結晶粒組織を制御する。
1000 ≦ S2 ≦ 3000 ・・・式(102)
1.0 < S2/S1 ≦ 10.0 ・・・式(103)
仕上げ焼鈍工程(ステップS109)は、脱炭焼鈍工程で得られた脱炭焼鈍鋼板に対して所定の焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を施す工程である。ここで、仕上げ焼鈍は、一般に、鋼板をコイル状に巻いた状態において、長時間行われる。従って、仕上焼鈍に先立ち、コイルの巻きの内と外との焼付きの防止を目的として、焼鈍分離剤を脱炭焼鈍鋼板に塗布し、乾燥させる。本実施形態に係る方向性電磁鋼板の製造方法では、グラス被膜を形成しない焼鈍分離剤を用いることとする。
表面加工工程(ステップS111)は、仕上げ焼鈍後の鋼板表面の板幅方向全体に対して、下記式(104)を満たす条件で、ウェットブラストにより表面加工を施す工程である。これにより、仕上げ焼鈍後の鋼板の表面に、先だって説明したような特徴的な分布を示す凹部101が形成される。
S:ウェットブラストに用いるスラリーの流量(L/分)
c:ウェットブラストに用いる研磨剤の濃度(体積%)
ρ:ウェットブラストに用いる研磨剤の密度(kg/m3)
v:スラリーが吐出されるノズルと鋼板との相対速度(mm/秒)
W:スラリーが吐出されるノズルの幅(スラリー投射口の幅)(mm)
である。
絶縁被膜形成工程(ステップS113)は、表面加工後の冷延鋼板の片面又は両面に対し、張力付与性絶縁被膜を形成する工程である。ここで、絶縁被膜形成工程については、特に限定されるものではなく、下記のような公知の絶縁被膜処理液を用いて、公知の方法により処理液の塗布及び乾燥を行えばよい。鋼板表面に張力付与性絶縁被膜を形成することで、方向性電磁鋼板の磁気特性を更に向上させることが可能となる。
C:0.082質量%、Si:3.30質量%、Mn:0.082質量%、S:0.023質量%、酸可溶性Al:0.025質量%、N:0.008質量%を含有し、残部がFe及び不純物からなる鋼スラブAと、C:0.081質量%、Si:3.30質量%、Mn:0.083質量%、S:0.022質量%、酸可溶性Al:0.025質量%、N:0.008質量、Bi:0.0025質量%を含有し、残部がFe及び不純物からなる鋼スラブBと、をそれぞれ1350℃に加熱し、熱間圧延を行って、厚さ2.3mmの熱延鋼板を得た。得られたそれぞれの熱延鋼板に対し、1100℃で120秒間の焼鈍を行った後、酸洗を実施した。酸洗後の熱延鋼板を、冷間圧延により0.23mmに仕上げ、冷延鋼板を得た。その後、得られた冷延鋼板に対し、脱炭焼鈍を実施した。かかる脱炭焼鈍では、各冷延鋼板を、500℃以上600℃未満の昇温過程における昇温速度S1を400℃/秒とし、600℃以上700℃以下の昇温過程における昇温速度S2を1100℃/秒(S2/S1=2.75)として加熱して、850℃で120秒間保持した。その後、MgOとAl2O3の配合比が質量%で50%:50%(質量比1:1)であり、BiOClを5質量%含有する組成の焼鈍分離剤を塗布し及び乾燥させて、1200℃で20時間保持する仕上げ焼鈍に供した。
得られた各試験片について、磁気特性、母材鋼板の表面形状、及び、張力付与性絶縁被膜の密着性の観点から、評価を行った。評価方法は、以下の通りである。
JIS C 2556(2015)に規定された単板試験器による磁気特性の測定方法で、圧延方向の磁束密度B8(800A/mでの磁束密度)、鉄損W17/50(50Hzにおいて1.7Tに磁化したときの鉄損)をそれぞれ評価した。
ウェットブラストにより母材鋼板の表面に形成される凹部について、表面粗さ計(小坂研究所製サーフコーダ)を用いて、ウェットブラスト後の圧延90°方向の算術平均粗さRaを測定した。また、ウェットブラスト後の鋼板の圧延90°方向断面を、走査型電子顕微鏡(JSM-IT300)にて観察し、深さ0.1μm以上2.0μm以下の凹部の個数を評価した。観察は、先だって説明したように、1000倍で3視野実施し、得られた測定結果から平均値を算出した。
張力付与性絶縁被膜の密着性は、圧延方向を長手方向として採取した試験片を用い、円筒型マンドレル屈曲試験機にて、曲げ径φ10及び曲げ径φ20での曲げ試験により評価した。評価は、曲げ試験後の試験片表面で、曲げ部の面積に対して剥離せずに残存する張力被膜の面積の比率(被膜残存率)を算出し、かかる被膜残存率に基づき判定を行った。判定基準は、以下の通りであり、評点A,Bを合格とした。
B:被膜残存率70%以上90%未満
C:被膜残存率70%未満
以下の表2に示す鋼スラブを1380℃に加熱し、熱間圧延を行って、厚さ2.3mmの熱延鋼板を得た。一部の鋼は割れが発生したため、次工程へ進めることができなかった。次工程へ進めることができた熱延鋼板には、1120℃で20秒間の焼鈍を行った後、酸洗を実施した。ただし、試験番号2-2については、熱延鋼板への焼鈍を行うことなく、酸洗を実施した。酸洗後の鋼板を、冷間圧延により0.23mmに仕上げ、冷延鋼板を得た。一部の鋼は冷間圧延時に割れが発生したため、次工程へ進めることができなかった。次工程へ進めることができた冷延鋼板に対し、脱炭焼鈍を実施した。かかる脱炭焼鈍では、各冷延鋼板を、500℃以上600℃未満の昇温過程における昇温速度S1を900℃/秒とし、600℃以上700℃以下の昇温過程における昇温速度S2を1600℃/秒(S2/S1=1.78)として加熱して、850℃で150秒間保持した。その後、MgOとAl2O3と塩化物とからなり、MgOとAl2O3の配合比が質量%で50%:50%(質量比1:1)であり、BiOClを6質量%含有する組成の焼鈍分離剤を、塗布して乾燥させた。その後、脱炭焼鈍鋼板を1200℃で20時間保持する仕上げ焼鈍に供した。
JIS C 2556(2015)に規定された単板試験器による磁気特性の測定方法で、圧延方向の磁気特性を評価した。評価に際しては、磁束密度B8(800A/mでの磁束密度)を測定し、1.90T超の値が得られた条件を良好な二次再結晶が発現していると判断して、試験片にレーザービームを照射し、磁区細分化処理を実施した。その後、レーザ照射後の鉄損W17/50(50Hzにおいて1.7Tに磁化したときの鉄損)を評価した。
以下の表4に示す鋼スラブを1380℃に加熱し、熱間圧延を行って、厚さ2.3mmの熱延鋼板を得た。その後、熱延鋼板に対し、1120℃×120秒間の焼鈍を行った後、酸洗を実施した。酸洗後の鋼板を、冷間圧延により0.23mmに仕上げ、冷延鋼板を得た。その後、得られた冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を実施した。その際、500℃以上600℃未満の昇温過程における昇温速度S1(℃/秒)、600℃以上700℃以下の昇温過程における昇温速度S2(℃/秒)をそれぞれ変化させて加熱して、850℃で150秒間保持した。その後、焼鈍分離剤を塗布乾燥させ、1200℃で20時間保持する仕上げ焼鈍に供した。焼鈍分離剤は、以下に示す5種類とした。
(B)MgOとAl2O3の配合比を質量%で80%:20%とし、BiOCl:5質量%を含有させた焼鈍分離剤
(C)MgOとAl2O3の配合比を質量%で20%:80%とし、BiOCl:5質量%を含有させた焼鈍分離剤
(D)MgOとAl2O3の配合比を質量%で80%:20%とし、BiOClを含有させない焼鈍分離剤
(E)MgOとAl2O3の配合比を質量%で20%:80%とし、BiOClを含有させない焼鈍分離剤
11 母材鋼板
13 張力付与性絶縁被膜
101 凹部
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.010%以下、
Si:2.50~4.00%、
Mn:0.050~1.000%、
S+Se:合計で0.005%以下、
Sol.Al:0.005%以下、
N:0.005%以下、
Bi+Te+Pb:合計で0~0.0300%、
Sb:0~0.50%、
Sn:0~0.50%、
Cr:0~0.50%、
Cu:0~1.0%
を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する母材鋼板と、
前記母材鋼板の表面上に設けられた張力付与性絶縁被膜と、
を備え、
前記母材鋼板の前記表面において、圧延方向に対して直角な方向である圧延90°方向に沿った算術平均粗さRaが、0.60μm以下であり、
前記圧延90°方向に沿って前記母材鋼板の断面を観察したときに、前記母材鋼板の前記表面に深さ0.1μm以上2.0μm以下の凹部が、1.0個/100μm以上、6.0個/100μm以下存在し、深さが2.0μmを超える凹部は、存在しない、
方向性電磁鋼板。 - 前記母材鋼板は、前記化学組成として、
Bi+Te+Pb:合計で0.0005~0.0300%、
を含有する、請求項1に記載の方向性電磁鋼板。 - 請求項1に記載の方向性電磁鋼板を製造する方法であって、
質量%で、C:0.020~0.100%、Si:2.50~4.00%、Mn:0.050~1.000%、S+Se:合計で0.005~0.080%、Sol.Al:0.010~0.070%、N:0.005~0.020%、Bi+Te+Pb:合計で0~0.0300%、Sb:0~0.50%、Sn:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Cu:0~1.0%を含有し、残部がFe及び不純物からなる化学組成を有する鋼片を加熱した後に熱間圧延し、熱延鋼板を得る熱間圧延工程と、
任意に、前記熱延鋼板を焼鈍して、熱延焼鈍鋼板を得る熱延板焼鈍工程と、
前記熱延鋼板または前記熱延焼鈍鋼板に対し、一回の冷間圧延、又は、中間焼鈍をはさむ複数の冷間圧延を施して、冷延鋼板を得る冷間圧延工程と、
前記冷延鋼板に対して脱炭焼鈍を施して、脱炭焼鈍鋼板を得る脱炭焼鈍工程と、
前記脱炭焼鈍鋼板に対して焼鈍分離剤を塗布した後に、仕上げ焼鈍を施す仕上げ焼鈍工程と、
前記仕上げ焼鈍工程後の鋼板表面の板幅方向全体に対して、下記式(1)を満たす条件でウェットブラストにより表面加工を施す表面加工工程と、
前記表面加工工程後の前記鋼板表面に張力付与性絶縁被膜を形成する絶縁被膜形成工程と、
を含み、
前記焼鈍分離剤は、MgOとAl2O3とを85質量%以上含有し、前記MgOと前記Al2O3との質量比であるMgO:Al2O3が3:7~7:3の範囲内であり、かつ、ビスマス塩化物を0.5~15質量%含有する、
方向性電磁鋼板の製造方法。
0.15 ≦ (S×c×ρ)/(6×v×W) ≦ 3.00 ・・・式(1)
ここで、上記式(1)において、
S:前記ウェットブラストに用いるスラリーの流量(L/分)
c:前記ウェットブラストに用いる研磨剤の濃度(体積%)
ρ:前記ウェットブラストに用いる前記研磨剤の密度(kg/m3)
v:前記スラリーが吐出されるノズルと鋼板との相対速度(mm/秒)
W:前記スラリーが吐出される前記ノズルの幅(mm)
である。 - 前記脱炭焼鈍工程では、500℃以上600℃未満の温度域における昇温速度S1(℃/秒)と、600℃以上700℃以下の温度域における昇温速度S2(℃/秒)と、が、以下の式(2)~式(4)をそれぞれ満足する、
請求項3に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
300 ≦ S1 ≦ 1000 ・・・式(2)
1000 ≦ S2 ≦ 3000 ・・・式(3)
1.0 < S2/S1 ≦ 10.0 ・・・式(4) - 前記鋼片は、前記化学組成として、
Bi+Te+Pb:合計で0.0005~0.0300%、
を含有する、請求項3又は4に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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