JPH01139722A - 二方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

二方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH01139722A
JPH01139722A JP29782587A JP29782587A JPH01139722A JP H01139722 A JPH01139722 A JP H01139722A JP 29782587 A JP29782587 A JP 29782587A JP 29782587 A JP29782587 A JP 29782587A JP H01139722 A JPH01139722 A JP H01139722A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧延方向ならびに圧延方向に直角な方向に
磁化容易軸<001 >方位を有するとともに圧延面に
(1001面が現れている(ミラー指数で(100) 
<001 >)結晶粒から構成される、所謂二方向性電
磁鋼板の製造方法に関する。
圧延方向に特に磁化され易く、鐵撰値が低い一方向性電
磁鋼板が製造、されている。この一方向性電磁鋼板は、
鋼板の圧延面に(1101面が現れ、圧延方向に磁化容
易軸である<001 >方位を有する(ミラー指数で(
1101<001 ’>>結晶粒から構成されている。
二方向性電磁鋼板は、圧延方向ならびに圧延方向に直角
な方向に磁化容易軸を有し二方向で磁気特性が優れてい
るから、圧延方向にのみ磁気特性が優れている一方向性
電磁鋼板(たとえば、圧延方向におけるB1゜値: 1
.92Tesla 、圧延方向に直角な方向における8
1+l値: 1.45Tesla)に比し、磁性が優れ
ており、特に大型回転機器用の磁芯材料として用いると
有利である。
一方、小型静止器の分野では一般的に、磁化容易軸を高
度に集積させていない冷間圧延無方向性電磁鋼板が用い
られているが、この分野においても上記二方向性電磁鋼
板を用いると、機器の小型化、効率向上の面で極めて有
効である。
叙上の如く、二方向性を磁鋼板は、一方向性電磁鋼板に
比し優れた特性を有している処から、その製品化が待望
されてきたにも拘わらず今日まで工業製品として一般的
に使用されるに至っていない。
実験室規模では、各種の製造方法が発表されているけれ
ども、何れも工業的規模の製造プロセスとしては問題が
ある。
先行技術として1つの方法は、特公昭37−7110号
公報に開示されているように、極性ガスたとえば、硫化
水素を含む雰囲気中で高温焼鈍を行い、(100) <
001 >方位粒を二次再結晶させる方法である。しか
しながら、この方法は、鋼板表面雰囲気を厳密に制御す
る必要があり、大量生産プロセスには不都合である。
先行技術としてもう1つの方法は、田口悟等による特公
昭35−2657号公報に開示されている方法である。
この田口悟等による方法は、一方向に冷間圧延を行った
後、前記圧延方向に直角な方向に冷間圧延を行う、所謂
「交叉冷間圧延法」である。
この交叉冷間圧延法によれば、比較的高い磁化特性(B
、。の値で表示されるTe5la)が得られるけれども
、その製造方法の煩雑さに起因するコスト高に見合うだ
けの優れた磁気特性を有しないため、従来の一方向性電
磁鋼板に対抗できない。
一方向性電磁鋼板の磁化特性Bl<1は、特公昭40−
15644号公報、特公昭51−13469号公報に開
示された技術が発明されて以来急速に進歩し、B1゜≧
1.89TeslaがJISで規格化されており、B1
0値が1.92Tesla前後の製品が市販されている
かかる状況下で1.二方向性電磁鋼板においても、前記
一方向性電磁鋼板に匹敵する磁化特性(B +。)を有
することが必要である。二方向性電磁鋼板の磁化特性を
向上せしめる方法として、特公昭38−8213号公報
に、熱間圧延材を焼鈍した後に相互に直交する方向に冷
間圧延する方法が提案されたが、この方法によっても得
られる磁化特性は、必ずしも十分なものとは言えない。
磁芯材料は、上記磁化特性の他に鐵損特性が優れている
(鐵損値W/kgが低い)ことが必要である。鐵損特性
を良くするためには、B1゜値を高くすること、製品板
厚を薄くすることが特に有効であり、一方向性電磁鋼板
の分野では、0.2:3n厚さまでJISによって規格
化されている。
然るに、かかる板厚の電磁鋼板で(100)<001 
>方位粒を得ることは、極めて困難であり、特公昭35
−2657号公報、特公昭38−8213号公報に開示
された何れのプロセスにおいても、最終板厚は0.3 
uが限度である。
そこで、改良技術として、特公昭35−17208号公
報に開示されている技術が提案されたが、この方法にお
いては、冷間圧延と焼鈍が追加され、製造コストを著し
く高いものにする。加えて、得られる製品の磁化特性B
、。は、1.85Tesla以下であり、最終板厚も0
.294mm止まりである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、高い磁化特性をもつ二方向性電磁鋼板薄手製
品を低い製造コストで製造できる技術を確立することを
目的としてなされた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、高い磁束密度を有する二方向性電磁鋼板を、
1回の交叉冷間圧延で安定して製造し得るとともに、最
終板厚も0.30m未満とすることを可能ならしめるも
のである。
以下に、本発明の詳細な説明する。
本発明は、交叉冷間圧延によって最終板厚とした鋼板に
、最終冷間圧延後仕上焼鈍過程における(1001 <
001 >方位粒の発現までの間で鋼板表面から一定量
の窒素を侵入させることにより、(100) <001
 >方位粒の優先成長を促し、高い磁束密度を有する二
方向性電磁鋼板を得るようにした点によって特徴づけら
れる。
最終冷間圧延後仕上焼鈍過程における(100 )<0
01 >方位粒の発現までの間で鋼板表面から一定量の
窒素を侵入させる手段は、特に限定しない。
たとえば、最終冷間圧延後に行なわれる脱炭を目的とし
た短時間焼鈍中又は脱炭焼鈍後の追加焼鈍中に、窒化能
のある雰囲気下で鋼板を窒化処理する方法或は仕上焼鈍
過程における(100 ) <001 >方位粒の発現
までの鋼板の昇温を、窒化能のある雰囲気下に行う方法
を適用することができる。
前記仕上焼鈍の対((ストリップコイルであって、スト
リップコイルが大型である場合には、ストリップの層間
に窒素が侵入し難く鋼板の窒化が不十分となる恐れがあ
るから、ストリップの層間隙を一定量以上確保するか或
は仕上焼鈍に先立ってストリップ表面に塗布する焼鈍分
離剤中に、仕上焼鈍過程で窒素を放出する金属窒化物、
アンモニア化物を添加する等の措置を採ることが望まし
い。
本発明において、鋼板中に侵入させた窒素は、おそらく
、八1 N 、 Si3N4.(Aj2.5i)N等の
微細析出物として(100) <001 >方位結晶粒
の優先成長を促進しているものと考えられるが、その真
は明らかでない。
次に、本発明の構成要件を説明する。
本発明における冷間圧延工程は、基本的には特公昭35
−2657号公報或は特公昭38−8213号公報に開
示されているプロセスにおける冷間圧延工程と同じであ
る。
本発明にあっては、熱延板は、酸洗された後−方向に4
0〜80%の圧下率を適用する冷間圧延を行い、続いて
前記一方向に交叉する方向に30〜70%の圧下率を適
用する冷間圧延を行う。
熱延板に、750〜1200℃の温度域で30秒〜30
分間の短時間焼鈍を施すと、製品の磁束密度を高くする
ことができるが、製造コストを高めるから望む磁束密度
の水準との対応によって短時間焼鈍のt果合を決めると
よい。短時間焼鈍を行うプロセスの場合、短時間焼鈍に
引き続き上記二方向の冷間圧延が行なわれる。
冷間圧延前の素材としては、通常の珪素鋼熱延板を採用
できる。また、溶鋼を連続鋳造して得られるホットゲー
ジ板、例えば1.5〜3.0關厚さの連続鋳造薄帯(ス
トリップ)を用いることもできる。
素材が含有する成分としては、Si:0.8〜4.8%
、酸可溶性Al :0.008〜0.048%、残部:
Feおよび不可避的不純物であり、これらを必須成分と
してそれ以外は限定しない。
Siは、含有量が4.8%を超えると、冷間圧延時に材
料が割れ易く圧延不可能となる。一方、St含有量は、
少なければ少ないほど製品の磁束密度を高めるから好ま
しいけれども、仕上焼鈍時にα−γ変態が生じると結晶
の方向性を破壊するので、α−γ変態の生じない1.8
%以上を限定範囲とする。
酸可溶性AJは、0.008〜0.048%の範囲で、
製品の磁束密度B、1゜が1.85Tesla以上とな
る。特に、酸可溶性A1:  0.018〜0.036
%(7)範囲内では、製品の磁束密度B1゜が1.92
Tesla以上の、今までにない高いものとなる。
残部は、Feおよび不可避的不純物である。
上記成分からなる溶鋼は、鋳造−熱間圧延或は溶鋼を連
続鋳造して直接的に、薄鋼板(ホットゲージ)とした後
、直ちに或は短時間焼鈍工程を経て交叉冷間圧延を行う
最初に行う冷間圧延の方向が、素材の熱間圧延或は連続
鋳造方向と一致する方が、該方向に直角な方向に冷間圧
延する場合よりも製品の磁束密度が高くなる。
しかし、最初に行う冷間圧延の方向が、素材の熱間圧延
或は連続鋳造方向に直角な方向である場合であっても、
得られる製品の結晶方位が(1001<001 >或は
その近傍の二方向性電磁鋼板であることに変わりはない
冷間圧延後の材料は、通常、鋼中に含まれる微量のCを
除くため、湿水素雰囲気中、750〜1000℃の温度
域で短時間の脱炭焼鈍を行う。
本発明を特徴づける鋼板中への窒素増量処理は、最終冷
延後に行う短時間処理工程即ち前記脱炭焼鈍中又は脱炭
焼鈍後の追加焼鈍で、或いは、仕上焼鈍の昇温過程の何
れかで行なわれる。
ここでは、脱炭焼鈍後の追加焼鈍を、アンモニア含有雰
囲気中で種々の時間行い、鋼板中の窒素量を種々変化さ
せたときの製品の磁束密度を示す。
そのときの処理プロセスは、以下の通りであった。
C:  0.055%、Si:3.23%、酸可溶性A
β:0.028%、total N : 0.0073
%、残部二Feおよび不可避的不純物からなる1、65
11I厚さの熱延板に、1000℃で2分間の焼鈍を施
した後、熱間圧延におけると同一・方向に65%の圧下
率で冷間圧延し史中に、前記冷間圧延方向に交叉する方
向(実質的に直交方向)に60%の圧下率を適用する冷
間圧延を行った。
かくして得られた冷延板に、湿水素雰囲気下、810℃
で90秒間の脱炭焼鈍を行った。この脱炭焼鈍後の材料
の窒素含有量は、素材におけるそれと同じ0.0075
%であり、この段階では窒化していない。
脱炭焼鈍後の材料を、Nil、:10%を含有する雰囲
気中、550℃で(10〜360)秒間追加焼鈍して窒
化した。
こうして得られた材料に、焼鈍分離剤としてMgOを塗
布し乾燥した後(25%N2+75%Hz)雰囲気中で
昇温し、100%H2雰囲気中で1200’Cで20時
間の純化焼鈍を行った。得られた製品のB、。値と、仕
上焼鈍前に行った追加焼鈍(鋼板の窒化処理)による窒
素増量との関係を、第1図に示す。
第1図から明らかなように、増窒素処理を行わないと、
二次再結晶が起こらず磁束密度(B、。4t )が低い
。一方、窒素増量が多過ぎると、製品の結晶粒が極めて
大きくなり、(1001<ool >以外の方位粒の出
現頻度が高くなり、B1゜値が低くなる。
窒素増量が0.002〜0.060%の範囲で、1.8
8Tesla以上のB、。値が得られ、0.0060〜
0.0200%の範囲で、最も高い磁束密度の製品が得
られる。
上記以外の窒素増量手段としては、焼鈍分離剤中に、仕
上焼鈍過程で分解して窒素を放出し鋼板を窒化する、金
属窒化物、アンモニア化物を添加する方法或は脱炭焼鈍
における雰囲気に窒化能を持たせて材料を処理する方法
が手段となり得、特に拘らない。
しかしながら、冷間圧延前の材料に対して窒素増量処理
を行ってもその効果はなく、冷間圧延後の焼鈍過程で窒
素増量を行ったときのみ、効果がある。
〔実施例〕
実施例1 重量%で、C:  0.048%、Si:3.40%、
Mn:0.14%、酸可溶性AI! 7 0.023%
、total N :0.0035%、残部:Feおよ
び不可避的不純物からなる、1.65mm厚さの熱延板
を、1070℃で2分間焼鈍し、熱間圧延方向と同一方
向に65%の圧下率を通用する冷間圧延を行った。さら
に、前記冷間圧延方向に交叉する方向に60%の圧下率
を適用する冷間圧延を行って、0.23m−の最終板厚
とした。
この冷延板を、湿水素雰囲気中、810℃で90秒間脱
炭焼鈍した。。
次いで、焼鈍分離剤として、MnNを、それぞれ0,2
.5および10%含有するMgOを材料に塗布した後、
N!:10%十Hz:90%の雰囲気中で昇温し、Hz
  :  100%の雰囲気中、1200℃で20時間
の純化焼鈍を行う仕上焼鈍を行った。
こうして得られた製品の13+o値と、上記N2 :1
0%十Hz:90%の雰囲気中での昇温過程900℃の
段階で加熱を停止(切電)して材料を取りだし分析した
鋼板のtotal N量を、第1表に示す。第1表から
明らかなように、焼鈍分離剤中にMnN添加がなく窒素
増量が少ない場合は、製品のB、。値が低い。これに比
し、焼鈍分離剤中にMnNを添加し、適切な窒素増量が
ある場合は、製品のB、。値が高い。
以下余白 第  1  表 実施例2 実施例1におけると同一の成分からなる、厚さ1.4 
amの熱延板を、1070℃で2分間焼鈍した。次いで
、熱間圧延の方向と同一の方向に50%および65%の
圧下率を適用する冷間圧延を行い、更に前記冷間圧延方
向に交叉する方向にそれぞれ67%および53%の圧下
率を適用する冷間圧延を行って0.23 mの最終板厚
とした。
他方、上記材料とは別に、熱間圧延方向に交叉する方向
に50%および65%の圧下率を適用する冷間圧延を行
い、更に前記冷間圧延方向に交叉する方向にそれぞれ6
7%、53%の圧下率を適用する冷間圧延を行って0.
23mの最終板厚とした。
この4種類の冷延板を、湿水素雰囲気中、810℃で9
0秒間脱炭焼鈍した。
得られた材料に、焼鈍分離剤として、10%のMnNを
含有するMgOを塗布した後、Nz:10%+H2:9
0%の雰囲気中で昇温し、H2:  100%の雰囲気
中、1200℃で20時間純化焼鈍する、仕上焼鈍を行
った。
得られた製品のB10値を、第2表に示す。
第1回目、第2回目の冷間圧延の如何に拘わらず、はぼ
同一のB、。値が得られた。
第2表 実施例3 実施例1におけると同一の成分からなる、】、8酊厚さ
の熱延板を、1つは熱間圧延まま、他の1つは950℃
で2分間、更に他の1つは1070’lll:で2分間
焼鈍した。
これらを、熱間圧延方向と同一方向に63%の圧下率を
適用する冷間圧延を行い、更に前記冷間圧延方向に交叉
する方向に55%の圧下率を適用する冷間圧延を行って
0.30mmの最終板厚とした。
こうして得られた3種類の冷延板を、湿水素雰囲気中、
810℃で120秒間脱炭焼鈍した。次いで、焼鈍分離
剤として、10%のMnNを含有するMgOを塗布した
後、Nz:10%+H2:90%の雰囲気中で昇温し、
Hz  :  100%雰囲気中で純化焼鈍する仕上焼
鈍を行った。
得られた製品の81111値を、第3表に示す。
熱延板焼鈍を行うと、特に高いB1゜値の製品が得られ
、現在の一方向性電磁鋼板の冷間圧延方向におけると同
等以上の81゜値をもつ二方向性電磁鋼板を得ることが
できた。
第3表 実施例4 重量%で、C:  0.051%、Si:3.25%、
Mn :0.12%、total N : 0.006
5%、残部:Feおよび不可避的不純物からなる溶鋼に
Alを添加し、それぞれ0.005%、  0.009
%、  0.020%、  0.032%および0.0
58%の酸可溶性A1含有量とした。この溶鋼から2.
0龍厚さの熱延板を得、1070℃で2分間焼鈍した。
次いで、熱間圧延方向と同一方向に、67%の圧下率を
適用する冷間圧延を行い、tの圧下率を適用する冷間圧
延を行って、0.30mmの最終板厚とした。
この冷延板を、湿水素雰囲気中、810℃で120秒間
脱炭焼鈍した。次いで、10%のNHjを含む雰囲気中
、800℃で60秒間の窒素増量処理を行った。
処理後の鋼板の窒素含有量は、0.028%であった。
この材料(鋼板)に焼鈍分離剤としてMgOを塗布した
後、Nz  : 10%+Hz  : 90%の雰囲気
中で昇温し、Hz  :  100%雰囲気中、120
0”c”i’20時間純化焼鈍する仕上焼鈍を行ったd
得られた製品の81゜値を、第4表に示す。
本発明で規定する範囲の酸可溶性A1を含有したとき、
高いB、。値の製品が得られた。
第4表 〔発明の効果〕 この発明は、以上延べたように構成しかつ、作用せしめ
るようにしたから、現在、最高レベルの一方向性電磁鋼
板の冷間圧延方向におけるB、。値と同等以上のB、。
値を二方向にもつ、二方向性電磁鋼板を、簡潔なプロセ
スで製造し得る効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のプロセスによって最終的に得られた
製品の、それぞれの冷間圧延方向における8 10値を
、窒素増量との関係において示した図である。 第1図 手続補正書く自発) 昭和63年3月77日 特許庁長官 小 川 邦 夫 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第297825号 2、発明の名称 二方向性電磁鋼板の製造方法 3、 補正をする者 事件との関係   特許出願人 名称 (665)新日本製鐵株式会社 4、代理人 住所 〒105東京都港区虎ノ門−丁目8番10号5、
補正の対象 (11明細書の「特許請求の範囲」のプ則(2)  同
書の「発明の詳細な説明」の欄6、補正の内容 (1)明細書の「特許請求の範囲」を別紙の通りに補正
する。 (2)同書の「発明の詳細な説明」の欄(イ)同書16
頁第1表中の「鋼板中の増TiN 旦Jをr鋼板中の増
total NIJに補正する。 (II+)同書16頁下から4行の「上記材料とは別に
」を「上記熱延板を1070℃で2分間焼鈍しな後」 を削除する。 7、添付書類の目録 (1)特許請求の範囲          1通2、特
許請求の範囲 1)重量%で、Si二1,8〜4.8%、酸可溶性Al
:0.008〜0.048%、残部:Fe及び不可避的
不純物からなる珪素鋼板に、40〜80%の圧下率を適
用する冷間圧延を施し、更に前記冷間圧延にお的不純物
からなる珪素鋼板に、30〜70%の圧下率を適用する
冷間圧延を行い、次いで750〜1000℃の温度域で
短時間焼鈍を施した後、900〜1200℃の温度域で
最終焼鈍する二方向性電磁鋼板の製造方法において、1
1+1記30〜70%の圧下率を適用する最終冷間圧延
の後に行う短時間焼鈍工程或は最終焼鈍工程における二
次再結晶の発現以前の昇温過程で、材料のN含有量がt
otal Niとして0.002〜0.060%となる
如く窒化せしめることを特徴とする二方向性電磁鋼板の
製造方法。 2) 重量%で、S i : 1.8〜4.8%、酸可
溶性A1:0.008〜0.048%、残部Fe及び不
可避的不純物からなる珪素鋼板に、40〜80%の圧下
率を適用する冷間圧延を施し、更に、前記冷間圧延にお
的不純物からなる珪素鋼板に、30〜70%の圧下率を
適用する冷間圧延を行い、次いで750〜1000℃の
温度域で短時間焼鈍を施した後、900〜1200℃の
温度域で最終焼鈍する二方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、前記40〜80%の圧下率を適用する冷間圧延に
先立って珪素鋼板に750〜1200℃の温度域で30
秒〜30分間の焼鈍を行うとともに、前記30〜70%
の圧下率を適用する最終冷間圧延の後に行う短時間焼鈍
工程或は最終焼鈍工程における二次再結晶の発現以前の
昇温過程で、材料のN含有量がtotal N量として
0 、002〜0 、060%となる如く窒化せしめる
ことを特徴とする二方向性電磁鋼板の製造方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)重量%で、Si:1.8〜4.8%、酸可溶性Al
    :0.008〜0.048%、残部:Fe及び不可避的
    不純物からなる珪素鋼板に、40〜80%の圧下率を適
    用する冷間圧延を施し、更に前記冷間圧延における圧延
    方向に交叉する方向に、30〜70%の圧下率を適用す
    る冷間圧延を行い、次いで750〜1000℃の温度域
    で短時間焼鈍を施した後、900〜1200℃の温度域
    で最終焼鈍する二方向性電磁鋼板の製造方法において、
    前記30〜70%の圧下率を適用する最終冷間圧延の後
    に行う短時間焼鈍工程或は最終焼鈍工程における二次再
    結晶の発現以前の昇温過程で、材料のN含有量がtot
    alN量として0.002〜0.080%となる如く窒
    化せしめることを特徴とする二方向性電磁鋼板の製造方
    法。 2)重量%で、Si:1.8〜4.8%、酸可溶性Al
    :0.008〜0.048%、残部Fe及び不可避的不
    純物からなる珪素鋼板に、40〜80%の圧下率を適用
    する冷間圧延を施し、更に、前記冷間圧延における圧延
    方向に交叉する方向に、30〜70%の圧下率を適用す
    る冷間圧延を行い、次いで750〜1000℃の温度域
    で短時間焼鈍を施した後、900〜1200℃の温度域
    で最終焼鈍する二方向性電磁鋼板の製造方法において、
    前記40〜80%の圧下率を適用する冷間圧延に先立っ
    て珪素鋼板に750〜1200℃の温度域で30秒〜3
    0分間の焼鈍を行うとともに、前記30〜70%の圧下
    率を適用する最終冷間圧延の後に行う短時間焼鈍工程或
    は最終焼鈍工程における二次再結晶の発現以前の昇温過
    程で、材料のN含有量がtotalN量として0.00
    2〜0.080%となる如く窒化せしめることを特徴と
    する二方向性電磁鋼板の製造方法。
JP29782587A 1987-11-27 1987-11-27 二方向性電磁鋼板の製造方法 Granted JPH01139722A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5082509A (en) * 1989-04-14 1992-01-21 Nippon Steel Corporation Method of producing oriented electrical steel sheet having superior magnetic properties
US5370748A (en) * 1990-04-20 1994-12-06 Nippon Steel Corporation Process for manufacturing double oriented electrical steel sheet having high magnetic flux density
US5888314A (en) * 1991-01-08 1999-03-30 Nippon Steel Corporation Process for preparation of oriented electrical steel sheet having high flux density
US11802319B2 (en) 2017-12-26 2023-10-31 Posco Co., Ltd Double oriented electrical steel sheet and method for manufacturing same

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