JPH04337029A - 一方向性電磁鋼板の1次再結晶焼鈍方法 - Google Patents
一方向性電磁鋼板の1次再結晶焼鈍方法Info
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- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
使用される一方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
心に使用され、鉄損(鉄心中で生じるエネルギー損失)
が低いことを要求される。鉄損を低くするためには、鋼
板の励磁特性を高めることが必須要件となる。励磁特性
は通常磁束密度B8(磁場の強さ 800A/mでの磁
束密度)で表される。B8は結晶の磁化容易軸である<
001>軸がどの程度鋼板の圧延方向に平行に揃ってい
るかによって決まる。一方向性電磁鋼板の場合、二次再
結晶集合組織をゴス方位と呼ばれる{110 }<00
1 >方位に高度に集積させることにより、高磁束密度
化が達成されている。
本願発明の対象とする鋼を含む組成の一方向性電磁鋼板
の製造において、B8が一次再結晶粒の平均粒径(以下
一次粒径と略称)に強く依存していること、つまり、不
適正な一次粒径の鋼板では低位の磁束密度が得られたり
二次再結晶不良が発生すること、したがって、高いB8
を得るためには一次粒径を適正な範囲に制御しなければ
ならないことを指摘し、一次再結晶焼鈍終了後から二次
再結晶焼鈍開始までの途中段階で一次粒径を測定し、そ
の測定結果をその後行われる一次再結晶焼鈍条件に反映
させるフィードバック制御を行うことを特徴とする磁気
特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法を提案した。
晶焼鈍はストリップの連続焼鈍によって行われるので、
一次粒径が不適正な場合、その不適正な一次粒径を検出
して一次再結晶焼鈍条件を変更し、適正な一次粒径が得
られるようになるまでにかなりの時間がかかり、この間
不適正な一次粒径の鋼板が製造され続けることである。 この時間を通常の方法によって見積もると、試料採取→
試料研磨→粒径測定→焼鈍条件へのフィードバック制御
→炉状態の適正条件への移行等の段階を経なければなら
ず、少なくとも30分は必要である。現在の工業規模の
一次再結晶焼鈍によれば、この間に通板される鋼板は重
量にて1トンを超える。
記の問題点を解決すべく、迅速な一次粒径測定法を提案
した。これは、焼鈍後の通板走行中の鋼板の鉄損値をオ
ンライン測定し、これをモニターとして一次粒径を知る
方法で、粒径測定までに要する時間をほぼ0分に短縮で
き、上記の問題点の軽減に大きく寄与し得る。しかし、
中山らの方法によっても尚問題が残る。それは、測定一
次粒径が適正粒径から大きくずれている場合、焼鈍条件
変更のフィードバック制御をかけてから適正な条件に移
行するのに、工業規模の長大な焼鈍炉では少なくとも1
0分程度の時間を必要とし、この間不適正な一次粒径を
もつ鋼板が製造され続けることである。このようにして
製造された製品コイルは、一次再結晶焼鈍工程における
通板の先頭部分の数 100kgが低い磁束密度を持つ
か場合によっては二次再結晶不良を生じ、コイル全体の
商品価値を著しく下げることになる。
は、化学成分や一次再結晶焼鈍にいたるまでの各種工程
の処理条件のばらつきにある。これらのばらつきのため
に、溶製から冷延までの工程を同一設定条件下で処理さ
れた鋼であっても、同じ一次再結晶焼鈍条件で焼鈍され
たにもかかわらず一次粒径が異なったものとなることが
生じるのである。現状技術レベルでは、化学成分や一連
の工程条件のばらつきを完全になくすことは不可能であ
り、上記の問題解決のため何らかの対応策が求められる
。
焼鈍の実施に先だって、その鋼板で適正一次粒径を実現
する一次再結晶焼鈍温度を予測し、これに基づいて該鋼
板の一次再結晶焼鈍温度の設定値のフィードフォアード
的変更を可能にすることによって、或いはさらに、素材
ロット間の適正焼鈍温度の格差が小さくなるように素材
ロットの焼鈍順序を調整することによって、該鋼板先頭
部分に発生する可能性のある不適正一次粒径の不適正の
程度を著しく小さくする方法を提供する。
:2.8〜3.8%、C: 0.020〜0.070
%、酸可溶性Al: 0.020〜0.035 %、N
:0.0050〜0.0090%、Mn :0.05〜
0.20%、S: 0.010%以下を含有し、残部は
実質的にFe である化学組成を持つ鋼のスラブを、1
200℃以下の温度にスラブ加熱する熱延によって熱延
板となし、必要に応じ熱延板焼鈍し、酸洗し、1回また
は中間焼鈍を挟む2回の冷延によって最終板厚の冷延板
となし、脱炭を兼ねて一次再結晶焼鈍し、焼鈍分離剤を
塗布後巻き取ってコイルとなして二次再結晶焼鈍する一
連の工程に、一次再結晶焼鈍後から二次再結晶開始以前
の何れかの段階でインヒビター形成のための窒化を行う
工程を付加した一方向性電磁鋼板の製造方法において、
前記一次再結晶焼鈍に先だって最終の冷延前の焼鈍時の
固溶N量を検出し、この結果に基づいて前記冷延板の一
次再結晶焼鈍の設定温度を変化させて上記焼鈍を施すこ
とを特徴とする一方向性電磁鋼板の一次再結晶焼鈍方法
であり、これによって吉富ら中山らの技術によっても尚
発生の可能性のあるストリップ先頭部分の不適正一次粒
径の発生を著しく軽減できる方法を提供する。
の関係を示す図である。供試鋼は、重量にて、C: 0
.056%、Si :3.24%、酸可溶性Al :
0.027%、N:0.0076%、S: 0.006
%、Mn :0.15%を含有する鋼のスラブを115
0℃に加熱後熱延して2.0mm厚の熱延板となし、1
000〜1200℃×60sec の熱延板焼鈍を行い
、酸洗し、1回の冷延によって0.23mm厚の冷延板
となし、脱炭を兼ねて 810〜 950℃の温度で一
次再結晶焼鈍し、引き続いてNH3 を含む焼鈍ガス中
で 750℃×30sec の窒化焼鈍(窒化量約11
0ppm) を行い、 MgOを主体とする焼鈍分離剤
を塗布し、通常の方法で二次再結晶焼鈍を施し、熱延板
焼鈍温度と一次再結晶焼鈍温度の組み合わせにより、広
い範囲の一次粒径が得られている。
は 100%2次再結晶し、この範囲では一次粒径が大
きい程B8が高くなる。ところが一次粒径が25μm以
上になると、二次再結晶不良が発生するようになり、B
8が著しく低下する。つまり、最も高いB8に対応する
一次粒径は二次再結晶不良発生の下方限界粒径でもあり
、高いB8を狙えば狙うほど二次再結晶不良発生の危険
率も高くなる。一次粒径制御の精度が低ければ、狙いと
する一次粒径は二次再結晶不良発生の限界粒径よりかな
り小さいものとなり、期待されるB8は低いものとなら
ざるを得ない。逆に一次粒径制御の精度が高いと、最高
B8に対応する粒径により近い粒径を狙うことが可能と
なり、高位に安定したB8を期待できる。この意味で、
一次粒径の制御は一方向性電磁鋼板の製造において極め
て重要な意味をもつ。
一次粒径の25μmと言う値は普遍的な値ではなく、鋼
の化学成分や他の工程条件によって変化する。例えば、
同一化学組成の鋼を同一工程条件で処理して異なった板
厚の製品を製造する場合でも、二次再結晶焼鈍時の鋼中
Al の酸化や脱Nの挙動に、即ちインヒビター挙動に
板厚(単位体積当たりの表面積)が影響し、上記限界粒
径が変化することになる。このように限界粒径は、品種
毎の各製造プロセスに対応して異なった値となる。工業
生産においては、製品はそれぞれの品種に対応する標準
工程条件にしたがって処理される。一方向性電磁鋼板の
製造技術は高度に洗練されているけれども、それでも尚
ある程度の工程条件のばらつきが不可避的に生じる。一
次粒径のばらつきは、これら溶製(化学成分)から一次
再結晶焼鈍にいたる一連の工程の非常に多くの条件因子
のばらつきの影響として生じる。この一次粒径のばらつ
きに工業的生産工程のどの因子の変動が最も大きな原因
となっているかを究明することが、一次粒径のばらつき
防止策を講じる上で極めて重要な課題となる。
が一次粒径へ及ぼす影響の度合い、および工業生産工程
における諸条件のばらつき等を調査した。その結果、工
業生産される鋼の一次粒径のばらつきの主要原因の1つ
として、化学成分のAl およびNの含有量のばらつき
を突き止めるにいたった。これを出発点としてAl お
よびN含有量が一次粒径に影響する機構、および成分、
工程条件と一次粒径の関係について研究を進め、次の理
解に達した。
)が低いので、スラブ中の粗大な AlN等の析出物は
未固溶のまま冷延板中に残留し、したがって一次再結晶
焼鈍時のインヒビター(以下一次インヒビターと略称)
強度が低く、一般的傾向として一次粒径が大きくなる。 この様な一次粒径に対し最終冷延前の焼鈍時の固溶N量
が強い影響を及ぼす。最終冷延前の焼鈍時の固溶N量が
多いと、固溶Nは焼鈍後に微細な AlNとして析出し
て一次インヒビター強度を高めるので、一次再結晶焼鈍
時の粒成長を抑制し、一次粒径を小さくする。この固溶
N量にAl とNの含有量の組み合わせが強く影響して
いることが分かった。
N〕および一次再結晶焼鈍温度Tと一次粒径Dとを関係
づける実験式を求めた。珪素鋼中の固溶N量は酒井(博
士論文〔東京大学〕(1981)) の式を解いた次式
によって求めた。すなわち、フェライト相中の固溶N量
〔%N〕αは、酸可溶性Al ,N,Si の含有量を
それぞれ%Al ,%N,%Si とし、 〔%N〕α={P+(P2 +1512×10Q
)1/2 }/54 (1
)ただし、 P=27・%N−14:%Al Q=−8296/T+1.687 −(384/T−0
.199)・%SiT:温度(°K) オーステナイト相における固溶N量〔%N〕γは、
〔%N〕γ={P+(P2 +1512×10G )1
/2 }/54 (2)た
だし、 G=−7400/T+1.95−(118/T+0.1
4)・%Siによって求めた。鋼中の全固溶N量〔%N
〕は、焼鈍時のオーステナイト相の比率をξとすれば、
次式で与えられる。
(3)最終冷延前
の焼鈍を1150℃(1423°K)の短時間焼鈍とし
、成分の平衡分配を無視すれば、Al :0.0240
〜0.0310wt%、N:0.0060〜0.009
0wt%の範囲では、〔%N〕γはN含有量%Nに等し
くなる。オーステナイト相比率ξは、Si ,Mn お
よびC含有量の異なる鋼について、1150℃×60s
ec焼鈍後水冷した試料のマルテンサイト相面積率に等
しいとし、これを実験的に求め、Si 当量(%Si
−0.5・%Mn)とC含有量%Cの関数として次のよ
うに定式化した。 ξ= 4.980・%C(%Si −0.5%Mn)−
4.826・%C−0.7456(%Si −0.5
・%Mn)+2.042
(4)次に、一次粒径を一次イン
ヒビター強度に関係する固溶N量〔%N〕と一次再結晶
温度T(℃)との関係として定式化した。主としてAl
およびN含有量の異なる表1に示す4種の鋼について
、1150℃スラブ加熱後2.0mm厚に熱延し、11
50℃×60sec → 900℃×120secの2
段の熱延板焼鈍し、1回の冷延により0.23mm厚の
冷延板となし、 800〜 870℃×90sec の
一次再結晶焼鈍を露点55℃の25%N2 +75%H
2 の焼鈍ガス中で行った。各鋼の焼鈍温度と粒径の関
係を図2に示す。
℃)の5次の関数として表した。 DA (T)= 1.17248×10−9
(T−800)5 − 3.01399×10−8(T
−800)4 − 1.03
582×10−5(T−800)3 + 1.3177
5×10−3(T−800)2
+ 5.49756×10−2(T−800)
+22.9 (5
) DB (T)= 4.72395×10−
9(T−800)5 − 5.42930×10−7(
T−800)4 + 2.8
0884×10−5(T−800)3 − 2.482
87×10−4(T−800)2
+ 3.49384×10−2(T−800)
+21.8 (
6) DC (T)= 2.95072×10
−8(T−800)5 − 3.65200×10−6
(T−800)4 + 1.
69017×10−4(T−800)3 − 2.91
142×10−3(T−800)2
+ 2.69480×10−2(T−800)
+20.5
(7) DD (T)= 3.01544×1
0−8(T−800)5 − 3.24403×10−
6(T−800)4 + 1
.32999×10−4(T−800)3 − 2.2
8621×10−3(T−800)2
+ 1.84738×10−2(T−800
) +19.0
(8)図2中の各鋼の一次粒径と焼鈍温度の関係を示
す曲線は、上記式(5)〜(8)を図示したものである
。
を焼鈍温度と固溶N量の関数として次のようにして求め
た。通常の工業生産においては、固溶N量〔%N〕が、
鋼A,Dの固溶N量〔%N〕A および〔%N〕D に
たいし、〔%N〕D ≦〔%N〕または〔%N〕≦〔%
N〕A となることは先ずないので、考えている鋼の1
150℃における固溶窒素量〔%N〕が鋼A,Bの固溶
N量〔%N〕A および〔%N〕B にたいし〔%N〕
A ≦〔%N〕≦〔%N〕B の時、鋼Aおよび鋼Bの
固溶窒素量に対する一次粒径の内挿点によってその鋼の
一次粒径D(T,〔%N〕)を求めた。
〕B −〔%N〕A ) (9) D(T,〔
%N〕)= DB (T) + CAB(DA (T)
− DB (T)) (
10)同様にして、〔%N〕B ≦〔%N〕≦〔%N〕
C の時、 CBC=(〔%N〕C −〔%N〕)
/(〔%N〕C −〔%N〕B ) (11)
D(T,〔%N〕)= DC (T) + CBC(
DB (T) − DC (T))
(12)同じく、〔%N〕C ≦〔%N〕≦
〔%N〕D の時、 CCD=(〔%N〕D −〔
%N〕)/(〔%N〕D −〔%N〕C ) (
13) D(T,〔%N〕)= DD (T) +
CBC(DC (T) − DD (T))
(14)式(10),(12),(
14)によって、上述の特定された工程条件で処理され
る鋼の一次粒径を、C,Si ,Mn ,酸可溶性Al
およびN含有量等を知ることにより、希望する一次粒
径を与える一次再結晶焼鈍温度(焼鈍時間は 90se
cに限定)を推定できる。
述べる。Si 含有量は、低い鉄損特性を得る観点から
2.8%以上が必要であり、3.8%を超えると冷間圧
延時に鋼板が破断するようになることから、Si :2
.8〜3.8%とした。C含有量は、 0.020%未
満でも 0.070%を超えても磁束密度が高位に安定
しないので、C: 0.020〜 0.070%とした
。酸可溶性Al 含有量は、二次再結晶に必要なインヒ
ビターとしての AlNを形成する観点から 0.02
0%以上が必要であり、 0.035%を超えると製品
表面に形成されるフォルステライト皮膜にベアスッポッ
トと呼ばれる皮膜欠陥が発生し易くなるため、酸可溶性
Al : 0.020〜 0.035%とした。
と製品の磁束密度が低位にばらつくことが多く、0.0
090%を超えると鋼板にブリスターと呼ばれる欠陥が
発生するようになるため、N:0.0050〜0.00
90%とした。S含有量は、Sが固溶の状態で存在して
も微細な MnSとして析出しても強いインヒビター効
果を発揮し、S含有量のばらつきが一次粒径のばらつき
の原因となるので、一次粒径制御の観点からSはできる
だけ少ない方が良く、S≦ 0.010%とした。Mn
の含有量は、不可避的に混入するSを粗大な MnS
として析出させる観点から0.05%以上が必要であり
、0.20%を超えると製品のフォルステライト被膜に
欠陥が発生し易くなることから、Mn:0.05〜0.
20%とした。
ことにより、従来必要とされた方向性電磁鋼板専用の高
温スラブ加熱炉を不要となして設備費と共にエネルギー
コストを軽減し、熱延板コイル端部の割れの発生頻度や
割れの程度を軽減して歩留まりを向上する観点から12
00℃以下とした。しかしスラブ加熱温度は低いほど良
いのではなく、過度に低いと熱延が困難になるので、好
ましい範囲は1050〜1150℃である。
、1150℃スラブ加熱後2.0mm厚に熱延し、11
50℃×60sec →900℃×120secの2段
の熱延板焼鈍し、1回の冷延により0.23mm厚の冷
延板とし、 800〜 870℃(10℃間隔)×90
sec の一次再結晶焼鈍を露点55℃の25%N2
+75%H2 の焼鈍ガス中で行い、一次粒径を測定し
た。一次粒径は、鋼板の圧延方向に垂直な断面における
板厚全域の光学顕微鏡組織の画像解析によって求め、約
500個の結晶粒の平均粒径である。
よって各鋼の各焼鈍条件に対応する一次粒径を計算し、
その計算値と上記の実測一次粒径との関係を図3に示し
た。実測値は計算値と強い相関を持ち、一次粒径を式(
10),(12),(14)によって推定し得ることが
分かる。 (実施例2)図3より式(10),(12),(14)
による一次粒子の予測精度は±1μm程度であるから、
一次粒径の狙い値は図1から23〜24μmとなる。そ
こで一次粒径の狙い値を23.5μmとし、表2に示す
9種のそれぞれの鋼について式(10),(12),(
14)によって一次粒径が23.5μmになる焼鈍温度
(表2のT23.5)を求めた。次いで各鋼の冷延板を
温度T23.5×90sec で焼鈍し、一次粒径を測
定した。これらの一次粒径と、表2の9種の冷延板を一
律に 830℃×90sec の条件で焼鈍したときの
一次粒径とを図4に比較して示した。
合、鋼によっては明らかに二次再結晶不良発生の可能性
のある大きな一次粒径をもち、またある鋼では低い磁束
密度に対応する小さな一次粒径となっているのに対し、
本発明によるT23.5の温度で一次再結晶焼鈍された
場合は、9種の全ての鋼が二次再結晶不良発生の危険も
なくかつ高い磁束密度に対応する一次粒径をもつことが
明かとなった。
AlNを主たるインヒビターとして低温スラブ加熱を
前提とする一方向性電磁鋼板の製造において、不可避的
に標準値からのずれをもつ各種成分値の影響によって変
動する一次粒径にたいし、その変動分を補償して希望す
る一次粒径が得られる一次再結晶焼鈍温度を予測するこ
とができ、これに基づいて一次再結晶焼鈍の温度を制御
することは勿論、焼鈍素材のロット間の適正焼鈍温度の
落差が小さくなるように素材ロットの焼鈍順序等を調整
することにより、磁束密度を高位に安定して得る観点か
ら最も望ましい一次粒径を鋼板全体にわたって確保でき
るようになり、その工業的意義は甚大である。
図である。
素量の異なる4種の鋼における一次再結晶焼鈍温度と一
次粒径との関係を示す図である。
と測定された一次粒径の関係を示す図である。
なる9種の鋼における一律 830℃焼鈍による一次粒
径と本発明法によって予測された23.5μmの一次粒
径を与える焼鈍温度でそれぞれ焼鈍された場合の一次粒
径の比較を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量で、Si :2.8〜3.8%、
C: 0.020〜0.070 %、酸可溶性Al :
0.020〜0.035 %、N:0.0050〜0
.0090%、Mn :0.05〜0.20%、S≦
0.010%、残部:Fe および不可避的不純物から
なる鋼スラブを、1200℃以下の温度に加熱して熱間
圧延し、酸洗し、1回或は中間焼鈍を挟む2回以上の冷
間圧延によって最終板厚とした後、脱炭を兼ねる一次再
結晶焼鈍を施し、焼鈍分離剤を塗布し巻き取ってストリ
ップコイルとし、次いで、二次再結晶焼鈍する一連の工
程に、一次再結晶焼鈍後から二次再結晶焼鈍での二次再
結晶開始以前の何れかの段階で鋼板を窒化処理する工程
を付加した一方向性電磁鋼板製造プロセスに適用される
一次再結晶焼鈍方法であって、最終冷間圧延前の焼鈍過
程における鋼の固溶N量を検出し、その結果に基づいて
、15〜25μmの範囲内の一次再結晶粒を有する材料
を得るべく、その鋼の一次再結晶焼鈍の設定温度を変化
させる制御を行うようにしたことを特徴とする一方向性
電磁鋼板の一次再結晶焼鈍方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3109151A JPH0826399B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 一方向性電磁鋼板の1次再結晶焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3109151A JPH0826399B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 一方向性電磁鋼板の1次再結晶焼鈍方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04337029A true JPH04337029A (ja) | 1992-11-25 |
JPH0826399B2 JPH0826399B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=14502920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3109151A Expired - Fee Related JPH0826399B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 一方向性電磁鋼板の1次再結晶焼鈍方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0826399B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0726328A1 (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-14 | Kawasaki Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented silicon steel sheet having excellent characteristics |
US5720196A (en) * | 1995-04-18 | 1998-02-24 | Kawasaki Steel Corporation | Hot-rolling method of steel piece joint during continuous hot-rolling |
WO2014032216A1 (zh) | 2012-08-30 | 2014-03-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高磁感取向硅钢及其制造方法 |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3109151A patent/JPH0826399B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0726328A1 (en) * | 1995-02-13 | 1996-08-14 | Kawasaki Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented silicon steel sheet having excellent characteristics |
US5665178A (en) * | 1995-02-13 | 1997-09-09 | Kawasaki Steel Corporation | Method of manufacturing grain-oriented silicon steel sheet having excellent magnetic characteristics |
US5720196A (en) * | 1995-04-18 | 1998-02-24 | Kawasaki Steel Corporation | Hot-rolling method of steel piece joint during continuous hot-rolling |
WO2014032216A1 (zh) | 2012-08-30 | 2014-03-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高磁感取向硅钢及其制造方法 |
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---|---|
JPH0826399B2 (ja) | 1996-03-13 |
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