JPH04362132A - 二方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents
二方向性珪素鋼板の製造方法Info
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- JPH04362132A JPH04362132A JP13447891A JP13447891A JPH04362132A JP H04362132 A JPH04362132 A JP H04362132A JP 13447891 A JP13447891 A JP 13447891A JP 13447891 A JP13447891 A JP 13447891A JP H04362132 A JPH04362132 A JP H04362132A
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Landscapes
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二方向性珪素鋼板の製
造方法に関する。
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄系の材料では結晶軸に対する方向に依
って磁性を担う電子のエネルギー状態が異なり、ミラー
指数<100>軸の方向に磁化され易いという特徴を持
つ。この結晶磁気異方性を利用して、変圧器等の磁心に
用いられる一方向性電磁鋼板ではミラー指数で{110
}<001>と表現される結晶粒のみ(ゴス方位と呼ば
れる)を選択的に成長させ、鋼板面内の1方向の透磁率
を飛躍的に向上させた。
って磁性を担う電子のエネルギー状態が異なり、ミラー
指数<100>軸の方向に磁化され易いという特徴を持
つ。この結晶磁気異方性を利用して、変圧器等の磁心に
用いられる一方向性電磁鋼板ではミラー指数で{110
}<001>と表現される結晶粒のみ(ゴス方位と呼ば
れる)を選択的に成長させ、鋼板面内の1方向の透磁率
を飛躍的に向上させた。
【0003】この一方向性電磁鋼板({110}<00
1>)に対し、鋼板面内の直交する2方向に〈100〉
軸を配向させた二方向性電磁鋼板(ミラー指数で{10
0}<001>または{100}<011>)は、より
理想的な軟質磁性材料である。しかし、工業的なプロセ
スが煩雑であるにも拘わらず、十分な磁気特性が得られ
ないために、二方向性電磁鋼板が広く磁心材料として用
いられるには至っていない。
1>)に対し、鋼板面内の直交する2方向に〈100〉
軸を配向させた二方向性電磁鋼板(ミラー指数で{10
0}<001>または{100}<011>)は、より
理想的な軟質磁性材料である。しかし、工業的なプロセ
スが煩雑であるにも拘わらず、十分な磁気特性が得られ
ないために、二方向性電磁鋼板が広く磁心材料として用
いられるには至っていない。
【0004】従来の二方向性電磁鋼板の製造法には、大
別して次の3つの方法がある。 1)柱状粒よりなる方向性インゴットを用いる方法この
方法は、特公昭33−7509号公報あるいは特公昭3
3−7952号公報に開示されているように、温度傾斜
を維持した状態で柱状粒の発達したインゴットを製造し
、柱状粒の伸長方向と一定の角度関係を満たす方向に冷
間圧延し、再結晶を行わせる方法である。この方法の要
点は、特公昭33−7953号公報にあるように素材の
{100}<001>方位からのズレが、ある許容範囲
にあれば冷延・再結晶後に再び{100}<001>方
位の結晶粒となることにある。
別して次の3つの方法がある。 1)柱状粒よりなる方向性インゴットを用いる方法この
方法は、特公昭33−7509号公報あるいは特公昭3
3−7952号公報に開示されているように、温度傾斜
を維持した状態で柱状粒の発達したインゴットを製造し
、柱状粒の伸長方向と一定の角度関係を満たす方向に冷
間圧延し、再結晶を行わせる方法である。この方法の要
点は、特公昭33−7953号公報にあるように素材の
{100}<001>方位からのズレが、ある許容範囲
にあれば冷延・再結晶後に再び{100}<001>方
位の結晶粒となることにある。
【0005】2)表面エネルギーを利用する方法この方
法は、特公昭36−8554号公報、特公昭37−71
10号公報あるいは特公昭38−16212号公報にあ
るように、板厚の薄い素材を冷延・再結晶させる際に熱
処理の雰囲気を制御して、{100}面を板表面に持つ
結晶粒のみを再結晶させることを特徴とする製造法であ
る。
法は、特公昭36−8554号公報、特公昭37−71
10号公報あるいは特公昭38−16212号公報にあ
るように、板厚の薄い素材を冷延・再結晶させる際に熱
処理の雰囲気を制御して、{100}面を板表面に持つ
結晶粒のみを再結晶させることを特徴とする製造法であ
る。
【0006】3)クロス冷延する方法
この方法は、特公昭35−2657号公報に開示されて
いるように珪素鋼素材を一方向に冷間圧延した後、更に
この冷延と交差方向に冷間圧延を加え、短時間焼鈍と9
00〜1300℃の高温焼鈍を行う方法である。この方
法の原理は、クロス冷延により{100}<001>方
位粒の成長し易い素地になる集合組織を発達させ、Al
N等の粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶に依
って{100}<001>方位粒を発現させるものであ
る。
いるように珪素鋼素材を一方向に冷間圧延した後、更に
この冷延と交差方向に冷間圧延を加え、短時間焼鈍と9
00〜1300℃の高温焼鈍を行う方法である。この方
法の原理は、クロス冷延により{100}<001>方
位粒の成長し易い素地になる集合組織を発達させ、Al
N等の粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶に依
って{100}<001>方位粒を発現させるものであ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述してきたように、
二方向性電磁鋼板は3つの磁化容易軸の内、2つを鋼板
面内に配向させた理想的な磁性材料であるのに拘らず、
今日まで殆ど工業的に使用されていない。これは、現在
までに考案された製造方法を工業的に行うことが極めて
困難であるのに対し、期待されるほどの結晶方位の集積
度が得られないことによる。
二方向性電磁鋼板は3つの磁化容易軸の内、2つを鋼板
面内に配向させた理想的な磁性材料であるのに拘らず、
今日まで殆ど工業的に使用されていない。これは、現在
までに考案された製造方法を工業的に行うことが極めて
困難であるのに対し、期待されるほどの結晶方位の集積
度が得られないことによる。
【0008】例えば、1)の方向性インゴットを用いる
方法では、柱状粒を十分に発達させるために、鋳型の側
面を加熱しながら底面を冷却し溶鋼に温度傾斜をつける
必要があり、工業的なプロセスとして大量生産を行うこ
とは極めて困難であった。また、2)の表面エネルギー
を用いる方法においては、{100}方位粒のみが成長
するように熱処理の雰囲気を厳密に制御することは、工
業的に難しく、また、原理的に板面内の〈100〉軸方
向は揃えることができない。
方法では、柱状粒を十分に発達させるために、鋳型の側
面を加熱しながら底面を冷却し溶鋼に温度傾斜をつける
必要があり、工業的なプロセスとして大量生産を行うこ
とは極めて困難であった。また、2)の表面エネルギー
を用いる方法においては、{100}方位粒のみが成長
するように熱処理の雰囲気を厳密に制御することは、工
業的に難しく、また、原理的に板面内の〈100〉軸方
向は揃えることができない。
【0009】3)のクロス冷延を用いる方法は、かなり
高い結晶方位の集積が得られ板面内の二方向に、かなり
高い透磁率が期待できるが、相互の直交する二つの方向
に冷延する必要があり、冷延作業上困難を伴う。
高い結晶方位の集積が得られ板面内の二方向に、かなり
高い透磁率が期待できるが、相互の直交する二つの方向
に冷延する必要があり、冷延作業上困難を伴う。
【0010】
【課題を解決するための手段】クロス冷延を用いる方法
は、かなり高い結晶方位の集積が得られるが、冷延作業
上困難を伴うことは前に述べた。本発明者等は、一方向
に冷延することにより高い透磁率を持つ二方向性珪素鋼
板を製造する方法を創案した。以下に、本発明を詳細に
説明する。
は、かなり高い結晶方位の集積が得られるが、冷延作業
上困難を伴うことは前に述べた。本発明者等は、一方向
に冷延することにより高い透磁率を持つ二方向性珪素鋼
板を製造する方法を創案した。以下に、本発明を詳細に
説明する。
【0011】この珪素鋼板の成分として、Si成分は、
α−γ変態による結晶組織の破壊を抑えるために下限を
1.8%とした。また、交番磁界中での渦流損を低下さ
せるために有効な上限として6.8%を規定した。Si
が4.8%以上になると冷間圧延の際に割れが発生し易
くなるが、温間で圧延することによって圧延可能である
ので、この上限を規定した。
α−γ変態による結晶組織の破壊を抑えるために下限を
1.8%とした。また、交番磁界中での渦流損を低下さ
せるために有効な上限として6.8%を規定した。Si
が4.8%以上になると冷間圧延の際に割れが発生し易
くなるが、温間で圧延することによって圧延可能である
ので、この上限を規定した。
【0012】この他の成分について、Alは安定した二
次再結晶を行わせるために、正常粒成長を抑え高温まで
十分な粒成長の駆動力を確保するのに必要な量のAlN
を析出するに足る量として下限を0.010%に限定し
、また0.050%を超えるとかえって二次再結晶が不
安定になるために、この値に上限を規定した。NもAl
Nの析出のために必要な元素ではあるが、二次再結晶前
に雰囲気ガス等からの窒化によって補充可能であるので
、溶鋼中から経済的に低減し得る下限値として0.00
1%を規定した。また0.0120%を超えると溶鋼中
に溶解せず鋼スラブ中の欠陥の原因になるので、上限値
を0.0120%とした。
次再結晶を行わせるために、正常粒成長を抑え高温まで
十分な粒成長の駆動力を確保するのに必要な量のAlN
を析出するに足る量として下限を0.010%に限定し
、また0.050%を超えるとかえって二次再結晶が不
安定になるために、この値に上限を規定した。NもAl
Nの析出のために必要な元素ではあるが、二次再結晶前
に雰囲気ガス等からの窒化によって補充可能であるので
、溶鋼中から経済的に低減し得る下限値として0.00
1%を規定した。また0.0120%を超えると溶鋼中
に溶解せず鋼スラブ中の欠陥の原因になるので、上限値
を0.0120%とした。
【0013】この他、二次再結晶を安定して生じさせる
ためにMnS、Cu2S、MnSe、Nb(C,N)、
Sn、Sb等から選ばれる1種ないし2種以上を公知の
範囲で含ませることも可能である。
ためにMnS、Cu2S、MnSe、Nb(C,N)、
Sn、Sb等から選ばれる1種ないし2種以上を公知の
範囲で含ませることも可能である。
【0014】以上の成分からなる珪素鋼スラブを加熱し
、熱間で圧延する。この後、熱延板に焼鈍を施す。焼鈍
温度範囲は特に限定しないが、圧延組織を解消するに十
分な700℃以上の焼鈍、更には900℃以上の焼鈍を
行うことが望ましい。次いで熱延方向と直角方向に圧下
率で50〜90%の冷延を施す。二方向性珪素鋼板を製
造するために特公昭35−2657号公報では、一方向
に30〜70%の冷延と、これと直交する方向に40〜
80%の冷延を行うことが開示されているが、本発明者
らは熱延方向と直交する方向の冷延のみで同等の二方向
性珪素鋼板が得られることを見出した。冷延率を50%
未満にすると二次再結晶が不安定になり、また90%を
超えるとゴス系の方位が増え、二方向の内の一方の透磁
率が減少するので冷延率の範囲を50〜90%の範囲に
限定した。
、熱間で圧延する。この後、熱延板に焼鈍を施す。焼鈍
温度範囲は特に限定しないが、圧延組織を解消するに十
分な700℃以上の焼鈍、更には900℃以上の焼鈍を
行うことが望ましい。次いで熱延方向と直角方向に圧下
率で50〜90%の冷延を施す。二方向性珪素鋼板を製
造するために特公昭35−2657号公報では、一方向
に30〜70%の冷延と、これと直交する方向に40〜
80%の冷延を行うことが開示されているが、本発明者
らは熱延方向と直交する方向の冷延のみで同等の二方向
性珪素鋼板が得られることを見出した。冷延率を50%
未満にすると二次再結晶が不安定になり、また90%を
超えるとゴス系の方位が増え、二方向の内の一方の透磁
率が減少するので冷延率の範囲を50〜90%の範囲に
限定した。
【0015】この鋼板に一次再結晶を目的とした短時間
焼鈍を行う。温度範囲は特に限定しないが、一次再結晶
を完全に行わせるために700℃以上が望ましい。また
この焼鈍で珪素鋼板の磁性を悪化させるC成分を除去す
る目的を兼ねるために酸化雰囲気とすることも可能であ
る。次いで二次再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を行
う。これらの焼鈍の温度範囲は特に限定しないが、二次
再結晶の発現と純化を完全に行うために900℃以上の
高温焼鈍が望ましい。
焼鈍を行う。温度範囲は特に限定しないが、一次再結晶
を完全に行わせるために700℃以上が望ましい。また
この焼鈍で珪素鋼板の磁性を悪化させるC成分を除去す
る目的を兼ねるために酸化雰囲気とすることも可能であ
る。次いで二次再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を行
う。これらの焼鈍の温度範囲は特に限定しないが、二次
再結晶の発現と純化を完全に行うために900℃以上の
高温焼鈍が望ましい。
【0016】更に二次再結晶を安定させるために一次再
結晶終了後から二次再結晶開始前までに鋼板を窒化する
ことも可能である。この窒化の方法は最終焼鈍の雰囲気
にN2、NH3等の窒化能のあるガスを混入する方法、
最終焼鈍時の焼鈍分離剤に窒化フェロマンガン等の窒化
能のある物質を加える方法、一次再結晶焼鈍の均熱過程
以降においてNH3等の窒化能のあるガスを含む雰囲気
中で処理する方法等何れでもかまわない。
結晶終了後から二次再結晶開始前までに鋼板を窒化する
ことも可能である。この窒化の方法は最終焼鈍の雰囲気
にN2、NH3等の窒化能のあるガスを混入する方法、
最終焼鈍時の焼鈍分離剤に窒化フェロマンガン等の窒化
能のある物質を加える方法、一次再結晶焼鈍の均熱過程
以降においてNH3等の窒化能のあるガスを含む雰囲気
中で処理する方法等何れでもかまわない。
【0017】以上のプロセスによって、板面内の直交す
る二つの方向に高い<100>軸の集積を持った二方向
性珪素鋼板ができる。
る二つの方向に高い<100>軸の集積を持った二方向
性珪素鋼板ができる。
【0018】
【実施例】(実施例1)
重量でSi:3.2%、C:0.050%、Al:0.
027%、N:0.0075%を含み、残部Fe及び不
可避的不純物より成る珪素鋼スラブを1100℃に加熱
し、2.3mm厚まで熱間で圧延した。得られた熱延板
を1150℃で1分間焼鈍し、熱延方向と直角方向に1
.38mm、1.15mm、0.92mm、0.69m
m、0.46mm、0.23mm、0.18mm厚まで
の冷間圧延を施した。この冷延板に湿水素中で840℃
×5分間の脱炭と一次再結晶を兼ねた焼鈍を行い、Mg
Oを主体とする焼鈍分離剤を塗布後に、1200℃で2
0時間の焼鈍を行った。この焼鈍時の雰囲気は、120
0℃までの昇温時がN2:25%、H2:75%、12
00℃の均熱時がH2:100%であった。以上のプロ
セスによって得られた二方向性珪素鋼板の熱延方向及び
直角方向の励磁力800A/mにおける磁束密度を表1
に示す。
027%、N:0.0075%を含み、残部Fe及び不
可避的不純物より成る珪素鋼スラブを1100℃に加熱
し、2.3mm厚まで熱間で圧延した。得られた熱延板
を1150℃で1分間焼鈍し、熱延方向と直角方向に1
.38mm、1.15mm、0.92mm、0.69m
m、0.46mm、0.23mm、0.18mm厚まで
の冷間圧延を施した。この冷延板に湿水素中で840℃
×5分間の脱炭と一次再結晶を兼ねた焼鈍を行い、Mg
Oを主体とする焼鈍分離剤を塗布後に、1200℃で2
0時間の焼鈍を行った。この焼鈍時の雰囲気は、120
0℃までの昇温時がN2:25%、H2:75%、12
00℃の均熱時がH2:100%であった。以上のプロ
セスによって得られた二方向性珪素鋼板の熱延方向及び
直角方向の励磁力800A/mにおける磁束密度を表1
に示す。
【0019】
【表1】
【0020】(実施例2)
重量でSi:3.1%、C:0.052%、Al:0.
027%、N:0.0072%を含み、残部Fe及び不
可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを1150℃に加熱
し、2.7mm厚まで熱間で圧延した。得られた熱延板
を1100℃で1分間焼鈍し、A材は熱延と同一方向に
0.55mm厚までの冷間圧延を施し、B材は熱延方向
と直角方向に0.55mm厚までの冷間圧延を施した。 これらの冷延板に湿水素中で830℃×8分間の脱炭と
一次再結晶を兼ねた焼鈍を行った後、NH3を含む雰囲
気中で800℃で60秒間窒化処理を行い、MgOを主
体とする焼鈍分離剤を塗布後に、1200℃で20時間
の焼鈍を行った。この焼鈍時の雰囲気は、1200℃ま
での昇温時がN2:25%、H2:75%、1200℃
の均熱時がH2:100%であった。こうして得られた
珪素鋼板の熱延方向及び直角方向の磁束密度の測定値を
表2に示す。熱延と直角方向の冷延により、板面内の二
方向に透磁率が高い珪素鋼板が得られることがわかる。
027%、N:0.0072%を含み、残部Fe及び不
可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを1150℃に加熱
し、2.7mm厚まで熱間で圧延した。得られた熱延板
を1100℃で1分間焼鈍し、A材は熱延と同一方向に
0.55mm厚までの冷間圧延を施し、B材は熱延方向
と直角方向に0.55mm厚までの冷間圧延を施した。 これらの冷延板に湿水素中で830℃×8分間の脱炭と
一次再結晶を兼ねた焼鈍を行った後、NH3を含む雰囲
気中で800℃で60秒間窒化処理を行い、MgOを主
体とする焼鈍分離剤を塗布後に、1200℃で20時間
の焼鈍を行った。この焼鈍時の雰囲気は、1200℃ま
での昇温時がN2:25%、H2:75%、1200℃
の均熱時がH2:100%であった。こうして得られた
珪素鋼板の熱延方向及び直角方向の磁束密度の測定値を
表2に示す。熱延と直角方向の冷延により、板面内の二
方向に透磁率が高い珪素鋼板が得られることがわかる。
【0021】
【表2】
【0022】(実施例3)
重量でSi:3.0%、C:0.077%、Al:0.
025%、N:0.0075%、Mn:0.07、S:
0.027%を含み、残部Fe及び不可避的不純物より
なる珪素鋼スラブを1370℃に加熱し、2.3mm厚
まで熱間で圧延した。得られた熱延板をA材は熱延方向
に0.68mm厚まで冷間圧延し、B材は熱延方向と直
角方向に0.68mm厚までの冷間圧延を施した。この
冷延板に湿水素中で870℃×10分間の脱炭と一次再
結晶を兼ねた焼鈍を行い、MgOを主体とする焼鈍分離
剤を塗布後に、1200℃で20時間の焼鈍を行った。 この焼鈍時の雰囲気は、1200℃までの昇温時がN2
:25%、H2:75%、1200℃の均熱時がH2:
100%であった。こうして得られた珪素鋼板の板面内
の熱延方向及び直角方向の磁束密度の測定値を表3に示
す。
025%、N:0.0075%、Mn:0.07、S:
0.027%を含み、残部Fe及び不可避的不純物より
なる珪素鋼スラブを1370℃に加熱し、2.3mm厚
まで熱間で圧延した。得られた熱延板をA材は熱延方向
に0.68mm厚まで冷間圧延し、B材は熱延方向と直
角方向に0.68mm厚までの冷間圧延を施した。この
冷延板に湿水素中で870℃×10分間の脱炭と一次再
結晶を兼ねた焼鈍を行い、MgOを主体とする焼鈍分離
剤を塗布後に、1200℃で20時間の焼鈍を行った。 この焼鈍時の雰囲気は、1200℃までの昇温時がN2
:25%、H2:75%、1200℃の均熱時がH2:
100%であった。こうして得られた珪素鋼板の板面内
の熱延方向及び直角方向の磁束密度の測定値を表3に示
す。
【0023】
【表3】
【0024】
【発明の効果】本発明によって、一方向の冷延と二次再
結晶を利用して高い方位集積度を持つ二方向性珪素鋼板
が得られる。
結晶を利用して高い方位集積度を持つ二方向性珪素鋼板
が得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量で、Si:1.8〜6.8%、A
l:0.01〜0.05%、N:0.001〜0.01
2%を含み、残部Fe及び不可避的不純物よりなる珪素
鋼スラブを熱間圧延し、該熱延板に熱延板焼鈍を行った
後、熱延方向と直角方向に50〜90%の圧下率で冷延
し、次いで一次再結晶を目的とする焼鈍を施し、次いで
二次再結晶と純化を目的とする最終焼鈍を施すことを特
徴とする二方向性珪素鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13447891A JPH04362132A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 二方向性珪素鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13447891A JPH04362132A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 二方向性珪素鋼板の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04362132A true JPH04362132A (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15129268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13447891A Withdrawn JPH04362132A (ja) | 1991-06-05 | 1991-06-05 | 二方向性珪素鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04362132A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7371291B2 (en) | 2001-01-19 | 2008-05-13 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented magnetic steel sheet having no undercoat film comprising forsterite as primary component and having good magnetic characteristics |
JP2009001841A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | プレス成形用アルミニウム合金板 |
-
1991
- 1991-06-05 JP JP13447891A patent/JPH04362132A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7371291B2 (en) | 2001-01-19 | 2008-05-13 | Jfe Steel Corporation | Grain-oriented magnetic steel sheet having no undercoat film comprising forsterite as primary component and having good magnetic characteristics |
JP2009001841A (ja) * | 2007-06-20 | 2009-01-08 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | プレス成形用アルミニウム合金板 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |