JPH05271774A - 磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH05271774A
JPH05271774A JP6642792A JP6642792A JPH05271774A JP H05271774 A JPH05271774 A JP H05271774A JP 6642792 A JP6642792 A JP 6642792A JP 6642792 A JP6642792 A JP 6642792A JP H05271774 A JPH05271774 A JP H05271774A
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JP
Japan
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steel sheet
annealing
silicon steel
cold rolling
oriented silicon
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JP6642792A
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Satoshi Arai
聡 新井
Yasuo Okazaki
靖雄 岡崎
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 {100}〈001〉方位に高い集積度を持
つ磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法を得
る。 【構成】 重量比でSi:1.8〜6.7%、C:0.
15%以下、酸可溶Al:0.010〜0.050%、
N:0.0120%以下を含み残部Feよりなる珪素鋼
板をAr3 点以上の温度で焼鈍し50℃/sec 以下の冷
却速度で冷却した後、圧下率40〜80%の冷延とこの
方向と直角方向に圧下率で30〜70%の冷延を行い、
一次再結晶焼鈍と仕上焼鈍を行う。 【効果】 {100}〈001〉方位への集積度が向上
し、磁化特性が改善する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気特性の優れた二方向
性珪素鋼板の製造方法である。
【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{11
0}〈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、鋼板面内の一方向の透磁
率を飛躍的に向上した。
【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二方向に〈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〉)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なのに対し充分な
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33−7952号公報に開示されたように、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。 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
−7110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。 3)クロス冷延する方法◎ この方法は、特公昭35−2657号公報に開示された
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900
〜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、AlN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〉方位粒を表現させるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】二方向性電磁鋼板は3
つ磁化容易軸の内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。
【0006】例えば、1)の方向性インゴットを用いる
方法では、柱状粒を充分に発達させる為に、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。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、特公昭35−2
567号公報の改良特許である特公昭38−8213号
公報の実施例をみても、800A/mの励磁力に対する
磁束密度は1.925Tが最高であり充分に高い集積度
が得られたとは言えない。
【0007】
【課題を解決するための手段】クロス冷延した素材に、
粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶を発現させ
ることにより、かなり高い結晶方位の集積度を持った二
方向性電磁鋼板が得られることは前に述べた。本発明者
等は、このクロス冷延を用いた方法を改良することによ
って、充分に実用に供することのできる二方向性電磁鋼
板を得る方法を発明した。
【0008】すなわち、重量比でSi:1.8〜6.7
%、C:0.15%以下、酸可溶Al:0.010〜
0.050%、N:0.0010〜0.0120%以
下、C:0.15%以下を含み残部Fe及び不可避的不
純物よりなる珪素鋼板をAr3 点以上の温度で焼鈍し、
300℃以下まで50℃/sec 以下の冷却速度で冷却し
た後、圧下率で40〜80%の冷間圧延をし、更にこの
冷間圧延と直角方向に30〜70%の冷間圧延を行う。
次いで、一次再結晶を目的とした焼鈍を行い、更に二次
再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を施す。以上の工程
により{100}〈001〉方位に極めてよく集積した
二方向性珪素鋼板が得られることを見いだした。
【0009】以下に本発明について詳細に述べる。成分
について、Siは素材の電気抵抗を高め交流磁界中での
軟磁気特性を改善するために加えるが、最終焼鈍中での
α−γ変態による結晶組織の破壊を抑えるため下限を
1.8%に設定した。またSiが4.8%を超えると割
れが発生し冷間圧延が困難になるが、温間圧延により圧
延可能であるので軟磁気特性の改善に有効な6.7%を
上限とした。
【0010】Cは、0.15%を超えて含有させると製
品での磁気特性が劣化し、また磁気時効を防ぐために行
う脱炭焼鈍が困難になるので上限値を0.1%に定め
た。
【0011】酸可溶性Alは、最終焼鈍における二次再
結晶を行うための粒成長のインヒビターを確保するため
に下限値0.010%を設定した。また、多すぎると二
次再結晶が不安定になるために上限0.050%を定め
た。
【0012】Nは、AlNとしてインヒビターを強化す
るために有効であるので下限値を0.0010%とし
た。また、0.0120%を超えると鋼板中にブリスタ
ーと呼ばれる欠陥が生ずるために上限値を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,Cu2 S,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。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。
【0014】この後、熱延板に本発明の要点となる焼鈍
を施す。焼鈍温度としては冷却速度の規定による効果を
具現化させるためにAr3 点以上の温度で行う必要があ
るが、更には熱延組織を解消するに充分な900℃以上
の温度で焼鈍を行うことが望ましい。
【0015】本発明者等は、この焼鈍後の冷却を50℃
/sec 以下に制御することにより製品の磁気特性が向上
することを見いだした。図1に950℃で2分間の焼鈍
後の冷却速度と製品の励磁力800A/mにおける磁束
密度B8との関係を示す。ただし冷却速度とは、Ar3
点以上の冷却開始から300℃以下の冷却終了までの平
均の冷却速度とする。
【0016】次いで熱延方向に圧下率で30〜70%の
冷間圧延の冷延を施し、更にこれと直行する方向に40
〜80%の冷延を行う。この条件は特公昭35−265
7で開示されていたのと同等の条件である。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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なわない。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〈10
0〉軸の集積を持った二方向性珪素鋼板ができる。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。
【0020】
【実施例】
(実施例1)重量比でSi:3.0%、C:0.045
%、Al:0.027%、N:0.0070%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11
00℃に加熱し2.0mm厚まで熱間で圧延した。該熱延
板を1100℃で2分間焼鈍した後、0.1℃/sec
、1℃/sec 、8℃/sec 、25℃/sec 、
70℃/sec で、それぞれ50℃まで冷却した。この鋼
板に、熱延と同一方向に1.2mm厚までの冷間圧延を施
し、この冷延方向と直角方向に0.5mm厚までの冷間圧
延を施した。
【0021】この冷延板に湿水素中で845℃×6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30時間の焼
鈍を行った。この焼鈍時の雰囲気は、1200℃迄の昇
温時がN2 :30%、H2 :70%、1200℃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における磁束密度の結果を表1に示
す。
【0022】
【表1】
【0023】(実施例2)重量比でSi:3.3%、
C:0.057%、Al:0.024%、N:0.00
70%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1200℃に加熱し1.8mm厚まで熱間で圧
延した。該熱延板を1000℃で1分間焼鈍し100℃
まで、5℃/sec 、40℃/sec 、80℃/sec
の速度で熱冷却した。この鋼板に熱延と同一方向に0.
9mm厚までの冷間圧延を施し、この冷延方向と直角方向
に0.35mm厚までの冷間圧延を施した。
【0024】更に湿水素中で820℃×6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30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℃迄の
昇温時がN2 :10%、H2 :90%、1200℃の均
熱時がH2 :100%であった。こうして得られた0.
35mm厚の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。本発明の範囲内の冷却条件にお
いて磁気特性が向上していることがわかる。
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明による{100}〈000〉方位
に高い集積度を持つ磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板
を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱延板に施す焼鈍後の950℃から200℃ま
での平均の冷却速度と、800A/mの励磁力における
熱延方向及び直角方向の磁束密度との関係を表わす図表
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、 Si:1.8〜6.7%、 C :0.15%以下、 酸可溶Al:0.010〜0.050%、 N :0.0120%以下 残部Fe及び不可避的不純物よりなる珪素鋼板をAr3
    点以上の温度で焼鈍し50℃/sec 以下の冷却速度で冷
    却した後、圧下率で40〜80%の冷間圧延をし、更に
    この冷間圧延と直角方向に圧下率で30〜70%冷間圧
    延し、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した最終焼鈍を行うことを特徴と
    する方向性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法。
JP6642792A 1992-03-24 1992-03-24 磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法 Pending JPH05271774A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248185B1 (en) 1997-08-15 2001-06-19 Kawasaki Steel Corporation Electromagnetic steel sheet having excellent magnetic properties and production method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248185B1 (en) 1997-08-15 2001-06-19 Kawasaki Steel Corporation Electromagnetic steel sheet having excellent magnetic properties and production method thereof
US6416592B2 (en) * 1997-08-15 2002-07-09 Kawasaki Steel Corporation Electromagnetic steel sheet having excellent magnetic properties and production method thereof

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Effective date: 20020702