JPH05285593A - 特定雰囲気にて鋳造された急冷凝固薄鋳片を用いた一方向性電磁鋼板の製造法 - Google Patents

特定雰囲気にて鋳造された急冷凝固薄鋳片を用いた一方向性電磁鋼板の製造法

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JPH05285593A
JPH05285593A JP8539392A JP8539392A JPH05285593A JP H05285593 A JPH05285593 A JP H05285593A JP 8539392 A JP8539392 A JP 8539392A JP 8539392 A JP8539392 A JP 8539392A JP H05285593 A JPH05285593 A JP H05285593A
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JP
Japan
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steel sheet
electrical steel
slab
atmosphere
oriented electrical
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JP8539392A
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Ryutaro Kawamata
竜太郎 川又
Isao Iwanaga
功 岩永
Kunihide Takashima
邦秀 高嶋
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電気機器の鉄心材料として用いら
れる軟磁性材料である一方向性電磁鋼板の製造方法に関
する。 【構成】 重量比で、C:0.025〜0.1%、S
i:1.5〜4.7%、solAl:0.006〜0.
045%、N:0.0030〜0.0130%、残部実
質的に鉄から成る成分の鋳片を8.5℃,1秒以上の凝
固速度で鋳造しこれを出発材とし、鋳片鋳造後から2次
再結晶開始までのいずれかの段階において窒化処理を施
す一方向性電磁鋼板の製造方法にあって、鋳片鋳造時の
溶湯周辺及び凝固直後の溶湯周辺の雰囲気をN2 :1〜
100Torr、残部:He,Ne,Ar等の不活性ガスか
らなる雰囲気に保つことを特徴とする。 【効果】 本発明によれば、2次再結晶発現に重要な役
割を果たす成分を安定制御し、高磁束密度の一方向性電
磁鋼板を安定し製造することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機器の鉄心材料と
して用いられる軟磁性材料である一方向性電磁鋼板の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一方向性電磁鋼板は、鋼板面が{11
0}面で圧延方向に〈001〉軸を有するいわゆるゴス
方位(ミラー指数を用い、{110}〈001〉と表
す)を持つ結晶粒から構成されており、軟磁性材料とし
て変圧器あるいは発電機用の鉄心に使用される。一方向
性電磁鋼板は、電気特性として磁化特性と鉄損特性が良
好であることが要求される。
【0003】磁化特性は、かけられた一定の磁場力の下
で鉄心内に誘起される磁束密度の高低によってその良否
が評価される。高い磁束密度を持つ一方向性電磁鋼板
は、結晶粒の方位を{110}〈001〉の高度に揃え
ることによって得られる。
【0004】鉄損特性は、鉄心に所定の交流磁場を与え
た場合に熱エネルギーとして消費される電力損失の多寡
によってその良否が評価される。鉄損特性の良否には、
磁束密度、板厚、比抵抗、結晶粒径等の因子が影響す
る。高い磁束密度を持つ一方向性電磁鋼板は、電気機器
を小型化することを可能ならしめるとともに、鉄損特性
を良好ならしめるので非常に好ましい。
【0005】ところで、一方向性電磁鋼板は、熱間圧
延、冷間圧延および焼鈍の適切な組み合わせによって最
終板厚とした鋼板に、高温の仕上げ焼鈍を施すことによ
って{110}〈001〉方位を有する1次再結晶粒が
選択的に成長する、いわゆる、2次再結晶によって得ら
れる。
【0006】2次再結晶は、2次再結晶前の鋼板中に微
細な析出物、例えばMnS,AlN,MnSe等が存在
することあるいはSn,Sb,P等の粒界偏析型の元素
が存在することによって達成される。これら鋼板中の微
細な析出物あるいは粒界偏析型の元素は、仕上げ焼鈍中
の{110}〈001〉方位以外の1次再結晶粒の成長
を抑え、{110}〈001〉方位粒を選択的に成長さ
せる機能を持つ。
【0007】このような粒成長の抑制作用を、一般に、
インヒビター効果と呼んでいる。従って、当該技術分野
における研究開発の重点課題は、いかなる種類の析出物
あるいは粒界偏析型の元素を用いて2次再結晶を安定さ
せるか、そして正確な{110}〈001〉方位粒の存
在割合を高めるために、それらの適切な存在状態をいか
にして達成するかにある。
【0008】しかるに、従来の薄鋳片鋳造技術において
は、母材溶解時の溶湯表面からの成分拡散および鋳造後
の高温の鋳片表面からの成分拡散により、鋳片中の成分
的中が困難であり、ひいては2次再結晶に重要な役割を
果たすインヒビター形成が不安定であり、薄鋳片を出発
材とする一方向性電磁鋼板のコスト上昇の原因となって
いた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、薄鋳片を素
材とする一方向性電磁鋼板の製造法において、鋳片加熱
時に、インヒビターの作り込みをすることなく、脱炭焼
鈍から仕上げ焼鈍における2次再結晶開始までのいずれ
かの段階で鋼板を窒化処理することにより、2次再結晶
に必要な析出物を形成せしめる基盤とする一方向性電磁
鋼板の製造方法において、薄鋳片鋳造時の雰囲気を特定
の成分に保つことにより、2次再結晶の発現に重要な役
割を果たす成分を安定にコントロールし、極めて安定し
た2次再結晶を実現させ、高磁束密度を有する製品を得
ることを達成しかつ、薄鋳片を素材とした、より低コス
トのプロセスを実現することを課題とするもので、就中
良好な磁気特性を有する製品を低コストで製造しうる一
方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。 (1)重量比で、C:0.025〜0.100%、S
i:1.5〜4.7%、酸可溶性Al:0.006〜
0.045%、N:0.0030〜0.0130%を含
み、残部が実質的にFeからなる成分の溶湯を8.5℃
/sec 以上の凝固速度で鋳造し、得られた鋳片を出発材
として、これに、1回あるいは中間焼鈍を含む2回以上
の冷間圧延を施して最終板厚とし、次いで脱炭焼鈍、焼
鈍分離剤塗布を施した後、2次再結晶を目的とする仕上
げ焼鈍を施すプロセスにあって、鋳片製造後から仕上げ
焼鈍における2次再結晶開始までのいずれかの段階にお
いて鋼板の窒化処理を施す一方向性電磁鋼板の製造方法
において、鋳造時の溶湯周辺の雰囲気を、N2 :1〜1
00Torr、残部はAr,He等の一種以上の不活性ガス
からなる雰囲気とすることを特徴とする一方向性電磁鋼
板の製造方法。 (2)前項(1)に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法
にあって、鋳造直後の鋳片周辺の雰囲気を、N2 :1〜
100Torr、残部はAr,He等の一種以上の不活性ガ
スからなる雰囲気とすること。
【0011】以下に、本発明を詳細に説明する。まず、
成分であるが、Cは0.025%未満になると2次再結
晶が不安定になり、またCが多くなりすぎると脱炭焼鈍
時間が長くなり経済的でないので0.100%以下とし
た。Siが1.5%未満では、電気抵抗が低く良好な鉄
損特性が得難いので1.5%以上とする。一方、Siが
4.7%を超えると、鋼板を冷間圧延するときに割れが
大きくなるので、4.7%以下とする。
【0012】Al及びNは2次再結晶の安定化に必要な
AlNを確保するため酸可溶性Alとして0.006%
以上、Nとして0.0030%以上が必要である。酸可
溶性Alが0.045%を超えると熱延板のAlNが不
適切となり、2次再結晶が不安定になるので0.045
%以下とした。Nについては0.0130%を超えると
ブリスターと呼ばれる鋼板表面の膨れが発生するので
0.0130%以下とした。その他の成分については、
本発明の基本思想を逸脱しない範囲で含有せしめること
は差し支えない。
【0013】これらの成分を含有する溶鋼を、N2 :1
〜100Torr、好ましくは、N2 :10〜60Torr、残
部He,Ar等の一種以上の不活性ガスからなる雰囲気
中にて鋳造を行う。N2 は1Torr以下であると雰囲気に
2 添加することによるスラブの成分的中の安定化効果
が見られず、100Torr以上では鋳造時に雰囲気から鋳
片への過大なN2 拡散により、適切なインヒビター形成
に必要な成分的中がかえって困難になる。ベースガスと
しては、溶湯及び高温の鋳片中の成分と反応し、酸化
物、窒化物等を形成するおそれのないAr,He等の不
活性ガスが適当である。
【0014】従来の厚さ150〜300mmのスラブをア
ウトプットする連続鋳造プロセスでは、8.5℃/sec
以上の冷却速度は実現できず、従来のプロセスでは、ほ
ぼ15℃/min(0.25℃/sec)前後にある。8.5℃
以上の冷却速度を実現するためには、薄帯を直接的に鋳
造によって得るプロセスが必要となる。冷却速度が速い
ほど成分偏析が少なく好ましいが、高磁束密度を得るた
めには、高冷延率をとる必要があるため、鋳造薄帯の厚
さは自ずから限定される。鋳造過程での冷却速度は速い
ほど成分偏析を抑えるのに有効であるが、8.5℃/se
c の冷却速度であれば、ほぼ満足される。
【0015】この鋳造薄帯を直接にあるいは焼鈍後に冷
間圧延し、最終板厚とする。高い磁束密度を有する製品
を得るためには、80%以上、望ましくは86%以上の
強圧下を適用する冷間圧延をすることが適切である。
【0016】最終板厚とされた材料は、次いで湿水素雰
囲気中で短時間の脱炭焼鈍を行う。その後、この脱炭焼
鈍板に焼鈍分離材を塗布する。次いで、2次再結晶を目
的とする仕上げ焼鈍を行う。
【0017】本発明では、脱炭焼鈍後の鋼板を窒化能の
ある雰囲気中で短時間焼鈍する方法、あるいは仕上げ焼
鈍途中における昇温中、2次再結晶開始までの間に窒化
する方法のいずれか一方または双方を組み合わせること
により、2次再結晶に有効な窒化物を形成させることを
必須とする。
【0018】なお、後者は、鋼板を積層した状態あるい
はストリップコイルの状態で焼鈍がなされることから、
雰囲気による窒化はできにくいので、焼鈍分離材中に窒
化能のある化合物を添加することが、均一な窒化のため
に有効である。
【0019】
【実施例】
実施例1 重量比で、C:0.064〜75%、Si:3.21〜
3.26%、酸可溶性Al:0.027〜0.028
%、Total N:0.0064〜0.0070%、
残部実質的にFeからなる母材をほぼ1500℃からほ
ぼ1000℃までを600℃/min の速度で冷却し厚さ
2.0mmに鋳造した。溶解および鋳造時の雰囲気は、N
2 :61Torr、残部Ar雰囲気に保持し、N2 +Arを
一気圧とした。
【0020】この板を1120℃,2.5min 焼鈍後、
0.2mmに冷間圧延し、810℃で脱炭焼鈍し、焼鈍分
離剤としてMgO中に5%のフェロ窒化マンガンを添加
したものを塗布し、1200℃,20時間の仕上げ焼鈍
を行った。本発明の雰囲気中でこの母材から繰り返し行
った鋳片鋳造時のNの成分的中率(本発明範囲のN量に
鋳片中のNが入った割合)を、鋳片の鋳造を大気中で行
った比較例とともに表1に、このときの磁性と2次再結
晶状況を表2に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】実施例2 重量比で、C:0.064〜75%、Si:3.21〜
3.26%、酸可溶性Al:0.027〜0.028
%、Total N:0.0064〜0.0070%、
残部実質的にFeからなる母材をほぼ1500℃からほ
ぼ1000℃までを600℃/min の速度で冷却し厚さ
2.0mmに鋳造した。溶解、鋳造および鋳造直後の鋳片
周辺の雰囲気は、N2 :61Torr、残部Ar雰囲気に保
持し、N2+Arを一気圧とした。
【0024】この板を1120℃,2.5min 焼鈍後、
0.2mmに冷間圧延し、810℃で脱炭焼鈍し、焼鈍分
離剤としてMgO中に5%のフェロ窒化マンガンを添加
したものを塗布し、1200℃,20時間の仕上げ焼鈍
を行った。本発明の雰囲気中でこの母材から繰り返し行
った鋳片鋳造時のNの成分的中率(本発明範囲のN量に
鋳片中のNが入った割合)を、鋳片の鋳造を大気中で行
った比較例とともに表3に、このときの磁性と2次再結
晶状況を表4に示す。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、2次再結晶発現に重要
な役割を果たす成分を安定制御し、高磁束密度の一方向
性電磁鋼板を安定し製造することが可能である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、 C:0.025〜0.100%、 Si:1.5〜4.7%、 酸可溶性Al:0.006〜0.045%、 N:0.0030〜0.0130%、 残部が実質的にFeからなる成分の溶湯を(α+γ)二
    相共存域の冷却速度を8.5℃/sec 以上の凝固速度で
    鋳造し、得られた鋳片を出発材として、これに、1回あ
    るいは中間焼鈍を含む2回以上の冷間圧延を施して最終
    板厚とし、次いで脱炭焼鈍、焼鈍分離剤塗布を施した
    後、2次再結晶を目的とする仕上げ焼鈍を施すプロセス
    にあって、鋳片製造後から仕上げ焼鈍における2次再結
    晶開始までのいずれかの段階において鋼板の窒化処理を
    施す一方向性電磁鋼板の製造方法において、鋳造時の溶
    湯周辺の雰囲気を、N2 :1〜100Torr、残部はA
    r,He等の一種以上の不活性ガスからなる雰囲気とす
    ることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 鋳造直後の鋳片周辺の雰囲気を、N2
    1〜100Torr、残部はAr,He等の一種以上の不活
    性ガスからなる雰囲気とすることを特徴とする請求項1
    に記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
JP8539392A 1992-04-07 1992-04-07 特定雰囲気にて鋳造された急冷凝固薄鋳片を用いた一方向性電磁鋼板の製造法 Withdrawn JPH05285593A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6739384B2 (en) 2001-09-13 2004-05-25 Ak Properties, Inc. Method of continuously casting electrical steel strip with controlled spray cooling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6739384B2 (en) 2001-09-13 2004-05-25 Ak Properties, Inc. Method of continuously casting electrical steel strip with controlled spray cooling

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Legal Events

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Effective date: 19990608