JPH07122094B2 - 高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は磁束密度の極めて高い一方向性電磁鋼板の製造
方法に関する。

一般に静止機器の鉄心材料としては、純鉄、低炭素鋼、
あるいは約３％Siを添加した珪素鋼が広く利用されてい
る。純鉄、低炭素鋼は珪素鋼よりも飽和磁束密度が高い
けれども磁性は劣る。しかし、珪素鋼に比べて、低価格
なため用途に応じてそれらが使い分けられているのが現
状である。

その中で本発明は、珪素鋼よりも飽和磁束密度が高い珪
素を含まない鋼に方向性を持たせ、純鉄や低炭素鋼より
も磁化特性が優れ、鉄損が低い一方向性電磁鋼板の製造
方法を提供するものである。

（従来の技術） これまで一方向性電磁鋼板は主として、トランス用鉄心
材料として用いられてきたため、固有抵抗を高め、鉄損
を低くする３％程度Siを含む珪素鋼が深く研究されてき
た。しかし、近年ヨーク材料や、磁気シールド材料など
では鉄損よりも磁束密度Ｂが高いことが要求されてきて
いる。一般に鉄鋼材料は、その純度が上がるほど飽和磁
束密度Bsが高くなる。また、単結晶では、＜100＞方向
が最も容易に磁化されることはよく知られており、した
がって鈍鉄に方向性を持たせた材料は高い磁束密度を持
つことが期待される。このような材料を工業的に大量に
得ることは重要である。

ところで、従来の一方向性珪素鋼において、二次再結晶
焼鈍時の窒素分圧をコントロールすることによって｛11
0｝＜001＞ゴス方位集積度を高めるための試みはいくつ
かなされている。例えば、特開昭55−47324号公報で
は、二次再結晶粒成長の前に雰囲気中の窒素分圧を下
げ、表面層の粗大結晶粒を利用することにより、二次再
結晶後のゴス集積度が上がることが述べられている。ま
た、鉄と鋼,vol.73,No.14,1746（1987）には、二次再結
晶焼鈍中の窒素分圧を低くするとインヒビターが弱くな
り、二次再結晶温度が高くなるため、対応方位粒界密度
が低いゴスからずれた方位の粒は二次再結晶しにくくな
るという、二次再結晶のメカニズムが述べられている。

一方、珪素を含まない、いわゆる普通鋼の二次再結晶に
ついてもこれまでいくつか研究がなされており、本発明
の成分とは異なるが、たとえばD.M.Kohler（J.Appl.Phy
s.,38（1967）1776）は、最終焼鈍時にＳを添加したMnS
をインヒビターとする二次再結晶で、水素100％雰囲気
を用いている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、インヒビターとしてのAlNおよびMnSの含有量
を規定し、さら冷延率を限定した珪素を含まない鋼の二
次再結晶プロセスにおいて、二次再結晶焼鈍時の雰囲気
中の窒素分圧を限定することによって、磁束密度が高い
一方向性電磁鋼板を安定して製造する方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の要旨は、重量％でＣ≦0.06％,Mn;0.005〜2.0
％,S;0.001〜0.02％,sol.Al;0.01〜0.036,％,N;0.002〜
0.014％を含み、残部が鉄および不可避的不純物よりな
る熱延板を出発材とし、圧下率が50〜80％の最終冷延を
含む一回以上の冷延を施した後、脱炭焼鈍，最終焼鈍を
する際に、最終焼鈍時の雰囲気を窒素50％未満である窒
素・水素混合ガスとすることによって、高磁束密度一方
向性電磁鋼板を安定して得ることにある。

ここで用いる熱延板は公知の手段によって得られるもの
でよく、スラブ加熱温度、仕上温度とも特に限定はしな
い。スラブ加熱時間は、スラブ厚に応じて均質化が充分
できる時間とすればよく、長すぎるとスラブのγ粒が粗
大化し、二次再結晶不良が生じる。脱炭焼鈍も公知の手
段による。例えば、湿水素中で熱処理を行なえばよい。
最終焼鈍はα−γ変態の起こらない温度域でなるべく高
温がよく、焼鈍時間も二次再結晶粒が充分成長する時間
にする。雰囲気中の窒素分圧の設定も公知の手段によ
る。

（作用） まず、成分元素について述べる。

Ｃは集合組織適性化のために、ある程度含まれているこ
とが望ましいが、その含有量が多いと脱炭工程で抜けき
らず、磁気特性に有害となるので0.06％以下とする。

Mnは磁束密度を劣化されずに、鉄損を低くする作用があ
るけれども、その含有量が多くなると、熱延スラブ加熱
時にMnSの固溶量が減るので、2.0％以下とする。また、
少なくすぎると、二次再結晶しなくなるので、下限を0.
005％とする。

ＳはMnSの形で二次再結晶のためのインヒビターとして
働くので、0.001％以上含まれなければならないが、本
発明で好ましいとする熱延スラブ加熱温度範囲でMnSを
ある程度固溶させるため、0.02％以下、好ましくは0.00
4％以下がよい。

このＳの制限に加え、さらにsol.Al0.036％以下にする
ことが必要である。Al量これより多い場合、二次再結晶
が生じない。同様に、二次再結晶を生じさせるためにso
l.Alは少なくとも0.01％が必要である。

ＮはAlと共にAlNの形で鋼中に析出し、インヒビターと
して働くので、少なくとも0.002％必要であり、多すぎ
るとやはり二次再結晶しないので、0.014％を上限とす
る。

その他の元素として、磁束密度は下がるけれども、鉄損
を改善するなどの目的で、鋼中でインヒビターとはなら
ない元素、たとえばSiなどを添加することは許される。

ここで、高磁束密度化に欠かせない要件として、冷延圧
下率がある。冷延圧下率を上げて85％にすると、B₈がか
なり下がってくる。これは二次再結晶もしており粒も大
きいのであるが、ゴス方位からのずれが大きい粒が成長
してしまうためである。したがって、高磁束密度を得る
という観点から本発明の圧下率は80％を上限とする。

更に、本発明の骨子となる最終焼鈍時の雰囲気中の窒素
分圧であるが、二次再結晶を生じさせるためには窒素分
圧を50％未満とすることが必要である。窒素分圧を上げ
るAlNとして鋼中のインヒビター強度を高めるため、本
発明の最終焼鈍温度領域では二次再結晶しなかったもの
と思われる。窒素分圧を限定する理由は、本発明の最終
焼鈍温度域で二次再結晶が生じるようにインヒビターレ
ベルを制御することにあり、表面のシャープなゴス粒を
利用するために窒素分圧を低くするという従来の珪素鋼
の思想とは異なる。したがって、窒素分圧の下限値でゴ
ス集積度が高くなることも本発明成分においてはない。

次に、二回以上の冷延を含む場合の中間焼鈍温度につい
てであるが、一次再結晶集合組織適性化およびAlNの析
出の面から、鋼板の少なくとも一部がγ変態を生じる温
度域で行えば、格段に磁気特性が優れることがわかっ
た。

（実施例１） C;0.05％,Mn;0.18％,S;0.007％、sol.Al;0.024％,N;0.0
09％、残部Feおよび不可避的不純物からなる熱延板を60
％冷延後、830℃×２分の焼鈍を施した。さらに65％冷
延後、850℃（湿水素中）で脱炭焼鈍し、さらに表１に
示す雰囲気条件で二次再結晶焼鈍を行った。本発明の成
分で二次再結晶させるためには、窒素分圧を50％未満と
することが重要である。

（実施例２） C;0.04％,Mn;0.15％,S;0.004％,sol.Al;0.020％,N;0.00
7％、残部Feおよび不可避的不純物からなる熱延板を表
２に示す冷延率で冷延後、830℃（湿水素中）で脱炭焼
鈍し、さらに水素100％雰囲気中で、890℃×20時間の二
次再結晶焼鈍を行った。

（実施例３） 表３中No.1〜６の組成を持つ熱延板を、60％冷延後830
℃の焼鈍を施し、更に70％冷延した。830℃（湿水素
中）で脱炭焼鈍後、表３に示す窒素分圧の雰囲気中で89
0℃×15時間の二次再結晶焼鈍を行った。

（実施例４） 実施例２と同じ組成の熱延板を60％冷延後、表４中No.1
〜４の温度で中間焼鈍を行った。さらに65％冷延後、83
0℃（湿水素中）で脱炭焼鈍を行い、表４に示す窒素分
圧の雰囲気中で、890℃×20時間の二次再結晶焼鈍を施
した。

（発明の効果） 本発明によれば、珪素鋼よりも磁束密度が高い一方向性
電磁鋼板を安定して得ることができるので、その工業的
効果は極めて顕著である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％でＣ≦0.06％,Mn;0.005〜2.0％S;0.
   001〜0.02％,sol.Al;0.01〜0.036％,N;0.002〜0.014％
   を含み、残部が鉄および不可避的不純物よりなる熱延板
   を、圧下率が50〜80％の最終冷延を含む１回以上の冷延
   を行って最終板厚とし、脱炭焼鈍後、変態しない温度域
   で最終焼鈍する一方向性電磁鋼板の製造において、最終
   焼鈍の雰囲気中の窒素分圧を50％未満とすることを特徴
   とする高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】２回以上の冷延を行って最終板厚とする際
   の冷延間の熱処理を少なくとも鋼板の一部にγ変態が起
   こる温度範囲で行うことを特徴とする請求項１項記載の
   高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。