JPH0717959B2 - 一方向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

一方向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法

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JPH0717959B2 JP1079988A JP7998889A JPH0717959B2 JP H0717959 B2 JPH0717959 B2 JP H0717959B2 JP 1079988 A JP1079988 A JP 1079988A JP 7998889 A JP7998889 A JP 7998889A JP H0717959 B2 JPH0717959 B2 JP H0717959B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、2.5〜4.5％のSiを含む薄鋳片を素材とした高
い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方法に関す
る。
（従来の技術） 一方向性電磁鋼板は、トランス等の電気機器の鉄心材料
として使用されており、磁気特性として励磁特性と鉄損
特性が良好でなくてはならない。しかも近年特にエネル
ギーロスの少ない低鉄損素材への市場要求が強まってい
る。
しかし従来の製造方法では熱延、冷延、焼鈍などの複雑
な工程処理が必要なため、製造コストが非常に高いとい
う問題がある。そこで最近電磁鋼の溶鋼を急冷凝固法で
直接薄帯にする技術が開発された。この方法によれば、
溶鋼から直接成品または半成品が出来るので、製造コス
トを大幅に下げることができる。
この急冷凝固法で一方向性電磁鋼板を製造する方法は、
大きく分けて２つある。１つは例えば特開昭59-190326
号公報に開示されているように、３次再結晶と呼ばれる
表面エネルギーを利用した方法であるが、この方法は薄
帯の長手方向に｛110｝＜001＞方位の３次再結晶を生じ
させるために、真空またはH2高純度雰囲気で焼鈍する必
要性から工業的生産は難しく、また製品板厚も厚くでき
ず極薄材に限られるという問題がある。もう１つは従来
熱延法と同様に、インヒビターを活用する方法である。
例えば熱延を完全に省略する方法としては特開昭53-979
23号、特開昭54-83620号、特開昭61-238939号、特開昭6
3-11619号、特開昭63-176427号、特開昭64-229号等の各
公報に開示されているように、インヒビターとしてAlN,
MnS,MnSe,BN,Sbの活用が提案されている。
しかし急冷凝固法で熱延を完全に省略した場合、前記の
ような従来の方向性電磁鋼の溶鋼成分では、２次冷却速
度（凝固後の鋳片の冷却速度）を10℃/sec以上と十分大
きくしても0.1〜1.0μｍ位の粗大析出物が生じ易くイン
ヒビターとしての機能を発揮し難いことを本発明者らは
突き止めた。
（発明が解決しようとする課題） 前記のように低コスト製造が可能な急冷凝固法におい
て、インヒビターを強化することで極めて磁気特性の優
れた電磁鋼板を製造する方法を提供するのが本発明の目
的である。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結
果、重量でC:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02〜0.
10％,S:0.01％以下，酸可溶性Al:0.01〜0.04％,N:0.003
％以下を含み、残部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的
に急冷凝固して薄鋳片素材を作り、後工程すなわち仕上
焼鈍での焼鈍分離剤中に硫化物又は／及び窒化物を含め
るか又は２次再結晶前の焼鈍雰囲気中のN2分圧を増加さ
せると、２次再結晶が安定し磁気特性が改善されること
を見出した。
即ち、本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。
（１）重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02
〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残部実質
的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄鋳片を
得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の
冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行う一方
向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを0.01％
以下、Ｎを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼鈍分離剤
中に硫化物と窒化物を含むことを特徴とする一方向性高
磁束密度電磁鋼板の製造方法。
（２）重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02
〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残部実質
的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄鋳片を
得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の
冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行う一方
向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを0.01％
以下,Nを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼鈍分離剤中
に硫化物含み、かつ２次再結晶前の焼鈍雰囲気のN2分圧
を増加させることを特徴とする一方向性高磁束密度電磁
鋼板の製造方法。
（３）重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02
〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残部実質
的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄鋳片を
得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の
冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行う一方
向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを0.01〜
0.05％,Nを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼鈍分離剤
中に窒化物を含むことを特徴とする一方向性高磁束密度
電磁鋼板の製造方法。
（４）重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02
〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残部実質
的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄鋳片を
得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の
冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行う一方
向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを0.01〜
0.05％,Nを0.003％以下とし、２次再結晶前の焼鈍雰囲
気のN2分圧を増加させることを特徴とする一方向性高磁
束密度電磁鋼板の製造方法。
（５）重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,Mn:0.02
〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残部実質
的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄鋳片を
得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の
冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行う一方
向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを0.01％
以下,Nを0.003〜0.015％とし、仕上焼鈍での焼鈍分離剤
中に硫化物を含むことを特徴とする一方向性高磁束密度
電磁鋼板の製造方法。
（６）急冷凝固した薄鋳片を焼鈍する前項１〜５の何れ
かに記載の一方向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法。
以下に本発明を詳細に説明する。
インヒビターを活用した急冷凝固法による熱延工程を含
まない一方向性電磁鋼板では、前記したように従来の方
向性電磁鋼の溶鋼成分では、２次冷却速度（凝固後の鋳
片の冷却速度）を10℃/sec以上と十分大きくしても0.1
〜1.0μｍ位の粗大析出物が生じ易くインヒビターとし
ての機能を発揮し難いことを本発明者らは突き止めた。
この現象のメカニズムは明確ではないが、急冷凝固法で
得た鋳片が従来の熱延法による熱延板と比べて、加工歪
みによる転位導入が極端に少なくまた結晶粒も大きいの
で、析出サイトが著しく少ないことが原因と推定され
る。
このような析出物の状態では従来熱延法と比べてインヒ
ビターが弱いので、２次再結晶が不安定となるため冷間
圧延の圧下率を高くとれず、従って高磁束密度特性が得
難い。
しかし方向性電磁鋼の溶鋼において、S:0.01％以下、N:
0.003％以下にすると、得られた薄鋳片中の析出は極端
に抑制され、析出物の粗大化は防げる。この場合は冷間
圧延の圧下率を高くしても、後工程でS,Nを導入するこ
とでインヒビターが強化され、前記したように高圧延率
まで２次再結晶が安定し磁束密度が改善される。この後
工程でインヒビターを作りこむ方法は、２次再結晶が不
安定なためより強力なインヒビターを必要とする薄手製
品ほど有効である。
（作用） 次に本発明において鋼組成および製造条件を前記のよう
に限定した理由を詳細に説明する。
本発明明の出発素材は、重量でC:0.03〜0.10％,Si:2.5
〜4.5％,Mn:0.02〜0.15％,S:0.01％以下，酸可溶性Al:
0.01〜0.04％,N:0.003％以下を含む溶鋼を、連続的に急
冷凝固して薄鋳片を用いる。
この薄鋳片の鋼成分について述べる。
Ｃはγ相を適当に生じ析出物の微細分散が良いように下
限を0.03％とし、また脱炭が困難とならない限り高めと
し、その上限を0.10％とする。
Siは鉄損を良くするため下限を2.5％とするが、多すぎ
ると冷間圧延の際に割れ易く加工が困難となるので上限
を4.5％とする。
さらに以外の元素は、２次再結晶のための析出分散相と
して使用する不純物であり、効果的に作用させるために
は適当量を含有させる必要がある。ただし本発明は溶鋼
中のＳを0.01％以下及び／又はＮを0.003％以下にする
ことで薄鋳片中の析出物の粗大化を防ぎ、後工程でＳ及
び／又はＮを導入することでインヒビターを作りこむこ
とを特徴としている。
その他溶鋼中にMn:0.02〜0.10％，酸可溶性Al:0.01〜0.
04％含有させることで析出集積度の高い２次再結晶を得
ることが出来る。
さらにCu,Sn,Sbはインヒビターを強くする目的で1.0％
以下となるよう少なくとも１種添加しても良い。
次にこの薄鋳片素材を必要に応じて950〜1200℃で30秒
〜30分の焼鈍を行った後、最終冷延圧下率が80％以上に
なる１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を施
す。さらにMgO等の焼鈍分離剤を塗布して、２次再結晶
と純化のため1100℃以上の仕上焼鈍を行う際に、焼鈍分
離剤中に硫化物及び／又は窒化物を含め、または２次再
結晶前の焼鈍雰囲気にN2を含めることで、高い磁束密度
を有する極薄一方向性電磁鋼板が製造される。ここで硫
化物は、Ｓの量に換算して鋼板の片面に50〜2000mg/m2
の範囲が良好であり、また鋼板中へのＮの導入は焼鈍雰
囲気のN2１％以上、残りをH2にすれば良いが、焼鈍分離
剤中に窒化物を含めるインヒビターはさらに強化され
る。
次に本発明明の実施例を挙げて説明する。
実施例１ 第１表に示す鋼の成分組成を含む溶鋼を、双ロールを用
いて2.4mm厚の薄鋳片にした。次いで1050℃で５分間焼
鈍を行い、さらに酸洗した後冷間圧延を行い0.30mm厚に
した。
次に湿潤水素中で脱炭焼鈍した後、MgOを主剤とする焼
鈍分離剤を塗布するに際し、鋼種ＡのみMgSO4をＳ換算
重量で0.6焼鈍分離剤中に添加した。さらに1200℃に10
時間水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行うに際し、鋼種A,
Bのみ昇温過程1200℃までの雰囲気ガスの条件を75％N2
＋25％H2にし、鋼種Ｃは15％N2＋85％H2にした。得られ
た製品の磁性は、第２表に示すように本発明による後工
程での良好なインヒビターの作り込みの場合の方が従来
法より優れた磁気特性が得られた。
実施例２ 第３表に示す鋼の成分組成を含む溶鋼を、双ロール法を
用いて2.1mm厚の薄鋳片にした。
次いで1050℃で５分間焼鈍を行い、さらに酸洗した後、
冷間圧延を行い0.22mm厚にした。次に湿水素中で脱炭焼
鈍した後、MgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布するに際
し、鋼種D,FのみMgSO4をＳ換算重量で0.5％、また鋼種
D,EのみMnNを重量で5.0％焼鈍分離剤中に添加した。さ
らに1200℃に10時間水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行う
に際し、全ての鋼種とも昇温過程1200℃までの雰囲気ガ
スの条件を15％N2＋85％H2にした。
得られた製品の磁性は、第４表に示すように本発明によ
る後工程での良好なインヒビターの作り込みの場合の方
が従来法より優れた磁気特性が得られた。
（発明の効果） 本発明によれば、急冷凝固法による薄鋳片を出発素材と
し、熱延を完全に省略しても磁気特性の優れた高磁束密
度一方向性電磁鋼板を安定して製造することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,M
    n:0.02〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残
    部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄
    鋳片を得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回
    以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行
    う一方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを
    0.01％以下、Ｎを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼鈍
    分離剤中に硫化物と窒化物を含むことを特徴とする一方
    向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項２】重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,M
    n:0.02〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残
    部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄
    鋳片を得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回
    以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行
    う一方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを
    0.01％以下、Ｎを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼鈍
    分離剤中に硫化物を含み、かつ２次再結晶前の焼鈍雰囲
    気のN2分圧を増加させることを特徴とする一方向性高磁
    束密度電磁鋼板の製造方法。
  3. 【請求項３】重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,M
    n:0.02〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残
    部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄
    鋳片を得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回
    以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行
    う一方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを
    0.01〜0.05％、Ｎを0.003％以下とし、仕上焼鈍での焼
    鈍分離剤中に窒化物を含むことを特徴とする一方向性高
    磁束密度電磁鋼板の製造方法。
  4. 【請求項４】重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,M
    n:0.02〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残
    部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄
    鋳片を得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回
    以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行
    う一方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを
    0.01〜0.05％、Ｎを0.003％以下とし、２次再結晶前の
    焼鈍雰囲気のN2分圧を増加させることを特徴とする一方
    向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法。
  5. 【請求項５】重量で、C:0.03〜0.10％,Si:2.5〜4.5％,M
    n:0.02〜0.15％，酸可溶性Al:0.01〜0.04％を含み、残
    部実質的にFeからなる溶鋼を、連続的に急冷凝固して薄
    鋳片を得、この薄鋳片に１回ないし中間焼鈍を含む２回
    以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を行
    う一方向性電磁鋼板の製造方法において、溶鋼中のＳを
    0.01％以下、Ｎを0.003〜0.015％とし、仕上焼鈍での焼
    鈍分離剤中に硫化物を含むことを特徴とする一方向性高
    磁束密度電磁鋼板の製造方法。
  6. 【請求項６】急冷凝固した薄鋳片を焼鈍する請求項１〜
    ５の何れかに記載の一方向性高磁束密度電磁鋼板の製造
    方法。
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