JPH07188750A - 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH07188750A
JPH07188750A JP5330891A JP33089193A JPH07188750A JP H07188750 A JPH07188750 A JP H07188750A JP 5330891 A JP5330891 A JP 5330891A JP 33089193 A JP33089193 A JP 33089193A JP H07188750 A JPH07188750 A JP H07188750A
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JP
Japan
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steel sheet
plasma
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finish annealing
annealing
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JP5330891A
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Michiro Komatsubara
道郎 小松原
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
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    • H01F1/14775Fe-Si based alloys in the form of sheets

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無方向性電磁鋼板表層部の有害な微細粒を消
失させ、さらなる鉄損の向上を容易にはかることのでき
る製造方法の提案。 【構成】 一連の無方向性電磁鋼板の製造工程におい
て、仕上焼鈍の前、途中又は後に鋼板表面に熱プラズマ
を照射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄損の低い無方向性電磁
鋼板を製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無方向性電磁鋼板は、発電機、電動機な
どの回転機や小型変圧器などの静止器など電気エネルギ
ーと機械的エネルギーの変換や、電気エネルギー間の変
換などの電気機器に広範囲に亘って使用されている。電
磁鋼板における鉄損値は、国内の電力消費ロスの一部を
占めており、近年のエネルギー危機を境にして、省エネ
ルギーの見地から、より低鉄損値のものの供給が要望さ
れている。
【0003】無方向性電磁鋼板の鉄損を低減するために
は、SiやAlの含有量を高めて、電気抵抗を増加させる、
鋼板板厚を低減する、C、N、SやO等の不純物を低減
する、結晶粒径を適正化するといった手段が一般に知ら
れている。しかしながら、SiやAlの含有量を高める手段
は冷間圧延性を劣化させるし、また、SiやAlの含有量が
増加した場合に高磁場での透磁率が低下するため、電気
機器によっては、逆に不利になる場合が多い。
【0004】また、鋼板板厚を低減する方法は、機器製
造のための打抜、積層、焼鈍、加工の工数の増加となる
ため採用されない。また、不純物を低減するため製鋼段
階での精錬技術も進歩し、これ以上の向上を望むべくも
ない段階に至っている。ここにおいて、鋼板の結晶組織
は、電磁鋼板の鉄損特性に最も影響を及ぼすものとし
て、従来より鋭意研究が重ねられてきた。すなわち、特
公平2−50190 号公報においては、鋼中不純物のS、
O、Nの低減とSi、Alの含有量に応じて鋼板の結晶粒径
を制御し、鉄損を低下させる技術が開示されている。ま
た、特開昭57−35626 号公報においては、鋼板表層部の
微細粒を焼鈍方法を変えることにより消失させ、鉄損を
低減する方法が提案されている。
【0005】鋼板表層部の微細粒は鉄損を大きく劣化さ
せるので完全に消失させることが必要であるが、特開昭
57−35626 号公報に開示される方法でもっても、鋼板表
層部に微細粒が多数残存し、製品の平均結晶粒径を特公
平2−50190 号公報に定められた範囲に制御することは
困難であり、鉄損の向上はわずかであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、従来にない特殊な熱処理を鋼板表面に施すこと
により、鋼板表層部の有害な微細粒を消失し、かつてな
い優れた磁気特性を有する無方向性電磁鋼板の製造方法
を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、Siを
6.5%以下、Mnを 3.5%以下、Alを2%以下、Pを0.2%
以下含有し、不純物としてCを0.05%以下、Oを0.01%
以下、Nを0.008 %以下、Sを0.008 %以下とする鋼ス
ラブを熱間圧延後、冷間圧延し、仕上焼鈍を行い無方向
性電磁鋼板を製造するに際して、該仕上焼鈍の前、途
中、もしくは後において、熱プラズマを鋼板表面に照射
することを特徴とする磁気特性に優れた無方向性電磁鋼
板の製造方法である。
【0008】
【作用】以下、本発明に至る実験について詳細に説明す
る。重量%で、C:0.0015%、Si: 3.2%、Al:0.62
%、P:0.008 %、Mn:0.25%を含有し、不純物として
S:0.0012%、N:0.0013%、O:0.0005%からなる2.
5mm 厚の熱延板コイルを酸洗後、冷延圧延によって0.35
mmの板厚に冷間圧延した。
【0009】この時、鋼板を2分割し、仕上焼鈍とし
て、ひとつはH2 75%、露点−20℃の雰囲気下で、電熱
ヒーター式連続焼鈍炉で1050℃で1分間の焼鈍を行い、
他のひとつは同一の雰囲気下で同じく電熱ヒーター式連
続焼鈍炉で 900℃で1分間の前段低温均熱に引続き1070
℃で 0.2分間の後段高温均熱の焼鈍を行った。この時の
磁気特性ならびに、鋼板表層部に残留する微細粒(30μ
m以下とする)の線出現頻度(個/mm)を表1に示す。
【0010】次にこれら2種類のコイルを各々2分割
し、2種類の追加熱処理を行った。追加熱処理として、
ひとつは1200℃の熱プラズマを 0.2秒両面に照射し、他
のひとつは上記連続炉において、1100℃で2秒間の焼鈍
を行った。この時の磁気特性ならびに微細粒の線出現頻
度(個/mm)を表1に併せて示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1に示されるように熱プラズマを照射す
る追加熱処理によって磁気特性は著しく改善する。これ
は、鋼板表層部に残存する微細粒が熱プラズマの照射に
より大幅に低減したことによるもので、本発明者らは熱
プラズマのこのような作用を新規に見出し、本発明を構
成したものである。次に、熱プラズマのこのような作用
を得るためのプラズマ照射時期について以下の実験を行
った。
【0013】すなわち、前述の実験の熱延コイルの一部
を用いて、 (a)酸洗後、プラズマ炎先端温度1350℃の熱プラズマ
を 0.2秒間両面に照射した後、冷間圧延により0.35mmの
板厚とし、連続焼鈍によりドライH2 雰囲気下で1070℃
で40秒間の仕上焼鈍を行った。 (b)酸洗後、冷間圧延により0.35mmの板厚とし、1350
℃の先端温度を有する熱プラズマを 0.2秒間両面に照射
した後、連続焼鈍によりドライH2 雰囲気下で1070℃で
40秒間の仕上焼鈍を行った。 (C)酸洗後、冷間圧延により0.35mmの板厚とし、連続
焼鈍によるドライH2 雰囲気下で1070℃で40秒間の仕上
げ焼鈍を行ったが、その昇温途中において、1350℃の先
端温度を有する熱プラズマを 0.2秒間両面に照射した。 (d)酸洗後、冷間圧延により0.35mmの板厚とし、連続
焼鈍によるドライH2 雰囲気下で1070℃で40秒間の仕上
焼鈍を行い、その後1350℃の先端温度を有する熱プラズ
マを 0.2秒間両面に照射した。 (e)酸洗後冷間圧延により0.35mmの板厚とし、連続焼
鈍によるドライH2 雰囲気下で1070℃で40秒間の仕上げ
焼鈍を行った。
【0014】これらの磁気特性と鋼板表層の微細粒の出
現頻度を表2に示す。
【0015】
【表2】
【0016】表2に示されるように、熱プラズマ照射効
果は仕上焼鈍の前、途中、後において同様に認められ
る。かかる熱プラズマ照射の作用がもたらされる機構は
以下のように考えられる。すなわち、プラズマ状態にな
った気体の温度は1万度近辺の高温度となっており、熱
プラズマの先端では急激に温度が低下している。
【0017】かかる状態の熱プラズマを金属表面に短時
間照射すると、金属表面は急激に温度が上昇し、熱伝導
性が良いため、再び急激に低下する。この極めて短時間
の高温、急熱、急冷処理によって、鋼板表層部に微細粒
が安定に存在しにくくなるものと思われる。これに対し
て、金属の板厚中央部にかけては表面と異なり、熱拡散
のため熱影響をほとんど受けないので、従来と変わりな
い金属組織が保たれることになると想定される。
【0018】以下本発明をさらに詳細に説明する。まず
本発明が対象とする無方向性電磁鋼板について述べる。
Siは電気抵抗を高めて鉄損を向上させるために添加する
成分で目的とするグレードに応じて添加されるが、 6.5
%を超えると圧延が甚だしく困難になるため6.5 %以下
する。
【0019】Mnは、不純物として混入するSの有害性を
低減し、結晶粒成長性を増すために必要とされるが、
3.5%を超えると集合組織を劣化させ、磁束密度が低下
するので、上限を 3.5%とする。Alは、Siとともに電気
抵抗を高めて鉄損を向上させるために添加する成分であ
るが、 2.0%を超えるとSi同様に圧延が甚だしく困難に
なるため 2.0%以下とする。
【0020】Pは電気抵抗を高めたり、硬度を調節する
ために添加する成分であるが、 0.2%を超えると脆化を
促進し、圧延が甚だしく困難になるため上限を 0.2%と
する。さらに、不純物元素としてC、O、N、Sを低減
することが鉄損を向上させるために必要である。これら
の元素は介在物や固溶不純物となって材料の磁気的性質
を劣化させる。この作用を回避するためには、Cは0.05
%以下、Oを0.01%、Nを0.008 %以下、Sを0.008 %
以下とすることが必要であり、許容される上限をこの値
とする。
【0021】この他、磁気的性質の改善のため、B、B
i、Sb、Snを添加する公知の技術を適用することも可能
である。かかる成分に調整された溶鋼を鋳型もしくは連
続鋳造でもって鋼塊またはスラブとなし常法にしたがっ
て熱間圧延を行い、熱延コイルとなす。熱延コイルは必
要に応じて熱延板焼鈍を施し、1回または中間焼鈍を挟
む複数回の圧延により最終板厚となした後仕上焼鈍を行
う。
【0022】本発明の特徴はこの仕上焼鈍の前、途中も
しくは後において、熱プラズマを鋼板表面に照射するこ
とである。この熱プラズマの鋼板表面への照射により鋼
板表層部の微細粒が消失し、磁気特性の顕著な向上効果
が得られる。鋼板表面への熱プラズマの照射は鋼板の両
面に照射することが、効果的であるが、片面の照射でも
それなりの効果が得られる。
【0023】また、本発明で使用する熱プラズマの発生
設備としては、図1のようなプラズマトーチのタイプが
知られており、熱プラズマの照射効果が得られるが、図
2のようなリニア型プラズマ設備がコイルへの連続照射
に適しており、能率的である。また、このようなプラズ
マ照射の適用材種は、無方向性電磁鋼板に限定されず、
表層に微細粒が残存することが望ましくない再結晶金属
板の製造に適用を拡大することも可能である。
【0024】なお、図1、図2において、鋼板8にプラ
ズマ流7がノズル先端のオリフィス6を通して照射され
ている状況を示す。陽極1と陰極2には直流電源5によ
り所定の電圧がかけられており、導入孔3より導入され
たキャリアガスをプラズマ化する。なお4は絶縁物であ
り、図1の9は磁界発生装置、10は交流電源である。
【0025】
【実施例】
実施例1 表3に示す鋼塊記号A〜Lの電磁鋼スラブを加熱後、熱
間圧延によって 2.0mmの熱延コイルとした。この後、鋼
A〜Gは 950℃で1分間の熱延板焼鈍を施した後、酸洗
し、0.50mmの厚みに冷間圧延した。鋼H〜Lは酸洗して
熱延スケールを除去した後、同じく0.50mmの厚みに冷間
圧延した。
【0026】これらの冷間圧延コイルは各々Aは1050
℃、Bは1000℃、Cは 950℃、Dは930 ℃、E、F、G
は 880℃、Hは 850℃、I、J、K、Lは 820℃でそれ
ぞれ1分間の仕上焼鈍を施した。これらのコイルは磁気
特性を測定した後、各々2分割し、一方を、図2のリニ
ア型プラズマ装置で熱プラズマを 0.5秒間、プラズマ先
端温度1250℃で両面照射し実施例とした。これらの磁気
特性を表4に示す。
【0027】また、残る一方のコイルはAを1070℃、B
は1030℃、Cは 980℃、Dは 960℃、E、F、Gは 910
℃、Hは 880℃、I、J、K、Lは 850℃でそれぞれ1
分間の追加仕上焼鈍をし、比較例とした。この時の磁気
特性を表4に併せて示す。
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】実施例2 表3に示す鋼塊記号Hの電磁鋼スラブを加熱後、熱間圧
延によって 1.8mmの熱延コイルとした。この後、 850℃
で2時間の熱延板焼鈍を施した後、酸洗し、0.50mmの厚
みに冷間圧延した。この冷間圧延コイルを6分割した。
【0031】この後、ひとつのコイルはリニア型プラズ
マ装置で両面をプラズマ先端温度1250℃で照射した後 9
75℃で1分間の仕上焼鈍を施した。他のひとつのコイル
は従来型のプラズマトーチで走行するコイルに対し、板
幅方向に移動させ、プラズマ先端温度1350℃の熱プラズ
マを全面に両面照射した後、 975℃で1分間の仕上焼鈍
を施した。
【0032】他のひとつのコイルは 975℃への昇温途中
800℃の時点でリニア型プラズマ装置で両面をプラズマ
先端温度1300℃で照射処理し、 975℃で1分間の仕上焼
鈍を施した。他のひとつのコイルは、975 ℃で1分間の
仕上焼鈍を施した後、リニア型プラズマ装置で両面をプ
ラズマ先端温度1350℃の熱プラズマを照射処理した。
【0033】他のひとつのコイルは 975℃への昇温途
中、 800℃の時点で、片面のみリニア型プラズマ装置で
プラズマ先端温度1400℃の熱プラズマを照射した後、引
続いて、975 ℃で1分間の仕上焼鈍を施した。残るひと
つのコイルは 975℃で1分間の仕上焼鈍を施し比較例と
した。これらのコイルの 790℃、1時間の歪取焼鈍後の
磁気特性を表5に示す。
【0034】
【表5】
【0035】実施例3 C: 0.035%、Si:1.24%、Mn:0.25%、P:0.02%、
S: 0.002%、Al:0.23%を含み、その他不可避的不純
物からなる電磁鋼スラブを加熱後熱間圧延により 2.0mm
の板厚とした。熱延コイルは酸洗後、冷間圧延により0.
50mmの板厚とした後、露点35℃の湿水素雰囲気中で 850
℃で1分間の脱炭を兼ねる仕上焼鈍を施した。その後、
リニア型プラズマ装置で両面を先端温度1450℃の熱プラ
ズマで照射処理した。
【0036】この時の磁気特性を表6に示す。
【0037】
【表6】
【0038】
【発明の効果】以上のように、かかる熱プラズマを仕上
焼鈍の前、途中又は後に鋼板表面に照射することによっ
て無方向性電磁鋼板の磁気特性を容易に向上させること
が可能であり、工業的に優れた製品を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマトーチによるプラズマ炎の鋼板
への照射の状態を示す側断面図である。
【図2】リニア型プラズマ発生装置によるシート状プラ
ズマ炎の鋼板への照射の状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 陽極 2 陰極 3 キャリアガスの導入孔 4 絶縁物 5 直流電源 6 ノズル先端のオリフィス 7 プラズマ流 8 鋼板(被処理物) 9 磁界発生装置 10 交流電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Siを 6.5%以下、Mnを 3.5%以下、Alを
    2.0%以下、Pを0.2 %以下含有し、不純物としてCを
    0.05%以下、Oを0.01%以下、Nを0.008 %以下、Sを
    0.008 %以下とする鋼スラブを熱間圧延後、冷間圧延
    し、仕上焼鈍を行い無方向性電磁鋼板を製造するに際し
    て、該仕上焼鈍の前、途中、もしくは後において、熱プ
    ラズマを鋼板表面に照射することを特徴とする磁気特性
    に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 熱プラズマをリニア型プラズマ設備で照
    射することを特徴とする請求項1記載の磁気特性に優れ
    た無方向性電磁鋼板の製造方法。
JP5330891A 1993-12-27 1993-12-27 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 Pending JPH07188750A (ja)

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