JPH0762434A - 方向性電磁鋼板の一次再結晶粒径制御方法 - Google Patents

方向性電磁鋼板の一次再結晶粒径制御方法

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JPH0762434A
JPH0762434A JP21159893A JP21159893A JPH0762434A JP H0762434 A JPH0762434 A JP H0762434A JP 21159893 A JP21159893 A JP 21159893A JP 21159893 A JP21159893 A JP 21159893A JP H0762434 A JPH0762434 A JP H0762434A
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annealing
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average primary
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JP21159893A
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Yasumitsu Kondo
泰光 近藤
Hisakazu Kitagawa
久和 北河
Katsuro Kuroki
克郎 黒木
Maremizu Ishibashi
希瑞 石橋
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次再結晶粒径を制御し、磁気特性の優れた
方向性電磁鋼板を得る。 【構成】 電磁鋼スラブを1280℃以下の温度に加熱
した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板焼鈍
し、1回または中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延を
行い、次いで脱炭、窒化によりインヒビターを形成さ
せ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよう、予め
求めた鋼中成分のAlとN量、スラブ加熱温度、脱炭焼
鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用い、熱延のスラ
ブ加熱温度、Al量、N量から脱炭焼鈍温度を調整する
方向性電磁鋼板の製造方法。

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方向性
電磁鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は主としてトランス、発
電機、その他の電気機器の鉄心材料として用いられ、磁
気特性、特に鉄損特性が良好でなければならない。方向
性電磁鋼板は二次再結晶現象を利用して圧延面に(11
0)面、圧延方向に〔001〕軸をもった、いわゆるゴ
ス方位を有する結晶粒を発達させることにより得られ
る。二次再結晶は周知のように仕上焼鈍で生じるが、二
次再結晶温度域まで一次再結晶の成長を制御する微細な
AlN,MnS,MnSe等の析出物、いわゆるインヒ
ビターを存在させる必要がある。
【0003】このため、電磁鋼スラブは、例えば135
0〜1400℃程度の高温度に加熱され、インヒビター
を形成する成分、例えばAl,Mn,S,Se,N等を
完全に固溶させ、熱延板あるいは最終冷延前の中間板に
おいてインヒビターを微細に析出させる焼鈍が行われて
いる。かかる処理を施すことにより磁束密度の高い方向
性電磁鋼板が製造されるようになっているが、電磁鋼ス
ラブの加熱は前述のように高温で行われるために、溶融
スケールの発生量が大で加熱炉の操業に支障をきたす。
また加熱炉のエネルギー原単位高や表面疵の発生等の問
題がある。
【0004】最近スラブ加熱温度を下げた方向性電磁鋼
板の製造が検討されている。例えば、特開昭52−24
116号公報にはAlの他にZr,Ti,B,Nb,T
a,V,Cr,Mo等の窒化物形成元素を含有させるこ
とによりスラブ加熱を1100〜1260℃で行う製造
法が開示されている。また、特開昭59−56522号
公報にはMnを0.08〜0.45%、Sを0.007
%以下とし、〔Mn〕×〔S〕積を下げ、さらにAl,
P,Nを含有させた電磁鋼スラブを素材とする製造法が
開示されている。低温スラブ加熱方法は一定の作用効果
が奏されているが、インヒビター形成成分、例えばA
l,Mn,S,Se,N等が鋼中に完全に固溶されてい
ないから、二次再結晶の発現に効果的なインヒビターを
形成することが課題である。
【0005】このインヒビターを作り込む技術として特
開平2−200732号公報に脱炭焼鈍時に所定厚板に
冷間圧延された方向性電磁鋼板をストリップ状で通板す
る際にNH3 を用いて窒化させ、インヒビターを作り込
む製造法が開示されている。脱炭焼鈍板を窒化能を有す
るガスで窒化し、インヒビターを強化した後、MgOを
主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、次いでコイルに巻き
取り、仕上焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造では、同一
の窒化量にもかかわらず二次再結晶の発現が異なり、磁
束密度、鉄損のバラツキが生じたり、細粒と称する二次
再結晶不良が生じることがある。
【0006】電磁鋼スラブを高温加熱し、インヒビター
形成成分を固溶させ、その後の熱延板焼鈍または最終冷
延前の中間焼鈍でMnS,MnSe,AlN+MnSを
析出させインヒビターとする方向性電磁鋼板では、脱炭
焼鈍条件を変えても、インヒビターが強く働いているた
めに、二次再結晶の発現状態まで変えることができな
い。一方、一次再結晶後、二次再結晶発現前に窒化する
ことによりインヒビターを強化する方向性電磁鋼板の製
造では、一次再結晶時のインヒビターが弱いために、平
均一次再結晶粒径が脱炭焼鈍時の炉温により大きく影響
を受けることが判明した。また、特開平2−26722
3号公報では、脱炭焼鈍過程で平均一次再結晶粒径をオ
ンラインで計測し、該平均一次再結晶粒径が二次再結晶
発現に適するように焼鈍条件を制御することが提案され
ている。これは有用な方法であるが、一次再結晶粒径の
精度、あるいは焼鈍温度の制御精度の点で不十分であ
り、さらなる検討が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、二次再結晶
が安定して発現し、かつ磁束密度、鉄損等の磁気特性が
極めて優れた方向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍後、それに続
いてストリップ窒化する焼鈍法を適用して得ることを目
的とする。
【0008】
【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、電磁鋼スラブを1280℃以下の温度に加熱した
後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板焼鈍し、1
回または、中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延を行
い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビターを形成さ
せ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよう、予め
求めた鋼中成分のAlとN量、スラブ加熱温度、脱炭焼
鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用い、熱延の加熱
温度、Al量、N量から脱炭焼鈍温度を調整する方向性
電磁鋼板の製造方法にある。
【0009】以下に本発明について詳細に説明する。1
280℃以下の温度で加熱され、Al量を微量含有する
電磁鋼スラブを熱間圧延し、必要に応じて焼鈍する。電
磁鋼スラブの加熱温度を1280℃以下とするのは溶融
スケール発生防止、表面疵発生防止および省エネルギー
を図るためである。冷間圧延は1回または、中間焼鈍を
挟んで2回以上行われ、所定の板厚とした後、脱炭焼鈍
する。また、前記冷間圧延は圧延パス間で50〜300
℃程度に加熱して行うことも含まれる。この脱炭焼鈍で
は鋼板中の炭素が低減され、例えば30ppm 以下とさ
れ、また鋼板表面にはSiO2 を含む酸化層が生じる。
また脱炭と並行して一次再結晶が生じる。
【0010】図1に重量%でC=0.057%、Si=
3.22%、Mn=0.14%、S=0.008%、A
l(酸可溶Al)=0.028%、N=0.0076
%、さらにSnを0.01〜0.07%含む鋼板を試験
材として、脱炭焼鈍後の平均一次再結晶粒径の温度依存
性について調べた結果を示す。なお、試験材の最終冷延
後の板厚は0.20〜0.23mmである。この図から認
められるように、脱炭焼鈍後の平均一次再結晶粒径はほ
ぼ脱炭焼鈍時の板温で決まる。また、脱炭焼鈍後の平均
一次再結晶粒径と仕上焼鈍後の鉄損との関係を前記試験
材を試供材として、各条件について検討した結果を図2
に示す。このように、各条件とも脱炭焼鈍後の平均一次
再結晶粒径が大きくなると仕上焼鈍後の鉄損はよくなる
傾向があるが、平均一次再結晶粒径があるしきい値を超
えると、二次再結晶不良が生じ、鉄損が極端に悪化す
る。
【0011】また、最良の鉄損値はSn,Cr,Sb,
Mo等の添加成分、例えばこの実験例ではSnの量、仕
上焼鈍時の雰囲気ガスの種類により変化するために、脱
炭焼鈍後の平均一次再結晶粒径だけでは仕上焼鈍後の鉄
損値を制御できないことをつきとめた。即ち、良好な鉄
損を得るためには、鋼の成分、仕上焼鈍条件に応じ、平
均一次再結晶粒径を適正な範囲とすることが必要なこと
がわかる。
【0012】平均一次再結晶粒径は、前述したように脱
炭焼鈍温度によって変わるが同一脱炭焼鈍温度であって
もAlN,MnS,Sn等といったインヒビターの強さ
により粒の成長のしやすさが異る。このインヒビターの
強さは、その量および析出サイズにより異り、Al,
N,Ti,Sn,C,Si,Mn,S,Cr,Pの成分
量や、熱延での加熱温度、圧延温度、冷却速度の条件、
熱延板焼鈍の焼鈍温度、冷却速度、冷延での圧下率等の
因子が影響することがメタラジー的に考えられる。
【0013】本発明者らはこれらの要因の平均一次再結
晶粒径への影響を定量的に解析し、平均一次再結晶粒径
を適正範囲とするために考慮しなければならない要因を
抽出し、平均一次再結晶粒径を推定できるプロセスモデ
ルの構築を行った。
【0014】その結果、鋼のAlとN量、および熱延で
のスラブ加熱温度が、平均一次再結晶の粒成長に主に寄
与しており、上記の量を考慮することで平均一次再結晶
粒径を適正範囲とすることができることをつきとめた。
【0015】鋼中のAlとNの量は、次のようなメカニ
ズムで平均一次再結晶粒径に影響すると考えられる。鋼
中のAlの量はインヒビターとなるAlNの析出物のサ
イズに影響し、その量が増えるに従いサイズが大きくな
り、インヒビター効果が弱くなり、平均一次再結晶粒径
は大きくなる傾向にある。鋼中のNの量はインヒビター
となるAlNの析出物の量に影響し、その量が増えるに
従い、AlNの析出物の数が増え、インヒビター効果が
強くなり平均一次再結晶粒径は小さくなる傾向がある。
これらAlとNの量の影響は次示すAlRという値を用
いて説明できる。 AlR=〔Al〕−27/14〔N〕 〔Al〕:鋼中のAl濃度 〔N〕 :鋼中のN濃度 重量%でC=0.051〜0.058%、Si=3.1
5〜3.30%、Mn=0.096〜0.15%、S=
0.006〜0.009%、Al(酸可溶Al)=0.
026〜0.031%、N=0.0068〜0.007
8%、Sn=0.04〜0.06%を含む鋼板を試験材
として用い、平均一次再結晶粒径の鋼中成分の影響を調
べた。図3に示すように平均一次再結晶粒径は脱炭焼鈍
温度が高くなるに従い大きくなるが、同一脱炭焼鈍温度
であってもAlR値が大きいほど平均一次再結晶粒径は
大きくなる。
【0016】次に、スラブ加熱温度はインヒビターとな
るAlとNの固溶量に影響し、加熱温度が高いほどA
l,Nがよく固溶し、AlNのインヒビターの析出量が
増え、インヒビター効果が強くなるものと考えられる。
重量%でC=0.051〜0.058%、Si=3.1
5〜3.30%、Mn=0.096〜0.15%、S=
0.006〜0.009%、Al(酸可溶Al)=0.
026〜0.031%、N=0.0068〜0.007
8%、Sn=0.04〜0.06%を含む鋼板を試験材
として用い、熱延での加熱温度の影響を調べてみたとこ
ろ、図4に示すように平均一次再結晶粒径は熱延での加
熱温度が高くなるに従い、平均一次再結晶粒径が小さく
なることがわかった。
【0017】温度840℃でP H2 O /P H2 =0.4
4で脱炭焼鈍を施した鋼板を仕上焼鈍前に、P H2 O /
P H2 =0.008の雰囲気で温度を変えて焼鈍した時
の平均一次再結晶粒径の結果を図5に示す。図からわか
るように脱炭焼鈍後の焼鈍温度を脱炭焼鈍温度より高く
することで、平均一次再結晶粒径を大きくでき、その温
度を変えることで平均一次再結晶粒径の調整ができるこ
とがわかる。以上のことから、平均一次再結晶粒径は、
鋼のAlとN量から求まるAlR値と熱延での加熱温度
と脱炭焼鈍温度と脱炭焼鈍に引き続き行う焼鈍時の温度
で決定する。即ち、平均一次再結晶粒径は次式で推定で
きる。 平均一次再結晶粒径=a(AlR)+b(熱延加熱温
度)+c(脱炭焼鈍温度)+d△T 式 AlR:〔Al〕−27/14〔N〕 △T:(脱炭焼鈍後仕上焼鈍前に行う焼鈍の温度)−
(脱炭焼鈍温度) 脱炭焼鈍後仕上焼鈍前に焼鈍を行わない場合は0とす
る。上式a,b,c,dは、鋼の成分や、脱炭焼鈍温度
および、その後に行う焼鈍時間によって決まる値。
【0018】図6に式で推定した平均一次再結晶粒径
と実測した平均一次再結晶粒径の関係を示す。これより
式にて一次再結晶粒径が精度よく推定できることがわ
かる。従って式で決まる平均一次再結晶粒径が目標と
する平均一次再結晶粒径となるよう脱炭焼鈍温度およ
び、その後に行う焼鈍の温度を調整することで平均一次
再結晶粒径を制御でき、かくして、仕上焼鈍後に鋼板の
バラツキがなく磁気特性の優れた方向性電磁鋼板が得ら
れる。本方法において、熱延加熱温度の替わりに、例え
ば、炉温と焼鈍時間より計算されるスラブ温度や圧延時
の測定板温等、熱延での加熱温度を反映する値を用いて
もよい。
【0019】〔実施例1〕表1に示す組成のスラブを、
同じく表1に示す加熱条件で加熱し、2.0mの厚みに
熱間圧延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し、0.23mmの
板厚とした。次にP H2 O /P H2 =0.44からなる
雰囲気下で155秒脱炭焼鈍した。この時、目標とする
平均一次再結晶粒径を24.5μmとし、脱炭焼鈍温度
を調整した。次に窒化処理し、MgOを主成分とする焼
鈍分離材を塗布し仕上焼鈍を行った。脱炭焼鈍温度の平
均一次再結晶粒径と得られた方向性電磁鋼板の磁気特性
を表2に示す。比較例として脱炭焼鈍温度を835℃一
定で行った場合の結果もあわせて示す。これより本方法
にて、平均一次再結晶粒径を制御すると優れた磁気特性
が安定して得られることがわかる。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】〔実施例2〕表3に示す組成のスラブを、
同じく表1に示す加熱条件で加熱し、2.0mの厚みに
熱間圧延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し、0.23mmの
板厚とした。次にP H2 O /P H2 =0.44からなる
雰囲気下で温度820℃にて155秒脱炭焼鈍した。引
き続きP H2 O /P H2 =0.003、30秒で平均一
次再結晶粒径を調整する焼鈍を行った。この時、目標と
する平均一次再結晶粒径を24.5μmとし、焼鈍温度
を調整した。次に窒化処理し、MgOを主成分とする焼
鈍分離材を塗布し仕上焼鈍を行った。脱炭焼鈍温度の平
均一次再結晶粒径と得られた方向性電磁鋼板の磁気特性
を表4に示す。比較例として脱炭焼鈍温度を835℃一
定で行い平均一次再結晶粒径を調整する焼鈍を行わなか
った場合の結果もあわせて示す。これより本方法にて、
平均一次再結晶粒径を制御すると優れた磁気特性が安定
して得られることがわかる。
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】本発明によれば磁気特性の優れた方向性
電磁鋼板が安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍温度と脱炭焼鈍後の平均一次再結晶粒
径の関係を示す図表。
【図2】脱炭焼鈍後の平均一次再結晶粒径と仕上焼鈍後
の鉄損との関係を示す図表。
【図3】脱炭焼鈍温度の平均一次再結晶粒径の関係をA
lR値(〔Al〕−27/14〔N〕)の異なる成分で
示す図表。
【図4】脱炭焼鈍後の平均一次再結晶粒径と熱延での加
熱温度の関係を示す図表。
【図5】脱炭焼鈍後仕上焼鈍前に行う焼鈍の焼鈍温度と
平均一次再結晶粒径の関係を示す図表。
【図6】式で推定される平均一次再結晶粒径と実測し
た平均一次再結晶粒径の関係の図表。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 希瑞 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁鋼スラブを1280℃以下の温度に
    加熱した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板焼
    鈍し、1回または中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延
    を行い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビターを形
    成させ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法
    において、平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよう、
    予め求めた鋼中成分のAlとN量、スラブ加熱温度、脱
    炭焼鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用い、熱延の
    スラブ加熱温度、Al量、N量から脱炭焼鈍温度を調整
    することを特徴とする方向性電磁鋼板の一次再結晶粒径
    制御方法。
  2. 【請求項2】 平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよ
    う、予め求めた鋼中成分のAlとN量、スラブ加熱温
    度、脱炭焼鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用い、
    熱延のスラブ加熱温度、Al量、N量から脱炭焼鈍後す
    ぐにもしくは脱炭焼鈍に引き続き行う焼鈍の温度を調整
    することを特徴とする請求項1記載の方向性電磁鋼板の
    一次再結晶粒径制御方法。
  3. 【請求項3】 平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよ
    う、予め求めた鋼中成分のAlとN量、熱延での圧延時
    の板温、脱炭焼鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用
    い、熱延のスラブ加熱温度、Al量、N量から脱炭焼鈍
    温度を調整することを特徴とする請求項1記載の方向性
    電磁鋼板の一次再結晶粒径制御方法。
  4. 【請求項4】 平均一次再結晶粒径が適正範囲となるよ
    う、予め求めた鋼中成分のAlとN量、熱延での圧延時
    の板温、脱炭焼鈍温度と平均一次再結晶粒径の関係を用
    い、熱延のスラブ加熱温度、Al量、N量から脱炭焼鈍
    後すぐにもしくは脱炭焼鈍に引き続き行う焼鈍の温度を
    調整することを特徴とする請求項1記載の方向性電磁鋼
    板の一次再結晶粒径制御方法。
JP21159893A 1993-08-26 1993-08-26 方向性電磁鋼板の一次再結晶粒径制御方法 Pending JPH0762434A (ja)

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