JPH08279408A - 磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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- JPH08279408A JPH08279408A JP7082984A JP8298495A JPH08279408A JP H08279408 A JPH08279408 A JP H08279408A JP 7082984 A JP7082984 A JP 7082984A JP 8298495 A JP8298495 A JP 8298495A JP H08279408 A JPH08279408 A JP H08279408A
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)
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Abstract
i:2.5〜4.0、可溶性Al:0.010〜0.0
50、N:0.0040〜0.0130、S、Seの1
種以上:0.0050〜0.0150、Mn:0.05
〜0.8、Ti:0.005〜0.015、残部がFe
及び不可避不純物からなるスラブを1280℃未満の温
度で加熱し、熱延、熱延板焼鈍、中間焼鈍を挟む一回以
上の冷延を行い、脱炭焼鈍後ストリップを走行せしめる
状態下で水素、窒素、アンモニアの混合ガス中でAlR
=Al−27/14(N−14/48Ti)で定義され
るAlRが、0.4×AlR≦N≦2.5×AlRを満
たすように窒化処理を行い、雰囲気ガス中のN2%を2
5%≦N2%≦90%として最終仕上焼鈍を施す、磁気
特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法。
Description
て使用される磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造
方法に関する。
他の電気機器の鉄心材料として使用されており、励磁特
性、鉄損特性等の磁気特性に優れていることが、機器の
小型化、エネルギー損失の減少のために要求される。励
磁特性を表す特性値として、磁場の強さ800A/mに
おける磁束密度B8 がJISで規格化されて通常使用さ
れる。又、エネルギー損失を示す特性値としては、周波
数50Hzで1.7テスラー(T)まで磁化したときの鋼
板1kg当たりのエネルギー損失(鉄損)W17/50もJI
Sで規格化されている。
般的に磁束密度が高い(大きい)ほど鉄損特性が良好に
なる。又、一般的に磁束密度が高くなると二次再結晶粒
が大きくなり、鉄損が悪化する場合がある。この場合
は、既に広く知られているように、磁区を制御すること
により、二次再結晶の粒径に拘らず鉄損を改善すること
ができる。
程で二次再結晶を起こさせ、鋼板表面に{110}、圧
延方向に〈001〉軸をもったいわゆるゴス組織を有し
ている。良好な磁気特性を得るためには、磁化容易軸で
ある〈001〉を圧延方向に高度に揃えることが必要で
ある。
製造技術は、古くから開発され、わが国ではいわゆるイ
ンヒビターとしてMnS,AlNを用いる方法(特開昭
40−15644号公報)、MnS,MnSe,Sb等
を用いる方法(特開昭51−13469号公報)等があ
る。これらの場合は、熱延板段階でのインヒビターの完
全固溶が求められ、実際の熱間圧延時は鋼塊(スラブ)
の加熱温度を1350℃以上にすることが必要である。
点がある。このため、この熱延時の鋼塊(スラブ)の加
熱温度を下げる試みが行われている。その一つを開示し
たものとして特開昭59−56522号公報がある。こ
の技術の発展として多くの発明がなされ、インヒビター
形成のために脱炭焼鈍から最終仕上焼鈍の昇温過程で窒
化を行う方法(特開昭62−45285号公報、特開昭
60−179855号公報)、更にはストリップを走行
せしめる状態下での水素、窒素、アンモニアの混合ガス
を用いた窒化処理を行う方法(特開平2−77525号
公報、特開平1−82400号公報、特開平3−180
460号公報、特開平1−317592号公報)が開示
された。
終仕上焼鈍時の二次再結晶完了前までの途中段階での一
次再結晶粒径を制御する方法(特開平3−294425
号公報、特開平2−96275号公報、特開平2−59
020号公報、特開平1−82393号公報)も開示さ
れた。しかし、これらの方法においてはTiは不可避不
純物として扱われ、その含有量は0.003%以下、望
ましくは0.0020%以下としている。
による方向性電磁鋼板製造技術を開示したものとして特
公平6−86632号公報がある。この方法においては
Tiを0.0020〜0.0150%含有させ、最終仕
上焼鈍における二次再結晶開始までの間に窒化させて磁
束密度が高い一方向性電磁鋼板の製造方法が開示されて
いる。この場合は良好な磁気特性が得られるが、窒化を
高温仕上焼鈍(箱焼鈍)で行うため窒化が不均一傾向
で、二次再結晶は安定であるが(B8 =1.94T程
度)いわゆるグラス被膜の形成が不安定となる場合があ
る。
備すべき主たる特性は、良好な磁気特性(低鉄損、高磁
束密度)及び良好な被膜特性(被膜張力、密着性、外
観)である。この点で、特公平6−86632号公報に
開示された技術は更に改善の余地がある。ところで、従
来の一方向性電磁鋼板の製造方法においては、Tiが多
い場合は、既に広く知られている如く二次再結晶が不安
定となる。例えば特開平5−295442号公報の方法
で高Ti材も二次再結晶をさせることは可能であるが、
この場合にも熱延条件の制御を注意深く行うことが必要
であり、かつTi含有量は80ppm が限界である。
鉄からの不純物として混入、又溶鉱炉の安定操業のため
の砂鉄からの溶銑への混入、スクラップからの混入等が
考えられる。即ち高Tiスラブを熱延加熱温度を128
0℃以下にして加熱し、脱炭焼鈍後に窒化して製造する
本発明は、いずれの場合も従来から製造に大きな困難性
を有している。
iを含有しており、Fe−Si合金鉄を多量に用いる。
このため従来より、不純物の少ない特にTi含有量の少
ない高品位のFe−Si合金が用いられている。ところ
が本発明を適用すると、磁気特性が向上するとともに、
更に合金鉄の品位を落すことも可能となり、コストダウ
ンも可能となる。本発明は、特公平6−86632号公
報に開示された技術を更に発展させて更に良好な磁気特
性、被膜特性を得るとともに、上記のコストダウンを実
施可能な技術を提供することを課題とする。尚、一方向
性電磁鋼板のB8 は、ゴス方位の集積度に強く依存す
る。更に、ゴス方位の集積度は一次再結晶時の集合組織
に依存することが知られている(吉冨等,日本金属学会
誌,58(1994),882)。Ti添加によっては
この一次再結晶集合組織は変化しないので、インヒビタ
ーの効果のみ考慮すれば良い。
ったところ、特公平6−86632号公報に開示された
技術と脱炭焼鈍までの工程は同様であるが、走行するス
トリップで窒化することを特徴とし、その窒化量の制御
及び/又はBAF(最終仕上焼鈍:二次再結晶を行わし
める箱型焼鈍)での雰囲気中の窒素分圧を制御すること
により、グラス被膜も良好で磁気特性が更に改善される
ことを知見した。
下とする本発明では、初期のAl,Nの量は脱炭焼鈍時
の一次再結晶粒径を制御するために用いられ、二次再結
晶のためのインヒビターとしては脱炭焼鈍後に行われる
ので、溶鋼段階でのTiの含有量は二次再結晶性に影響
しないことを見出した。更に、Tiを適量添加するとT
iNがAlNに加わってインヒビターとして働き、スト
リップ窒化での窒化量の制御及び/又はBAF(最終仕
上焼鈍:二次再結晶を行わしめる箱型焼鈍)での雰囲気
中の窒素分圧を制御することにより、磁気特性が著しく
改善されることを見出した。
は、Ti含有量が比較的多い電磁鋼スラブを1280℃
以下の低い加熱温度で加熱し、得られた熱延板を用いて
必要に応じて熱延板焼鈍を施し一回以上の冷間圧延後の
脱炭焼鈍後にストリップを走行させる状態下で窒化処理
することによりインヒビターを形成する方法で製造可能
な、磁気特性及び被膜特性ともに優れた一方向性電磁鋼
板を安定的に製造し得るプロセスについて鋭意研究開発
を重ねた。
スラブの成分組成の限定理由は、以下のとおりである。
C:Cは、0.025〜0.070%とした。従来の発
明では、0.025%以下ではいわゆる3%Si−Fe
材(方向性電磁鋼板の基本成分)では、変態相がなくな
る。0.065%を超えると脱炭焼鈍工程での30ppm
以下とするためには、時間が掛かりすぎて生産性が阻害
される。Si:Siはその含有量が2.5%未満になる
と、良好な鉄損が得られない。又、4.5%を超える
と、脆性のために冷間圧延等室温での鋼板処理が困難に
なる。
以下、望ましくは0.010%以下である。1280℃
以下のスラブ加熱温度で熱延板を製造し、その後熱延板
焼鈍、冷間圧延の後での、ストリップ窒化等による脱炭
焼鈍工程以降のインヒビターの作り込みで製造する一方
向性電磁鋼板では、多量のS,Seは一次再結晶粒の粒
成長を妨げ有害であるためである。0.005%未満で
は、熱延での操業上の不可避的変動要素(スキッド上及
び間の温度履歴差、圧延速度の加速による熱延温度の変
動等)により、一次再結晶粒の粒成長に場所的変動が生
じ易くなり工業的に安定的に製品が製造できない。
成する。本発明では、インヒビターとしてはAlNばか
りでなくTiNも利用するため、N量はTiの添加量と
密接に関係している。Ti<0.005%であるとイン
ヒビターとしてのTiNの効果があまりなく、磁束密度
はB8 で1.90〜1.93T程度であるのでTi≧
0.005%とした。上限の0.015%は、これを超
えてTiを添加するとTiNのサイズが大きく又個数が
多く(いわゆるZENER因子が強く)なり、二次再結
晶不良が生じることがある。更に、TiNは熱力学的に
安定であるため、最終製品まで存在し履歴損増加により
鉄損が劣化する。
結晶粒成長の粒成長制御及び二次再結晶のためのインヒ
ビターとして働くので重要である。その範囲は0.00
40〜0.0130%とする。上記範囲のTiと結合し
てこのような効果を奏せしめるには、Ti:0.004
〜0.015%であることが必要である。
一次再結晶粒成長を制御するために添加される。128
0℃以下のスラブ加熱でもAlNは適切な溶解度を持
つ。有効なAlN形成のために0.010〜0.050
%となる。 Mn:Mnは、少ないと二次再結晶は不安定になり、多
いとB8 は高くなるが、一定量以上入れると、コストが
高くなる。従って0.05〜0.8%とする。
さくするために添加されるのが望ましい。少ないと効果
が少なく、多すぎるとグラス被膜の劣化または脱炭不良
傾向であり望ましくない。このため添加する場合には、
0.03〜0.15%とする。その他、グラス被膜形成
を容易化及び集合組織の改善のためにCr,P等を添加
することも本発明の主旨を損なうものではない。
御するためには、AlN,MnS,MnSe,TiN等
が有効であるが、本発明では、S,Seの含有量が従来
の方向性電磁鋼板より少ないためMnS,MnSeによ
る効果は小さいが、TiN,AlNの効果は大きい。こ
のように、Al,N,Tiの量は一次再結晶粒成長の粒
成長制御及び二次再結晶のためのインヒビターとして働
くので、相互関係が重要となる。
TiNの効果は少ない。しかし本発明の範囲0.005
%以上では、上述したように優先的にTiNが形成され
るので、AlNに消費されるNが減り補償する必要が生
じる。この補償する方法としては、溶製段階でTiN
当量分余分に含有させる、ストリップ窒化量を増や
す、BAFでの窒素分圧を上げ脱窒を防ぐ等がある。
ついて述べる。本発明に関する溶製及び鋳造は、公知の
通常の方法で行われる。即ち、溶製は転炉又は電気炉等
を用い、溶銑を主原料としても良いしスクラップを用い
ても良い。成分調整は真空脱ガス装置で行うのが通常で
あるが、成分さえ範囲内であればその必要はない。鋳造
は連続鋳造機で行われるが、インゴット法でも良い。
延機の能力(圧下代)のバランスで採用される。熱延は
通常の連続熱延機で行うが、いわゆる可逆のステッケル
ミルでも良い。熱延時のスラブ加熱温度は最大1280
℃である。これは、本発明の如く脱炭焼鈍後に同一ライ
ン又は別のラインにてストリップを走行せしめるので、
溶体化のためにこの温度を超えての加熱は必要はない。
又エネルギーコストの低減及び熱延板の耳割れ等の欠陥
低減の観点も低い方が良い。
のではないが、最終冷間圧延率は80〜95%が望まし
い。必要に応じて中間焼鈍を挟む一回以上の冷延を行
う。熱延板焼鈍は、熱延の不均一性の緩和、AlNの析
出形態の制御のために必要に応じて行うのであり、処理
条件は特に限定されるものではないが、最高温度は11
60℃として、冷却速度はAlNの量、Si/Cのバラ
ンスにより適正化されるのが望ましい。
ルを製品の磁気時効防止のために0.0030%以下ま
で脱炭される。又、良好なグラス被膜を形成するために
酸化層を形成せしめる。窒化は脱炭焼鈍設備と同一ライ
ン又は別のラインにてストリップを走行せしめる状態下
で水素、窒素、アンモニアの混合ガス中で窒化処理が行
われる。この窒化処理において、AlR =Al−27/
14(N−14/48Ti)で定義されるAlR が、
0.4×AlR ≦N≦2.5×AlR を満たす量で行
う。下限の0.4倍は、本発明のようなTi含有の方向
性電磁鋼板特有の二次再結晶の安定性のために規定さ
れ、上限の2.5倍は、本発明特有の成分系でのグラス
被膜の安定的形成のために規定される(図1)。
を塗布する。続く仕上焼鈍の昇温度時に二次再結晶が起
こるので、窒素分圧は非常に重要である。25%より少
ないと鋼板内のAlNの分解がたやすく起こり、インヒ
ビターがTiNのみとなり二次再結晶不良となる。上限
の90%は良好なグラス被膜形成のために必要である。
塊の加熱温度を低くする方向性電磁鋼板製造方法におい
て、所定のTi,Nの添加によるAlNとTiNの複合
インヒビター効果、ストリップ窒化による均一なAlN
の形成、Ti含有成分系ならではの窒化条件の特定、及
び仕上焼鈍中のN2 分圧の特定によるAlNの分解防止
及びグラス被膜改善効果、の4者の有機的な結合によっ
て、良好な磁気特性(B8 =1.95T)と被膜特性を
得るとともに、コストダウンを実現することにある。
%、S:0.010%、酸可溶性Al:0.028%、
N:0.0085%とし、Tiの量を次のように変化さ
せTi:0.001,0.002,0.003,0.0
05,0.008,0.010,0.013,0.01
5,0.016%、残部Fe及び不可避的不純物からな
る溶製された溶鋼を通常の方法で連続鋳造してスラブを
得、1150℃で加熱した後1080℃で熱延を開始し
て2.6mmとして550℃で巻き取った。その後、11
20℃で2分間の熱延板焼鈍を行い、酸洗後、185〜
210℃で温間圧延し0.285mmに冷間圧延した。そ
の後、830℃でN2 :25%、H2 :75%の雰囲気
ガス中、露点65℃で150秒焼鈍し脱炭、一次再結晶
及び酸化被膜形成を行った。
5×AlR ≦N≦2.0×AlR を満たせしめ、続いて
MgOを主成分とする焼鈍分離材を塗布した。続く仕上
焼鈍で15℃/時間の昇温度時の雰囲気をN2 を35%
≦N2 ≦85とした。その後H2 :100%のdry雰
囲気中で1200℃で30時間で純化焼鈍を行った。最
後に歪取り焼鈍を行い磁気特性を測定した。この場合の
Tiに対する磁気特性の関係を{磁束密度(B8 (T)
と鉄損(W17/50 (W/kg))のグラフ}図2,3に示
す。このようにTiを添加すると磁束密度及び鉄損が改
善されている。
3.30%、Mn:1.02%、S:0.010%、酸
可溶性Al:0.028%、N:0.008%、Sb:
0.07%とし、Tiの量を次のように変化させTi:
0.001,0.006,0.009,0.0
11,0.017%、残部Fe及び不可避的不純物か
らなる溶製された溶鋼を通常の方法で連続鋳造してスラ
ブを得、1150℃で加熱した後1080℃で熱延を開
始して2.7mmとして550℃で巻き取った。その後、
1120℃で2分間の熱延板焼鈍を行い、酸洗後、18
5〜210℃で温間圧延し0.285mmに冷間圧延し
た。
75%の雰囲気ガス中、露点65℃で150秒焼鈍し脱
炭、一次再結晶及び酸化被膜形成を行った。ストリップ
状態で窒化させ総含有量0.019〜0.023%とな
るように窒化させた。続いてMgOを主成分とする焼鈍
分離材を塗布し、N2 :20%,H2 :80%、N
2 :35%,H2 :65%、N2 :50%,H2 :5
0%、N2 :75%,H2 :25%、N2 :5%,
H2 :95%、の雰囲気中で15℃/時間の速度で12
00℃まで昇温し、その後H2 :100%のdry雰囲
気中で1200℃で30時間で純化焼鈍を行った。最後
に歪取り焼鈍を行い磁気特性を測定した。この結果を表
1に示す。
3.23%、Mn:1.0%、S:0.012%、酸可
溶性Al:0.030%、N:0.0073%、P:
0.023%とし、Tiの量を次のように変化させ、T
i:0.001,0.003,0.005,0.00
8,0.010,0.013,0.015,0.016
%、残部Fe及び不可避的不純物からなる溶製された溶
鋼を通常の方法で連続鋳造してスラブを得、1150℃
で加熱した後1080℃で熱延を開始して2.8mmとし
て570℃で巻き取った。その後熱延板焼鈍することな
く、酸洗後、タンデム冷間圧延機で1.70mmとして脱
脂後、980℃で125秒の中間焼鈍を行った。
mmに冷間圧延した。その後、835℃でN2 :25%、
H2 :75%の雰囲気ガス中、露点65℃で90秒焼鈍
し脱炭、一次再結晶及び酸化被膜形成を行った。ストリ
ップ状態で窒化させ、窒化量を0.5×AlR ≦N≦
2.0×AlR を満たせしめ、続いてMgOを主成分と
する焼鈍分離材を塗布した。続く仕上焼鈍で15℃/時
間の昇温度時の雰囲気をN2 を35%≦N2 ≦85とし
た。その後H2 :100%のdry雰囲気中で1200
℃で30時間で純化焼鈍を行った。最後に歪取り焼鈍を
行い磁気特性を測定した。この場合のTiに対する磁気
特性の関係を{磁束密度(B8 (T)と鉄損(W17/50
(W/kg))のグラフ}図4,5に示す。このようにTi
を添加すると熱延板厚みを無理に薄くすることなく、従
来の2回圧延法冷延に比べて圧下率が高くでき、従来製
造が難しかった0.20mm以下の製品の製造も可能とな
った。これは、TiNのインヒビター効果と推定され
る。
3.20%、Mn:0.9%、S:0.011%、酸可
溶性Al:0.032%、N:0.0068%、P:
0.030%とし、Tiの量を次のように変化させ、T
i:0.0015,0.003,0.005,0.00
7,0.011,0.013,0.015,0.016
%、残部Fe及び不可避的不純物からなる溶製された溶
鋼を通常の方法で連続鋳造してスラブを得、1100℃
で加熱した後1080℃で熱延を開始して2.8mmとし
て590℃で巻き取った。その後、熱延板焼鈍すること
なく、酸洗して185〜210℃で温間圧延し0.28
5mmに冷間圧延した。
75%の雰囲気ガス中、露点65℃で150秒焼鈍し脱
炭、一次再結晶及び酸化被膜形成を行った。ストリップ
状態で窒化させ、窒化量を0.5×AlR ≦N≦2.0
×AlR を満たせしめ、続いてMgOを主成分とする焼
鈍分離材を塗布した。続く仕上焼鈍で15℃/時間の昇
温度時の雰囲気をN2 を35%≦N2 ≦85とした。そ
の後H2 :100%のdry雰囲気中で1200℃で3
0時間で純化焼鈍を行った。最後に歪取り焼鈍を行い磁
気特性を測定した。この場合のTiに対する磁気特性の
関係を{磁束密度(B8 (T)と鉄損(W17/50 (W/k
g))のグラフ}図6,7に示す。このようにTiを添
加すると磁束密度及び鉄損が改善されている。
めて良好な方向性電磁鋼板を、鋼塊温度を低くする製造
方法によって安価に製造できる。その工業的意義は極め
て大きい。
を表す図表である。
である。
図表である。
である。
図表である。
である。
図表である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量比で C :0.025〜0.075%、 Si:2.5〜4.0%、 酸可溶性Al:0.010〜0.050%、 N :0.0040〜0.0130%、 S,Seの少なくとも1種を0.0050〜0.015
0%、 Mn:0.05〜0.8%、 Ti:0.005%以上、0.015%以下、 残部がFe及び不可避不純物からなるスラブを1280
℃未満の温度で加熱し、熱延を行い、熱延板焼鈍を行
い、中間焼鈍を挟む一回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後
ストリップを走行せしめる状態下で水素、窒素、アンモ
ニアの混合ガス中でAlR =Al−27/14(N−1
4/48Ti)で定義されるAlR が、0.4×AlR
≦N≦2.5×AlR を満たすように窒化処理を行い、
雰囲気ガス中のN2 %を25%≦N2 %≦90%として
最終仕上焼鈍を施すことを特徴とする磁気特性が優れた
一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量比で C :0.025〜0.075%、 Si:2.5〜4.0%、 酸可溶性Al:0.010〜0.050%、 N :0.0040〜0.0130%、 S,Seの少なくとも1種を0.0050〜0.015
0%、 Mn:0.05〜0.8%、 Ti:0.005%以上、0.015%以下、 残部がFe及び不可避不純物からなるスラブを1280
℃未満の温度で加熱し、熱延を行い、熱延板焼鈍を行わ
ず、中間焼鈍を挟む一回以上の冷延を行い、脱炭焼鈍後
ストリップを走行せしめる状態下で水素、窒素、アンモ
ニアの混合ガス中でAlR =Al−27/14(N−1
4/48Ti)で定義されるAlR が、0.4×AlR
≦N≦2.5×AlR を満たすように窒化処理を行い、
雰囲気ガス中のN2 %を25%≦N2 %≦90%として
最終仕上焼鈍を施すことを特徴とする磁気特性が優れた
一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 更にSn,Sbの少なくとも1種を0.
03〜0.15%含有させることを特徴とする請求項1
又は2記載の磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7082984A JP3056970B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7082984A JP3056970B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08279408A true JPH08279408A (ja) | 1996-10-22 |
JP3056970B2 JP3056970B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=13789489
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP7082984A Expired - Lifetime JP3056970B2 (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 磁気特性が優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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