JPH09296219A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH09296219A
JPH09296219A JP13256096A JP13256096A JPH09296219A JP H09296219 A JPH09296219 A JP H09296219A JP 13256096 A JP13256096 A JP 13256096A JP 13256096 A JP13256096 A JP 13256096A JP H09296219 A JPH09296219 A JP H09296219A
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JP
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annealing
steel sheet
grain
secondary recrystallization
grains
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JP13256096A
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English (en)
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Yoshiyuki Ushigami
義行 牛神
Katsuro Kuroki
克郎 黒木
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 方向性電磁鋼板の製造において工業的に安定
して二次再結晶させ、優れた磁気特性をもつ製品を製造
する。 【解決手段】 酸可溶性Al:0.01〜0.065
%、N:0.012%以下などを含有する珪素鋼スラブ
を素材とする方向性電磁鋼板の製造方法において、脱炭
焼鈍後の一次再結晶集合組織を測定し、板面における
{111}と{411}の集積度比により脱炭焼鈍条件
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、結晶粒がミラー指
数で{110}<001>方位に集積した、いわゆる方
向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。この鋼板
は、軟磁性材料として変圧器等の電気機器の鉄芯として
用いられる。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は、{110}<001
>方位に集積した結晶粒により構成されたSiを4.8
%以下含有した鋼板である。この鋼板は磁気特性として
励磁特性と鉄損得性が要求される。励磁特性を表す指標
としては磁場の強さ800A/mにおける磁束密度:B
8 が通常使用される。また、鉄損特性を表す指標として
は周波数50Hzで1.7Tまで磁化した時の鋼板1k
gあたりの鉄損:W17/50 が用いられる。磁束密度:B
8 は鉄損特性の最大の支配因子であり、磁束密度:B8
値が高いほど鉄損特性が良好になる。
【0003】磁束密度:B8 を高めるためには結晶方位
を高度に揃えることが重要である。この結晶方位の制御
は二次再結晶とよばれるカタストロフィックな粒成長現
象を利用して達成される。この二次再結晶を制御するた
めには、二次再結晶前の一次再結晶組織の調整と、イン
ヒビタ−とよばれる微細析出物の調整を行うことが必要
である。このインヒビタ−は、一次再結晶組織のなかで
一般の粒の成長を抑制し、特定の方位粒のみを優先成長
させる機能を持つ。
【0004】析出物として代表的なものとしては、M.
F.Littmann(特公昭30−3651号公報)
およびJ.E.May&D.Turnbull(Tra
ns.Met.Soc.AIME212(1958年)
p.769等はMnSを、田口ら(特公昭40−156
44号公報)はAlNを、今中ら(特公昭51−134
69号公報)はMnSeを提示している。これらの析出
物は熱間圧延前のスラブ加熱時に完全固溶させた後に、
熱間圧延およびその後の焼鈍工程で微細析出させる方法
がとられている。これらの析出物を完全固溶させるため
には1400℃以上の高温で加熱する必要があり、これ
は普通鋼のスラブ加熱温度に比べて約200℃高く、
(1)専用の加熱炉が必要、(2)加熱炉のエネルギ−
原単位が高い、(3)溶融スケール量が多く、いわゆる
ノロ出し等の操業管理が必要などの問題点がある。
【0005】低温スラブ加熱による製造方法としては小
松ら(特公昭62−45285号公報)は(Al、S
i)Nをインヒビターとして用いる方法を開示してい
る。一方、二次再結晶前の粒組織調整に関する知見はほ
とんどなく、本発明者らは例えば特開平2−18286
6号公報にその重要性を開示している。
【0006】
【発明が解決しようとしている課題】方向性電磁鋼板の
製造は各工程の種々の要因が二次再結晶挙動に影響を及
ぼすために厳しい管理基準を設けて製造を行っている。
本発明は工業的に安定して二次再結晶を行わせ、優れた
磁気特性をもつ方向性電磁鋼板を製造する方法を開示す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、重量で、Si:0.8〜4.8%、
C:0.085%以下、酸可溶性Al:0.01〜0.
065%、N:0.012%以下、残部Feおよび不可
避的不純物からなる珪素鋼スラブを1280℃以下の温
度で加熱し、熱間圧延した後焼鈍し、一回もしくは焼鈍
をはさむ二回以上の冷間圧延により最終板厚とし、脱炭
焼鈍、窒化処理、仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製
造方法において、脱炭焼鈍後の一次再結晶集合組織を測
定し、脱炭焼鈍条件を制御することを特徴とする方向性
電磁鋼板の製造方法である。ここにおいて、一次再結晶
集合組織の測定因子として板面における{111}と
{411}の集積度比を用いることも特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明者らは、二次再結晶前の一
次再結晶粒組織調整に関する研究の結果、特開平2−1
82866号公報に粒組織の均一性が二次再結晶の安定
性に重要な因子であることを開示している。その後、更
に二次再結晶の制御因子である一次再結晶組織とインヒ
ビターに関する研究を行った結果、二次再結晶前の粒組
織として脱炭焼鈍後の集合組織、板面における集積度の
比:{111}/{411}を調整し、その後、窒化処
理を行いインヒビターを強化して二次再結晶までにその
一次再結晶組織を凍結することにより磁束密度の高い二
次再結晶が安定して製造できることをみいだした。以
下、実験結果をもとに説明する。
【0009】図1は脱炭焼鈍の一次再結晶組織の集合組
織(表面層;板厚の1/10層)と二次再結晶焼鈍後の
製品の磁束密度:B8 の関係を示した図である。ここで
は、重量でSi:3.2%、C:0.05%、酸可溶性
Al:0.027%、N:0.07%、Mn:0.1
%、S:0.007%、Cr:0.1%含有するスラブ
を1150℃の温度で加熱した後、1.4mm厚に熱間
圧延した。その後、1150℃で焼鈍し0.15mm厚
まで冷間圧延後、加熱速度8〜30℃/秒で790〜9
10℃の温度で2分間脱炭焼鈍し、一部はそのまま、一
部はアンモニア含有雰囲気で焼鈍し窒素を0.02〜
0.03%とした。ついでMgOを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布した後、仕上げ焼鈍を行った。
【0010】図1より明らかなように、脱炭焼鈍後の
{111}/{411}の比と磁束密度B8 は密接な関
係があり、{111}/{411}の比率が磁束密度:
8 の制御因子となることが分かる。この理由に関して
は必ずしも明らかではないが、本願発明者らは次のよう
に考えている。二次再結晶粒の粒成長は駆動力となるマ
トリックス粒の粒界エネルギー密度と粒成長を抑制する
インヒビターのバランスによって決まる。一次再結晶組
織のなかで{111}方位粒が{110}<001>二
次再結晶粒の成長を促進する方位粒であることが知られ
ている。本発明者らは新たに{411}方位粒が{11
0}<001>二次再結晶粒の優先成長に影響を及ぼす
ことを見いだした。
【0011】これらの{111}方位粒と{411}方
位粒は80%以上の高い冷間圧延率で発達する。これら
の方位分布をみると、図2に示すように{411}方位
粒は{111}方位粒と比較すると方位分散が小さいの
で先鋭な{110}<001>方位粒を優先成長させ
る。図2において(a)は{111}方位粒、(b)は
{411}方位粒の方位分布を示すが、方位分布は磁束
密度に影響を及ぼす板面法線軸(ND軸)周り、と圧延
垂直方向軸(TD軸)周りの解析結果を示す。したがっ
て、{110}<001>二次再結晶粒を優先成長させ
るうえで、一次再結晶組織のなかで、{111}方位粒
よりも{411}方位粒を増加させることにより先鋭な
{110}<001>方位粒のみが成長し、より高い磁
束密度を持つ製品が安定して製造できるものと推定され
る。
【0012】次に、本発明の実施形態を述べる。本発明
において、Si:0.8〜4.8%、C:0.085%
以下、酸可溶性Al:0.01〜0.065%、N:
0.012%以下が必要である。
【0013】Siは添加量を多くすると電気抵抗が高く
なり、鉄損特性が改善される。しかしながら、4.8%
を超えると圧延時に割れやすくなってしまう。また、
0.8%より少ないと仕上げ焼鈍時にγ変態が生じ結晶
方位が損なわれてしまう。
【0014】Cは一次再結晶組織を制御するうえで有効
な元素であるが、磁気特性に悪影響を及ぼすので仕上げ
焼鈍前に脱炭する必要がある。Cが0.085%より多
いと脱炭焼鈍時間が長くなり生産性が損なわれてしま
う。
【0015】酸可溶性Alは、本発明においてNと結合
して(Al、Si)Nとしてインヒビターとしての機能
をはたすために必須の元素である。二次再結晶が安定し
する0.01〜0.065%を限定範囲とする。
【0016】Nは0.012%を超えるとブリスターと
よばれる鋼板中の空孔を生じる。その他、Sは磁気特性
に悪影響を及ぼすので0.015%以下とすることが望
ましい。Snは脱炭焼鈍後の集合組織を改善し、二次再
結晶を安定化するので0.02〜0.15%添加するこ
とが望ましい。Crは脱炭焼鈍の酸化層を改善し、グラ
ス被膜形成に有効な元素である。0.03〜0.2%添
加することが望ましい。その他、微量のCu、Sb、M
o、Bi、Ti等を鋼中に含有することは、本発明の主
旨を損なうものではない。
【0017】上記、珪素鋼スラブは転炉、または電気炉
等により鋼を溶製し、必要に応じて溶鋼を真空脱ガス処
理し、ついで連続鋳造もしくは造塊後分塊圧延すること
によって得られる。その後、熱間圧延に先だってスラブ
加熱がなされる。本発明においては、スラブ加熱温度は
1280℃以下として、高温スラブ加熱の諸問題を回避
する。
【0018】上記、熱間圧延板は、900〜1200℃
で30秒〜30分間短時間焼鈍した後、一回もしくは焼
鈍を挟んだ二回以上の冷間圧延により最終板厚とする。
冷間圧延としては、特公昭40−15644号公報に示
されるように最終冷間圧延率を80%以上とすること
が、{411}、{111}一次再結晶方位を発達させ
るうえで必要である。
【0019】冷間圧延後の鋼板は、鋼中に含まれるCを
除去するために湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍を施す。その
際、脱炭焼鈍後の{111}および{411}の強度を
測定し、その比率により脱炭焼鈍の加熱速度、均熱温
度、均熱時間等の焼鈍サイクルを調整することが本発明
の特徴である。{111}、{411}の強度を測定す
る方法としては、従来用いられているX線回折等の方法
を用いれば良い。一次再結晶集合組織は板厚方向で変化
しているので、用いるX線の波長、および計測システム
に応じて強度比を校正する必要がある。オンラインで測
定する場合には、鋼板の振動等の影響を受けるので本発
明のように{111}/{411}の強度比率を制御因
子とすることが特に有効である。
【0020】このように、一次再結晶集合組織を制御さ
れた鋼板は、その後窒化処理を施し粒成長を抑制し二次
再結晶までその集合組織を凍結される。窒化処理として
は、アンモニア等の窒化能のあるガスを含有する雰囲気
中で焼鈍する方法、MnN等の窒化能のある粉末を焼鈍
分離剤中に添加して仕上げ焼鈍中に行う方法等がある。
窒化処理後の窒素量としては二次再結晶を安定的に行わ
せるためには鋼中のAl量に対してN/Alが重量比と
して0.5以上、好ましくは0.67以上とする必要が
ある。その後、仕上げ焼鈍を行い{110}<001>
方位粒を二次再結晶により優先成長させる。
【0021】
【実施例】
実施例1 Si:3.2%、C:0.05%、酸可溶性Al:0.
028%、N:0.008%、Mn:0.1%、S:
0.007%、Cr:0.1%、Sn:0.05%含有
する珪素鋼スラブを1150℃に加熱し、2.0mm厚
とした。この熱間圧延板を1120℃で焼鈍し、冷間圧
延し最終板厚0.2mmとした。その後、加熱速度5〜
40℃/秒で830℃で2分間脱炭焼鈍した後、アンモ
ニア含有雰囲気中で750℃で30秒焼鈍し、窒素量を
0.02%とした。次いで、MgOを主成分とする焼鈍
分離剤を塗布した後、1200℃で20時間仕上げ焼鈍
を施した。製品の特性を表1に示す。表1より、{11
1}/{411}の強度比率に応じて高い磁束密度が得
られることが分かる。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明により、優れた磁気特性の方向性
電磁鋼板を工業的に安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍の一次再結晶集合組織と二次再結晶焼
鈍後の製品の磁束密度の関係を示すグラフ
【図2】一次再結晶組織におけるそれぞれ(a){11
1}方位粒、(b){411}方位粒の方位分布を示す
グラフ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量で、Si:0.8〜4.8%、C:
    0.085%以下、酸可溶性Al:0.01〜0.06
    5%、N:0.012%以下、残部Feおよび不可避的
    不純物からなる珪素鋼スラブを1280℃以下の温度で
    加熱し、熱間圧延した後焼鈍し、一回もしくは焼鈍をは
    さむ二回以上の冷間圧延により最終板厚とし、脱炭焼
    鈍、窒化処理、仕上げ焼鈍を行う方向性電磁鋼板の製造
    方法において、脱炭焼鈍後の一次再結晶集合組織を測定
    し、脱炭焼鈍条件を制御することを特徴とする方向性電
    磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 一次再結晶集合組織の測定因子として板
    面における{111}と{411}の集積度比を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載の方向性電磁鋼板の製造
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007136127A1 (ja) * 2006-05-24 2007-11-29 Nippon Steel Corporation 磁束密度の高い方向性電磁鋼板の製造方法
WO2007136137A1 (ja) * 2006-05-24 2007-11-29 Nippon Steel Corporation 磁束密度の高い方向性電磁鋼板の製造方法

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US7976645B2 (en) 2006-05-24 2011-07-12 Nippon Steel Corporation Method of production of grain-oriented electrical steel sheet having a high magnetic flux density
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Effective date: 20021008