JPH11286727A - 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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JPH11286727A
JPH11286727A JP10103953A JP10395398A JPH11286727A JP H11286727 A JPH11286727 A JP H11286727A JP 10103953 A JP10103953 A JP 10103953A JP 10395398 A JP10395398 A JP 10395398A JP H11286727 A JPH11286727 A JP H11286727A
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JP
Japan
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slab
grain
steel sheet
heating
electrical steel
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JP10103953A
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English (en)
Inventor
Koichi Hirashima
浩一 平嶋
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】方向性電磁鋼板のスラブ加熱温度を低くしなが
らインヒビターの効果を十分に発揮できるようにし、か
つスラブ加熱の際の結晶粒の異常成長を防止して、適切
なサイズに制御することによって安定して2次再結晶粒
の成長を図りうる手段を提供する 【解決手段】 インヒビター元素としてAl:0.00
5〜0.050%、N:0.003〜0.010%、S
および/またはSe:合計量で0.02%以下、Sb、
Sn、Ge、Biのうち1種もしくは2種以上を各々の
元素量で0.003〜0.3%含有する方向性電磁鋼板
スラブを処理して方向性電磁鋼板得る一連の工程におい
て、スラブ加熱を、加熱温度1300℃以下であって、
上記インヒビター元素が実質的に固溶し、かつ加熱後の
スラブの結晶粒径が20mm以上、30mm以下となる
条件で行うこととする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、方向性電磁鋼板の
製造方法に係り、特に、スラブの加熱条件をスラブ内に
粗大結晶粒が発生しないように制御して安定してゴス方
位を有する2次再結晶組織を得ることのできる方向性電
磁鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は変圧器の積層鉄心また
は巻き鉄心として使用され、2次再結晶を利用して{1
10}〈001〉方位のゴス方位と呼ばれる結晶粒を成
長させ、圧延方向に優れた磁気特性を有している。この
2次再結晶を効率よく成長させるためには、インヒビタ
ーと呼ばれる析出分散相を利用して最終仕上げ焼鈍にお
ける1次再結晶粒の粒成長を抑制する方法が取られてお
り、代表的なものとしてMnS、MnSe、AlN、B
Nをインヒビターとして利用する方法が挙げられる。
【0003】方向性電磁鋼板の製造のためには、これら
のインヒビターが粒成長抑制力を十分発揮することが必
要であり、そのため、その析出分散状態を最良の状態に
する手段がとられている。具体的にはスラブを高温で加
熱してインヒビター成分を鋼中に完全に固溶させた後、
熱間圧延、さらにはそれに続く焼鈍によってインヒビタ
ーを均一かつ適正なサイズに析出分散させる方法が取ら
れている。
【0004】しかしながら、上記高温のスラブ加熱によ
りスラブの結晶粒が粗大化し、その結果、熱間圧延後
に、圧延安定方位である{100}〈011〉集合組
織、いわゆる熱延伸長粒、を生じ易い。この{100}
〈011〉方位は2次再結晶の際、ゴス方位粒に蚕食さ
れにくい方位であるため、2次再結晶後も2再結晶不完
全部として残留し、磁気特性の安定性を欠く原因とな
る。
【0005】かかるスラブ加熱時の結晶粒の異常成長と
それによる熱延伸長粒の発達を防止するために、CやN
iのようなオーステナイト形成元素の添加が行われる。
しかし電磁鋼板の素材に過剰にCを添加した場合はγ変
態が過剰となり、熱間圧延中のAl分布が不均一とな
り、熱延板焼鈍の昇温過程で析出するAlNの分布が不
均一となり磁気特性が劣化しやすく、さらに、脱炭焼鈍
の負荷も大きく、実操業上好ましくない。またNiの添
加はコストが高くなるデメリットがある。
【0006】上記結晶粒の異常成長を防止する他の手段
として、スラブ加熱温度の低温化も試みられている。し
かしながら、スラブ加熱温度はインヒビターの固溶限で
決まり、固溶限以下の加熱ではインヒビターの微細かつ
均一な析出が行われないため、勢い、加熱温度は高くな
らざるを得ない。なお、結晶粒の異常成長を防止するた
めに、スラブの加熱方法を改善し、例えば、ガス加熱の
後に誘導加熱を用いて加熱時間を短くする方法も取られ
ているが、加熱時間は一義的に与えられる場合がほとん
どであり、完全にスラブの結晶粒異常成長を防止するに
至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決することを目的とし、加熱温度を低く
しながらインヒビターの効果を十分に発揮できるように
し、かつスラブ加熱の際の結晶粒の異常成長を防止し
て、適切なサイズに制御することによって安定して2次
再結晶粒の成長を図りうる手段を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するためにスラブ加熱条件とインヒビター成分の含有
量、さらにスラブ加熱後のスラブの結晶粒径と方向性電
磁鋼板の特性との関係を究明し、本発明を完成した。具
体的には、方向性電磁鋼板の製造方法を、重量比で、S
i:2.0〜4.5%、C:0.02〜0.06%、M
n:0.03〜2.5%、インヒビター元素としてA
l:0.005〜0.050%、N:0.003〜0.
010%、S及び/又はSe:合計量で0.02%以
下、Sb、Sn、Ge、Biのうち1種もしくは2種以
上を各々の元素量で0.003〜0.3%含有し、残部
はFe及び不可避的不純物から成る方向性電磁鋼板スラ
ブを、スラブ加熱した後、熱間圧延、熱延板焼鈍、およ
び冷間圧延を行って最終板厚とした後、脱炭、1次再結
晶焼鈍を行い、さらに、2次再結晶と純化を兼ねる仕上
げ焼鈍を行う一連の工程からなる方向性電磁鋼板の製造
方法において、スラブ加熱を、加熱温度1300℃以下
であって、上記インヒビター元素が実質的に固溶し、か
つ加熱後のスラブの結晶粒径が20mm以上、30mm
以下となる条件で行うこととするものであり、好適に
は、上記方法において、スラブ加熱条件を次式の関係を
満たす条件で行うものである。 (3/4)T−922.5≦t≦(3/4)T−95
2.5 ただし、T:スラブ加熱温度(℃)、 t:スラブ加熱温度における均熱時間(分) さらに上記発明において方向性電磁鋼板スラブにCu及
び/又はCrを0.003〜0.3%含有させることが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態をデー
タに基づいて具体的に説明する。まず、本発明における
素材成分は以下のとおりである。 Si:2.0〜4.5% Siは比抵抗を増加によって鉄損を低減させる元素であ
り、2.0%以上含有させることが必要である。しか
し、4.5%を越えると加工性が劣化するので2.0〜
4.5%の範囲で含有させる。
【0010】C:0.02〜0.07% Cは熱間圧延中のγ変態を促進し、熱延組織を均一に
し、熱延組織の不均一が甚だしい部分で2次再結晶が不
完全となり磁気特性が劣化するのを防止するので、0.
02%以上含有させることが必要である。しかし、0.
07%を越えるとγ変態量が過剰となり、熱間圧延中の
Al分布が不均一となり、Al含有量が低い場合に熱延
板焼鈍の昇温過程で析出するAlNの分布が不均一とな
り磁気特性が劣化しやすいので0.07%以下とする。
【0011】Mn:0.03〜2.5% MnもSiと同じく電気抵抗を高め、また、製造時の熱
間加工性を向上させるために必要な元素である。このた
めには0.03%以上の含有が必要であるが2.5%を
越えて含有した場合、γ変態量を誘起して磁気特性を劣
化させるので、Mn含有量は0.03〜2.5%の範囲
とする。
【0012】インヒビター元素 本発明においては、インヒビターとしてAlN、Sまた
はSe化合物、Sb、Sn、Ge、Biなどの粒界偏析
型元素が用いられる。これらは複合して用いられ、かつ
スラブ加熱温度において実質的に金属素地中に固溶する
限度において添加される。 Al:0.010〜0.050% Al含有量が0.010%未満の場合、熱延板焼鈍の昇
温過程で析出するAlN量が不足する。逆に0.050
%を超える場合には、1300℃以下の低温でのスラブ
加熱ではAlNの固溶が困難となり、熱間圧延中にAl
Nが粗大化し熱延板焼鈍の昇熱過程におけるAlN微細
析出が阻害される。したがってAl含有量は0.010
〜0.050%とする。
【0013】N:0.0030〜0.0100% NはAlNを形成させるために0.0030%以上含有
させることが必要である。しかしながら、0.0100
%を越えて含有させると鋼中でガス化し、ふくれなどの
欠陥を発生しやすい。したがってN含有量は0.003
0〜0.0100%とする。
【0014】S及び/又はSe:合計量で0.02%以
下 S及びSeは硫化物及びセレン化物を形成し、1次再結
晶粒の成長抑制には有効な元素であるが、スラブ加熱温
度を高温にしなければ固溶させることが困難になるた
め、その含有量を、本発明のスラブ加熱温度に合わせ、
固溶限度内に制限して添加する。具体的にはS及び/又
はSeを合計量で0.02%以下とする。
【0015】Sb、Sn、Ge、Bi:1種または2種
以上:0.003〜0.3% Sb、Sn、Ge、Biは粒界偏析型元素であり、2次
再結晶を安定化させる働きがある。しかし、これらの添
加量が単独で0.003%未満では偏析量が不足し十分
な効果が得られない。したがってこれらの元素は1種以
上を0.003%以上添加する。しかしながら、0.3
%以上添加すると、脱炭焼鈍において形成される酸化被
膜の厚さが薄くなりすぎたり、脱炭速度が低下するなど
の弊害がある。なお、これら元素は上記添加量の範囲内
であれば、単独のみならず複合して2種以上添加するこ
ともできる。
【0016】Cu及び/又はCr:0.003〜0.3
% Cu、Crは脱炭焼鈍板の表面酸化層を安定させるのに
有効な元素である。しかし0.003%未満では効果が
認められず、一方0.3%を超えると電磁鋼板上に形成
される被膜安定性が損なわれ、かつコスト上昇をもたら
す。したがって単独又は複合してそれぞれ0.003〜
0.3%を含有させることができる。
【0017】上記組成を有するスラブは、1300℃以
下の温度でスラブ加熱される。1300℃以下とするの
は、その温度を超えるとスラブ結晶粒が粗大化する現象
が開始するので好ましくないからである。しかしスラブ
加熱温度はスラブが含有するインヒビターを実質的に固
溶させる温度でなければならない。このインヒビターの
固溶温度はインヒビターの成分、含有量によって定まる
ものであり、実験データを基礎に経験的に定めることが
できる。
【0018】図2は、Si:3.1〜3.5%、C:
0.03〜0.05%、Mn:0.060〜0.070
%、インヒビター元素としてAl:0.010〜0.0
20%、N:0.007〜0.008%、S:0.00
5〜0.008%、Se:0.010%以下、Sb、S
n、Ge、Biのうち1種もしくは2種以上を各々の元
素量で0.005〜0.010%含有するスラブを、1
100〜1380℃の温度範囲で加熱した場合のスラブ
の結晶粒径と、そのスラブを常法により処理して電磁鋼
板に仕上げたときの製品の鉄損値(W17/50)の相関関
係を示したものである。ここに示したようにスラブ加熱
後のスラブの平均結晶粒径が20〜30mmであるとき
に、鉄損値が低くなる。なお、平均粒径とは、円相当径
の平均をいう。
【0019】図3は、前記試験と同様の素材を用いてス
ラブ加熱温度とその温度における保持時間がスラブの結
晶粒径に及ぼす影響を調査した結果である。ここに示し
たように斜線を施した範囲内においてスラブの平均結晶
粒径が20〜30mmとなり、その範囲で鉄損値の低下
が認められた。
【0020】上記2つの調査結果から、スラブの加熱温
度は1150℃以上、1300以下、保持時間は15m
in以上、150min以下の範囲であることがわか
る。また、上記好結果の得られる範囲は、 (3/4)T−922.5≦t≦(3/4)T−95
2.5 ただし、T:スラブ加熱温度(℃)、 t:スラブ加熱温度における均熱時間(分) と定めることができ、中でも最も優れた結果が得られる
のは、1150〜1250℃において90min以下の
加熱を行った場合である。
【0021】電磁鋼板のスラブ加熱は、一般に、ガス炉
のような直接加熱、誘導加熱による短時間で加熱、ある
いは、ガス炉と誘導加熱を組み合わせるする方法等があ
るが本発明を実施するに当たっては、まずガス炉により
例えば1100℃程度まで加熱し、しかる後、誘導加熱
により所定温度まで加熱し、保持するのが合理的であ
る。かかる手段をとることにより、正確に加熱温度と加
熱時間を制御することができ、結晶粒径の揃ったスラブ
とすることができる。
【0022】上記本発明の条件にしたがったスラブは、
常法に従い、熱間圧延、冷間圧延、1次再結晶焼鈍を兼
ねる脱炭焼鈍、2次再結晶と純化を兼ねる2次再結晶焼
鈍に付され、さらに、必要に応じて張力絶縁皮膜の被成
などを行って製品とされる。これらの工程は、本発明の
特徴とするところではなく、方向性電磁鋼板の製造工程
において採用されている技術を広く利用できる。
【0023】
【実施例】以下実施例にしたがい、本発明をさらに具体
的にする。 C:0.045%、Si:3.25%、Mn:0.06
9%、Al:0.015%、Sb:0.015%、N:
0.0073%、Se:0.0050%、S:0.00
15%の方向性電磁鋼スラブを1200℃で加熱した。
その際、加熱時間を15min〜150minの範囲で
変更した。
【0024】得られた加熱スラブは、熱間圧延によって
2.7mm厚に仕上げた後、1000℃×30秒の熱延
板焼鈍を施し、酸洗によって鋼板表面のスケールを除去
した。次いでタンデム冷間圧延により最終板厚0.35
mmに仕上げた。このときタンデム圧延の2パス以後か
ら最終パス前までの鋼板表面温度を230℃以上とする
温間圧延とした。得られた冷延鋼板にはアルカリ脱脂に
よる清浄化後、均熱温度を840℃、水素分圧に対する
水蒸気分圧の比を0.5として脱炭焼鈍(1次再結晶焼
鈍を兼ねる)を施し、次いでMgOを主体とする焼鈍分
離剤を塗布してコイル状に巻き取り、焼鈍雰囲気を、室
温〜850℃の間をN2雰囲気、850℃〜1150℃
を25%N2−H2混合ガスアンモニア分解ガス雰囲気と
し、昇温速度を500℃〜1180℃の間を25℃/h
とし、その後1180℃で5h保持する仕上げ焼鈍を施
した。
【0025】かくして得られた鋼板の磁気特性とスラブ
加熱後のスラブ粒径を図4に示す。ここに示したように
加熱時間が60〜120minの間でスラブの平均結晶
粒径が20〜30mmとなり、それに対応する範囲にお
いて鉄損値が低くなった。
【0026】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したから、ス
ラブ加熱の際の結晶粒の異常成長を防止しながらゴス方
位を有する方向性電磁鋼板を磁気特性のばらつきを小さ
くして安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スラブ加熱後のスラブ平均粒径と製品の鉄損値
との関係を示すグラフである。
【図2】スラブ加熱温度および加熱時間がスラブ平均粒
径に及ぼす影響を示すグラフである。
【図3】本発明実施例におけるスラブ加熱時間とスラブ
平均粒径及び製品の鉄損値との関係を示すグラフであ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比で、Si:2.0〜4.5%、
    C:0.02〜0.06%、Mn:0.03〜2.5
    %、インヒビター元素としてAl:0.005〜0.0
    50%、N:0.003〜0.010%、S及び/又は
    Se:合計量で0.02%以下、Sb、Sn、Ge、B
    iのうち1種もしくは2種以上を各々の元素量で0.0
    03〜0.3%含有し、残部はFe及び不可避的不純物
    から成る方向性電磁鋼板スラブを、スラブ加熱した後、
    熱間圧延、熱延板焼鈍、および冷間圧延を行って最終板
    厚とした後、脱炭、1次再結晶焼鈍を行い、さらに、2
    次再結晶と純化を兼ねる仕上げ焼鈍を行う一連の工程か
    らなる方向性電磁鋼板の製造方法において、 スラブ加熱を、加熱温度1300℃以下であって、上記
    インヒビター元素が実質的に固溶し、かつ加熱後のスラ
    ブの結晶粒径が20mm以上、30mm以下となる条件
    で行う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】 スラブ加熱条件を次式の関係を満たす条
    件で行う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。 (3/4)T−922.5≦t≦(3/4)T−95
    2.5 ただし、T:スラブ加熱温度(℃)、 t:スラブ加熱温度における均熱時間(分)
  3. 【請求項3】 方向性電磁鋼板スラブはさらにCu及び
    /又はCrの1種または2種を0.003〜0.3%含
    有することを特徴とする請求項1または2記載の方向性
    電磁鋼板の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022542380A (ja) * 2019-08-13 2022-10-03 バオシャン アイアン アンド スティール カンパニー リミテッド 高磁気誘導方向性ケイ素鋼およびその製造方法

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