JPS5832214B2 - 磁束密度の極めて高く鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁束密度の極めて高く鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方法

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JPS5832214B2
JPS5832214B2 JP54170257A JP17025779A JPS5832214B2 JP S5832214 B2 JPS5832214 B2 JP S5832214B2 JP 54170257 A JP54170257 A JP 54170257A JP 17025779 A JP17025779 A JP 17025779A JP S5832214 B2 JPS5832214 B2 JP S5832214B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鋼板または鋼帯の圧延方向に磁化容易軸<1
00>を有する磁束密度の極めて高い一方向性電磁鋼板
または銅帯の製造方法に関するものである。
一方向性電磁鋼板は主として変圧器など電気機器の鉄芯
用材料として使用されているが、電気機器の小型化のた
め磁化特性の極めて優れた板が要望されている。
一方向性珪素鋼板の磁気特性は磁化特性と鉄損特性とに
より表現されており、磁化特性は磁化力1000A/m
における磁束密度B10値により、鉄損特性はW171
50の鉄損値によって判定されている。
このような一方向性珪素鋼板の磁気特性を向上させるた
めには第一に鋼板中の2次再結晶粒の<100>軸を圧
延方向に高度に揃える必要があり、第二には最終成品中
に残存する不純物や析出物はできるだけ少なくする必要
がある。
ところでN、P。Gos sによって一方向性珪素鋼板
の2段冷延による製造方法が発明されて以来その製造方
法に数多くの改善がなされ、磁束密度および鉄損値は年
を追って改善されてきた。
その中で特に代表的なものはAtN析出相を利用する特
公昭40−15664号およびsbとSeあるいはSと
の複合添加による特公昭51−13469号のそれぞれ
の公報に記載の発明方法であ゛す、これらの方法によれ
ばBloが1.87Tを越える製品が得られるようにな
った。
まず前者のA4N析出相を利用する方法は磁束密度の高
い製品が得られるにもかかわらず仕上焼鈍後の2次再結
晶粒が大きくなるため鉄損が比較的高い。
したがって数年前のエネルギー危機を境にして電力損失
のきわめて少ない鉄心材料の用途にはさらに改良が要求
されつつある。
また後者は本願発明者等による発明であり、この方法に
よれば工業的生産に当って安定した工程によって製造す
ることができるという特徴を有するが、比較的磁束密度
が低く、そのために鉄損値を充分に低くすることができ
ないため改良すべき点が残されている。
以上のほか本発明者等は先に特願昭53 105899号明細書(%公昭56−4613号公報)
および特願昭53−82111号明細書(特公昭57−
14737号公報)により少量のMoとsbと微量のS
eあるいはSとを複合添加させることにより(110)
<001>方位の2次再結晶を得て磁束密度の高い一方
向性珪素鋼板を製造することができることを知見して特
許出願した。
しかしながらこの方法によれば磁気特性はBloで1.
92T以上の高い磁束密度の一方向性珪素鋼板を得るこ
とができるが、仕上焼鈍後の2次再結晶粒が比較的大き
くなるために鉄損が高くなるという欠点がある。
本発明は、従来知られた一方向性珪素鋼板の前記の如き
諸欠点を除去、改善し、Bloが少なくとも1.93T
の高磁束密度と、W、715oが110W / K、以
下の極めて低い鉄損を有し、かつ安定した工程にるって
製造することのできる一方向性珪素鋼板の製造方法を提
供することを目的としてC0,06係以下、Si2.O
〜4.0%、SbO,005〜0.20係、Se、Sの
倒れか1種または2種0.10%以下を含有する珪素鋼
素材を熱延し、次に均一化焼鈍を施した後冷延と中間焼
鈍を適宜繰返して最終威品厚の冷延鋼板を得、次いで脱
炭を兼ねた1次基結晶焼鈍を施し、さらに最終仕上焼鈍
を施して(110)<001>方位の2次再結晶粒を発
達させる一連の工程よりなる一方向性珪素鋼板の製造方
法において、前記素材中にM。
0.003〜0.1係を含有させ、かつ前記適宜繰返さ
れる中間焼鈍のうち少なくとも最終冷延直前の中間焼鈍
後の冷却の際900℃から50000までの間の冷却速
度を5°C/sec以上としたことを特徴とする磁束密
度の極めて高く、鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方
法を提供することによって前記目的を遠戚することがで
きる。
次に本発明の詳細な説明する。
本発明によれば、素材中に複合含有させる少量のMoは
冷延・1次再結晶の集合組織の調整に利用されるもので
あり、一方向性珪素鋼板の製造において焼鈍に伴なう結
晶粒の正常粒の成長を抑制する作用を有するsbおよび
微量のSeあるいはSの倒れか少なくとも1種とMoが
共存することによって前記正常粒成長の打製効果が重畳
して極めて優れた電磁特性を有する製品とすることがで
きる。
本発明によれば、この効果を得るためには中間焼鈍後の
冷却に際し9000Cから5000Cまでを5°C/s
ec以上(好ましくは10°C/s以上)の冷却速度で
冷却することにより素材中の炭・窒化物を微細かつ均一
に分散させることができる。
この条件が満された最終板厚の冷間圧延板は通常780
〜840°Cにおいて、湿水素中で脱炭を兼ねた一次再
結晶焼鈍が施され、それに続く通常1100〜1200
0Cでの最終焼鈍によって特に(110)<001>方
位を有する2次再結晶粒が選択的に成長する。
この際に<100>方向から外れた結晶粒の成長が抑制
され極めて尖鋭な方向性が得られることが本発明の重要
な特徴である。
本発明によれば素材中に0.003〜0.1%のMoを
含有させることを必須の条件とするが、この効果は中間
焼鈍処理後900’Cから500’Cまでを5°C/s
ec以上(好ましくは10’C/s以上)の冷却速度で
急冷処理することにより素材中のマトリックスや結晶粒
界および亜粒界に微細な炭化物おそら< M O2Cを
生成させ、冷延・1次再結晶集合組織を変化させること
を意図したものであり、これによって高度に発達した(
110 )<001>方位の2次再結晶を得ることが
できる。
すなわち中間焼鈍後に素材中の析出物が微細・均一に分
散していると冷延時に転位の移動に対する障壁としての
働きが増大し、転位の局部堆積を促進するのでセル構造
が微細均一化する。
その結果冷延後の1次再結晶組織形成の際、再結晶の早
い結晶方位すなわち(110)<001>や(111)
<112>方位のセルが優先的に再結晶するようになり
、他方(100)〜(112F〜(111)く011〉
方位等Gos s方位の2次再結晶粒の発達を阻害する
<011>繊維組織成分はセル形威し難いと同時に再結
晶も遅れるので、これらの不都合な組織成分を減少させ
ることができる。
そのためにはMo2Cの炭化物が粗大化しやすい温度が
約600°Cから900℃であるため、900℃から5
00℃の温度範囲を急冷処理を施すことにより析出物の
微細化を図ることが可能であると考えられる。
したがってM。の含有により熱延、冷延の集合組織改善
が図られ、また1次再結晶集合組織中に尖鋭な(110
)<001>方位を有する1次再結晶粒を多く、(11
1)<112>方位成分を強く、また(100)〜(1
12)〜(111)<011>方位等の<011>繊維
組織成分の弱い1次再結晶組織形成の機能が果されると
いう特徴が得られる。
特に最終冷延前の急冷処理により2次再結晶焼鈍後の2
次再結晶粒径を細粒にすることかできるために鉄損を向
上させることができる。
特公昭38−8214号によれば、S b O,005
〜0.1%を素材に含有させることにより、(110)
<001>方位の結晶粒が得られることが知られており
、本発明者等は先に特公昭51−13469号によりS
bO,005〜0.2係と微量のSeまたはS添加によ
り1次再結晶粒の成長が抑制されることを開示した。
本発明によれば、Moの含有は前記公報記載の発明と重
畳してその効果をさらに強める働きをも有しており、前
の集合組織の改善効果とこの1次再結晶粒の発達が一層
顕著となり、磁気特性B10が1.93T以上の値が安
定して得られるに至ったものである。
次に本発明を実験データについて説明する。
C約0.037’%、 S i約3.15’% 、 M
o O〜o、2%、sb約0.025%、 S e約o
、o1s%を含む鋼塊を熱間圧延によって板厚2.7〜
3.0 mm厚の熱延板とし、この熱延板を先ず950
℃で5分間均一化焼鈍した後、60〜so%の圧下率で
冷延し、次いで950℃で5分間の中間焼鈍した後、9
000Cから500’Cまでの温度範囲を15°’C/
secおよび3°C/seeで冷却し、次いで50〜7
0係の圧下率で最終冷延してQ、3+++iまたは0.
35mmの最終ゲージとした後820℃で湿水素中で脱
炭し、最終に860’Cで50時間の2次再結晶焼鈍を
施した後1180℃で箱焼鈍を施して得られた成品の代
表的な磁束密度B1oおよび鉄損W1□150におよぼ
すMo含有量の関係および中間焼鈍後の冷却速度(15
°C/ secおよび38C/ sec )変化を第1
図a、bにそれぞれ示す。
図中各特性値に幅があるのは、後述するごとく最終冷延
の圧下率によって特性値が幾分具なるからであり、同図
では該圧下率が50〜58%の場合につき2点、60〜
68係の場合につき2点、計4点について調べた結果を
示す。
同図からMoを含有せず中間焼鈍後の冷却速度が遅い場
合には磁束密度B1oが1.883〜1908T1鉄損
W17150が1.07〜1.13W/Kpであるが、
Mo含有量が0.01%から0.05%の範囲において
磁束密度B1oが1.904〜1.938Tと高くなる
と共に鉄損W17150も1.04〜1.11Wy%と
向上する。
またMo含有量が0.1 %以上では磁束密度、鉄損共
劣化する。
一方Moを含有せず中間焼鈍後の冷却速度が速い場合に
は磁束密度B1oが1.892〜1.916T、鉄損W
1□15oが1.05〜1.12W/Kpで同一素材の
冷却速度が遅い場合にくらべて磁束密度、鉄損共同上す
ることがわかる。
この状況はMo含有量が0.01%から0.05%の範
囲において磁気特性の向上が顕著でBloが1.916
〜1.947 T、鉄損が1.02〜1.09W/Kp
となり同一素材の冷却速度が遅い場合に較べて磁束密度
B1oが0.OIT程度、鉄損W17150が0.02
〜0.03 W/Ky程度向上することがわかる。
C約0.038%、Si約3.0% 、 Mo 0.0
25’%、Sb0.025%、SeO,018fOを含
む鋼塊を熱延して2.7〜3.0 mm厚の熱延板とし
、この熱延板950°Cで5分間の均一化焼鈍した後、
60係〜80饅の圧下率で冷延し、次いで950℃で5
分間の中間焼鈍した後、9000Gから500°Cまで
の温度範囲で冷却速度を1℃/ sec〜200°C/
secで変えたあと、60〜66%および68〜76
係の圧下率で最終冷延して0.3mm厚の最終ゲージと
した後820’Cで湿水素中で脱炭した後、1200℃
で仕上焼鈍したときの磁束密度B1oと中間焼鈍後の9
000Cから500℃までの冷却速度(°C/ sec
)の関係を第2図a、bにそれぞれに示す。
第2図かられかるように上記の鋼塊成分の磁束密度B1
oは中間焼鈍後の900’Cから500℃までの冷却速
度が5℃/ sec以上の冷却速度で磁束密度B1oが
1.918〜1.955 Tの高い特性が安定して得ら
れ、特に冷却速度が100C/ sec以上の場合には
安定して1.931〜1.955Tの磁束密度を得るこ
とができる。
一方鉄損は中間焼鈍後の冷却速度による特性向上が顕著
で冷却速度が10°C/sec以上では鉄損W1□15
oが1.01〜1.06W/Kyの低い値が得られるこ
とがわかる。
中間焼鈍後の冷却速度は磁束密度、鉄損に関する限りか
なり速くても良いが、成品の形状の面から50 ’C/
sec程度までに制限するのが良い。
C約0.040係、Si約3.05係、Mo0.025
%、sbo、o2s%、SeO,020%を含む鋼塊を
それぞれ熱間圧延によって2.7〜3.0mm厚の熱延
板となし、この熱延板を先ず950°Cで5分間焼鈍し
た後40〜80%の圧下率で冷延し、次いで950℃で
5分間の中間焼鈍した後、900°Cから5000Cま
での温度範囲を38C/secおよび20℃/ sec
で冷却したあと、さらに40〜85係の圧下率で最終冷
延して0.3mm厚の最終ゲージとしたあと820°C
で湿水素中で脱炭し、最後に860’Cで50時間の2
次再結晶焼鈍を施した後1200℃で箱焼鈍して得られ
た成品の磁束密度BIOにおよほす最終冷延下車(2)
の関係を第3図に示す。
第3図かられかるように中間焼鈍後3℃/ secで冷
却した場合高い磁束密度B1o 1.905〜1.92
8Tを得るための最終冷却率が50〜70係であるが、
中間焼鈍後20 ’C/ secで冷却した場合には冷
却速度が遅い場合よりも高い磁束密度B1o1.914
〜1.944Tが最終冷延率50〜75係の範囲で得ら
れる。
最終冷延率が83係以上では中間焼鈍後の冷却速度によ
らずBloが劣化し、2次再結晶粒と1次再結晶粒が混
在し、また50%以下では大きな2次再結晶粒が得られ
るが、(110)<001>方位からずれた方位となる
ためやはりBloが低くなる。
次に本発明において珪素鋼素材中の成分組成を限定する
理由を説明する。
Cは0.06%より多いと脱炭工程で脱炭に時間がかか
り経済的でないのでo、o6%以下にする必要がある。
Siは2.0%より少ないと電気抵抗が低く渦流損失増
大に基づく鉄損値が大きくなり、一方4%より多いと冷
延の際に脆性割れを生じ易いためSiは2〜4係の範囲
内にする必要がある。
Moは0.003%より低いと、1次再結晶粒の成長抑
制効果が明らかでなく、一方0.1係より多いと熱間お
よび冷間加工性が低下し、また鉄損が劣化するのでMo
は0.003%〜0.1%の範囲内にする必要がある。
sbは発明者等が開示した特公昭38−8214号によ
れば0.005〜0.1 %含有されると、また同様に
本発明者等が開示した特公昭51−13469号によれ
ば0.005〜0.2係含有され、かつ微量のSeまた
はSが含有されると、1次結晶粒の成長が抑制されるこ
とが知られている。
本発明によれば、MoとsbとSe、Sの伺れか少なく
とも1種とが素材中に所定の含有量範囲内で含有される
ことが必要であるが、sbはo、oos%より少ないと
1次再結晶粒成長の抑制効果が少なく、方0.2%より
多いと磁束密度が低下し始めて磁気特性を劣化させるの
でsbは0.005〜o、2%ノ範囲内にする必要があ
る。
Se、Sはそれぞれo、o O:3% 、 0.008
%より少ないとMnSe、MnSの1次粒成長抑制効果
が弱く、一方それぞれ0.1 %より多いと熱間および
冷間加工性が著しく劣化するので、Se、Sの倒れか少
なくとも1種はSeにあっては0.003〜0.1%、
Sにあってはo、oos〜0.1係の範囲内にする必要
がある。
本発明によれば、上述の如く珪素鋼中に少量のMoとs
bとSeまたはSを複合添加することを必須の条件とす
るが、その他に通常珪素鋼中に添加される公知の元素の
存在を妨げない。
例えばMn0.02〜2係存在させることは好ましい。
又1次粒成長の抑制剤としてTeをSeまたはSに置換
えること或いは追加含有させることを妨げない。
その他一般的にCu 、Cr r T 11 V +
Z r + N b IT a r Co 、N t
+ S n 、P t A s等の不可避元素が微量含
有されることも妨げない。
また脱酸剤として使用したAtが微量例えば0.01%
以下残存しても本発明の効果は充分現われる。
しかしA4の残存量は通常0.005%以下である。
次に本発明による一連の製造工程について説明する。
本発明の素材を溶製するにはLD転炉、電気炉、平炉そ
の他公知の製鋼方法を用いて行い得ることは勿論、真空
処理、真空溶解を併用することができる。
また造塊手段も通常の鋳型に注入する手段のほかに連続
鋳造も好適に行うことができる。
本発明により素材中に含有されるMoとsbとSe、S
の何れか少なくとも1種を溶鋼中に添加するには、従来
公知の何れの方法を用いることができ、例えばLD転炉
、RH脱ガス終了時あるいは造塊時の溶鋼中に添加する
ことができる。
造塊した鋼塊または連続鋳造製スラブはそれぞれ公知の
方法で熱延に付される。
通常スラブを熱延鋼板に圧延するのは当然であり、得ら
れる熱延板の厚みは後続の冷延工程より支配されるが通
常2〜5間厚程度とすることは有利である。
次に熱延板は均一化焼鈍後に冷却される。
冷延後中間焼鈍したあとに冷却されるが、高い磁気特性
を得るには第1図および第2図に示すように冷却速度に
注意を払う必要があり、少なくとも最終冷延直前の中間
焼鈍後に900℃から500℃までの範囲を5°C/s
ec以上に管理しなければならない。
この中間焼鈍後の冷却および冷却方法は従来公知の何れ
の方法を用いることができ、例えば冷却ガスの噴射ある
いは水冷噴射による急冷設備を有する連続焼鈍炉におい
て好適に行うことがででる。
中間焼鈍後冷却された鋼板は冷延に付される。
冷延は少なくとも1回以上施すが、本発明の目的とする
高い磁束密度を得るには最終冷延率に注意を払う必要が
ある。
冷延は通常850°Cから10500Cの中間焼鈍をは
さんで2回施し最初の圧下率は50係から80%程度、
最終の圧下率は第3図かられかるように55係から75
%程度で0.30m1lLl))ら0.35朋厚の最終
板厚にする。
最終冷延を終り、成品板厚となった鋼板は次に脱炭焼鈍
に付される。
この焼鈍は冷延組織を1次再結晶組織にすると同時に最
終焼鈍で(110)<001>方位の2次再結晶粒を発
達させる場合に有害なCを除去するのが目的で、例えば
750°Cから850℃で3〜15分程度の湿水素中で
の焼鈍のように既に公知になっているどのような方法を
も用いることができる。
最終焼鈍は(110)<001>方位の2次再結晶粒を
充分発達させるため施されるもので、通常箱焼鈍によっ
て直ちに1000℃以上に昇温し、その温度に保持する
ことによって行なわれる。
この最終焼鈍は通常マグネシャ等の焼鈍分離剤を塗布し
、箱焼鈍によって施されるが、本発明において(110
)<001>方位に極度に揃った2次再結晶組織を発達
させるためには820°Cから900°Cの低温で保定
焼鈍する方が有利であるが、あるいは例えば0.5〜1
5°C/hrの昇温速度の抜熱焼鈍でも良い。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例 1 C0,038%、 S i 3.16%、Mn0.06
8%。
Mo0.025’%、SbO,025%、SeO,02
0係を含有する鋼塊を熱間圧延により3.0闘厚に仕上
げ、950’Cで5分間の均一化焼鈍したあと、70%
の冷間圧延し、次いで950℃で5分間の中間焼鈍後、
9000Gから500℃までの温度範囲を25°C/
secで冷却したあと、再び65係の最終冷延を施して
0.3mm厚の最終ゲージにした。
次いで820℃の湿水素中で脱炭後、2°C/hrで1
200°C昇温し、5時間水素中で純化焼鈍を施した。
その結果得られた製品の磁気特性は下記のようであった
Blo:1.95T W1715o: 1.03W/に5’ 実施例 2 C0,037%、S i 3.05%、Mn0.072
%。
Mo0.025%、SbO,025%、80.020%
を含有する珪素鋼塊を1340℃で3時間加熱し、熱延
工程で3朋厚に仕上げた後、950°Cで3分間の均一
化焼鈍後、75係の冷間圧延し、950℃で5分間の中
間焼鈍のあと、900℃から500°Cまでの温度範囲
を15℃/ secで冷却したあと、63係の冷間圧延
を施してQ、3mm厚の最終ゲージに仕上げた。
次にsoo’cで7分間の脱炭焼鈍後、820℃から5
°C/hrで1000’Cまで直上げした後、さらに1
180’Cで5hr水素中で純化焼鈍を行った結果次の
ような特性を有する珪素鋼が得られた。
B、o: 1.93T W1□/、o:1.06W/にり 実施例 3 C0,042’%、S i 3.08%、Mn0.07
4%。
Mo0.025%、’SbO,023%、SeO,01
8係の組成を有する連鋳スラブを3朋厚に熱延後、95
0℃で5分間の均一化焼鈍し、75係の1次冷延を行っ
た。
その後9500Gで中間焼鈍後9000Cから500℃
までの冷却を356C/secで行ったあと60%の2
次冷延(0,30mm仕上厚)を行った。
次に脱炭焼鈍と860’Cで50時間の2次再結晶焼鈍
を施した後1200’Cで5時間の仕上焼鈍を行った。
得られた成品の磁気特性は次の通りであった。
Blo: 1.94 T Wl 7150 : 1.03 W / Kg実施例
4 C0,038%、Si3.11係、 Mo 0.025
係。
Sb0.025%、Se0.016%の熱延板を得、9
50°Cで3分間の均一化焼鈍後、75係の冷延を行っ
た。
その後950’Cで5分間の中間焼鈍を施したあと、そ
の温度から550℃までを15°C/ secで冷却し
たのち、63%の最終冷延を行なってQ、3yu+厚に
仕上げた。
脱炭後8000Gから1050°Cまで5℃/hrで徐
熱し、1180°Cで5時間の保持を行った。
そのときの磁気特性は次のようであった。
Blo: 1.95 T W17150 : 1.05W/Ky 実施例 5 C0,043%、Si3.10%、Mn0.068%。
MoO,025%、SbO,025%、80.008%
Se0.011%の珪素鋼塊を3.0+ng厚の熱延板
にした後、1000’Cで3分間の均一化焼鈍を行った
その後75係の冷間圧延し、950°Cで5分間の中間
焼鈍を施したあと、その温度から5000Cまでを28
°C/secで冷却した。
そのあと約63係の最終圧延して0.3 mrn厚に仕
上げた。
次に820℃で5分間湿水素中で脱炭焼鈍した後、85
0°Cで50時間の2次再結晶焼鈍を施した。
その後1200’Cで5時間水素中で純化焼鈍を行った
得られた製品の磁気特性は次の通りであった。Blo:
1.94 T Wt 7150 : 1.02 W/ Kg以上本発明
によればBioが1.93T以上を示す高磁束密度で鉄
損の低い一方向性珪素鋼板を極めて安定して製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a、bはそれぞれ磁束密度BIOおよび鉄損W1
□150とMo含有量との関係を中間焼鈍後の冷却速度
をパラメータとして示したグラフ、第2図a、bはそれ
ぞれ磁束密度および鉄損におよぼす冷却速度の影響を示
したグラフ、第3図は珪素鋼板の磁束密度と最終冷延率
との関係を示したグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. I C0,06φ以下、Si2.0〜4.0係、sb
    o、005〜0.20% 、 Se、Sの倒れか1種ま
    たは2種0.10%以下を含有する珪素鋼素材を熱延し
    、次に均一化焼鈍を施した後冷延と中間焼鈍を適宜繰返
    して最終或品厚の冷延鋼板を得、次いで脱炭を兼ねた1
    次再結晶焼鈍を施し、さらに最終仕上焼鈍を施して(1
    10)<001>方位の2次再結晶粒を発達させる一連
    の工程よりなる一方向性珪素鋼板の製造方法において、
    前記素材中にMo 0.003〜0.1係を含有させ、
    かつ前記適宜繰返される中間焼鈍のうち少なくとも最終
    冷延直前の中間焼鈍後の冷却の際900°Cから500
    ℃までの間の冷却速度を5°C/sec以上としたこと
    を特徴とする磁束密度の極めて高く鉄損の低い一方向性
    珪素鋼板の製造方法。
JP54170257A 1979-12-28 1979-12-28 磁束密度の極めて高く鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方法 Expired JPS5832214B2 (ja)

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