JPS60177131A - 磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法

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JPS60177131A
JPS60177131A JP3139684A JP3139684A JPS60177131A JP S60177131 A JPS60177131 A JP S60177131A JP 3139684 A JP3139684 A JP 3139684A JP 3139684 A JP3139684 A JP 3139684A JP S60177131 A JPS60177131 A JP S60177131A
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Toshiya Wada
和田 敏哉
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板
の製造方法に関するものである。
一方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主にトランスその
他の電気機器の鉄心材料として使用されるもので磁気特
性として励磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならない
。良好な磁気特性を得るためには磁化容易軸である(0
01)軸を圧延方向に高度に揃える事が重要である。又
板厚、結晶粒度、固有抵抗、表面被膜等も磁気特性に大
きな影響を及ばず。
方向性についてはAtN 、 MnSをインヒビターと
して利用した強圧下最終冷延を特徴とする方法によシ大
巾に向上し、現在では磁束密度が理論値の96チ程度の
もの迄製造される様になって来た。
これに伴って鉄損は大巾に向上して来た。
一方近年エネルギー価格の高騰を反映しトランスメーカ
ーは省エネルギー型トランス用材料として低鉄損素材へ
の指向を一段と強めている。低鉄損素材としてアモルフ
ァスや6.5 % Si %l1等ノ開発も進められて
いるがトランス用の商用材料として使用される迄にはな
お解決すべき問題が多く残っている。
(従来技術) 本発明者らは低鉄損素材に対する時代の要請に応えるべ
く一方向性電磁鋼板の低鉄損化につき植種研究を麓ねて
きた。しかして本発明者らはこれらの研究成果にもとす
き製品の低鉄損化の方策としてさきに特開昭57−19
8214号公報において最終冷延前の焼鈍の焼鈍サイク
ルの改善を、特開昭58−23414号公報においてS
nとCuの複合合金添加法を、%開昭58−21763
0号公報においで薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の製
造法を、特願昭57−182444号において脱炭前予
備焼鈍法を、特願昭57−166039号において、焼
鈍分離剤への硫酸アンチモン添加法を、提案してきた。
これらの方法によシ従来よシかなシ鉄損の低い製品を製
造することが可能になった。しかし、トランスメーカー
の素材の低鉄損化に対する要求はとどまるところを知ら
ず、本発明者らはこれらの要求に応えるべく、よシ鉄損
の低い製品を、よ)安定して製造する方法につき引続き
研究を進めてきた。
AtNを主たるインヒビターとする高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造において、酸可溶AL(以下、、tht
と記す)及びNは最重要成分でアシ、これらの含有量は
二次再結晶及び製品の磁気特性に影響を及ぼす。工業生
産におけるmoLAL* Nの成分適中技術は近年かな
シ向上してきたとはいえ、現行溶製技術ではある程度の
実績のばらつきを覚悟しなければならない。5otAt
、 N含有量の異なる複数の熱延板を素材とし、通常の
工程処理によシ製品とした場合、二次再結晶が発現して
いても。
例えけ熱延板単位に磁気特性のレベルが異なることがあ
る。又、ある場合には熱延板単位に二次再結晶不良が発
生することがある。しかも二次再結晶不良材は磁気特性
が著しく劣シ、従って層化されることになる。
(発明の些的) 本発明は、tsoLkt 、 N含有量の異なる一方向
性電磁鋼板素材について、何れからも二次再結晶が完全
に発現し、且つ磁気特性の優れた製品を安定して製造す
る方法を提供するものである。
(発明の構成・作用) 以下に本発明の詳細な説明する。
先ず実験データに基いて述べる。
C0,077%%St 3.30% 、Mn 0.07
5%、So、025 %、moLkt 0.0232〜
0.0328%、N O,0064〜0.0105%、
Sn0.13%、Cu O,09%を含む12本の珪素
鋼スラブを1350℃に加熱し、熱間圧延し2.0%厚
の熱延板とした。熱延板を均熱温度1140℃で均熱時
間を3水準変えて焼鈍した。焼鈍後向℃迄炉中及び空気
中で冷却し、9oo℃から1o。
℃迄を3水準の温度の温水で冷却した。その後0.22
5%迄3水準のパス間エイジング処理を行いつつ冷延し
た。
次に脱炭焼鈍の昇温速度を3水準変えて昇温し、脱炭を
兼ねる一次再結晶焼鈍の最高板温を3水準変えて焼鈍し
た。その後、焼鈍分離剤を塗布し、高温仕上焼鈍を行っ
た。
高温仕上焼鈍では、昇温過程において600〜1200
℃の範囲を昇温率を3水準、芥囲気中のH2−を3水準
変えて処理し、引続き1200℃で20時間純化焼鈍を
行った。
焼鈍後焼鈍分離剤を除去し、表面グラス質被膜を観察し
た。表面グラス質被膜は何れも良好であった。次いで磁
気特性を測定し、表面グラス質被膜を除去し、製品のマ
クロ組織を観察した。材料の5oAAt、 Nの含有量
、各試験条件、製品の鉄損値W1715Ω及び二次再結
晶状況を第1表に示す。
第1表において、材料A1〜12は3oムt、Nの含有
量の異なる12種の材料を示す。各試料につき全項1共
基準条件で処理した結果(試験符号S)と、当該項目の
み試験条件で処理し、その他の項目はすべて基準条件で
処理した結果(試験符号T1〜7)を示す。例えば、試
験符号T1においては、熱延板焼鈍の均熱時間の基準条
件を60secとし、基準条件よシ短かい30 sec
と、基準条件よシ長い120 secの3水準を設定し
て試験した。試験符号T2〜7についても同様な考え方
で試験した。なお試験符号T3における冷延パス間エイ
ジングは、冷延途中の複数のノ4ス後、板温を200℃
で5分間保持する仁とによって付与した。冷地/9ス間
エイジングの強弱は上記エイジング付与回数によシ区別
した。試験符号T5における一次再結晶焼鈍は通常脱炭
焼鈍と兼ねて行われるが脱炭後追加焼鈍してもよい。表
中の数字は鉄損W17/5o(W/に9)の値であシ×
印は細粒が発生し、二次再結晶が不良であったことを示
す。
第1表に示す試験データの解析結果を第1図〜第7図に
示す。第1図は試験符号T1に、第2図は試験符号T2
に、第3図は試験符号T3に、第4図は試験符号T4に
、第5図は試験符号T5に、第6図は試験符号T6に、
第7図は試験符号T7に対応する。
第1図においてに)の横軸は5otkt含有量であシ、
@)の横軸はN含有量である。縦軸は何れも鉄損値W1
715oである。第1図(qも含めて図中の符号は熱延
板焼鈍の均熱時間条件と二次再結晶状況で下記の如く種
分けしてiる。
(A) 、 (B)よシ明らかなどと<、5otAAが
高目又はNが低目では二次再結晶が完全な場合、鉄損が
良くなる傾向が認められるが、一方で細粒発生による二
次再結晶不良が増大する場合が認められる。
又、熱延板の均熱時間が長目では、二次再結晶が完全な
場合、鉄損が良くなる傾向が認められるが、一方で細粒
発生による二次再結晶不良が増大する場合が認められる
。このような磁気特性の変動が認められるので、本発明
者達は5oAAtとNが有機的に作用し合っていると考
えて、aoLkt含有量とを導入し、熱延板焼鈍の均熱
時間と製品の鉄損値、二次再結晶状況の関係の解析を試
みた。解析の結果を(C)に示した。(C)から明らか
な如< 、5oLAL含有量とN含有量をまとめた指標
として、(s o7AA(PPM) −” N(PPM
) )を用いた場合、最終冷4 延前の焼鈍に相当する熱延板焼鈍の均熱時間と製品の鉄
損値、二次再結晶状況の関係が著しく良く整理出来るこ
とが判明した。今、 7 jun(PPM) = sotAA(PPM) −−N
(PPM)4 とす、ルト、(C1よ’)jun 50〜89PPM 
、90〜119PPM、120〜147 PPM の範
囲をそれぞれ均熱時間120 sec + 60 @e
a h 30 secで熱延板焼鈍すれば図中点線で結
ぶとと(ALn 50〜147 PPMの範囲に亘って
二次再結晶が完全で且つ鉄損の極めて低い製品が安定し
て得られることがわかる。
第2図に5oAA! 、 N含有量と熱延板焼鈍の冷却
水温と、製品の鉄損、二次再結晶状況の関係の解析結果
を示す。第1図(C)の場合と同様に、ALB値の導入
によシ相互の関係がよく整理でき、AtB50〜79P
PM、80〜119PPM1120〜159 PPMの
範囲をそれぞれ水温40℃、70℃、100℃で冷却す
れば、Altt 50−159 PPMの範囲に亘って
二次再結晶が完全で且つ鉄損の極めて低い製品が安定し
て得られることがわかる。図中の符号は冷却水温と二次
再結晶状況で下記の如く種分けしている。
第3図に5oLkl 、 N含有量と冷延・母ス間エイ
ジングと、製品の鉄損、二次再結晶状況の関係の解析結
果を示す。第1図(C)の場合と同様に、ALB値の導
入によシ相互の関係がよく整理でき、ALB 50〜7
9PPM 、80〜119PPM 、120〜159P
PM(2)範囲をそれぞれパス間エイジング回数7回、
5回。
3回とすればAlm 50〜159 PPMの範囲に亘
って二次再結晶が完全で且つ鉄損の極めて低い製品が安
定して得られることがわかる。図中の符号はエイジング
回数と二次再結晶状況で下記の如く種分けしている。
第4図にmoLAt 、 N含有量と、脱炭焼鈍の昇温
速度と、製品の鉄損、二次再結晶状況の関係の解析結果
を示す。第1図(qの場合と同様に、AAiz値の導入
によシ相互の関係がよく整理でき、ALm 50〜79
PPM、80〜119PPM、120〜159 PPM
の範囲をそれぞれ、40℃/aec 、 20℃/se
c 、 7℃/secで昇温すれば、AAi50〜15
9 PPM の範囲に亘って、二次再結晶が完全で且つ
鉄損の極めて低い製品が安定して得られることがわかる
。図中の符号は脱炭焼鈍における昇温速度と二次再結晶
状況で下記の如く種分けしている。
第5図にmoLkL a N含有量と、−次男結晶焼鈍
での最高板温と、製品の鉄損、二次再結晶状況の関係の
解析結果を示す。第1図(qの場合と同様に、ALB値
の導入によシ相互の関係がよく整理でき、A1.m 5
0〜99PPM 、 100〜119PPM 、 12
0〜149PPMの範囲をそれぞれ最高板温880℃、
840℃。
820℃とすればAtR50〜149 PPM の範囲
に亘って、二次再結晶が完全で、且つ鉄損の極めて低い
製品が安定して得られることがわかる。図中の符号は一
次再結晶焼鈍での最高板温と二次再結晶状況で下記の如
く種分けしている。
第6図にtroLAL 、 N含有量と、高温仕上焼鈍
での昇温速度と、製品の鉄損、二次再結晶状況の関係の
解析結果を示す。第1図(clの場合と同様に、AI、
B値の導入によシ相互の関係がよく整理できAtm 5
0〜79PPM、80〜119PPM、120〜159
PPMの範囲をそれぞれ7℃/hr、15℃/hr 、
 30C/hrで昇温すれば、A−1n 50〜159
 PPMの範囲に亘って、二次再結晶が光径で且つ鉄損
の極めて低い製品が安定して得られることがわかる。図
中の符号は高温仕上焼鈍での昇温速度と二次再結晶状況
で下記の如く種分けしている。
第7図にaotAt、 N含有量と、高温仕上焼鈍での
昇温中雰囲気のH2Toと製品の鉄損、二次再結晶状況
の関係の解析結果を示す。第1図(qの場合と同様に、
AAB値の導入によシ相互の関係がよく整理できl’d
、n 50〜79PPM、80〜119PPM、120
〜159 PPMの範囲をそれぞれH2O2チ、75チ
55%で焼鈍すれば、Ata50〜159PPMの範囲
に亘って、二次再結晶が完全で且つ鉄損の極めて低い製
品が安定して得られることがわかる。図中の符号は高温
仕上焼鈍での昇温中雰囲気のH2Sと二次再結晶状況で
下記の如く種分けしている。
前述の実験データで杜製造条件の中の1つの工程での条
件(試験条件)を変えた場合を説明したが、前記条件の
2つ以上をAtR値によって変えても同様な作用効果が
ある。
上記の様にAtNを主たるインヒビターとして活用する
本発明にかかわる高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造に
おいてmotAl 、 N含有量の異なる材料につきm
oLAL含有量とN含有量に関し指標1%tR値を導入
し、AtIL値に応じて、(1)最終冷延前の焼鈍にお
ける均熱時間、(2)最終冷延前の焼鈍における冷却速
度、(3)冷間圧延におけるノヤス間エイジング強度、
(4)脱炭焼純における昇温速度、(5)−次男結晶焼
鈍における最高板温、(6)高温仕上焼鈍における昇温
速度、(7)高温仕上焼鈍における昇温中雰囲気O中の
H2Sの各項目の少なくとも1項を制御することによル
、AtR値の広い範囲に亘って、すなわち、goAIL
L 、 N含有量がある程度ばらついても、二次再結晶
が完全で、且っ鉄損の極めて低い製品が安定して得られ
ることが判明した。
AAB値によって製品の二次再結晶状況及び鉄損値がよ
くなる理由については、十分解明されていないが、AL
R(iが5otAt含有甘の金倉からNが100チmと
なったと仮定した場合のI%tNとしての畠0tht量
を差引いた残留5otAt値に相当することから、主イ
ンヒビターとしてのAtNの挙動に何らかの影響を与え
るためと考えられる。
AA 、 N含有量によって処理条件を変更する技術に
関しては特開昭57−120618号公報記載のものが
ある。これは全量A/、含有量と、N含有量とによって
特定される熱延板焼鈍の均熱温度と水冷開始温度を規定
したものであシ、本発明のAtR値の導入とAtR値に
ょC(1)!終冷延前の焼鈍における均熱時間、(2)
最終冷延前の焼鈍における冷却速度、(3)冷間圧延に
訃けるパス間エイ−) y f 強K、(4)脱炭焼鈍
における昇温速度、(5)−次男結晶焼鈍における最高
板温、(6)高温仕上焼鈍における昇温速度、(7)高
温仕上焼鈍における昇温中雰囲気の中のHz%の各項目
中少くとも1項を制御することを特徴とする方法とは異
なる技術である。
本発明において成分、その他の条件を定めた理由を以下
に述べる。
Cは0.02%未満の場合、二次再結晶が不良とな!0
.0.12%を超えると脱炭性、磁気特性の点から好ま
しくない。Stは2.7−未満では本発明の狙いである
低鉄損が得られず、4チを超えると冷延性が著しく劣化
する。Mn及びS又はSsはMnS又はMnSeを形成
させるために必要な元素である。適切なインヒビター効
果を得るためのMnの適量は0.03〜0.20%であ
シ、好ましくは0.05〜0.15チである。S又はS
eは0.011未満では十分なインヒビター効果が得ら
れず、0.05%を超えると純化が行われにくくなシ好
ましくない。このSとSeは少なくとも1種含有される
成分である。
moLAL及びN娘主インヒビターとしてのAΔを形成
させるために重要な元素であ)、適切なインヒビジョン
効果によシ十分に二次再結晶を発現させ、優れた磁気特
性を得るためには各々適正範囲に制御する必要がある。
5oLA1.はo、oi*未満の場合、製品の方向性が
劣シ、0.05%を超えると二次再結晶が不安定となシ
0.020〜0.040%が特に好ましい範囲である。
Nは0.004%未満では二次再結晶が不安定となり、
o、ox2sを超えるとブリスターが発生し、0.00
5〜0.009チが特に好ましい範囲である。
上記成分を含む珪素鋼スラブを熱延し、最終冷延を行う
前に焼鈍と急冷によるいわゆるAtNの析出処理が行わ
れる。焼鈍温度は1050〜1200 ℃が望ましく、
特に好ましくは1070〜1160℃である。この焼鈍
として本発明者らが先に出願した特開昭57−1982
14号公報に示されるように二段階の温度域に加熱する
方法も適用される。この場合、本発明の「(1)最終冷
延前の焼鈍における1均熱時間”」とは高温側焼鈍温度
域の均熱時間を意味し、「(2)最終冷延前の焼鈍にお
ける冷却速度”」とは低温側焼鈍温度域後の冷却速度を
意味する。
幻Rの析出焼鈍後の材料は必要に応じてパス間エイソン
グ処理を行いながら最終冷延され0.10〜0.35%
の板厚とされる。最終冷延の好ましい圧下率は80チ以
上である。引続き、脱炭焼鈍を行い、必要に応じて、脱
炭後に一次再結晶焼鈍を付加する。その後焼鈍分離剤を
塗布し、H2を含む雰囲気で昇温し、高温仕上焼鈍を行
う。
上記のごとき処理過程において@otAA 、 N含有
量で特定されるAtR値に応じて特許請求の範囲に記載
の(1)〜(7)項の少なくとも1項を制御するもので
あるが、各々の制御範囲の数値については限定しない。
この理由はトランプエレメントを含む各成分含有量、ス
ラブ加熱条件、熱間圧延条件、当該項目以外の工程処理
条件によシ当該項目の要制御範囲が異るからである。
又本発明の前記実験データはSn r Cuを複合添加
した珪素鋼スラブを素材とした最終板厚0.225Xに
ついてであったが、 an # Cuを含まない場合又
は最終板厚が0.225%以外のものについても、AL
B値導入による同様の効果が認められた。
(実施例) 次に実施例について述べる。
実施例I C0,078%、Sta、35%、Mn 0.074 
%、So、024%1.Sn0.12%、CuO,09
% を含み第2表に示すごと(5otAtとN含有量の
異なる3種類(試料符号A、B、C)の珪素鋼スラブを
1350℃の高温スラブ加熱し、熱間圧延し、板厚2.
OXO熱延板を得た。熱延板を均熱温度1130℃で、
均熱時間を3水準変えて焼鈍した。焼鈍後880℃迄炉
中及び空気中で冷却し、880℃から100℃迄を3水
準の温度の温水で冷却した。その後0.225%迄3水
準のパス間エイジンダ処理を行いつつ冷延した。ノ臂ス
間エイジングは1回当!+ 250℃で5分間行った。
次に脱炭焼純に際し、昇温速度を3水準変更した。脱炭
焼鈍を兼ねる一次再結晶焼鈍の最高板温を3水準とった
。その後焼鈍分離剤を塗布し、高温仕上焼鈍を行った。
扁温仕上焼鈍の昇温過程で600〜1200℃の範囲を
昇温速度を3水準、雰囲気のH2Sを3水準変えて処理
し、引続き1200℃で20hr純化焼鈍を行った。各
工程の処理条件と製品の鉄損値wi7150及び二次再
結晶状況を第3表に示す。
ALRによシ工程条件を変更する本発明法によるものが
何れも二次再結晶が完全で極めて低い鉄損値を示した。
第2表 実施例2 CO,070%、St 3.15%、 Mn 0.07
0%、5O1023%、を含み第4表のどと< 5oZ
AZ r N含有量の異なる3種類(試料符号E、F、
G)の珪素鋼スラブを1350℃の高温スラブ加熱し熱
間圧延し、板厚2.3%の熱延板を得た。工程処理方法
について社、最終冷延厚みを0.2601Xとする以外
は実施例1に準じた方法で処理した。各工程の処理条件
と製品の鉄損W17150及び二次再結晶状況を第5表
に示す。kiR値によ〕工程条件を変更する本発明法に
よるものが何れも二次再結晶が完全で極めて低い鉄損値
を示した。
第4表 実施例3 C0,069%、St 3.12%、 Mn 0.07
5%、SsO,023%を含み第6表のごとく、5ot
At、 N含有量の異なる3種類(試料符号H,I、J
)の珪素鋼スラブを1350℃の高温スラゾ加熱し熱間
圧延し、板厚2.31Xの熱延板を得た。工程処理方法
については最終冷延厚みを0.260%とし、A−tR
による工程条件の変更を冷延・ヤス間エイソング回数、
高温仕上焼鈍の昇温中雰囲気のH2%のみとした以外は
実施例1に準じた方法で処理した。各工程の処理条件と
製品の鉄損W1715o及び二次再結晶状、況−を第7
表に示す。uR値によυ工程条件を変更する本発明法に
よるものが何れも二次再結晶が完全で極めて低い鉄損値
を示した。
第6表
【図面の簡単な説明】
第1図は熱延板焼鈍(最終冷延前の焼鈍)の均熱時間に
対するAtRの検討結果を示す図、第2図は熱延板焼鈍
(最終冷延前の焼鈍)の冷却水温度に対するmBの検討
結果を示す図、第3図は冷延/4’ス間エイソングの強
度に対するAtRの検討結果を示す図、第4図は脱炭焼
鈍の昇温速度に対する紅8の検討結果を示す図、第5図
は一次再結晶焼鈍の最高板温に対するAtRの検討結果
を示す図、第6図は高温仕上焼鈍の昇温速度に対するM
nの検討結果を示す図、第7図は高温仕上焼鈍の昇温中
雰囲気Hz%に対するAtRの検討結果を示す図である
。 第 2g 6o lOπσ 12θ /9 /lθ→5ellノー
i: A/ (=、n!R)(PrM)30 /θ I6 πθ kリ /4σ /6θ5olAノー
〃〃と=A!p)(PPM)84 菌 60 II) 101) /26) 7% /6θ−5
olAノーUN (=Alt<)(PPH)応S 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 CO,02〜0.12’%、Si 2.7〜4.0%、
    Mn 0.03〜0.20%、SとSeの少くとも1 
    種0.01〜0.05%、酸可溶AtO,01〜0.0
    5%、NO,004〜0.012%を含む珪素鋼スラブ
    を熱延し、最終冷延を行う前に焼鈍と急冷処理を行い、
    続いて最終冷延を行い、脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤を
    塗布し、高温仕上焼鈍を行う高磁束密度一方向性電磁鋼
    板の製造方法において、酸可溶At含有量とN含有量と
    によって特定される次式で表わされる指標、juB値に
    よって、(1)最終冷延前の焼鈍における均熱時間、(
    2)最終冷延前の焼鈍における冷却速度、(3)冷間圧
    延におけるパス間エイジング強度、(4)脱炭焼鈍にお
    ける昇温速度、(5)−次男結晶焼鈍における最高板温
    、(6)高温仕上焼鈍における昇温速度、(7)高温仕
    上焼鈍における昇温中雰囲気の中の82%、の何れかの
    項の少なくとも1項を制御することを特徴とする特許 の製造方法。
JP3139684A 1984-02-23 1984-02-23 磁気特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 Granted JPS60177131A (ja)

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