JPS61117215A - 鉄損の少ない一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

鉄損の少ない一方向性電磁鋼板の製造方法

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JPS61117215A
JPS61117215A JP59228014A JP22801484A JPS61117215A JP S61117215 A JPS61117215 A JP S61117215A JP 59228014 A JP59228014 A JP 59228014A JP 22801484 A JP22801484 A JP 22801484A JP S61117215 A JPS61117215 A JP S61117215A
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吉冨 康成
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黒木 克郎
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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、トランス等の鉄芯に用いられる鉄損特性の優
れた板厚の薄い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。
(従来の技術) 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に使用されているもので、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。
この励磁特性を表わす数値とし【通常Be (磁場の強
さ800A/mにおける磁束密度)を用い、鉄損特性を
表わす数値としてW17150 (s OHzで1.7
Tまで磁化させた時の1にg当シの鉄損)を用いている
O この一方向性電磁鋼板は通常2次再結晶現象を利用して
鋼板面に(110)面、圧延方向に(001)軸をもっ
たいわゆるゴス組織を発達させることによって得られて
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)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、鋼板の純度
等も磁気特性に太きな影響を及ぼす。
方向性についてはMnS、AtNをインヒビターとして
利用する最終強圧下冷間圧延を特徴とする方法によって
大幅に向上し、それに伴って鉄損特性も著しく向上して
きた。
一方、近年エネルギー価格の高騰を背景として1トラン
スメーカーは低鉄損トランス用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合金や6.5
SSl鋼等の開発も進められてはいるが、トランス用材
料として工業的に使用するには解決すべき問題を残して
いる。そこで低鉄損化の方法として方向性電磁鋼板の板
厚を薄くして、鉄損を減少させるなどの努力も払われて
きた。
鋼板の板厚を薄くすることは鉄損の7(1以上を占める
渦流損失を減少する上で有効であることは以前から知ら
れて居ることであるが、従来まではトランスの組立てな
どの作業上の要請から0.30−前後の板厚が主であっ
た。しかしながら昨今のように省エネルギーの要請がよ
シ強くなると、作業性の要請を上まわりて板厚が0.2
0mよシもさらに薄いものまで使用されるようになって
来た◎しかしながら、一般に板厚が薄くなると2次再結
晶が生じ難くなる傾向がある。その原因のひとつは、同
一熱延板の板厚からより薄い製品を得る場合にはより大
きい冷延圧下を施こすところとなり、集合組織上の不利
が生じることである。かかる原因の解決策としては、製
品板厚に応じて熱延板の板厚を減少させる方法が考えら
れる。
しかしながら、この方法には限界がある。と云うのは、
熱延板を薄くすることは熱延終了温度が必然的に低くな
p 、AIR−%n8の析出を促進するため過剰な析出
サイズとなって磁性が劣化する欠点が生じるためである
上記の如く、集合組織上の不利を解決する手段としての
熱延板の板厚を薄くすることには限界があるため、工程
が増えるが中間冷間圧延工程を導入しなければならない
。つま〕、熱間圧延後、冷 。
間圧延を行ない、さらに中間焼鈍を行なりて、次いで最
終板厚まで所定の圧下率で冷間圧延する方法であシ、か
かる方法は2次再結晶をかなシ安定化し、高磁束密度も
得られ易くはなるが、最終板厚を0.18m以下の、し
かも鉄損の良い磁性を得る方法としては未だ不充分であ
る。この不充分な原因のひとつは、素地の組織に不均一
な領域が残存し、後述の線状の2次再結晶領域が多発し
易いためである。かかる欠点を排除する方法として、第
1回目の冷間圧延に先立りて、熱延板の焼鈍を加える方
法が提案されている(米国特許第819426号明細書
)。確かに、この方法を付加した場合の中間冷間圧延に
ひき続く焼鈍工程によシ、組織の再結晶化率が高tb、
最終的な脱炭焼鈍後の2次再結晶発達の素地となる組織
は大幅に改善され、0、14 vmの板厚までは2次再
結晶は安定化するが、磁束密度が低下するなどの原因で
充分満足すべき磁気的性質は得られ難い。
このように板厚の薄い方向性電磁鋼板の開発にも解決す
べき課題が残っている。またインヒビターとしてん小を
用いない成分系で、熱間圧延工程後最終冷間圧延工程終
了前の工程途中で脱炭を行なうことによって磁気特性が
向上するという報告(特開@58−55530号公報)
があるが、この技術は最終冷延圧下率が40〜80チで
始めて効果が出るとされて居’)1.80m超の高圧延
率を特徴とする本発明の様な場合とは異りた技術と解さ
れる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明はAtNを主インヒビターとする高磁束密度を有
する電磁鋼板を0.10〜0.23mの様な薄板化する
場合、2次再結晶安定化を得るためには最終冷延圧下率
を高くすることが出来ず従って高い磁束密度を得ること
が出来ないと云う難点を解決する方法を提供するもので
ある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は熱間圧延後最終冷間圧延前の工程におイテCヲ
0.0070〜0.0300ts脱炭させることにより
最終冷延圧下率を80m超にして高磁束密度と共に低鉄
損値をも有する板厚の薄い電磁鋼板の製造方法を提供す
るものである。
即ち、本発明者らは、上記方法、即ちA&を主なインヒ
ビターとし、最終冷延圧下率を80m超とすることで高
磁束密度材を得る方法において、0、10 = 0.2
3 mまでの薄い板厚にしてしかも磁束密度、鉄損の良
い材料を安定して得る方法について検討した結果、かか
る板厚の薄い場合には、脱炭焼鈍工程後の2次再結晶発
生位置の素地をより安定な、つまシよ)整粒化する必要
があること、さらにはかかる2次再結晶核の数、即ち(
110)(001)方位の1次再結晶粒を増加させるこ
とによって、2次再結晶をよ多安定化させ、さらにまた
2次再結晶粒の方位がよシシャープな(110) (0
01)方位にせしめ得、また(110)(001)方位
2次再結晶粒のサイズが小さく改善されることを見出し
た。
具体的に説明すると、圧下率調整のための中間冷間圧延
の前に熱延板焼鈍工程を行なうことに加えて、熱間圧延
後最終冷間圧延前までの工程において、鋼中のCを0.
0070〜0.03004脱炭する方法によシ鉄損、磁
束密度共に優れた0、10〜0.23鱈の板厚の方向性
電磁鋼板が得られることを見出したものである。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の出発素材である熱延板の成分についてはSi 
: 2.5〜4.0 ’1%C: 0.03〜0.10
 S1酸可溶性、kL : 0.015〜0.0409
6%N : 0.0040〜o、otoos、 S  
:  0.0 1〜0.04 %、Mn=0.02〜0
.2%、その他0.04%以下のSe%0.4−以下の
8n、Sb、AsJi、Cu5erなどを1種又は2種
以上が含有されておシ・残部F・からなることが必要で
ある。
以下、本発明において出発素材である熱延板の成分を規
定した理由について説明する。
81は4%を超すと脆化が激しく冷間圧延が困難となル
好ましくない。一方2.5ts未満では電気抵抗が低く
良好な鉄損特性を得難い。
Cは0.03%未満では脱炭工程以前でのr量が極めて
少なくなりてしまい良好な1次再結晶組織を得難い。一
方0.10Sを超えると脱炭不良とな)好ましくない。
酸可溶性Al、Nは本発明において高磁束密度を得るた
6に必須の主インヒビター諺を得るための基本成分であ
シ上記範囲を外れると2次再結晶が不安定となシ好まし
くないので酸可溶性Uはo、ois〜0.040 %、
Nは0.0040〜0.0100チとする・ また、MnおよびSはインヒビターMnSを形成゛する
ために必要な元素であル、上記範囲を外れると2次再結
晶が不安定となシ好ましくないのでMnは0.02〜0
.2ts%l”!、0.01〜0.04%と定める・イ
ンヒビター構成元素としては、これらの他に0、04 
%以下のSe、0.4%以下の8nsSbJsJi *
Cu。
Crの1種または2種以上が含有されることが必要であ
る。上限値は、この値以上になると2次再結晶の成長が
害されるので厳守せねばならない。
本発明は前記成分を含有する珪素鋼熱延板を出発素材と
して、これに熱延板焼鈍を行ない、次いで2回以上の冷
間圧延を行って最終板厚を0.10〜0.23mとなし
、その間の中間焼鈍と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍及び仕
上焼鈍を施す工程を前提としている。この様な製造方法
によシ板厚0.141jll+マでの2次再結晶は比較
的安定化するが、磁束密度が低下する傾向を示すため、
低鉄損値は得られ難い。
本発明者らは上記工程を前提として、熱間圧延後最終冷
間圧電前の途中工程において、Cを0.0070−〜0
.0300%の量だけ脱炭することによシ、板厚0.1
01までの2次再結晶を可能にすると共に、磁束密度と
鉄損を大幅に向上せしめ得たものである。
一般に熱間圧延時に生ずる鋼中のr相は、大きく成長し
た粗大伸長粒組織を微細に改善するのに有効で、2次再
結晶が成長する素地を良好ならしめるため、線状に発生
する非2次再結晶域の発生を抑制する作用を持りている
。それ故適量のr相を生ぜせしめるために、81量に応
じて製鋼段階で適量のC量を加えて居くことが不可欠で
ある。またCは製品に残留すると磁気時効を生じるため
に、途中工程で脱炭する必要がある。また、2次再結晶
を躬こさせる仕上焼鈍工程の前に脱炭工程を置くことは
2次再結晶焼鈍中にr相の発生が生じて目的とする方位
粒の発生・成長を阻害する弊害を無くす上で必要である
。以上の様な理由から方向性電磁鋼板の製造工程におい
て脱炭工程は必要子  )可欠の工程である。
以下に本発明の特徴である熱間圧延後最終冷間圧延まで
の工程でCを0.007%〜0.03001の量だけ脱
炭すると、磁性が良くなる理由と、Cの範囲規制の理由
を説明する。
先ず、第1図に最終冷延前の鋼板の金属組織写真を掲げ
る。
出発材としての熱延板の板厚は2.3露で、((転)は
かかる熱延板を圧下率53チで冷間圧延して1107N
とし、引続きN290チH210%の乾燥混合ガス中で
1130℃に30秒間保持したのち900℃に1分間保
持し、その後100℃の湯に入れて冷却したもの、(B
)は熱延板をN290tIIH210嗟の乾燥混合ガス
中で1’ 100℃に2分間保持した後、100℃の湯
に入れて冷却した後に(4)と同一条件で冷間圧延、焼
鈍を行なったものであり、(C)は熱延板をN290チ
H210チの湿潤ガス(露点65℃)中で1100℃に
2分間保持した後、100℃の湯に入れ、次いで(蜀と
同一条件で冷間圧延、焼鈍を行なったものである。
第1図の(B) 、 (C)は熱延板焼鈍工程が導入さ
れているため、熱延板焼鈍をしていな〜直Nに比較して
との段階で充分再結晶の発達がなされていることが判フ
、後続の最終焼鈍、脱炭焼鈍工程後の組織がよ)均一に
なることが理解出来よう。
また(B)と(C)の鋼板表面部を比較すると、脱炭雰
囲気になっている熱延板焼鈍を行なりた(C)の方が、
非脱炭雰囲気焼鈍の(B)よ)も表面部の結晶粒がよ)
大館くなりでいるととが判る。
なお、との場合の出発熱延板のC含有量は0.070n
であるが、(AI 、 (B)では明確な脱炭が認めら
れないのに対し、 (C)の場合では鋼板全厚で0.0
200nだけ脱炭していた。第1図に示した組織の相違
は成品の2次再結晶の安定性ならびに磁性に大きく影響
する◎(A) 、 (B) 、 (0の履歴を有する各
10個の試片な、その〇ち86%の圧下率で0.15■
まで冷間圧延し、さらに公知の方法での脱炭焼鈍、Mg
Oを主成分とする焼鈍分離剤の塗布、仕上焼鈍、リン酸
無水クロム酸を主成分とする張力コーティングの塗布、
焼付けを行ない製品とした。第1表に磁性と2次再結晶
率について一覧する。本発明による(Qが他の場合に比
較し一段と優れていることが判る。
次に、第2図には熱間圧延後最終冷間圧延までの工程で
の脱炭量JCと磁気特性との関係を示す。この場合の熱
延板の板厚は2.3露でありS13.25%、CO,0
78(1,W可m性At O,027% 、 N O,
0083俤を含有したもので、1050℃での熱延板焼
鈍、第1回目の冷間圧延ののち、1100℃で中間焼鈍
し、81〜91%の強圧下最終冷間圧延を行なって最終
板厚0.175+gaのサンプルを得、公知の脱炭焼鈍
、MgOを主成分とする焼鈍分離剤塗布、仕上焼鈍を行
ない、最終的にリン酸、無水クロム酸を主成分とする張
力コーティングを施こしたものである。なお、この工程
途上、熱延板焼鈍工程。
中間焼鈍工程各々あるいは単独に雰囲気ガスの露点を変
える方法での脱炭、ならびに熱延板焼鈍工程、中間焼鈍
工程の通板の前に鋼板表面にに2CO。
水溶液を塗布する方法での脱炭によシ各種の脱炭量のサ
ンプルを得ることが出来た。
第2図より、脱炭lΔC0,0070〜0.0300チ
の範囲で良好な磁性が得られることが判る。第2図に示
した新知見の理由に関しては必ずしも明らかではないが
、本発明者らは以下の如く推察している。まず一方向性
電磁鋼板用熱延板に(5)K2cO330’j水溶液を
塗布したもの、Φ)塗布しないもの各々をN90%、H
210%からなる乾燥の混合ガス中で1050℃に2分
間保持した後、100℃の湯の中に入れて冷却したもの
の光学顕微鏡写真を第3図に示す。熱延板でのC量は0
.072%であり、熱延板焼鈍での脱炭量は(4)の場
合:dC=0.01501(B)17)場合:ΔC=0
.0030 tsテあった。第3図より、(4)の場合
はΦ)の場合よりも表面の再結晶領域が広いことがわか
る。他方、最終圧下率が80チを超える1回強圧下冷延
法の場合、熱延板焼鈍後の表面再結晶部分を削ると製品
の2次再結晶が不安定となることが知られている。
従って(5)の如く、脱炭によって表面再結晶部分を増
したことが製品の2次再結晶の安定化並びに磁性向上に
結び付いたものと思われる。(4)の如く脱炭によって
表面再結晶層を増したものは、第1図の(C) Vc示
した様に、最終冷延前の表面の深い領域まで再結晶粒が
内部のものよりも大きくなる。板厚が0.10〜0.2
35ggと薄くなりた場合、2次再結晶の核がある表面
層が幾何学的に薄くなってしまい、かつ最狭面に近くな
るため仕上焼鈍の昇温過程で2次再結晶の核のある賢面
層が雰囲気の影響をうげやすくなり、その結果2次再結
晶が不安定化し、良好な磁性が得難くなる。本発明は、
熱延後最終冷延までの工程途中で、脱炭を行なうことで
、表面再結晶部を深くまで作ることによって2次再結晶
の核を深くまで存在させることに成功し、その結果最終
冷間圧延をsob超の高圧下率で行なってもより薄い板
厚の場合の2次再結晶の安定化ならびに磁性向上をなし
得たものである。
熱間圧延終了後最終冷間圧延までの脱炭量ΔCが0.0
07*未満の場合には上記の効果が十分でなく、0.0
300チを超える場合は熱延板焼鈍。
中間焼鈍でのr相の量が少なくなシ過ぎ、てしまうため
、脱炭焼鈍工程後の1次再結晶組織が不適切なものとな
るためと、AtNの析出が粗大なものとなってインヒビ
ターの作用が減少するために2次再結晶が不安定になる
ものと推定される。本発明は板厚の薄い一方向性電磁鋼
板の製造上の問題を解決したものであp、0.23鱈を
超える板厚の場合、必ずしも本発明の様な工程は必要で
なく。
0.10+m未満の板厚では、本発明の効果だけでは不
十分で2次再結晶に不安定性が生じる。最終冷延圧下率
は80チ超とすることが高磁束密度を得るために必要で
あり、95%を超えると集合組織が不適となるので2次
再結晶に不安定性が生じる。
熱間圧延の後、最終冷間圧延の間での脱炭の方法につい
ては必ずしも限定しないが、熱延巻取径自己の熱で焼鈍
する方法、ちるいは700〜1200℃の温度範囲での
熱延板焼鈍、中間焼鈍を湿潤ガス中で行なう方法、又は
、それら焼鈍前にに2C03等を塗布する方法などが考
えられる。
以下、実施例について述べる。
(実施例) 実施例I C:0.065*、Si : 3.25 To 、 M
n :0.088%、S:0.026911  @可溶
性At二0.028%、N:0.0075ts、Sn:
0.10qb%Cu:O,↓0チを含む2.3mの熱延
板に(5)2980℃で2分間、湿潤雰囲気(融点:6
2℃)N2ガス中で焼鈍、@):980℃で2分間乾燥
雰囲気N2.ガス中で焼鈍、(Q:焼鈍ナシなる処理を
した後、酸洗し、約41チ冷間圧延して1.35mとし
た。その後乾燥雰囲気N290チH210チガス中で1
130℃に30秒保持後、900℃に1分間保持し急冷
し、かかる後約83チ冷間圧延して0.225mとした
。得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍し、焼付分離
剤を塗布した後、N2:90%、H210%雰囲気中で
15℃/hrの割合で1200℃まで昇温し、ひき続き
1200℃で20時間の純化焼鈍を行なった後、張力コ
ーティングを施して一方向性電磁鋼板を得た。製品の磁
気特性、熱延終了後最終冷間圧延までの脱炭量ΔC(%
)を第2表に示す。
第2表 実施例2 C:0.081181  二 3.35%  、 Mn
:0.077%、S:0.0241ff可溶性Al:0
.0271N: 0.0082qb、Sn : 0.1
5es、Cu : 0.15−を含む板厚2.3mの熱
延板を、(A):1050℃で3分間、湿潤雰囲気(露
点:55℃)N2:90%、N2:10%がス中で焼鈍
、Φ):1050℃で3分間、乾燥雰囲気N2: 90
 %、N2”lO%ffス中でガス、0:焼鈍ナシなる
処理をした後酸洗し、約49%の圧下率で冷間圧延して
1.2厘とした。
その後乾燥雰囲気N290 % N210 %ガス中で
1080℃に2分間保持し、急冷し、かかる後約851
%の圧下率で冷間圧延して0.175mとした。
得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍し、MgOを主
成分とする焼付分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を行なっ
た。次いでリン酸と無水クロム酸を主成分とする張力コ
ーティングを施して一方向性電磁鋼板を得た。製品の磁
気特性、熱延終了後最終冷延までの脱炭量ΔC(%)を
第3表に示す。
第3表 実施例3 C:0.072ts、Sl : 3.25%、Mn :
 0.075%、S:0.028%、酸可溶性At:0
.025%、N : 0.0082’4. So : 
0.12fb、Cu:0.19チを含む厚さ2.3鱈の
熱延板に(11) K2CO3N30チ水溶液を塗布、
(b)塗布ナシなる処理をした後、1100Cテ3 分
間、乾燥雰囲fiN2: 90f N2: 10%ガス
中で焼鈍後急冷し、その後酸洗し、約53Lsの圧下率
で冷間圧延して1.07mmとした。しかる後乾燥雰囲
気N2ガス中で1000℃で2分間焼鈍し、約86俤の
圧下率で冷間圧延して0.150gとした。得られた冷
延板を公知の方法で脱炭焼鈍し、焼付分離剤を塗布し、
仕上焼鈍を行なった。
次いでリン酸、無水クロム酸を主成分とする張力コーテ
ィングを施して、一方向性電磁鋼板を得た。
製品の磁気特性、熱延後最終冷延までの脱炭量ΔC←)
を第4表に示す。
第4我 実施例4 C:0.072%、Si : 3.40%、Mn :0
.078%、S:0.026cs、酸可溶性At:0.
029%。
N:  o−ooso*、Sn  :  0.09ts
、Cu0.06%、sb:o、ozs*を含む厚さ2.
3 wgの熱延板に1000tl:5分間、乾燥雰囲気
N2:9(1、N2:1Ot11fス中で焼鈍した後、
酸洗し、約22%の圧下率で冷間圧延して1.8mとし
た。その後(4)1120℃で4分間、乾燥雰囲気N2
:901H2:10%ガス中で焼鈍後、急冷、(Jl)
1120℃で4分間、湿潤雰囲気(露点二60℃) N
2: 90%、N2:10%ガス中で焼鈍した後、急冷
、なる処理をした後、酸洗し、約89チの圧下率で冷間
圧延して0.200■とした。その後冷延板を公知の方
法で脱炭焼鈍し、焼付分離剤を塗布し仕上焼鈍した後張
力コーティングを施して一方向性電磁鋼板を得た。製品
の磁気特性、熱間圧延終了後、最終冷間圧延までの脱炭
量ΔC(1)を第5表に示す。
(発明の効果) 以上のとおシ、本発明によれば最終冷間圧延前の含有炭
素量を制御するだげで鉄損特性の良好な高磁束密度薄手
一方向性電磁鋼板を安定して得ることができるので、そ
の工業的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は最終冷間圧延前の金属組織の比較顕微鏡写真、
第2図は熱間圧延後最終冷間圧延までの脱炭量ΔCと磁
気特性との関係図、第3図は熱延板焼鈍後の金属組織の
比較顕微鏡写真である。 第1図 (八j         i B )        
’(C)0.2ynm −一一一一一一一」 第2図 乙C(Z) ”′(B ) 第3図 (A) へ 0+20口 手続補正書 (自発) 昭和60年5月13日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Si:2.5〜4.0%、C:0.03〜0.10%、
    酸可溶性Al:0.015〜0.040%、N:0.0
    040〜0.0100%、S:0.01〜0.04%、
    Mn:0.02〜0.2%を含有し、さらに0.04%
    以下のSe、0.4%以下のSn、Sb、As、Bi、
    Cu、Crの1種又は2種以上を含有する珪素鋼熱延板
    を焼鈍し、圧下率80%超〜95%の強圧下最終冷間圧
    延を含む2回以上の冷間圧延とその間に行なう中間焼鈍
    と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍によって板
    厚が0.10〜0.23mmの高磁束密度の薄手一方向
    性電磁鋼板を製造する方法において、熱間圧延終了後最
    終冷間圧延前の工程途中にCを0.0070〜0.03
    00%脱炭させる工程を有することを特徴とする鉄損の
    少ない一方向性電磁鋼板の製造方法。
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