JP2009155731A - 高磁場鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(1) 重量%で、C :0.005%以下、Si:2.0〜7.0%、Mn:0.2%以下、Al:0.065%以下、N :0.005%以下、SおよびSeの1種または2種の合計:0.005%以下を含有し、残部はFeと不可避的不純物の組成からなり、鋼板の結晶方位が{110}<001>の理想方位に対して平均値で5度以下の方位のずれであり、鋼板の180度磁区幅の平均が0.26mm以下であることを特徴とする、W 19/50 /W 17/50 :1.84以下で、かつW 19/50 :1.84以下である一方向性電磁鋼板。
(2) 重量%でさらに、Sb,Sn,Cu,Mo,Ge,B,Te,As,CrおよびBiの1種または2種以上を各々で0.003〜0.3%含有することを特徴とする前記(1)に記載の一方向性電磁鋼板。
【選択図】 図1
Description
積み鉄心では、“日”、“目”型に鋼板を積層し鉄心とするため、鉄心の設計磁束密度が1.7Tであっても鉄心の局部的には1.7T以上の磁束密度となるため、1.7T以上の例えばW19/50 もトランス鉄損には大きく影響する。
最近では地球環境の保全や省エネルギーの見地から、更に鉄損の少ない方向性電磁鋼板が市場から求められており、特に1.9Tのような高磁場でも鉄損の少ない鋼板が求められている。
(1) 重量%で、
C :0.005%以下、
Si:2.0〜7.0%、
Mn:0.2%以下、
Al:0.065%以下、
N :0.005%以下、
SおよびSeの1種または2種の合計:0.005%以下
を含有し、残部はFeと不可避的不純物の組成からなり、鋼板の結晶方位が{110}<001>の理想方位に対して平均値で5度以下の方位のずれであり、鋼板の180度磁区幅の平均が0.26mm以下であることを特徴とする、W 19/50 /W 17/50 :1.84以下で、かつW 19/50 :1.36以下である一方向性電磁鋼板。
(2) 重量%でさらに、Sb,Sn,Cu,Mo,Ge,B,Te,As,CrおよびBiの1種または2種以上を各々で0.003〜0.3%含有することを特徴とする前記(1)に記載の一方向性電磁鋼板。
本発明者らはW19/50 の少ない一方向性電磁鋼板を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、結晶方位のずれと180度磁区幅を高度に制御することが非常に有効であることを見出した。
本発明者は、高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造工程条件を種々変更し、W19/50 の低いものと高いものを製造した。本発明の範囲にあるC:0.002重量%(以下%と略す)、Si:3.25%、Mn:0.07%、S:0.001%、Al:0.01%、T.N:0.001%、Sn:0.11%、Cu:0.07%を含み、板厚0.23mm、鋼板の結晶方位が{110}<001>に対して平均値で3度のずれをもつサンプルの調査結果を以下に示す。
この鉄損の差を解明するため、本発明者らは180度磁区幅に着目した。鉄損は一般にヒステリシス損、古典的渦電流損、異常渦電流損に分けられ、異常渦電流損は総鉄損の約40%を占める。方向性電磁鋼板の場合、異常渦電流損は180度磁区幅に比例して増加することが知られている。
しかし、多結晶である一方向性電磁鋼板製品の180度磁区幅を定量化した例はない。鋼板へのスクラッチ付与、レーザー照射や歯形ロールによる溝加工は、180度磁区幅が狭幅化することはよく知られているが、これらと180度磁区幅の関係も定量的に評価した例はない。
まず、鋼板試料をビッター法で180度磁区を現出させた。その後、5mmの升目をかぶせ、升目毎に180度磁区数を計測した。1試料について190升測定し、190升の磁区幅の平均と分布を求め、当該試料の測定値とした。合計すると、1試料について約2000の180度磁区数を計測し、180度磁区幅を定量した。
・1升の磁区幅 =5mm/180度磁区数
・当該試料の平均磁区幅 =190升の磁区幅の平均
C:0.002%、Si:3.25%、Mn:0.07%、S:0.001%、Al:0.01%、T.N:0.001%、Sn:0.11%、Cu:0.07%を含み、板厚0.23mmの製品を種々の製造方法で作成し、180度磁区幅の平均と鉄損W17/50 ,W19/50 を測定した。{110}<001>方位の平均のずれ角は3度であった。
180度磁区幅の平均とW17/50 、W19/50 は良い相関があり、180度磁区幅の平均が狭くなるほどW17/50 、W19/50 が下がることが分かる。さらに、180度磁区幅の平均が狭くなるほどW19/50 /W17/50 は小さくなり、180度磁区幅の平均を狭くするほど特に高磁場鉄損が良好になることが判明した。
{110}<001>方位の平均のずれ角はラウエ法で測定し、二次再結晶粒40個を測定した平均値である。これより、ずれ角が5度以下であると低いW19/50 /W17/50 を得られることが分かる。
Cは、0.005%を超えると磁気時効により製品の磁気特性を劣化させるので、0.005%以下とした。
本発明の高磁束密度一方向性電磁鋼板は、その表面にフォルステライトやスピネルを主成分とする一次皮膜と、絶縁皮膜(二次皮膜)を通常有する。しかし、一次皮膜、二次皮膜ともになし、一次皮膜のみ、一次皮膜なしで二次皮膜のみ、絶縁皮膜としてイオンプレーティングなどによるTiN皮膜などでも何ら問題はない。
Cは、下限0.015%未満であれば2次再結晶が不安定となり,上限の0.100%は、これよりCが多くなると脱炭所要時間が長くなり、経済的に不利となるために限定した。
製品には磁区制御、すなわちレーザー照射、プラズマ照射、歯形ロールやエッチングによる溝加工などを施す。または冷延板、脱炭焼鈍板、高温焼鈍板などの中間工程で歯形ロールやエッチングによる溝加工を行い磁区制御を行う。
溶鋼を連続鋳造し、スラブ加熱し、熱間圧延し、C:0.071%、Si:3.22%、Mn:0.088%、S:0.028%、Sol.Al:0.022%、N:0.0091%、Sn:0.12%、Cu:0.07%を含有する2.3mm厚のホットコイルを得た。そして、1100℃×10秒+950℃×60秒の均熱後、急冷する熱延板焼鈍をし、0.22mmに強冷延し製品板厚とした。
その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を種々の加熱速度で850℃まで加熱し、その後850℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で1200℃で20時間保持し最終仕上焼鈍を行ない、コ−ティング液を塗布し製品とした。
溶鋼を連続鋳造し、スラブ加熱し、熱間圧延し、C:0.070%、Si:3.28%、Mn:0.078%、S:0.024%、Sol.Al:0.021%、N:0.0089%、Sn:0.12%、Cu:0.07%を含有する2.0mm厚のホットコイルを得た。そして,1100℃×10秒+950℃×60秒の均熱後、急冷する熱延板焼鈍をし、0.22mmに強冷延し製品板厚とした。
その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を300℃/sの加熱速度で種々の温度まで加熱し、その後850℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で1200℃で20時間保持し最終仕上焼鈍を行ない、コ−ティング液を塗布し製品とした。
溶鋼を直接鋼帯に鋳造し、C:0.078%、Si:3.30%、Mn:0.078%、S:0.022%、Sol.Al:0.032%、N:0.0078%、Sn:0.15%、Cu:0.07%を含有する2.3mm厚のコイルとした。そして、1100℃×10秒+950℃×60秒の均熱後、急冷する熱延板焼鈍をし、0.22mmに強冷延し製品板厚とした。
その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を400℃/sで850℃まで加熱し、その後850℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で1200℃で20時間保持し最終仕上焼鈍を行ない、コ−ティング液を塗布し製品とした。
溶鋼を連続鋳造し、スラブ加熱し、熱間圧延し、C:0.078%、Si:3.30%、Mn:0.078%、S:0.022%、Sol.Al:0.032%、N:0.0078%、Sn:0.15%、Cu:0.07%を含有する種々の板厚のホットコイルとした。そして、1100℃×10秒+950℃×60秒の均熱後、急冷する熱延板焼鈍をし、0.22mmに強冷延し製品板厚とした。
その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を400℃/sで850℃まで加熱し、その後850℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で1200℃で20時間保持し最終仕上焼鈍を行ない、コ−ティング液を塗布し製品とした。
冷延率、{110}<001>方位の平均のずれ角とW17/50 、W19/50 、及びW19/50 /W17/50 を表4に示す。これより、本発明例は高磁場鉄損が優れていることが分かる。
溶鋼を連続鋳造し、スラブ加熱し、熱間圧延し、C:0.075%、Si:3.31%、Mn:0.075%、S:0.014%、Se:0.014%、Sol.Al:0.027%、N:0.0089%、Sb:0.15%、Mo:0.03%を含有するスラブを連続鋳造し、スラブ加熱し、熱間圧延し、2.7mm厚の熱延板を得た。熱延板焼鈍は1000℃で2分間行い、1.60mmに冷延し、析出焼鈍は1100℃で2分均熱後急冷し、0.22mmに最終冷延した。
その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を300℃/sの加熱速度で種々の温度まで加熱し、その後850℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で1200℃で20時間保持し最終仕上焼鈍を行ない、コ−ティング液を塗布し製品とした。
製造工程の途中で、一部の試料には、溝間隔は3mm、溝幅150μm、溝深さ20μmという条件で、冷延板にエッチングによる溝加工を行い磁区制御を行った。この時の磁気特性を表5に示す。これより、本発明例は比較例と比べ高磁場鉄損が優れていることが分かる。
Claims (2)
- 重量%で、
C :0.005%以下、
Si:2.0〜7.0%、
Mn:0.2%以下、
Al:0.065%以下、
N :0.005%以下、
SおよびSeの1種または2種の合計:0.005%以下
を含有し、残部はFeと不可避的不純物の組成からなり、鋼板の結晶方位が{110}<001>の理想方位に対して平均値で5度以下の方位のずれであり、鋼板の180度磁区幅の平均が0.26mm以下であることを特徴とする、W 19/50 /W 17/50 :1.84以下で、かつW 19/50 :1.36以下である一方向性電磁鋼板。 - 重量%でさらに、Sb,Sn,Cu,Mo,Ge,B,Te,As,CrおよびBiの1種または2種以上を各々で0.003〜0.3%含有することを特徴とする請求項1に記載の一方向性電磁鋼板。
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