JP2012126980A - 電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】mass%で、C:0.002〜0.10%、Si:1.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含有し、さらに、Al:0.0100%以下、N:0.0050%以下、S:0.0050%以下およびSe:0.0050%以下を含有する鋼素材を熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とした後、脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍し、その後、仕上焼鈍する一連の方向性電磁鋼板の製造方法において、上記冷間圧延における最終冷延圧下率を94%以上とすることで、結晶粒の方位が{110}<112>から20°以内である比率が結晶粒の面積率で50%以上である電磁鋼板を得る。
【選択図】図1
Description
C:0.043mass%、Si:3.22mass%、Mn:0.10mass%、Al:0.0020mass%、N:0.0011mass%、S:0.0007mass%およびSe:0.0010mass%を含有する鋼素材(スラブ)を連続鋳造にて製造し、このスラブを1220℃に加熱した後、熱間圧延して板厚3.0mmの熱延板とした。次いで、この熱延板に1000℃×30秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延における圧下率を種々に変えて板厚が0.05〜0.35mmの冷延板とした。その後、この冷延板を50vol%N2−50vol%H2湿潤雰囲気中で、均熱条件が850℃×60秒の脱炭を兼ねた再結晶焼鈍を施した後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、1200℃×5時間保持する仕上焼鈍を施した。その後、リン酸マグネシウムと硼酸を主体とした張力付与絶縁被膜の形成を兼ねた平坦化焼鈍を900℃×15秒の条件で施し、製品板とした。
発明者らは、先に、ゴス方位粒が二次再結晶を起こす理由について調査し、一次再結晶組織におけるGoss方位粒との方位差角が20〜45°である粒界が重要な役割を果たしていることを知見し、その結果を、Acta Material 45巻(1997)1285頁に報告した。この報告は、方向性電磁鋼板の二次再結晶直前の状態における一次再結晶組織を解析し、様々な結晶方位を持つ各結晶粒の周囲の粒界について調査した結果、ゴス方位粒が、粒界方位差角が20〜45°である粒界の割合(%)が最も高いことを示したものである。C.G.Dunnらによる実験結果(AIME Transac 188巻(1949)368頁)によれば、方位差角が20〜45°の粒界は、高エネルギー粒界であることから、二次再結晶によりGoss方位粒が成長するのは、高エネルギー粒界を蚕食することで系のエネルギーを低減する機構が働いているものと推測された。
Si:1.0〜8.0mass%
Siは、鋼の比抵抗を高めて鉄損を低減するのに有効な元素であるが、含有量が1.0mass%未満では鉄損低減効果は小さい。一方、8.0mass%を超えて添加すると、飽和磁束密度が顕著に低下するほか、硬質化して圧延して製造することが難しくなる。よって、本発明では、Siは1.0〜8.0mass%の範囲とする。好ましくは、2.0〜4.0mass%の範囲である。
Mnは、熱間加工性を改善する元素であるため、0.005mass%以上の添加を必要とする。一方、1.0mass%を超えると、製品板の磁束密度が低下する。よって、Mnは0.005〜1.0mass%の範囲とする。好ましくは、0.02〜0.20mass%の範囲である。
本発明の電磁鋼板(製品板)は、上記Si,Mn以外の成分は、Feおよび不可避的不純物である。ただし、製品板中にCが0.005mass%以上残存していると、磁気時効を起こして磁気特性が低下する。したがって、素材Cが高い場合には、後述する脱炭焼鈍を兼ねた再結晶焼鈍で、Cを0.005mass%未満に低減しておくのが好ましい。
Ni:0.010〜1.50mass%
Niは、磁気特性を向上するのに有効な元素である。しかし、添加量が0.010mass%未満では向上効果が小さく、一方、1.50mass%を超えると、二次再結晶が不安定になり磁気特性が劣化するおそれがあるので、0.010〜1.50mass%の範囲で添加することができる。
Cr,CuおよびPは、鉄損を低減させるのに有効な元素である。しかし、添加量が上記範囲を下回る場合には、鉄損低減効果が十分に得られず、一方、上記範囲を超えると、二次再結晶粒の成長が抑制され、却って磁気特性が低下するので、上記範囲内で添加するのが好ましい。
Sn,Sb,Bi,MoおよびNbは、磁束密度を向上させるのに有効な元素である。しかし、添加量が上記範囲を下回る場合には、磁束密度向上効果が十分に得られず、一方、上記範囲を超えると、二次再結晶粒の成長が抑制され、却って磁気特性が低下するので、上記範囲内で添加するのが好ましい。
本発明の電磁鋼板の製造方法は、方向性電磁鋼板を製造する一般的な方法を用いることができる。すなわち、所定の成分組成に調整した鋼を溶製し、鋼素材(スラブ)とした後、そのスラブを熱間圧延して熱延板とし、必要に応じて熱延板焼鈍し、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷間板とし、その後、脱炭を兼ねた再結晶焼鈍を施した後、二次再結晶と純化を兼ねた仕上焼鈍を施し、必要に応じて絶縁被膜の被成と、平坦化焼鈍を行う一連の方法である。
以下、具体的に各工程について説明する。
Cは、磁気時効を起こして磁気特性を低下させる元素であるため、極力低減するのが好ましい。しかし、0.002mass%未満とすると、製鋼コストの上昇を招くので好ましくない。一方、0.10mass%を超えると、冷間圧延後の脱炭を兼ねた再結晶焼鈍で、磁気時効の起こらない0.0050mass%以下に低減することが困難になる。
なお、焼鈍分離剤を塗布する場合には、水分を持ち込まない静電塗布を行うことが好ましい。また、上記焼鈍分離剤に代えて、シリカ、アルミナ、マイカ等からなる耐熱無機材料シートを用いてもよい。
なお、鋼板を積層して使用する場合には、鉄損を改善するために、上記平坦化焼鈍前もしくは後に、鋼板表面に絶縁被膜を形成するのが好ましく、より鉄損を低減するためには、鋼板表面に張力を付与することができる絶縁被膜を形成するのがより好ましい。
また、バインダーを介して張力付与被膜を形成したり、物理蒸着法や化学蒸着法で無機物を鋼板表層に蒸着させて絶縁被膜を形成したりすると、被膜密着性に優れかつ鉄損低減効果が大きい被膜を形成することができるので好ましい。
また、各製品板の地鉄を成分分析した結果、Cが0.001〜0.003mass%の範囲内にあり、Al,N,SおよびSeは、分析限界以下まで低減しており、その他の成分はスラブ段階の組成から変化がないことを確認した。
得られた結果を表1に併記した。同表から、本発明の冷延圧下率の範囲内において製造した製品板は、いずれも{110}<112>方位粒が大きく増加していることがわかる。
また、得られた製品板の地鉄を成分分析した結果、C:0.001〜0.003mass%の範囲内にあり、Al,N,SおよびSeは、分析限界以下まで低減しており、その他の成分はスラブ段階の組成から変化がないことを確認した。
得られた結果を表2に併記した。同表から、本発明の成分組成を満たす鋼板は、いずれも{110}<112>方位粒が大きく増加していることがわかる。
Claims (4)
- Si:1.0〜8.0mass%およびMn:0.005〜1.0mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、結晶粒の方位が{110}<112>から20°以内である比率が面積率で50%以上である電磁鋼板。
- 上記Si,Mnの他に、C:0.005mass%未満、Mn:0.005〜1.0mass%、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.100mass%およびNb:0.001〜0.050mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の電磁鋼板。
- C:0.002〜0.10mass%、Si:1.0〜8.0mass%およびMn:0.005〜1.0mass%を含有し、さらに、Al:0.0100mass%以下、N:0.0050mass%以下、S:0.0050mass%以下およびSe:0.0050mass%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とした後、脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍し、その後、仕上焼鈍する一連の方向性電磁鋼板の製造方法において、上記冷間圧延における最終冷延圧下率を94%以上とすることを特徴とする請求項1または2に記載の電磁鋼板の製造方法。
- 上記鋼素材は、上記成分組成に加えてさらに、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.100mass%およびNb:0.001〜0.050mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項3に記載の電磁鋼板の製造方法。
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