JP2017508878A - 軟質高珪素鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
熱間圧延は、鋼板の厚さを1次調整する役割を行うだけでなく、鋼板の組織を微細に改善する効果があり、後続の冷間圧延や温間圧延を容易にすることができる。このとき、スラブ熱間圧延温度は800℃以上に設定することが好ましい。それより低い温度では規則相が生成されやすいため、800℃未満の温度で圧延を行う場合には鋼板の脆性が強くなり、破壊が起こる恐れがある。熱間圧延温度の上限は、高珪素鋼板の通常の熱間圧延温度範囲であれば特に制限されないが、一つの非制限的な例を挙げると、均一なスラブ加熱と表面品質の制御のために熱間圧延温度を1200℃以下とすることができる。
本発明の鋼板の組成は従来技術に比べて鋼板の加工性を向上させることができるため、熱間圧延後の圧延温度を300℃以下、好ましくは、250℃以下として鋼板を製造することができる。但し、圧延温度が低すぎる場合には鋼板の破断が起こる可能性があるため、その温度の下限は150℃とする。
熱間圧延された鋼板は、内部に規則相が多量に形成されており、そのまま冷間圧延又は低温温間圧延する場合には板割れなどが発生し、圧延性が非常に悪くなる可能性がある。したがって、本発明の一つの好ましい具現例では、冷間圧延又は温間圧延前に800℃以上の温度で熱処理する過程が含まれることができる。800℃以上の熱処理温度は、相変態によって鋼板の内部に存在する規則相を除去するためのものである。但し、熱処理温度が高すぎる場合にはエネルギーコストが増加し、鋼板の表面にスケールが増加するなどの問題があり得るため、その温度の上限を1200℃とする。より好ましい熱処理温度は900〜1200℃である。
上記熱処理時、鋼板の表面にスケールが発生すると、圧延性が劣化する可能性があるため、できるだけスケールが発生しない非酸化性雰囲気で熱処理を行うことが好ましい。したがって、上記熱処理時の雰囲気ガスとしては、窒素、アルゴン又は窒素とアルゴンの混合ガスからなる不活性ガス又は上記ガスに35体積分率(%)未満の水素ガスを含む還元性ガスを用いることができる。
上述の温度に加熱された高温の鋼板の内部には規則相が除去されているが、熱処理後徐冷する場合には再び規則相が形成される可能性があるため、規則相の形成を抑制するために30℃/秒以上の冷却速度で冷却する必要がある。冷却速度が高ければ高いほどよいため、冷却速度の上限は特に定めず、例えば、鋼板をクエンチング(quenching)して冷却することもできる。但し、冷却が800℃未満の温度で開始されたり100℃超の温度で中止される場合には規則相が多量に形成される恐れがあるため、上記冷却区間は800℃から100℃までの区間を含むことが好ましい。但し、本冷却条件は、鋼板の加工性(圧延性)をより改善するためのものであり、本発明の組成範囲に該当する鋼板のすべての組成範囲において必ずしも必須のものではない。本発明の組成を有する鋼板の大部分は、Crの添加によって加工性を相当に改善した結果、空冷などの比較的低い冷却速度で冷却されても後続の冷間圧延工程で圧延が可能である。
「実施例1」
下記表1に示す組成で電磁鋼板鋳片を鋳造した。表に示されていない不純物のうち主要成分はC、Nであり、それぞれ0.005%、0.0033%に制御された。その後、上記鋳片を1100℃で1時間加熱した後、1050℃の温度で熱間圧延を開始し、850℃で終了した。熱間圧延によって厚さ30mmの鋳片が2.5mmの熱延板に圧延された。熱間圧延された珪素鋼板を1000℃で5分間、水素20体積%、窒素80体積%の雰囲気で熱処理した後、常温まで空冷し、熱処理された熱延板を得た。その後、上記熱延板を酸洗し、表面酸化層を除去した。上記熱延板に対して400℃と150℃の温度でそれぞれ0.2mmの最終厚さで冷間(温間)圧延を行った。
実施例1と同一の方式で0.2mmの厚さまで圧延に成功した場合の鋼板に対して、最終磁性を具現するために、1000℃で10分間、水素20体積%、窒素80体積%、露点−10℃の乾燥雰囲気で焼鈍した後、磁性を測定し、その結果を下記表2に示した。また、走査電子顕微鏡(SEM)のEBSD装備を利用して熱間圧延板の<100>{001}集合組織(いわゆる立方体組織)の分率を表2で比較分析した。熱間圧延板(熱延板)の立方体組織の比率は、最終板の磁気的性質に大きな影響を及ぼす。上記<100>{001}集合組織の分率が高くなるにつれて磁気的特性が向上することができる。
重量%で、Si:5%、Al:1%、Cr:12%、C:0.002%、N:0.003%を含有した珪素鋼合金を、垂直型双ロールストリップキャスタ(strip caster)を利用して厚さ2.0mmに鋳造した。ストリップキャストに連結された熱間圧延機を利用して、厚さ2.0mmに鋳造された板を1.0mmに熱間圧延した。熱間圧延時の熱間圧延開始温度は1000℃であり、終了温度は850℃であった。熱間圧延された高珪素鋼板を1000℃で5分間、水素20体積%、窒素80体積%の雰囲気で加熱した後、冷却した。冷却時、800〜100℃の区間の冷却速度を100℃/秒と10℃/秒の二つにし、冷却された鋼板を塩酸液で酸洗して表面の酸化層を除去した後、150℃の温度で温間圧延した。冷却速度に関係なく、両方の場合とも0.1mmの厚さまで圧延が可能であったが、冷却速度が100℃/秒の場合は圧延性がより良好である。これは、Crの添加によって規則相を抑制することにより、圧延性を根本的に改善し、冷却過程で規則相の発生を最大限に抑制したためである。
Claims (14)
- 重量%で、Si:4%超〜7%以下、Cr:1〜20%及びB:0.01〜0.05%を含む組成を有する、軟質高珪素鋼板。
- Total Al:0.1〜3重量%をさらに含む、請求項1に記載の軟質高珪素鋼板。
- Si+Total Al:4.1%超〜7%以下の範囲を満たす、請求項2に記載の軟質高珪素鋼板。
- Mo:0.1%以下、Ni:0.01%以下、P:0.05%以下及びCu:0.01%以下のうちから選択された1種又は2種以上をさらに含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板。
- CとNの含量をそれぞれC:0.05%以下及びN:0.05%以下に制限して含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板。
- 重量%で、Si:4%超〜7%以下、Cr:1〜20%を含む組成を有する鋼材を準備する段階と、
前記鋼材を800℃以上の温度で熱間圧延して熱延板を得る段階と、
前記熱延板を150〜300℃の温度で冷間圧延する段階と、
を含む、軟質高珪素鋼板の製造方法。 - 前記鋼材はTotal Al:0.1〜3重量%をさらに含む、請求項6に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- Si+Total Al:4.1%超〜7%以下の範囲を満たす、請求項7に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記鋼材はCとNの含量をそれぞれC:0.05%以下及びN:0.05%以下に制限して含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記鋼材は、Mo:0.1%以下、Ni:0.01%以下、P:0.05%以下及びCu:0.01%以下のうちから選択された1種又は2種以上をさらに含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記鋼材は、連続鋳造又はストリップキャスティングによって製造される、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記熱延板の内部組織の結晶粒サイズが150〜250μmである、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記熱延板を得る段階は、熱間圧延後、800〜100℃の温度区間を30℃/秒以上の冷却速度で冷却する過程をさらに含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
- 前記熱延板を得る段階の後、熱延板を800〜1200℃の温度で熱処理した後、800〜100℃の温度区間を30℃/秒以上の冷却速度で冷却する過程をさらに含む、請求項6から8のいずれか一項に記載の軟質高珪素鋼板の製造方法。
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