JP2018048377A - 方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
C :0.030%、
Si:3.4%、
Mn:0.10%、
Sb:0.07%、
P :0.05%、
sol.Al:60ppm、
N :30ppm、
S :20ppm、
Se:1ppm、および
残部のFeおよび不可避不純物。
C :0.050%、
Si:3.4%、
Mn:0.08%、
Sb:0.03%、
P :0.10%、
Sb:0.03%、
sol.Al:60ppm、
N :30ppm、
S :25ppm、
Se:1ppm、および
残部のFeおよび不可避不純物。
(1)理想Goss方位からのずれ角(α2+β2)1/2の平均値を低減することにより、方向性電磁鋼板の磁束密度を改善できる。
(2)RSを20%以下、好ましくは15%以下とすることにより、方向性電磁鋼板の鉄損を低減できる。
(3)平均γ角を3°以上、好ましくは4.5°以上とすることにより、鉄損をさらに低減できる。
(4)上記条件を満足する二次再結晶粒方位を実現するためには、熱延板焼鈍板におけるRCを0.5〜20%の範囲、より好ましくは2.0〜15%の範囲とする必要がある。
C :0.005%以下、
Si:3.0%以上、4.0%以下、
Mn:0.05%以上、0.50%以下、
sol.Al:0.001%以下、
N :0.0015%以下、
S :0.0010%以下、および
Se:0.0010%以下を含み、
残部Feおよび不可避不純物である成分組成を有し、
ND回転軸についての理想Goss方位からのずれ角αと、TD回転軸についての理想Goss方位からのずれ角βとから求められるずれ角(α2+β2)1/2の平均値が5.0°以下であり、
β≦0.50°である結晶粒の面積率:Rβが20%以下である、方向性電磁鋼板。
Sb:0.005%以上、0.1%以下、
Sn:0.005%以上、0.1%以下、
P :0.005%以上、0.1%以下、
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記1または2に記載の方向性電磁鋼板。
C :0.025%以上、0.060%以下、
Si:3.0%以上、4.0%以下、
Mn:0.05%以上、0.50%以下、
sol.Al:0.01%未満、
N :0.006%未満、および
S、Se:合計0.010%未満を含み、
残部Feおよび不可避不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを、任意に加熱温度:1300℃以下に加熱し、
前記鋼スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を施し、
焼鈍された前記熱延鋼板に冷間圧延を施して最終板厚の冷延鋼板とし、
前記冷延鋼板に一次再結晶焼鈍を施して一次再結晶鋼板とし、
前記一次再結晶鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、
前記焼鈍分離剤が塗布された一次再結晶鋼板を巻き取ってコイルとし、
前記コイルに二次再結晶焼鈍を施す、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記冷間圧延における最終冷延開始時の、粒子径が1μm以上である炭化物の面積率:RCが0.5%〜20.0%であり、
前記最終冷延開始時における平均結晶粒径:Rmが50μm以上、300μm以下であり、
前記最終冷延における最高温度:Tmaxが150℃以上である、方向性電磁鋼板の製造方法。
Sb:0.005%以上、0.1%以下、
Sn:0.005%以上、0.1%以下、
P :0.005%以上、0.1%以下、
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、上記4に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
まず、方向性電磁鋼板の成分組成の限定理由について述べる。なお、本明細書において、各成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cは、磁気時効による鉄損劣化の原因となる元素である。そのため、C含有量を0.005%以下とする。Cの含有量は、0.003%以下とすることが好ましく、0.002以下とすることがより好ましく、0.0015%以下とすることがさらに好ましい。一方、C含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招くため、C含有量を0.0001%以上とすることもでき、0.0005%以上とすることもできる。
Siは、電気抵抗を高めることによって鉄損を改善する効果を有する元素である。前記効果を得るために、Si含有量を3.0%以上とする。Si含有量は3.1%以上とすることが好ましく、3.2%以上とすることがより好ましい。一方、Si含有量が4.0%を超えると二次加工性が著しく劣化する。そのため、Si含有量を4.0%以下とする。Si含有量は3.8%以下とすることが好ましく、3.7%以下とすることがより好ましい。
Mnは、SまたSeと結合してMnSまたはMnSeを形成し、一次再結晶粒径の安定化を通じて磁気特性を安定化する。また、Mnは製造時における熱間加工性を向上させる効果がある。これらの効果を得るために、Mn含有量を0.05%以上とする。Mn含有量は0.07%以上とすることが好ましく、0.09%以上とすることがより好ましい。一方、Mn含有量が0.50%を超えると、一次再結晶集合組織が悪化して磁気特性が劣化する。そのため、Mn含有量は0.50%以下とする。Mn含有量は0.25%以下とすることが好ましく、0.15%以下とすることがより好ましく、0.10%以下とすることがさらに好ましい。
Alは、インヒビター元素である。Alが製品に残留すると鉄損が劣化するため、sol.Al(酸可溶性アルミニウム)量を0.001%以下とする。sol.Al量は0.0008%以下とすることが好ましい。一方、sol.Al量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増大を招く場合があるため、sol.Al量を0.0001%以上とすることもできる。
Nは、Alと同様にインヒビター元素である。Nが製品に残留すると鉄損が劣化するため、N含有量は0.0015%以下とする。N含有量は0.0010%以下とすることが好ましく、0.0008%以下とすることがより好ましい。一方、N含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招く場合があるため、N含有量を0.00001%以上とすることもでき、0.00005%以上とすることもでき、0.0001%以上とすることもできる。
Sは、インヒビター元素である。Sが製品に残留すると鉄損が劣化するため、S含有量は0.0010%以下とする。S含有量は0.0008%以下とすることがより好ましい。一方、S含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招く場合があるため、S含有量を0.00001%以上とすることもでき、0.00005%以上とすることもでき、0.0001%以上とすることもできる。
Seは、Sと同様にインヒビター元素である。Seが製品に残留すると鉄損が劣化するため、Se含有量は0.0010%以下とする。Se含有量は0.0005%以下とすることがより好ましく、0.0002%以下とすることがより好ましい。一方、Se含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招く場合があるため、Se含有量を0.00001%以上とすることもでき、0.00005%以上とすることもでき、0.0001%以上とすることもできる。
Sb: 0.005%以上、0.1%以下
Sn: 0.005%以上、0.1%以下
P : 0.005%以上、0.1%以下
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上。
Sbは、粒界偏析元素であり、二次再結晶焼鈍中の鋼板の窒化や酸化を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を効果的に向上させる効果を有する。Sbを添加する場合、前記効果を得るためにSb含有量を0.005%以上とする。Sb含有量は0.010%以上とすることが好ましく、0.020%以上とすることがより好ましい。一方、Sb含有量が0.1%を超えると冷間圧延性が劣化する。そのため、Sbを添加する場合、Sb含有量を0.1%以下とする。Sb含有量は0.08%以下とすることが好ましく、0.07%以下とすることがより好ましい。
Snも、Sbと同様、粒界偏析元素であり、二次再結晶焼鈍中の鋼板の窒化や酸化を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を効果的に向上させる効果を有する。Snを添加する場合、前記効果を得るためにSn含有量を0.005%以上とする。Sn含有量は0.01%以上とすることが好ましい。一方、Sn含有量が0.1%を超えると冷間圧延性が低下する。そのため、Snを添加する場合、Sn含有量を0.1%以下とする。Sn含有量は、0.07%以下とすることが好ましく、0.06%以下とすることがより好ましい。
Pは、一次再結晶集合組織を改善し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を効果的に向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、P含有量を0.005%以上とする必要がある。P含有量は0.01%以上とすることが好ましく、0.03%以上とすることがより好ましく、0.05%以上とすることがさらに好ましい。一方、P含有量が0.1%を超えると冷間圧延性が低下する。そのため、Pを添加する場合、P含有量を0.005%以上、0.1%以下とする。
Niは、熱延板組織の均一性を高めることにより、磁気特性を改善する効果を有する元素である。前記効果を得るためには、Ni含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Ni含有量が1.5%を超えると二次再結晶が困難となり、磁気特性が劣化する。そのため、Niを添加する場合、Ni含有量を0.005%以上、1.5%以下とする。
Cuは、二次再結晶焼鈍中の鋼板の酸化を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を効果的に向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Cu含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Cu含有量が1.5%を超えると熱間圧延性が低下する。そのため、Cuを添加する場合、Cu含有量を0.005%以上、1.5%以下とする。
Crは、フォルステライト下地被膜の形成を安定化させる効果を有する元素である。前記効果を得るためには、Cr含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Cr含有量が0.1%を超えると、二次再結晶が困難となり、磁気特性が劣化する。そのため、Crを添加する場合、Cr含有量を0.005%以上、0.1%以下とする。
Moは、高温酸化を抑制し、へゲと呼ばれる表面欠陥の発生を減少させる効果を有する元素である。前記効果を得るためには、Mo含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Mo含有量が0.5%を超えると冷間圧延性が低下する。そのため、Moを添加する場合、Mo含有量を0.005%以上、0.5%以下とする。
Tiは、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Ti含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、Ti含有量が0.1%を超えると、Tiが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Tiを添加する場合、Ti含有量を0.0005%以上、0.1%以下とする。
Nbは、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Nb含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、Nb含有量が0.1%を超えると、Nbが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Nbを添加する場合、Nb含有量を0.0005%以上、0.1%以下とする。
Vは、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、V含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、V含有量が0.1%を超えると、Vが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Vを添加する場合、V含有量を0.0005%以上、0.1%以下とする。
Bは、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、B含有量を0.0002%以上とする必要がある。一方、B含有量が0.0025%を超えると、Bが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Bを添加する場合、B含有量を0.0002%以上、0.0025%以下とする。
Biは、粒界に偏析して、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Bi含有量を0.005%以上とする必要がある。一方、Bi含有量が0.1%を超えると、Biが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Biを添加する場合、Bi含有量を0.005%以上、0.1%以下とする。
Teは、粒界に偏析して、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Te含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、Te含有量が0.01%を超えると、Teが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Teを添加する場合、Te含有量を0.0005%以上、0.01%以下とする。
Taは、一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な結晶方位を有する結晶粒の二次再結晶を促進して磁気特性を向上させる効果を有する。前記効果を得るためには、Ta含有量を0.0005%以上とする必要がある。一方、Ta含有量が0.01%を超えると、Taが地鉄中に残留して鉄損を劣化させる。そのため、Taを添加する場合、Ta含有量を0.0005%以上、0.01%以下とする。
次に、二次再結晶粒の方位の限定理由について説明する。なお、二次再結晶粒方位の測定には、X線ラウエ法やElectron Back Scatter Difraction(EBSD)法などを用いることができ、X線ラウエ法による測定は、例えば、特開2005−121372号公報に記載されている方法で行うことができる。具体的な測定方法としては、実施例に記載した方法を用いることができる。
・Rβ≦20%
本発明の方向性電磁鋼板では、ND回転軸についての理想Goss方位からのずれ角αと、TD回転軸についての理想Goss方位からのずれ角βとから求められるずれ角(α2+β2)1/2の平均値が5.0°以下であり、かつβ≦0.50°である結晶粒の面積率:Rβが20%以下である。二次再結晶粒の方位が前記条件を満たすことにより、上述したように良好な磁気特性を得ることができる。なお、(α2+β2)1/2の平均値は、鋼板の複数の測定位置でα角およびβ角を測定し、得られたα、βから計算される(α2+β2)1/2の値を、すべての測定位置について平均することによって求めることができる。具体的な測定条件は、実施例に記載したとおりとすることができる。
RD回転軸についての理想Goss方位からの平均ずれ角γを3.0°以上7.0°以下とすることにより、上述したように鉄損をさらに低減することができる。なお、平均ずれ角γは、鋼板の複数の測定位置でγ角を測定し、得られた値をすべての測定位置について平均することによって求めることができる。具体的な測定条件は、実施例に記載したとおりとすることができる。
まず、鋼スラブの成分組成の限定理由について述べる。なお、以下の説明においても、各成分元素の含有量を表す「%」は、特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cは、一次再結晶集合組織を改善する上で有用な元素である。C含有量が0.025%に満たないと、γ(オーステナイト)変態量が減少する。γ変態量が減少すると、γ相に起因する、粒子径が1μm以上である炭化物の面積率:RCを十分に確保することができず、上述した望ましい二次再結晶粒方位を得ることができない。そのため、C含有量を0.025%以上とする。磁気特性の観点からは、C含有量は0.030%以上とすることが好ましい。一方、C含有量が0.060%を超えるとγ変態量が多すぎ、RCが高くなりすぎて、望ましい二次再結晶粒方位を得ることができない。そのため、C含有量を0.060%以下とする。磁気特性の観点からは、C含有量を0.050%以下とすることが好ましい。
Siは、電気抵抗を高めることによって鉄損を改善する効果を有する元素である。前記効果を得るために、Si含有量を3.0%以上とする。Si含有量は3.1%以上とすることが好ましく、3.2%以上とすることがより好ましい。一方、Si含有量が4.0%を超えると二次加工性が著しく劣化する。そのため、Si含有量は4.0%以下とする。Si含有量は3.8%以下とすることが好ましく、3.7%以下とすることがより好ましい。
Mnは、SまたSeと結合してMnSまたはMnSeを形成し、一次再結晶粒径の安定化を通じて磁気特性を安定化する効果を有する。また、Mnは製造時における熱間加工性を向上させる効果がある。これらの効果を得るために、Mn含有量を0.05%以上とする。Mn含有量は0.07%以上とすることが好ましく、0.09%以上とすることがより好ましい。一方、Mn含有量が0.50%を超えると、一次再結晶集合組織が悪化して磁気特性が劣化する。そのため、Mn含有量は0.50%以下とする。Mn含有量は0.25%以下とすることが好ましく、0.15%以下とすることがより好ましく、0.10%以下とすることがさらに好ましい。
Alが過剰に存在すると二次再結晶が困難となる。特に、sol.Alの含有量が0.01%以上であると最終冷延前における平均結晶粒径が小さくなり、望ましい二次再結晶粒方位を得ることができない。また、低温スラブ加熱の条件では二次再結晶し難くなり、磁気特性が劣化する。そのため、Al含有量を、sol.Al量で0.01%未満とする。一方、sol.Al量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増大を招く場合があるため、sol.Al量を0.0001%以上とすることもできる。
Nもまた、過剰に存在すると、二次再結晶を困難にする。特に、N含有量が0.006%以上になると、二次再結晶が生じ難くなり、磁気特性が劣化する。そのため、N含有量を0.006%未満とする。一方、N含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招く場合があるため、N含有量を0.00001%以上とすることもでき、0.00005%以上とすることもでき、0.0001%以上とすることもできる。
S、Seもまた、過剰に存在すると、二次再結晶を困難にする。特にS、Seの含有量が合計で0.010%を超えると、二次再結晶が生じ難くなり、磁気特性が劣化する。そのため、SおよびSeの含有量を、合計で0.010%以下とする。一方、SおよびSeの合計含有量は低ければ低いほどよいため、下限は0であってよいが、工業的には0超であってよい。ただし、過度の低減は製造コストの増加を招く場合があるため、S含有量を0.00001%以上とすることもでき、0.00005%以上とすることもでき、0.0001%以上とすることもできる。
Sb:0.005%以上、0.1%以下
Sn:0.005%以上、0.1%以下
P :0.005%以上、0.1%以下
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上。
・加熱(任意)、
・熱間圧延、
・熱延板焼鈍、
・冷間圧延、
・一次再結晶焼鈍、
・焼鈍分離剤の塗布、
・巻き取り、および
・二次再結晶焼鈍。
なお、本発明の目的が妨げられない限りにおいて、上記以外の他の処理を、上記工程の前、途中、または後に、さらに施すこともできる。以下、上記各工程について、具体的に説明する。
熱間圧延に先立って、上記の成分組成を有する鋼スラブを、任意に加熱することができる。加熱を行う場合、熱間圧延において生成するスケール量を低減するために、加熱温度を1300℃以下とする。また、結晶組織の微細化の観点、および不可避的に混入するインヒビター成分を無害化して均一な一次再結晶組織を実現する観点からも、前記加熱温度を低くすることが望ましい。一方、前記加熱温度の下限は特に限定されないが、圧延荷重の上昇を抑えるという観点からは、1050℃以上とすることが好ましい。
次に、鋼スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とする。上記加熱を行った場合には、加熱された鋼スラブに熱間圧延を施す。熱間圧延の条件は特に限定されず、任意の条件で行うことができる。しかし、仕上温度が750℃未満であると、圧延荷重が上昇して圧延が困難となる。そのため、前記熱間圧延における仕上温度は750℃以上とすることが好ましい。一方、仕上温度が950℃を超えるとスケール生成量が増加し、冷間圧延の前に酸洗などによってスケールを除去することが困難となる場合がある。そのため、熱間圧延の仕上温度は950℃以下とすることが好ましい。
次いで、上記熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を施す。前記熱延板焼鈍の条件は、特に限定されず、任意の条件とすることができる。しかし、熱延板焼鈍温度が900℃未満であると、熱間圧延時のバンド組織が残留し、整粒の一次再結晶組織を実現することが困難になる結果、二次再結晶の発達が阻害される場合がある。また、熱延板焼鈍温度が1120℃を超えると、粒子が粗大化し、その結果、整粒の一次再結晶組織を得ることが困難となる場合がある。そのため、最終的に得られる方向性電磁鋼板においてGoss組織を高度に発達させるためには、熱延板焼鈍温度を900℃以上、1120℃以下とすることが好ましい。また、焼鈍時間は、10秒〜10分程度とすることが好ましい。
上記熱延板焼鈍後、焼鈍された熱延鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする。前記冷間圧延は、任意の方法で行うことができる。冷間圧延は、1回のみ行うこともできるが、中間焼鈍を挟んで2回以上行うこともできる。
本発明では、前記冷間圧延における最終冷延開始時の、粒子径が1μm以上である炭化物の面積率:RCを0.5%〜20.0%とする必要がある。RCが前記条件を満たさない場合、一次再結晶集合組織が変化し、最終的に得られる方向性電磁鋼板において、上述した二次再結晶粒方位を実現することができない。ここで、「最終冷延」とは、冷間圧延を1回だけ行う場合には、その冷間圧延を指す。また、中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延を行う場合には、最後の中間焼鈍の後に行われる冷間圧延を「最終冷延」とする。
・Tmax:150℃以上
上記冷間圧延においては、前記最終冷延開始時における平均結晶粒径(Rm)を50μm以上、300μm以下とする。また、前記最終冷延における最高温度(Tmax)を150℃以上とする。言い換えれば、前記最終冷延における少なくとも1パスの温度(T)を150℃以上とする。RmおよびTmaxを前記範囲とすることにより、{411}<148>方位を有する一次再結晶核の生成割合を高めて、良好な二次再結晶粒方位を得ることができる。Rmは、90μm以上とすることが好ましく、110μm以上とすることがより好ましい。また、Rmは、250μm以下とすることが好ましく、200μm以下とすることがより好ましい。Tmaxは、180℃以上とすることが好ましく、200℃以上とすることがより好ましい。一方、Tmaxの上限は特に限定されないが、圧延荷重の過度の上昇を抑えるという観点からは、250℃以下とすることが好ましい。
上記冷間圧延の後、得られた冷延鋼板に一次再結晶焼鈍を施す。この一次再結晶焼鈍の目的は、圧延組織を有する冷延鋼板を一次再結晶させて、二次再結晶に最適な一次再結晶粒径に調整することである。一次再結晶焼鈍の条件は特に限定されず、任意の条件で行うことができる。しかし、前記目的をより確実に達成するという観点からは、一次再結晶焼鈍の焼鈍温度を800℃以上、950℃未満程度とすることが好ましい。一次再結晶焼鈍の際の焼鈍雰囲気は、特に限定されず、任意の雰囲気とすることができる。また、前記一次再結晶焼鈍は、脱炭焼鈍を兼ねることもできる。脱炭焼鈍を兼ねる一次再結晶焼鈍を行う場合には、例えば、湿水素−窒素(wet hydrogen-nitrogen)雰囲気や湿水素−アルゴン(wet hydrogen-argon)雰囲気を用いることができる。
上記一次再結晶焼鈍の後、二次再結晶焼鈍前に、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布する。前記焼鈍分離剤の組成は特に限定されず、任意の組成の焼鈍分離剤を用いることができるが、通常は、主成分として酸化物を含有する焼鈍分離剤が用いられる。二次再結晶焼鈍後の鋼板表面にフォルステライト被膜を形成する場合には、前記酸化物としてMgOが使用される。フォルステライト被膜を形成する必要がない場合には、前記酸化物として、二次再結晶焼鈍温度よりも高い融点を有する任意の酸化物を用いることができる。二次再結晶焼鈍温度よりも高い融点を有する前記酸化物としては、例えば、Al2O3やCaOが挙げられる。焼鈍分離剤における、前記主成分としての酸化物の含有量の下限は特に限定されないが、50質量%以上とすることが好ましく、70質量%以上とすることがより好ましい。前記酸化物含有量の上限についても特に限定されず、100質量%以下とすることができるが、95質量%以下であってもよい。前記焼鈍分離剤は、前記主成分としての酸化物に加えて、さらに他の任意の成分、例えば、TiO2などを含有することができる。
次に、焼鈍分離剤が塗布された鋼板を巻き取ってコイルとする。コイルへの巻き取りは、常法にしたがって行うことができる。前記コイルの直径の下限は特に限定されず、任意の値とすることができるが、700mm以上とすることが好ましい。コイルの直径が700mm以上であれば、コイルの湾曲に起因する二次再結晶粒方位の劣化を低減し、さらに良好な二次再結晶粒方位を得ることができる。前記コイルの直径は、900mm以上とすることがより好ましく、1100mm以上とすることがさらに好ましい。一方、コイル直径の上限は特に限定されないが、過度にコイル直径を大きくするとハンドリングが困難となるため、前記コイルの直径は4000mm以下とすることが好ましく、3000mm以下とすることがより好ましく、2000mm以下とすることがさらに好ましい。
次に、上記コイルに二次再結晶焼鈍を施す。二次再結晶焼鈍の条件は特に限定されず、常法に従って行うことができる。二次再結晶を完了させるという観点からは、前記二次再結晶焼鈍における800℃以上900℃以下の温度域での平均昇温速度を5℃/時間以下とすることが好ましい。
上記二次再結晶焼鈍の後、得られた方向性電磁鋼板の表面に絶縁被膜を形成することもできる。前記絶縁被膜は、二次再結晶焼鈍されたコイル状の方向性電磁鋼板を巻き戻し、該方向性電磁鋼板の表面に絶縁被膜形成用の処理液を塗布し、次いで焼き付けることによって形成できる。前記絶縁被膜としては、特に限定されず、任意の絶縁被膜を用いることができる。前記処理液としては、例えば、リン酸塩、クロム酸塩、およびコロイダルシリカを含有する塗布液を用いることができる。また、前記焼き付けは、例えば、800℃程度で行うことができる。
さらに、平坦化焼鈍を行って、方向性電磁鋼板の形状を整えることもできる。前記平坦化焼鈍は、上記絶縁被膜の焼き付け処理を兼ねることもできる。
以下の成分組成を有する複数の鋼スラブを用いて、方向性電磁鋼板を製造した。
質量%で、
C :0.038%、
Si:3.4%、
Mn:0.12%、
Sb:0.06%、
P :0.06%、
sol.Al:0.007%、
N :0.004%、
S :0.003%、
Se:0.0001%、
残部Feおよび不可避不純物からなる成分組成。
・15℃/hで800℃まで昇温、
・800℃から880℃の間、2.0℃/hで昇温、
・880℃で50時間保持、
・1160℃まで5.0℃/hで昇温、
・1160℃で5h均熱。
前記二次再結晶焼鈍における雰囲気ガスとしては、880℃までN2ガスを、880℃以上はH2を使用した。
鋼板の板幅方向中心位置における断面組織を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡で撮影し、画像処理により全板厚における粒子径が1μm以上である炭化物の面積率(RC)を測定した。測定領域の圧延方向における長さは、板厚以上とした。
鋼板の板幅方向中心位置における断面組織を光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡で撮影して、計数または画像処理により全板厚における結晶の円相当径の平均値を求め、均結晶粒径(Rm)とした。なお、平均値を算出するための結晶粒数は100個以上とした。
以下の成分組成を有する複数の鋼スラブを用いて、方向性電磁鋼板を製造した。
質量%で、
C :0.030%、
Si:3.5%、
Mn:0.10%、
Sb:0.07%、
P :0.07%、
Mo:0.03%、
sol.Al:0.007%、
N :0.0042%、
S :0.0025%、
Se:0.0001%、
残部Feおよび不可避不純物からなる成分組成。
・15℃/hで800℃まで昇温、
・800℃から850℃の間、2.0℃/hで昇温、
・850℃で50時間保持、
・1180℃まで5.0℃/hで昇温、
・1180℃で5h均熱。
前記二次再結晶焼鈍における雰囲気ガスとしては、850℃までN2ガスを、850℃以上はH2を使用した。
表5に示す成分組成を有する鋼スラブを用い、以下の手順で方向性電磁鋼板を製造した。まず、前記鋼スラブを1230℃に再加熱した後、熱間圧延して板厚2.4mmの熱延鋼板とした。次いで、前記熱延鋼板に対して、熱延板焼鈍を施した。前記熱延板焼鈍においては、熱延鋼板を、均熱温度:1050℃で30秒間保持した。また、前記熱延板焼鈍における、冷却時の900〜700℃間における滞留時間(t900-700℃)を25secとし、700℃以下の温度域では、冷却速度:40℃/secで急冷した。
・15℃/hで800℃まで昇温、
・800℃から870℃の間、2.0℃/hで昇温、
・870℃で50時間保持、
・1160℃まで5.0℃/hで昇温、
・1160℃で5h均熱。
前記二次再結晶焼鈍における雰囲気ガスとしては、870℃までN2ガスを、870℃以上はH2を使用した。
Claims (6)
- 質量%で、
C :0.005%以下、
Si:3.0%以上、4.0%以下、
Mn:0.05%以上、0.50%以下、
sol.Al:0.001%以下、
N :0.0015%以下、
S :0.0010%以下、および
Se:0.0010%以下を含み、
残部Feおよび不可避不純物である成分組成を有し、
ND回転軸についての理想Goss方位からのずれ角αと、TD回転軸についての理想Goss方位からのずれ角βとから求められるずれ角(α2+β2)1/2の平均値が5.0°以下であり、
β≦0.50°である結晶粒の面積率:Rβが20%以下である、方向性電磁鋼板。 - さらに、RD回転軸についての理想Goss方位からの平均ずれ角γが3.0°以上7.0°以下である、請求項1に記載の方向性電磁鋼板。
- 前記成分組成が、質量%で、
Sb:0.005%以上、0.1%以下、
Sn:0.005%以上、0.1%以下、
P :0.005%以上、0.1%以下、
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板。 - 質量%で、
C :0.025%以上、0.060%以下、
Si:3.0%以上、4.0%以下、
Mn:0.05%以上、0.50%以下、
sol.Al:0.01%未満、
N :0.006%未満、および
S、Se:合計0.010%未満を含み、
残部Feおよび不可避不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを、任意に加熱温度:1300℃以下に加熱し、
前記鋼スラブに熱間圧延を施して熱延鋼板とし、
前記熱延鋼板に対して熱延板焼鈍を施し、
焼鈍された前記熱延鋼板に冷間圧延を施して最終板厚の冷延鋼板とし、
前記冷延鋼板に一次再結晶焼鈍を施して一次再結晶鋼板とし、
前記一次再結晶鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、
前記焼鈍分離剤が塗布された一次再結晶鋼板を巻き取ってコイルとし、
前記コイルに二次再結晶焼鈍を施す、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
前記冷間圧延における最終冷延開始時の、粒子径が1μm以上である炭化物の面積率:RCが0.5%〜20.0%であり、
前記最終冷延開始時における平均結晶粒径:Rmが50μm以上、300μm以下であり、
前記最終冷延における最高温度:Tmaxが150℃以上である、方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記成分組成が、質量%で、
Sb:0.005%以上、0.1%以下、
Sn:0.005%以上、0.1%以下、
P :0.005%以上、0.1%以下、
Ni:0.005%以上、1.5%以下、
Cu:0.005%以上、1.5%以下、
Cr:0.005%以上、0.1%以下、
Mo:0.005%以上、0.5%以下、
Ti:0.0005%以上、0.1%以下、
Nb:0.0005%以上、0.1%以下、
V :0.0005%以上、0.1%以下、
B :0.0002%以上、0.0025%以下、
Bi:0.005%以上、0.1%以下、
Te:0.0005%以上、0.01%以下、および
Ta:0.0005%以上、0.01%以下
からなる群より選択される1または2以上をさらに含有する、請求項4に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記二次再結晶焼鈍時の前記コイルの直径が700mm以上である、請求項4または5に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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