JP2680532B2 - 鉄損の低い方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
鉄損の低い方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
電気機器等の鉄心として利用される一方向性電磁鋼板の
製造方法に関するものである。特に、その表面を効果的
に仕上げることにより鉄損特性の向上と合わせて、仕上
げ焼鈍を低温・短時間で効率的に行い製造コストの低減
を図ろうとするものである。
の電気機器に用いられている。一方向性珪素鋼板は、S
iを0.8〜4.8%含有し製品の結晶粒の方位を{1
10}〈001〉方位に高度に集積させた鋼板である。
その磁気特性として磁束密度が高く(B8 値で代表され
る)、鉄損が低い(W17/50 値で代表される)ことが要
求される。特に、最近では省エネルギーの見地から電力
損失の低減に対する要求が高まっている。この要求に応
え、一方向性珪素鋼板の鉄損を低減させる手段として、
磁区を細分化する技術が開発された。
ーザービームを照射して局部的な微少歪を与えることに
より磁区を細分化して鉄損を低減させる方法が、例えば
特開昭58−26405号公報に開示されている。ま
た、巻き鉄心の場合には、鉄心に加工した後、歪取り焼
鈍(Stress Release Annealing:応力除去焼鈍)を施し
ても磁区細分化効果の消失しない方法も、例えば特開昭
62−8617号公報に開示されている。これらの技術
的手段により磁区を細分化することにより鉄損は大きく
低減されるようになってきている。
すると動かない磁区も存在していることが分かった。従
って、方向性電磁鋼板の鉄損値を更に低減させるために
は、磁区細分化と合わせて磁区の動きを阻害する(1)
鋼板表面のグラス皮膜からのピン止め効果をなくすこ
と、及び(2)二次再結晶時にインヒビターとして活用
した窒化物、硫化物等の不純物をなくす(純化)ことが
重要である。
表面のグラス皮膜を形成させない手段として、焼鈍分離
剤として粗大高純アルミナを用いることによりグラス皮
膜を形成させない方法が、例えばU.S.Patent
3785882に開示されている。しかしながらこの方
法では表面直下の介在物をなくすことができず、鉄損の
向上代はW15/60 で高々2%に過ぎない。
の鏡面化を達成する方法として、仕上げ焼鈍後に化学研
磨或いは電解研磨を行う方法が、例えば特開昭64−8
3620号公報に開示されている。しかしながら、化学
研磨・電解研磨等の方法は、研究室レベルでの少試料の
材料を加工することは可能であるが、工業的規模で行う
には薬液の濃度管理、温度管理、公害設備の付与等の点
で大きな問題があり、いまだ実用化されるに至っていな
い。
者等は脱炭焼鈍板の酸化層を酸洗等により除去し、焼鈍
分離剤としてアルミナ等のシリカとの反応性の低い物質
を用いることが有効であることを開示している(例えば
特願平5−43810号)。また、この方法の改良とし
て、脱炭焼鈍の露点を制御し、脱炭焼鈍時に形成される
酸化層においてFe系酸化物(Fe2 SiO4 ,FeO
等)を形成させないことが有効であることを最近見出し
た。
素雰囲気中で約1200℃の高温で20時間程度焼鈍す
ることが有効であることが知られている。しかしなが
ら、このような高温で長時間焼鈍することは、操業経
費、設備維持費等のコスト面、また、形状不良による歩
留まり低下をもたらし、製造コストを高めてしまってい
る。
げ焼鈍の純化を促進することにより仕上げ焼鈍を低温・
短時間で行い効率を上げる方策を提示することである。
を解決するために種々の実験を行い、磁気特性を損なわ
ず、かつ効率的に仕上げ焼鈍を行う方策の検討を行っ
た。その結果、純化挙動に対して鋼板表面の状況が大き
な影響を及ぼしており先に開示した表面直下の介在物を
低減させる次の2つの方法が純化促進に有効であること
を見出した。(1)脱炭焼鈍をFe系酸化物の形成しな
い酸化度の雰囲気ガス中で行い、かつ脱炭板を積層する
際の焼鈍分離剤としてアルミナを用いること、(2)脱
炭焼鈍で形成された表面酸化層を除去し、かつ脱炭板を
積層する際の焼鈍分離剤としてアルミナを用いること。
る。重量で、Si:3.3%、Mn:0.1%、C:
0.05%、S:0.012%、酸可溶性Al:0.0
27%、N:0.008%の珪素鋼スラブを1150℃
で加熱した後、板厚2.3mmに熱延した。この熱延板を
1100℃で2分間焼鈍した後最終板厚0.3mmに冷延
した。この冷延板を湿潤ガス中で脱炭を兼ね830℃で
150秒焼鈍し一次再結晶させた後、アンモニアを含有
する雰囲気ガス中で焼鈍して窒素量を0.027%に増
加させた。
層を除去した後、焼鈍分離剤としてアルミナを塗布し
た。また、一部は従来のようにマグネシアを塗布した。
これらの試料を積層し、窒素雰囲気中で1100〜12
00℃の所定の温度に昇温した後、水素ガスに切り替え
各温度で純化挙動の調査を行った。その窒素の純化挙動
を図1に、また硫黄の純化挙動を図2に示す。
を除去した後、焼鈍分離剤としてアルミナを塗布し表面
の鏡面化を行ったものは従来のものに比べて純化が促進
されていることが分かる。また、低温域(〜1100
℃)での硫黄の純化挙動が律速となっていることが分か
る。磁気特性に対して影響を及ぼす不純物の臨界値は約
0.002%であるので、窒素及び硫黄の濃度が臨界値
以下になる時間を上記結果をもとに求めると、少なくと
も1100℃で7時間、1150℃で4時間、1200
℃で3時間の焼鈍が純化に対して必要であると考えられ
る。このことから、純化に関しては、温度T(℃)と時
間t(hr)の関係が62−T/20≦tであることが判
明した。 一方、仕上げ焼鈍時の純化加熱時間と鋼板の形
状劣化、特にエッジ反りとの関係を調査したところ、形
状が劣化しない加熱時間は、1100℃では25時間以
下、1150℃では10時間以下、1190℃では0.
3時間以下であった。このことから、形状を確保するに
は、t≦297−T/4であることが判明した。 従っ
て、上記の純化の挙動と鋼板形状の双方を満足する範囲
を考慮すると、仕上げ焼鈍による純化は1100〜11
75℃の範囲が好ましく、以下の領域で仕上げ焼鈍時の
純化焼鈍を行うことがよい。 62−T/20≦t≦297−T/4、但し1175≧T≧1100
を説明する。基本的な製造法としては、小松等による
(Al,Si)Nを主インヒビターとして用いる製造法
(例えば特公昭62−45285号)を適用すればよ
い。Siは電気抵抗を高め、鉄損を下げる上で重要な元
素である。含有量が4.8%を超えると冷間圧延時に材
料が割れ易くなり、圧延不可能となる。一方、Si量を
下げると仕上げ焼鈍時にα→γ変態を生じ、結晶の方向
性が損なわれるので、実質的に結晶の方向性に影響を及
ぼさない0.8%を下限とする。酸可溶性AlはNと結
合してAlNまたは(Al,Si)Nとしてインヒビタ
ーとして機能するために必須の元素である。磁束密度が
高くなる0.012〜0.050%を限定範囲とする。
リスターとよばれる鋼板中の空孔を生じるので0.01
%を上限とする。Sは先述の結果より、低温域での純化
の律速になるので、0.012%を上限とする。他のイ
ンヒビター構成元素として純化を行う必要のないB,B
i,Pb,Sn等を添加することもできる。
板とされるか、もしくは溶鋼を連続鋳造して薄帯とす
る。前記熱延板または連続鋳造薄帯は直ちに、もしくは
短時間焼鈍を経て冷間圧延される。上記焼鈍は750〜
1200℃の温度域で30秒〜30分間行われ、この焼
鈍は製品の磁気特性を高めるために有効である。望む製
品の特性レベルとコストを勘案して採否を決めるとよ
い。
644号公報に開示されているように最終冷延圧下率8
0%以上とすればよい。冷間圧延後の材料は、鋼中に含
まれる炭素を除去するために湿水素雰囲気中で、750
〜900℃の温度域で脱炭焼鈍・窒化処理を行う。この
脱炭焼鈍の酸化層の制御を行うことが本発明の1つのポ
イントである。その制御法として、(1)脱炭焼鈍をF
e系酸化物の形成しない酸化度の雰囲気ガス中で行う方
法、具体的にはP H2 O /P H2 を0.01以上、0.
15未満とする方法また、(2)脱炭焼鈍で形成された
表面酸化層を除去する方法がある。
離剤としてアルミナを使用することが本発明の1つのポ
イントである。この塗布方法としては、水スラリーもし
くは静電塗布法等によりドライ・コート等で行えばよ
い。この積層した板を仕上げ焼鈍して、二次再結晶と純
化を行う。二次再結晶を特開平2−258929号公報
に開示されるように一定の温度で保持する等の手段によ
り所定の温度域で行うことは磁束密度を上げるうえで有
効である。二次再結晶完了後、純化を所定の温度・時間
域で効率的に行う。仕上げ焼鈍後、表面は既に平滑化さ
れているので、張力コーティング処理を行い、必要に応
じてレーザー照射等の磁区細分化処理を施せばよい。
5%、S:0.007%、酸可溶性Al:0.03%、
N:0.008%、Sn:0.05%の板厚1.8mm珪
素鋼熱延板を酸洗後1.4mmに冷延した。次いで、11
00℃で2分間焼鈍した後最終板厚0.14mmに冷延し
た。この冷延板を窒素と水素の混合ガス中において酸化
度(1)0.06、(2)0.44で830℃の温度で
70秒焼鈍し一次再結晶させた。次いでアンモニア雰囲
気中で焼鈍することにより、窒素量を0.025%に増
加して、インヒビターの強化を行った。
ミナ(Al2 O3 )を、一部は(2)従来のようにマグ
ネシア(MgO)を水スラリーで塗布した後、仕上げ焼
鈍を施した。仕上げ焼鈍は1150℃まではN2 :10
0%の雰囲気ガス中で行い、1150℃でH2 :100
%に切り替え5時間焼鈍を行った。これらの試料を張力
コーティング処理を施した後、レーザー照射して磁区細
分化した。得られた製品の磁気特性を表1に示す。
酸化層を除去した後、アルミナを静電塗布し積層し、仕
上げ焼鈍を施した。仕上げ焼鈍は1100℃までは
N2 :100%の雰囲気ガス中で行い、1100℃でH
2 :100%に切り替え20時間焼鈍を行った。これら
の試料を張力コーティング処理を施した後、レーザー照
射して磁区細分化した。得られた製品の磁気特性を表2
に示す。
を仕上げ焼鈍時に形状を損なうことなく効率的に製造す
ることができる。
表である。
表である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量で、 Si:0.8〜4.8%、 酸可溶性Al:0.012〜0.05%、 N ≦0.01%、 S ≦0.012%、 残部実質的にFe及び不可避的不純物からなる珪素鋼帯
を、一回もしくは中間焼鈍をはさむ二回以上の冷間圧延
により最終板厚とし、次いで脱炭焼鈍・増窒素処理を行
った後、板間の焼鈍分離剤としてアルミナを用いること
により仕上げ焼鈍後に表面を鏡面にすることを特徴とす
る鏡面方向性電磁鋼板の製造方法において、上記脱炭焼
鈍をFe系酸化物の形成しない酸化度の雰囲気ガス中で
行い、かつ脱炭板を積層する際の焼鈍分離剤としてアル
ミナを用いることにより、仕上げ焼鈍時に鋼板の純化を
促進させ、仕上げ焼鈍の純化を下記の温度:T(℃)、
時間:t(hr)の領域で行うことを特徴とする鉄損の低
い方向性電磁鋼板の製造方法。 62−T/20≦t≦297−T/4、1175≧T≧1100 - 【請求項2】 窒化処理後に表面酸化層を除去し、かつ
脱炭板を積層する際の焼鈍分離剤としてアルミナを用い
ることにより、仕上げ焼鈍時に鋼板の純化を促進させ、
仕上げ焼鈍の純化を行うことを特徴とする請求項1記載
の鉄損の低い方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
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JP5267546A JP2680532B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | 鉄損の低い方向性電磁鋼板の製造方法 |
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-
1993
- 1993-10-26 JP JP5267546A patent/JP2680532B2/ja not_active Expired - Fee Related
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