JP3324044B2 - 超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
られる、{110}〈001〉方位すなわちゴス方位を
高度に発達させた高磁束密度一方向性電磁鋼板に関する
ものである。
主にトランスその他の電気機器の鉄心材料に使用されて
いるもので、磁気特性としては励磁特性と鉄損特性が良
好でなくてはならない。
度B8 (磁場の強さ800A/m における磁束密度)が用
いられ、鉄損特性を表す指標としてW17/50 (50Hzで
1.7Tまで磁化させたときの単位重量あたりの鉄損)
が用いられている。
900℃以上の温度での仕上げ焼鈍工程で2次再結晶を
起こさせ、鋼板面に{110}面、圧延方向に〈00
1〉軸をもったいわゆるゴス組織を発達させることによ
って得られている。そのなかでも磁束密度B8 が1.8
8T以上の優れた励磁特性をもつものは高磁束密度一方
向性電磁鋼板と呼ばれている。
方法としては特公昭40−15644号公報、特公昭5
1−13469号公報があげられる。現在世界的規模で
生産されている高磁束密度一方向性電磁鋼板は上記2特
許を基本として生産されていると云える。然るに上記特
許に基づく製品の磁束密度B8 は1.88乃至高々1.
95T程度であり、3%Si鋼の飽和磁束密度2.03
Tの95%程度の値を示しているに過ぎない。
的要求は益々厳しくなり、一方向性電磁鋼板の鉄損低
減、磁化特性改善への要求も熾烈になってきている。一
方技術的には鉄損低減化の手法としてレーザー照射等の
磁区制御技術が特公昭58−5968号公報、特公昭5
7−2252号公報等により確立され、この方法では更
なる高磁束密度材への要求が鉄損低減への手段として強
くなっている。
の磁束密度B8 を更に理想方位に近づける手段の出現が
待たれているのが現状である。この目標達成のための手
段として本発明者は特公昭57−1565号公報で従来
のAl入り高磁束密度一方向性電磁鋼板の溶鋼に炭酸塩
含有物を添加する方法を提案した。しかしこの方法は実
験室的には実現性があるが、工業規模では実施されてい
ないのが実状である。
公報で温度勾配焼鈍法を提案した。この方法で初めて安
定して磁束密度B8 が1.95T以上の製品が得られる
ようになった。しかしこの方法は工場サイズのコイルフ
ォームで実施する場合、コイル一端から加熱し、反対端
部は温度勾配をつけるため冷却するという非常に熱エネ
ルギー的損失を伴うため工業生産としては問題点を大き
くはらんでいた。
鋼板を製造する方法として本発明者らは特公昭54−1
3846号公報を提案した。この方法は冷間圧延のパス
間に時効処理を行い、具体的実施態様の例としてはリバ
ース冷延の冷却をできるだけ抑制し高温度での冷間圧延
を行うものである。
れた一方向性電磁鋼板が得られるものの、高温リバース
圧延に起因するコスト高、生産性の劣化を避けることが
できず、磁気特性を劣化させずにこのパス間時効処理を
省略する技術、具体的実施態様の例としてはタンデム冷
間圧延化技術の開発が待たれていた。
点を回避し極めて磁束密度の高い超高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造を可能にすることを目的とする。
ろは、次の通りである。 1)重量で、 C:0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0
%、 Mn:0.02〜0.30%、 S :0.005〜
0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N:0.0030〜0.0150% を基本成分とし、残部はFe及び不可避不純物からなる
一方向性電磁鋼板用素材を鋳造する工程、熱延する工
程、必要に応じて最終の冷間圧延前に950〜1200
℃の焼鈍を行い、急冷によりAlNの析出制御を行う工
程、圧下率65〜95%の最終強冷延を含む1回あるい
は中間焼鈍を介挿する2回以上の冷間圧延を行う工程、
次いで脱炭焼鈍、焼鈍分離材を塗布する工程、更に最終
仕上げ焼鈍を行い一方向性電磁鋼板を製造する方法にお
いて、前記成分に加えて0.0005〜0.05%のB
iを含有せしめるとともに、冷間圧延の工程においてタ
ンデム冷延することを特徴とする超高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造方法。 2)基本成分として、加えてSn:0.05〜0.50
%を含有する1)記載の超高磁束密度一方向性電磁鋼板
の製造方法。 3)基本成分として、加えてCu:0.01〜0.10
%を含有する2)記載の超高磁束密度一方向性電磁鋼板
の製造方法。
明者はいわゆる高磁束密度一方向性電磁鋼板の磁束密度
を更に高めるべく種々の研究を重ねているが、窒化アル
ミニウムを主インヒビターとする一方向性電磁鋼板用の
素材にBiを添加含有せしめることにより現在市販され
ている高磁束密度一方向性電磁鋼板の磁束密度B8 =
1.93T程度をはるかに超える1.95T以上、2T
にもおよぶ超高磁束密度一方向性電磁鋼板を得、且つ従
来の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造において必須と
考えられていた冷間圧延パス間時効処理なしの冷間圧延
法で製造することに成功した。
Cは0.03%未満では熱延に先立つスラブ再加熱時に
異常粒成長し、成品においては線状細粒とよばれる2次
再結晶不良を起こすので好ましくない。一方0.15%
超では脱炭焼鈍工程での脱炭が不完全になりやすく、成
品での磁気時効を引き起こすので好ましくない。
増大し、また4.0%超では常温での冷延が困難になり
何れも好ましくない。Mn,Sは硫化マンガン形成によ
り補助的インヒビターとして作用させるためには上記範
囲が必要である。
板製造のための主要インヒビター構成元素であり、0.
010%未満では量的に不足しインヒビター強度が不足
する。一方0.065%超では析出窒化アルミニウムが
粗大化し、結果としてインヒビター強度を低下させるの
で好ましくない。
成元素であり、上記範囲を逸脱するとインヒビターの最
適状態を壊すので好ましくない。更にSnについては薄
手成品の2次再結晶を安定化させる元素として有効であ
り、また2次再結晶粒径を小さくする作用もあり、0.
05%以上の添加が必要であり、0.50%を超えても
その作用効果が飽和するのでコストアップの点から0.
50%以下に限定する。
効であり、0.01%未満では効果が薄く、0.10%
を超えると成品の磁束密度が低下するので好ましくな
い。
0.0005〜0.05%の範囲が有効である。0.0
005%未満では磁束密度の向上がわずかであり、また
0.05%超では磁束密度向上の効果が飽和するととも
に熱延板の端部に割れが発生するので上限を0.05%
に限定する。
せしめることは特開昭50−72817号公報、特開昭
51−78733号公報、特開昭53−39922号公
報等に記載されているが、これらの特許は何れも必須の
インヒビターとしてS,Seを含有し、且つSb,As
等と同様作用効果を持つ元素の一つとしての意味であ
り、Sbの代替元素としての位置づけにしか過ぎない。
更にこれらの特許は本質的にAlをインヒビター元素と
して含有せず、本発明とはその合金設計の思想を全く異
にするものと云える。
−107499号公報、特開昭63−100127号公
報にも記載されている。なるほどこれらの特許では必須
のインヒビターとしてAlを含有している点では本発明
と同様ではあるが、何れもSb,As等の同一作用元素
の位置づけで、従ってBi添加含有の実施例の記載もな
く、本発明のようなBiの特異な磁束密度向上作用を窺
わせるものは全くなく、Bi添加の思想、性格を異にす
るものと云える。
となぜ製品の磁束密度がかくも際だって向上するのかは
必ずしも明確にはなっていないが、現時点において本発
明者はBi添加により主インヒビターたるAlN,Mn
Sの析出分散が変化し、2次再結晶過程で理想ゴス方位
からの分散方位の発達を阻止しているものと考えてい
る。
上記の如く成分を調整した超高磁束密度一方向性電磁鋼
板用素材は通常の如何なる溶解法、造塊法を用いた場合
でも本願発明の素材とすることができる。
延により熱延コイルに圧延される。引き続いて1ステー
ジの冷間圧延または中間焼鈍を含む複数ステージの冷間
圧延によって最終板厚とするが、高磁束密度一方向性電
磁鋼板を得ることから最終冷延の圧延率(1ステージの
冷間圧延の場合はその圧延率)は65〜95%の強圧下
が好ましい。最終圧延以外のステージの圧延率は特に規
定しなくてもよい。この冷間圧延は高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造にあたっては通常はパス間に時効処理を
施すのが必須であるが、本発明では成分へのBi添加と
相俟って時効処理を行わないのが第2の特徴である。通
常のAlNを主たるインヒビターとする高磁束密度一方
向性電磁鋼板の製造においては、この冷間圧延時のパス
間時効処理は磁束密度の向上と2次再結晶粒の微細化の
2面から鉄損低減に大きく寄与している。
58−5968号公報等に記載の人工的磁区細分化技術
が確立されてきたために2次再結晶粒の微細化は製品鉄
損の低減のためには必ずしも必須要件ではなくなってき
ている。
時効処理の省略によって2次再結晶粒は微細化よりもむ
しろ粗大化するが、磁区細分化後の鉄損は磁束密度の極
度の向上が大きく寄与し、極めて優れた低鉄損の製品が
得られる。本発明方法では極めて高い超高磁束密度の製
品が得られるが、これは磁束密度B8 が1.95T以上
のように理想ゴス方位に近づくと結晶粒が小さいことに
伴う僅かの方位分散も磁束密度の低下に結びつくので、
本発明法の特徴であるBi添加及び冷間パス間時効処理
省略の何れもが2次再結晶粒を大きくする効果があるこ
とと無縁ではないと考えられる。
秒〜30分間の焼鈍を行い、急冷によりAlNの析出制
御を行う。最終成品板厚に圧延した冷延板を続いて通常
の方法で脱炭焼鈍を行う。脱炭焼鈍の条件は特に規定し
ないが、好ましくは700〜900℃の温度範囲で30
秒〜30分間湿潤な水素または水素、窒素の混合雰囲気
で行うのがよい。
における焼き付き防止及びグラス被膜生成のため通常の
方法で通常の組成の焼鈍分離剤を塗布する。2次再結晶
焼鈍は1000℃以上の温度で5時間以上、水素または
窒素またはそれらの混合雰囲気で行う。
ル巻ぐせを矯正するための連続焼鈍を行い、同時に絶縁
被膜を塗布、焼き付けする。更に必要に応じてレーザー
照射等の磁区細分化処理を施す。磁区細分化の方法は特
に限定する必要はない。
n:0.08%、S:0.025%、酸可溶性Al:
0.026%、N:0.008%を含有する珪素鋼にB
iを0.0005〜0.05%添加含有せしめた。鋼塊
を1250℃で分塊圧延した後1320℃に再加熱し直
ちに熱延し、2.3mmの熱延板とした。熱延板に110
0℃の焼鈍を施し、0.30mmまで冷延した。冷延はパ
ス間時効のあり、なしで行い、時効処理は200℃で各
パス間の5段階で実施した。
Oを主成分とする焼鈍分離材を塗布後1200℃の仕上
げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍後の板に残留する粉を除粉
後60×300mmの磁気測定試料を剪断し、850℃で
歪取り焼鈍を行って磁気測定に供した。Bi含有量、冷
延条件と製品磁束密度B8 の関係を表1に示す。
法では到底得られないような磁束密度が1.95T以上
のすばらしい製品が得られ、且つ冷延パス間時効がなく
てもBi添加なしの場合と異なり磁束密度の低下はない
ばかりか、逆に向上しているのが明らかである。このよ
うな効果は、従来技術から予想されるものと正反対のも
のである。
mm厚みの製品のなかで冷延パス間時効処理なしのものに
5mmピッチでレーザーを照射し、磁区細分化処理を行っ
た。その状態での磁気測定値を表2に示す。
パス間時効処理なしの本発明材は磁束密度が極めて高
く、従って磁区細分化後の鉄損特性が0.90W/kg以
下の極めて優れた製品が得られ、最良値は0.7W/kg
にも達する。この値は0.30mm厚であるにもかかわら
ず通常の高磁束密度一方向性電磁鋼板材の0.23mm製
品の磁区細分化後と同等以上のものである。
3%、Mn:0.07%、S:0.025%、酸可溶性
Al:0.027%、N:0.009%、Sn:0.1
5%を含有する珪素鋼素材にBiを0.01%添加含有
せしめた。以後の工程は実施例1と同様に行った。結果
を表3に示す。
法では到底得られないような磁束密度が1.95T以上
のすばらしい製品が得られ、且つ冷延パス間時効がなく
てもBi添加なしの場合と異なり磁束密度の低下はない
ばかりか、逆に向上しているのが明らかである。このよ
うな効果は、従来技術から予想されるものと正反対のも
のである。
2%、Mn:0.08%、S:0.026%、酸可溶性
Al:0.026%、N:0.008%、Sn:0.1
5%、Cu:0.07%を含有する珪素鋼にBiを0.
006%添加含有せしめた。冷延板厚を0.23mmとし
たほかは実施例1と同様に工程処理を行った。結果を表
4に示す。
法では到底得られないような磁束密度が1.95T以上
のすばらしい製品が得られ、且つ冷延パス間時効がなく
てもBi添加なしの場合と異なり磁束密度の低下はない
ばかりか、逆に向上しているのが明らかである。このよ
うな効果は、従来技術から予想されるものと正反対のも
のである。
mm厚みの製品のなかで冷延パス間時効なしのものに5mm
ピッチでレーザーを照射し、磁区細分化処理を行った。
その状態での磁気特性を表5に示す。
度が極めて高く、従って磁区細分化後の鉄損特性が0.
6W/kgにも達する優れたものが得られる。
向性電磁鋼板用素材を用いると、冷延時にパス間時効処
理を行わずとも極めて磁束密度の高い製品が得られると
ともに磁区細分化処理後の鉄損特性も極めて優れてお
り、タンデム冷延での高能率圧延が実現でき、工業的に
非常に価値の高い有益なものと云える。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 S :0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150% を基本成分とし、残部はFe及び不可避不純物からなる
一方向性電磁鋼板用素材を鋳造する工程、熱延する工
程、必要に応じて最終の冷間圧延前に950〜1200
℃の焼鈍を行い、急冷によりAlNの析出制御を行う工
程、圧下率65〜95%の最終強冷延を含む1回あるい
は中間焼鈍を介挿する2回以上の冷間圧延を行う工程、
次いで脱炭焼鈍、焼鈍分離材を塗布する工程、更に最終
仕上げ焼鈍を行い一方向性電磁鋼板を製造する方法にお
いて、前記成分に加えて0.0005〜0.05%のB
iを含有せしめるとともに、冷間圧延の工程においてタ
ンデム冷延することを特徴とする超高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 Sn:0.05〜0.50%を含有する
請求項1記載の超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
法。 - 【請求項3】 Cu:0.01〜0.10%を含有する
請求項2記載の超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
法。
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DE69328998T DE69328998T2 (de) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | Kornorientierte Elektrobleche und Material mit sehr hoher magnetischer Flussdichte und Verfahren zur Herstellung dieser |
EP93114924A EP0588342B1 (en) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | Grain-oriented electrical steel sheet and material having very high magnetic flux density and method of manufacturing same |
KR1019930018614A KR0183408B1 (ko) | 1992-09-17 | 1993-09-16 | 초 고자속밀도 일방향성 전자강판 및 소재 그리고 그 제조방법 |
US08/792,494 US5858126A (en) | 1992-09-17 | 1997-01-31 | Grain-oriented electrical steel sheet and material having very high magnetic flux density and method of manufacturing same |
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JPH06136445A JPH06136445A (ja) | 1994-05-17 |
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