JP3498978B2 - 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
iを含み、低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
を提供するものである。
鉄損特性と励磁特性の両方で評価される。励磁特性を高
めることは設計磁束密度を高める機器の小型化に有効で
ある。一方鉄損特性を少なくすることは、電気機器とし
て使用する際、熱エネルギーとして失われるものを少な
くし、消費電力を節約できる点で有効である。さらに、
製品の結晶粒の〈100〉軸を圧延方向に揃えること
は、磁化特性を高め、鉄損特性も低くすることができ、
近年特にこの面で多くの研究が重ねられ、様々な製造技
術が開発された。たとえば、特公昭40−15644号
公報に高い磁束密度を得るために、方向性電磁鋼板の製
造方法が開示されている。これは、AlN+MnSをイ
ンヒビターとして機能させ、最終冷延工程における圧下
率が80%を超える強圧下とする製造である。この方法
により二次再結晶粒の(110)〈001〉方位の集積
度が高く、B8 が1.870T以上の高磁束密度を有す
る方向性電磁鋼板が得られる。しかし、この製造方法は
ある程度の鉄損の低減は図れるのであるが、未だに二次
再結晶マクロの粒径が10mmオーダと大きく、鉄損に影
響する因子である渦電流損を減らすことができず、良好
な鉄損値が得られていなかった。これを改善するため
に、特公昭57−2252号公報に開示されている鋼板
にレーザ処理を施す方法、さらに特公昭58−2569
号公報に鋼板に機械的な歪みを加える方法など、磁区を
細分化する様々な方法が開示されている。
報では、常温圧延された鋼板に100℃/秒以上の加熱
速度で657℃以上の温度へ超急速焼きなまし処理を施
し、該ストリップを脱炭素処理し、最終高温焼きなまし
処理を施して二次成長を行い、それによって前記ストリ
ップが低減した寸法の二次粒子および応力除去焼きなま
し処理後も有意の変化なしに持続する改善された鉄損を
もつことを特徴とする方法が開示されている。しかし、
この製造方法により単に二次再結晶粒径を微細化するだ
けでは、フォルステライト皮膜上に絶縁皮膜を塗布した
際、従来の磁区の細分化並みの鉄損特性を得ることは困
難であった。
では、十分に低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板を得るこ
とは困難であり、本発明はそれを解決する製造方法を提
供するものである。
決すべく検討を重ねた結果、重量で、 C :0.10%以下、 Si:2.5〜7.0%、 Mn:0.02〜0.15%、 S :0.001〜0.05%、 酸可溶性Al:0.01〜0.04%、 N :0.003〜0.02%、 Cu,Sn,Sb,Cr,Biの少なくとも1種を1.0%以下 含有し、残余はFeおよび不可避的不純物よりなる一方
向性電磁鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延
を実施し、脱炭焼鈍した後、最終仕上焼鈍を施して一方
向性電磁鋼板を製造する方法において、上記冷間圧延に
際し、冷延圧下率を89%超とし、かつ最終板厚0.2
7 mm 以下に圧延されたストリップを、脱炭焼鈍する直前
に290℃/秒以上の加熱速度で700℃超の温度へ加
熱処理することにより、粒径5 mm 以下の二次再結晶粒を
有する極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方
法が得られることを見い出した。
電磁鋼板は、その製造工程の最終焼鈍中に二次再結晶を
十分に起こさせ、所謂ゴス集合組織を得ることにより製
造できる。このゴス集合組織を得るためには、一次再結
晶粒の成長粗大化を抑制し、圧延方向に揃った(11
0)〈001〉方位の再結晶粒のみをある温度範囲で選
択的に成長させる。つまり、二次再結晶させるような素
地を作ってやることが必要である。そのためには、素材
にMnS,AlN,Cu2 Sなどの微細な介在物が一次
再結晶粒の成長の抑制材(インヒビター)として、均一
に分散していなければならない。さらに、一次再結晶の
段階で、(110)面方位再結晶粒をできるだけ増やし
てやる必要がある。
ある程度大きな粒径の二次再結晶粒は圧延方向に揃った
(110)〈001〉方位をもつことができるのである
が、数mm以下の小さな粒径になると圧延方向から大きく
ずれた二次再結晶になるという問題点があった。この傾
向は特に、特開平1−290716号公報のような平均
二次再結晶粒径を低減することにより磁区幅を小さくし
て目標の低鉄損を得る方策をとる場合、どうしても(1
10)〈001〉方位が圧延方向からずれた微細な二次
再結晶粒の比率が多くなり、後の鋼板表面にフォルステ
ライトや絶縁皮膜などの皮膜を付与した際の鉄損値の向
上率が余り大きくならないという問題点があった。
においても圧延方向に揃った(110)〈001〉方位
を得るため、一次再結晶組織の改善について検討を重ね
た結果、冷間圧延の圧延条件と脱炭焼鈍する直前あるい
は昇温段階の条件が、結晶粒径が小さな二次再結晶粒の
方位に大きな影響を及ぼすことを見い出した。すなわ
ち、冷延圧下率を89%超とすることにより、一次再結
晶の段階で、二次再結晶の核となる(110)面方位再
結晶粒の圧延方向に対する集積度を高め、かつ脱炭焼鈍
する直前に290℃/秒以上の加熱速度で700℃超の
温度へ加熱処理することにより、 (110)〈00
1〉方位が圧延方向に揃った5mm以下の微細な二次再結
晶粒が得られることを見い出した。これにより後の鋼板
表面に皮膜を付与した際の鉄損値の向上代が大きく、低
鉄損を得ることが可能となる。
の鉄損の関係を、脱炭焼鈍の加熱速度をパラメータとし
て示す。急速加熱材では圧下率を89%超で良好な磁気
特性が得られている。図2に粒径5mm以下の微細な二次
再結晶粒の(100)極点図を示す。(a)は従来の製
造方法で冷延圧下率が80%の場合、(b)は本発明例
で圧下率が90%の場合の微細二次再結晶粒の方位であ
る。脱炭焼鈍での昇温はいずれの場合も300℃/秒の
加熱速度で実施した。本発明により微細な二次再結晶粒
でも圧延方向に揃った(110)〈001〉方位が得ら
れている。これにより、二次再結晶した鋼板表面のフォ
ルステライトや、絶縁皮膜などにより皮膜張力を付与す
ることにより、大きな鉄損の向上率があり、極めて低い
鉄損値を得ることができる。
前記のように限定した理由を、詳細に説明する。この鋼
成分の限定理由は下記のとおりである。Cについての上
限0.10%は、これ以上多くなると脱炭所要時間が長
くなり、経済的に不利となるので限定した。Siは鉄損
をよくするために下限を2.5%とするが、多すぎると
冷間圧延の際に割れ易く加工が困難となるので上限を
7.0%とする。
に、通常のインヒビター成分として以下の成分元素を添
加することが好ましい。インヒビターとしてMnSを利
用する場合は、MnとSを添加する。Mnは、MnSの
適当な分散状態を得るため、0.02〜0.15%が望
ましい。SはMnS,(Mn・Fe)Sを形成するため
に必要な元素で、適当な分散状態を得るため、0.00
1〜0.05%が望ましい。さらに、インヒビターとし
てAlNを利用する場合は、酸可溶性AlとNを添加す
る。酸可溶性Alは、AlNの適正な分散状態を得るた
め0.01〜0.04%が望ましい。Nも、AlNを得
るため0.003〜0.02%が望ましい。その他、C
u,Sn,Sb,Cr,Biはインヒビターを強くする
目的で1.0%以下において少なくとも1種添加しても
よい。
は連続鋳造法、熱間圧延により中間厚のストリップを得
る。この時ストリップ鋳造法も本発明に適用することも
可能である。さらに、インヒビターとして窒化物を必要
とする場合は、AlNなどの析出のために950〜12
00℃で30秒〜30分の中間焼鈍を行うことが望まし
い。次に、1回の圧延により最終製品厚のストリップを
得る。冷間圧延は(110)〈001〉方位が圧延方向
に高い集積度をもつ数mm以下の微細な二次再結晶粒を得
るため、圧下率89%超で実施する。下限89%超は、
これ以下では(110)〈001〉方位が圧延方向に高
い集積度をもつゴス核が得られないからである。
間圧延中に複数回のパスにより各板厚段階を経て最終板
厚となるが、磁気特性を向上させるため、その少なくと
も1回以上の途中板厚段階において鋼板に100℃以上
の温度範囲で1分以上の時間保持する熱効果を与えても
構わない。以上、最終製品厚まで圧延されたストリップ
に加熱処理を施す。まず、ストリップを290℃/秒以
上の加熱速度で700℃超の温度へ急速加熱する。この
時の加熱速度の下限290℃/秒は、これ以下では二次
再結晶の核となる一次再結晶後での(110)〈00
1〉方位粒が減少し、微細な二次再結晶粒が得られない
ので限定した。また、下限700℃超は、これ以下では
再結晶が開始されないので限定した。なお、この急速加
熱処理は皮膜形成などの問題から、できるだけ還元雰囲
気、あるいは非酸化雰囲気中で実施することが望まし
い。
れる脱炭焼鈍前に行われても、脱炭焼鈍の加熱段階とし
て脱炭焼鈍工程に組み込むことも可能であるが、後者の
方が工程が少ないので望ましい。この後は、湿水素雰囲
気中で脱炭焼鈍を行う、この時製品での磁気特性を劣化
させないため炭素は0.005%以下に低減されなけれ
ばならない。ここで、熱延でのスラブ加熱温度が低く、
AlNのみをインヒビターとして利用する場合は、アン
モニア雰囲気中で窒化処理を付加することもある。さら
に、MgOなどの焼鈍分離剤を塗布して、二次再結晶と
純化のため1100℃以上の仕上焼鈍を行うことで、フ
ォルステライトなどの皮膜を鋼板表面に形成した直径5
mm 以下の微細な二次再結晶粒を得る。
膜の上に、さらに絶縁皮膜を塗布することにより極めて
低い鉄損特性を有する一方向性電磁鋼板が製造される。
以上の磁気特性は、後の歪み取り焼鈍を施しても、変化
しない低鉄損を保持している。なお、得られた製品で、
さらに鉄損を良好にするため、上記一方向性電磁鋼板
に、磁区を細分化するための処理を施すことも可能であ
る。
0mmの3条件の厚さにまで熱間圧延させた熱延板に11
00℃で1分間焼鈍を施した。この後、冷間圧延により
最終板厚0.27mmにまで圧延した。さらに、得られた
ストリップを脱炭焼鈍する際、加熱段階で20℃/秒、
85℃/秒、300℃/秒の3条件で840℃まで加熱
し、その後、同じ840℃の均一温度、湿潤水素中で脱
炭焼鈍し、MgO粉を塗布した後、1200℃に10時
間、水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行った。得られた鋼
板の余剰MgOを除去し、形成されたフォルステライト
皮膜上に、絶縁皮膜を塗布した。表2に、得られた製品
の磁気特性を示す。本発明により、鉄損特性に優れた一
方向性電磁鋼板が得られている。
後、熱間圧延を行い、2.4mmの熱延鋼板を得た。これ
を1100℃で5分間焼鈍を行い、さらに酸洗した後、
冷間圧延を行い0.22mm厚にした。この時の冷延圧下
率は90.8%である。圧延された鋼板を二対の直接通
電加熱ロールにより290℃/秒の加熱速度で845℃
まで加熱した。この後、同じ845℃の均一温度、湿潤
水素中で脱炭焼鈍した。次にMgO粉を塗布した後、1
200℃に10時間、水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行
った。得られた鋼板の余剰MgOを除去し、形成された
フォルステライト皮膜上に、絶縁皮膜を塗布した。これ
により得られた製品の磁気特性は、B8 =1.94T、
W17/50 =0.76w/kgの低い鉄損をもつ一方向性電磁
鋼板が得られた。
る一方向性電磁鋼板を製造することができるので、産業
上の貢献するところが極めて大である。
以下の二次再結晶粒方位の変化を示す極点図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量で、 C :0.10%以下、 Si:2.5〜7.0%、 Mn:0.02〜0.15%、 S :0.001〜0.05%、 酸可溶性Al:0.01〜0.04%、 N :0.003〜0.02%、 Cu,Sn,Sb,Cr,Biの少なくとも1種を1.0%以下 含有し、残余はFeおよび不可避的不純物よりなる一方
向性電磁鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延
を実施し、脱炭焼鈍した後、最終仕上焼鈍を施して一方
向性電磁鋼板を製造する方法において、上記冷間圧延に
際し、冷延圧下率を89%超とし、かつ最終板厚0.2
7 mm 以下に圧延されたストリップを、脱炭焼鈍する直前
に290℃/秒以上の加熱速度で700℃超の温度へ加
熱処理することを特徴とする、粒径5 mm 以下の二次再結
晶粒を有する極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の
製造方法。 - 【請求項2】 急速加熱処理が脱炭焼鈍の加熱段階とし
て行われる請求項1記載の方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP20957793A JP3498978B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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JPH0762438A JPH0762438A (ja) | 1995-03-07 |
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ID=16575143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP20957793A Expired - Lifetime JP3498978B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6004183B2 (ja) * | 2013-02-28 | 2016-10-05 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法 |
MX2016002484A (es) * | 2013-08-27 | 2016-05-31 | Ak Steel Properties Inc | Acero electrico de grano orientado con caracteristicas mejoradas de revestimiento de forsterita. |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20957793A patent/JP3498978B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0762438A (ja) | 1995-03-07 |
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