JP3527309B2 - 超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 - Google Patents
超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法Info
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Description
て用いられる{110}〈001〉方位集積度を高度に
発達させた超高磁束密度一方向性電磁鋼板製造用スラブ
の加熱方法に関する。
他の電気機器の鉄心材料として使用されており、励磁特
性、鉄損特性等の磁気特性が優れていることが要求され
ている。励磁特性を表す数値としては、通常800A/m
の磁場における磁束密度B(これをB8 と以下示す)が
使用される。また鉄損特性を表す代表的数値としては、
W17/50 (周波数50Hzにおいて1.7Tまで磁化させ
た時の単位kgあたりの鉄損)が用いられる。
り、一般的にいって磁束密度が高いほど鉄損はよい。た
だしあまり磁束密度が高くなると、二次再結晶粒が大き
くなることに起因して異常渦電流損失が大きくなり鉄損
を悪くすることがある。これに対しては、磁区制御する
ことによって二次再結晶粒に関係なく鉄損を改善するこ
とができる。また製品板厚も鉄損特性の重要支配因子で
ある。磁束密度を保ちながら板厚を薄くすることによっ
て、渦電流損失は小さくなり鉄損特性を向上させること
ができる。
において、二次再結晶を起こさせて鋼板面に{11
0}、圧延方向に〈001〉を有するいわゆるGoss
組織を発達させることによって得られる。その中でB8
≧1.88Tの優れた励磁特性を持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、田口らによる特公昭40−15644号
公報、および特公昭51−13469号公報が挙げられ
る。Goss組織の二次再結晶を起こさせる主なインヒ
ビターとして前者においては、MnSおよびAlNを、
後者ではMnS,MnSe,Sb等を用いている。上記
特許に基づく製品は現在、世界的規模で生産されてい
る。特公昭40−15644号公報によればその製造方
法は、熱延板焼鈍を施した後、冷延率80〜95%の一
回冷延を行うことを特徴としている。
1.95Tの極めて優れた励磁特性を持つ超高磁束密度
一方向性電磁鋼板が報告されている。その代表的例とし
ては、特開平6−88174号公報が挙げられる。これ
によると、Biを0.0005〜0.05%含有させる
ことを特徴としている。
の高温加熱によっても脱Biが生じる。ガス加熱炉の場
合、高温域である1250〜1310℃以上の均熱温度
の間の平均昇温速度が最大100℃/hr未満と遅いた
め、スラブ表面からの脱Biが顕著である。このような
現象がスラブ加熱段階で生じると、超高磁束密度一方向
性電磁鋼板を得るための所定のBi量が確保できないこ
とがあり、その後の熱延、あるいは熱延板焼鈍における
インヒビターの調整がうまく行われないため、上述した
極めて優れた励磁特性を持つ超高磁束密度一方向性電磁
鋼板が安定して得られないという課題があった。
るために、スラブ鋳造段階で多量に含有させておく必要
があり、製造コストも高かった。これまで、本発明者は
スラブ加熱段階での脱Biを防止するため、ガス加熱炉
における操業条件確立を試みてきた。
としては、高温域である1250〜1310℃以上の均
熱温度の間の平均昇温速度を速くする方策以外には、均
熱温度の低温化と均熱時間の短時間化が考えられる。
短縮化のいずれもが、MnSおよび、またはMnSeの
溶体化不足を生じさせるため、インヒビター調整が不適
切となり、極めて優れた励磁特性を持つ超高磁束密度一
方向性電磁鋼板が得られないばかりでなく、二次再結晶
不良をも生じるという問題があり、解決に至っていな
い。本発明は、かかる問題を回避し、極めて磁束密度の
高い一方向性電磁鋼板用スラブの安定製造を可能にし、
製造コストも下げ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およ
び、またはSe:0.005〜0.040%、酸可溶性
Al:0.010〜0.065%、N:0.0030〜
0.0150%、Bi:0.0005〜0.05%、残
部:Feおよび不可避的不純物からなるスラブを、スラ
ブ表面温度が1250℃〜均熱温度の間を平均300℃
/hr以上で昇温し、かつ均熱温度を1310℃以上に設
定し、以下に示す範囲時間均熱し、B8 ≧1.92Tと
することを特徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板用
スラブの加熱方法。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20
%、Si:2.5〜4.0%、Mn:0.02〜0.3
0%、Sおよび、またはSe:0.005〜0.040
%、酸可溶性Al:0.010〜0.065%、N:
0.0030〜0.0150%、Sn:0.05〜0.
50%、Bi:0.0005〜0.05%、残部:Fe
および不可避的不純物からなるスラブを、1)記載の方
法で加熱し、B8 ≧1.92Tとすることを特徴とする
超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。
%、Si:2.5〜4.0%、Mn:0.02〜0.3
0%、Sおよび、またはSe:0.005〜0.040
%、酸可溶性Al:0.010〜0.065%、N:
0.0030〜0.0150%、Sn:0.05〜0.
50%、Cu:0.01〜0.10%、Bi:0.00
05〜0.05%、残部:Feおよび不可避的不純物か
らなるスラブを、1)記載の方法で加熱し、B8 ≧1.
92Tとすることを特徴とする超高磁束密度一方向性電
磁鋼板用スラブの加熱方法。
%、Si:2.5〜4.0%、Mn:0.02〜0.3
0%、Sおよび、またはSe:0.005〜0.040
%、酸可溶性Al:0.010〜0.065%、N:
0.0030〜0.0150%、Sbおよび、またはM
o:0.003〜0.30%、Bi:0.0005〜
0.05%、残部:Feおよび不可避的不純物からなる
スラブを、1)記載の方法で加熱し、B8 ≧1.92T
とすることを特徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板
用スラブの加熱方法。 5)1)〜4)のいずれかに記載のスラブ加熱を誘導加
熱炉、通電加熱炉等の電気式加熱炉で行い、B8 ≧1.
92Tとすることを特徴とする超高磁束密度一方向性電
磁鋼板用スラブの加熱方法。
はいわゆる超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造におい
て、必須元素となるBiを、スラブ加熱段階で容易に脱
Biすることなく、かつMnS、あるいはMnSeをは
じめとするインヒビターを充分溶体化させるべく種々の
研究を鋭意重ねた結果、Biを含んだMnS、あるいは
MnSeとAlNを主インヒビターとする一方向性電磁
鋼板用スラブを、その表面温度が1250℃〜均熱温度
の間を平均300℃/hr以上で昇温し、かつ均熱温度を
1310℃以上に設定し、以下に示す範囲時間均熱する
ことによって、スラブ加熱段階で容易に脱Biすること
なく、かつインヒビターの溶体化が充分行われ、B8 ≧
1.92Tの極めて磁束密度の高い超高磁束密度一方向
性電磁鋼板を安定して製造し、製造コストも下げること
に成功した。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20
0.03%未満では、熱延に先立つスラブ加熱時におい
て結晶粒が異常粒成長し、製品において線状細粒と呼ば
れる二次再結晶不良を起こすので好ましくない。一方
0.15%を超えた場合では、冷延後の脱炭焼鈍におい
て脱炭時間が長時間必要となり経済的でないばかりでな
く、脱炭が不完全となりやすく、製品での磁気時効と呼
ばれる磁性不良を起こすので好ましくない。
構成する渦電流損失を低減するのに極めて有効な元素で
あるが、2.5%未満では製品の渦電流損失を抑制でき
ない。また4.0%を超えた場合では、加工性が著しく
劣化して常温での冷延が困難になるので好ましくない。
と呼ばれるMnSおよび、またはMnSeを形成する重
要な元素である。0.02%未満では、二次再結晶を生
じさせるのに必要なMnSおよび、またはMnSeの絶
対量が不足するので好ましくない。一方0.30%を超
えた場合は、スラブ加熱時の固溶が困難になるばかりで
なく、熱延時の析出サイズが粗大化しやすくインヒビタ
ーとしての最適サイズ分布が損なわれて好ましくない。
nSおよび、またはMnSeを形成する重要な元素であ
る。上記範囲を逸脱すると充分なインヒビター効果が得
られないので0.005〜0.040%に限定する必要
がある。
鋼板のための主要インヒビター構成元素であり、0.0
10%未満では量的に不足してインヒビター強度が不足
するので好ましくない。一方0.065%超ではインヒ
ビターとして析出させるAlN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。
する重要な元素である。上記範囲を逸脱すると充分なイ
ンヒビター効果が得られないので0.0030〜0.0
150%に限定する必要がある。
晶を安定して得る元素として有効であり、また二次再結
晶粒径を小さくする作用もある。この効果を得るために
は、0.05%以上の添加が必要であり、0.50%を
超えた場合にはその作用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。
元素として有効である。0.01%未満では効果が少な
く、0.10%を超えると製品の磁束密度が低下するの
で好ましくない。
品の二次再結晶を安定して得る元素として有効である。
この結果を得るためには、0.0030%以上の添加が
必要であり、0.30%を超えた場合にはその作用が飽
和するのでコストアップの点から0.30%以下に限定
する。
一方向性電磁鋼板の製造において、そのスラブ中に必須
の元素である。すなわち磁束密度向上効果がある。0.
0005%未満ではその効果が充分に得られず、また
0.05%を超えた場合は磁束密度向上効果が飽和する
だけでなく、熱延板の端部に割れが発生するので好まし
くない。
る。上記のごとく成分を調整した超高磁束密度一方向性
電磁鋼板製造用溶鋼は、通常の方法で鋳造する。特に鋳
造方法に限定はない。次いで鋳造によって製造されたス
ラブを加熱するわけであるが、このスラブ加熱段階での
容易な脱Biを防止するために、スラブ表面温度が12
50℃〜均熱温度の間を平均300℃/hr以上で昇温
し、かつ均熱温度を1310℃以上に設定し、以下に示
す範囲時間均熱することを本発明の特徴としている。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20
止するために、ガス加熱炉における操業条件確立を試み
てきた。しかし通常の加熱条件では、高温域である12
50〜1310℃以上の均熱温度の間の平均昇温速度が
最大100℃/hr未満と遅いため、スラブ表面からの脱
Biが顕著であるため、Biが所定量得られないことが
あった。そのためBiを所定量得るためには、かなりの
量をスラブ鋳造段階で含有させておく必要があった。
て、ガス加熱炉における均熱温度の低温化と均熱時間の
短時間化を試みてきた。しかし、前述したように、均熱
温度の低温化は、MnS、あるいはMnSeの溶体化不
足や不均一分散を生じさせるため、インヒビター調整が
不適切となり、極めて優れた励磁特性を持つ超高磁束密
度一方向性電磁鋼板が得られないばかりでなく、二次再
結晶不良をも生じるという問題があり、解決に至ってい
なかった。
温度の間を平均300℃/hr以上で昇温し、かつ均熱温
度を1310℃以上に設定し、以下に示す範囲時間均熱
することによって、脱Bi挙動がほとんど生じなくなる
ことが明らかになった。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20
%、Mn:0.078%、S:0.025%、酸可溶性
Al:0.025%、N:0.0082%、Bi:0.
0072%を含有するスラブを、その表面温度が設定温
度の1350℃で10分間均熱した時の、1250〜1
350℃の平均昇温速度と加熱均熱後のBi含有量と製
品磁束密度B8 を示す。
iはほとんど生じないため、B8 ≧1.92Tの超高磁
束密度が安定して得られているのに対して、300℃/
hr未満では、脱Biが生じて一部では5ppm 未満となり
B8 <1.92Tの製品が認められる。これは、125
0℃以上の高温域における短時間加熱によって、脱Bi
挙動がほとんど生じなくなったことを示していると考え
られる。
1310℃となるように均熱温度を設定し、1250℃
〜均熱温度の平均昇温速度を300℃/hrで加熱した時
の、均熱温度と均熱時間と製品磁束密度B8 を示す。均
熱時間が5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度
(℃)+520の範囲でB8 ≧1.92Tの超高磁束密
度が安定して得られている。
を超えた場合は一部脱Biが生じて5ppm 未満となって
いるために、5分間未満では脱Biが生じていないが、
MnSの溶体化が充分に行われていないためにB8 <
1.92Tの製品が認められると考えられる。図1,2
に示す現象は、スラブ成分にSn、さらにはCuを含ん
でも、あるいはSbおよび、またはMoを含んでも変わ
らない。
あるいはその後の熱延板焼鈍におけるMnS、あるいは
MnSeとAlNといったインヒビターの調整がBiを
介して極めてうまく行われ、その結果、{110}〈0
01〉方位集積度の極めて優れたB8 ≧1.92Tの安
定かつ低コスト製造可能となったと考えられる。ところ
でこれまで述べてきたスラブ加熱を行う炉としては、誘
導加熱炉あるいは通電加熱炉といった電気式加熱炉が適
している。
n:0.08%、S:0.025%、酸可溶性Al:
0.025%、N:0.0082%、Bi:0.007
8%を含有するスラブを、その表面温度が1350℃と
なるように、ガス加熱炉と誘導加熱炉で加熱し、その温
度で30分間均熱した。加熱均熱後のBi含有量を、そ
の時のスラブ表面温度1250〜1350℃の間の平均
昇温速度とともに表1に示す。表1より明らかなよう
に、誘導加熱は昇温速度を300℃/hrにできるため、
脱Biが防止できることがわかる。
3.29%、Mn:0.08%、S:0.025%、酸
可溶性Al:0.025%、N:0.0084%、S
n:0.12%、Bi:0.0010%を含有するスラ
ブを、その表面温度が1340℃となるように、ガス加
熱炉と誘導加熱炉で加熱し、その設定温度で30分間均
熱した。加熱均熱後のBi含有量を、その時のスラブ表
面温度1250〜1340℃の間の平均昇温速度ととも
に表2に示す。表2より明らかなように、誘導加熱は昇
温速度を300℃/hrにできるため、脱Biが防止でき
ることがわかる。
コイルに1100℃の焼鈍を施し、一回冷延で0.22
0mm厚とした。引き続き850℃で脱炭焼鈍を行い、M
gOを主成分とする一次被膜・焼鈍分離剤を塗布後、1
200℃の仕上げ焼鈍を行った。水洗後、60mm幅×3
00mm長に剪断し、850℃で歪取り焼鈍を行った後磁
気測定に供した。製品磁束密度を表3に示す。表3より
明らかなように、Biが4ppm 含有しているスラブを後
工程処理した場合、B8 ≧1.92Tの超高磁束密度は
得られない。
ーを照射し、磁区細分化処理を行った。その結果を表4
に示す。表4で明らかなように、本発明材は磁束密度が
極めて高いため、磁区細分化によって0.70W/kg以
下の従来法では到底得られないような鉄損特性を得るこ
とができた。
3.30%、Mn:0.08%、Se:0.026%、
酸可溶性Al:0.026%、N:0.0084%、S
n:0.12%、Cu:0.074%、Bi:0.00
10%を含有するスラブ6枚を、誘導加熱炉でその表面
温度が1330℃となるように、1250〜1330℃
の間の平均昇温速度100℃/hrと300℃/hrで加熱
し、その温度で40分間均熱した。
8 を表5に示す。昇温速度はスラブ表面温度1250〜
1330℃の間の平均値を示す。表5より明らかなよう
に、平均昇温速度300℃/hrとすることによって、脱
Biがほとんど起こらないためB8 ≧1.92Tが安定
して得られている。
3.30%、Mn:0.08%、S:0.025%、酸
可溶性Al:0.026%、N:0.0084%、S
n:0.12%、Cu:0.074%を含有する溶鋼に
Biを0.048%添加含有したスラブ10枚を、その
表面温度が1360℃となるように、誘導加熱炉で加熱
し、その温度で40分間と60分間均熱した。この時の
スラブ表面温度1250〜1360℃の間の平均昇温速
度は400℃/hrである。
熱均熱後のBi含有量と製品磁束密度B8 を表6に示
す。表6より明らかなように、均熱時間を40分間とす
ることによって、脱Biがほとんど起こらないためB8
≧1.92Tが安定して得られている。
3.24%、Mn:0.08%、Se:0.025%、
酸可溶性Al:0.027%、N:0.0085%、S
n:0.12%、Cu:0.072%を含有する溶鋼に
Biを0.0033%添加含有したスラブ4枚を、その
表面温度が1450℃となるように、通電導加熱炉で加
熱後、その温度で2分間と10分間均熱した。この時の
スラブ表面温度1250〜1360℃の間の平均昇温速
度は350℃/hrである。
熱均熱後のBi含有量と製品磁束密度B8 を表7に示
す。表7より明らかなように、均熱時間を10分間とす
ることによって、MnSeの溶体化が充分行われ、B8
≧1.92Tが得られている。
3.15%、Mn:0.08%、Se:0.026%、
酸可溶性Al:0.026%、N:0.0084%、S
b:0.025%、Mo:0.011%、Bi:0.0
008%を含有するスラブを、その表面温度が1310
℃となるように、ガス加熱炉と誘導加熱炉で加熱後、そ
の温度で30分間均熱した。なおスラブ表面温度125
0〜1310℃の間の平均昇温速度はガス炉が100℃
/hr、誘導加熱炉が400℃/hrで行った。
施し、中間焼鈍を挟む二回冷延で0.220mm厚とし
た。引き続き850℃で脱炭焼鈍を行い、MgOを主成
分とする一次被膜・焼鈍分離剤を塗布後、1200℃の
仕上げ焼鈍を行った。水洗後、60mm幅×300mm長に
剪断し、850℃で歪取り焼鈍を行った後磁気測定に供
した。加熱均熱後のBi量と製品磁束密度を表8に示
す。表8より明らかなように、昇温速度を400℃/hr
とすることによって、脱Biが生じないため、B8 ≧
1.92Tが得られることがわかる。
スラブを、その表面温度が1250℃〜均熱温度の間を
平均300℃/hr以上で昇温し、かつ均熱温度を131
0℃以上に設定し、以下に示す範囲時間均熱すると、脱
Biがほとんどなくなり、インヒビターの調整が可能と
なる。このことによってB8 ≧1.92Tの極めて磁束
密度の高い製品が安定かつ低コストで得られるととも
に、磁区細分化処理後の鉄損特性も極めて優れており、
工業的に非常に価値の高い有益なものといえる。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20
熱後のBi含有量と製品磁束密度B8 を示す図表。
図表。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 Sおよび、またはSe:0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Bi:0.0005〜0.05%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなるスラブを、ス
ラブ表面温度が1250℃〜均熱温度の間を平均300
℃/hr以上で昇温し、かつ均熱温度を1310℃以上に
設定し、以下に示す範囲時間均熱することを特徴とする
超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 5≦均熱時間(分)≦−0.35×均熱温度(℃)+5
20 - 【請求項2】 重量%で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 Sおよび、またはSe:0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Sn:0.05〜0.50%、 Bi:0.0005〜0.05%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなるスラブを、請
求項1記載の方法で加熱することを特徴とする超高磁束
密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 - 【請求項3】 重量%で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 Sおよび、またはSe:0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Sn:0.05〜0.50%、 Cu:0.01〜0.10%、 Bi:0.0005〜0.05%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなるスラブを、請
求項1記載の方法で加熱することを特徴とする超高磁束
密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 - 【請求項4】 重量%で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 Sおよび、またはSe:0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Sbおよび、またはMo:0.003〜0.30%、 Bi:0.0005〜0.05%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなるスラブを、請
求項1記載の方法で加熱することを特徴とする超高磁束
密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4いずれかに記載のスラブ加
熱を誘導加熱炉、通電加熱炉等の電気式加熱炉で行うこ
とを特徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブ
の加熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04761895A JP3527309B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04761895A JP3527309B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08246054A JPH08246054A (ja) | 1996-09-24 |
JP3527309B2 true JP3527309B2 (ja) | 2004-05-17 |
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ID=12780215
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---|---|---|---|
JP04761895A Expired - Lifetime JP3527309B2 (ja) | 1995-03-07 | 1995-03-07 | 超高磁束密度一方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3527309B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023074908A1 (ja) | 2021-10-29 | 2023-05-04 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板 |
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1995
- 1995-03-07 JP JP04761895A patent/JP3527309B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2023074908A1 (ja) | 2021-10-29 | 2023-05-04 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法および方向性電磁鋼板 |
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