JP4213784B2 - 一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は変圧器等の鉄心に使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。
【０００２】
【従来の技術】
一方向性電磁鋼板は主に変圧器や発電機の鉄心材料に使用される。一方向性電磁鋼板は製造工程の仕上焼鈍において二次再結晶を利用して｛１１０｝＜００１＞方位、いわゆるゴス方位に高度に集積させた組織として低鉄損を得ている。二次再結晶を安定して発現させるには、組織、集合組織、インヒビターを制御することが重要である。一方向性電磁鋼板の代表的な製造方法としては、米国特許１９６５５５９号、米国特許２５３３３５１号、米国特許２５９９３４０号などが上げられ、インヒビターとしてＭｎＳを用い、中間焼鈍を含む複数の冷延と複数の焼鈍を施すことを特徴としている。しかし、これらの方法では工程が多く、製造コストの上昇は免れなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した通り、一方向性電磁鋼板の製造方法に関する従来技術では、低コスト化、生産性の向上については満足できるものではなかった。本発明は、このような一方向性電磁鋼板製造上の課題に対して、Ｓｉ量をはじめとする成分、板厚、製品平均結晶粒径、さらには結晶方位の組み合わせを抜本的に見直し、製造工程を簡素化することにより安価で生産性が高く、かつ磁気特性も従来と同等以上である一方向性電磁鋼板の製造方法を提案するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）質量％で、
Ｃ ：０．０２〜０．１５％、Ｓｉ：２．５〜４．０％、
Ｍｎ：０．０２〜０．２０％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１５〜０．０６５％、
Ｎ ：０．００３０〜０．０１５０％、
ＳおよびＳｅの１種または２種を合計で：０．００５〜０．０４０％
を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなるスラブをスラブ加熱したのち熱延したコイル、または前記スラブと同一成分からなる溶鋼から直接鋳造されたコイルを出発材として、９００〜１１００℃で熱延板焼鈍し、次いで８０〜８６％の圧下率で冷延した後、脱炭焼鈍し、さらに最終仕上焼鈍した後、最終コ−ティングを施して、板厚が０．２０〜０．５５mm、平均結晶粒径が１．５〜５．５mm、Ｗ_17/50 が下記式で示される範囲内にあり、１．８０≦Ｂ₈ （Ｔ）≦１．８８の製品を得ることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
０．５８８４ｅ^{1.9154 × t} ≦Ｗ_17/50 （W/kg）≦０．７５５８ｅ^{1.7378 × t}
但し、ｔは板厚（mm）
（２）鋼成分として、さらに質量％で、Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，ＭｏおよびＢの１種または２種以上を各々０．００３〜０．３％含有することを特徴とする前記（１）記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明者らは、一方向性電磁鋼板の鉄損特性や製造工程に対して具備すべき条件について種々検討を加えた結果、Ｓｉ量をはじめとする成分、板厚、製品平均結晶粒径、さらには結晶方位の組み合わせを抜本的に見直し、製造工程を簡素化することにより安価で生産性が高く、かつ磁気特性も従来と同等以上である一方向性電磁鋼板の製造方法を提供することに成功した。
【０００６】
本発明の成分組成の限定理由を説明する。
Ｃは、０．０２％未満であれば２次再結晶が不安定となり、０．１５％超では脱炭所要時間が長くなり経済的に不利となるため、０．０２〜０．１５％とした。
【０００７】
Ｓｉは、２．５％未満では渦電流損が増大し良好な鉄損が得られず、４．０％を超えると冷延性が著しく劣下するため、２．５〜４．０％とした。
【０００８】
Ｍｎは、一方向性電磁鋼板としての磁気特性を得るための二次再結晶を左右する主要インヒビター構成元素である。０．０２％未満では二次再結晶を生じさせるのに必要なＭｎＳの絶対量が不足し、０．２０％を超えるとスラブ加熱時のＭｎＳ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なってインヒビターとしての適切サイズ分布が損なわれて磁気特性を劣化させるため、０．０２〜０．２０％とした。
【０００９】
ＳおよびＳｅは、ＭｎＳやＭｎＳｅを形成するために必要な元素であり、これらの１種または２種を合計で０．００５〜０．０４０％添加する。これらの１種または２種の合計が下限０．００５％未満ではＭｎＳ、ＭｎＳｅの絶対量が不足し、一方０．０４０％を超えると熱間割れを生じ、また最終仕上焼鈍での純化が困難となるためである。
【００１０】
Ｓｏｌ．ＡｌはＡｌＮを形成するために必要な元素で、０．０１５％未満ではＡｌＮの絶対量が不足し、０．０６５％を超えるとＡｌＮの適当な分散状態が得られないため、０．０１５〜０．０６５％とする。
【００１１】
Ｎは、ＡｌＮを形成するために必要な元素であり、０．００３０％未満ではＡｌＮの絶対量が不足し、０．０１５０％を超えるとＡｌＮの適当な分散状態が得られないため、０．００３０〜０．０１５０％とする。
【００１２】
Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，ＭｏおよびＢは粒界に偏析して２次再結晶を安定化させる元素であり必要に応じて添加するが、各々の元素量が０．００３％未満では偏析量が不足し、０．３％超では経済的に見合わず脱炭性も悪化するので各々０．００３〜０．３％とする。添加する元素は１種ても良いし、２種以上添加しても良い。
【００１３】
次に、本発明の製造方法について説明する。
上記のごとく成分調整した溶鋼は、スラブ、または直接鋼帯に鋳造される。スラブに鋳造した場合は、通常の熱延方法でコイルに仕上げられる。
【００１４】
熱延コイルは引き続き熱延板焼鈍を行い、インヒビターの析出制御を行う。熱延板焼鈍では９００〜１１００℃で３０秒〜３０分間焼鈍することを特長としている。９００℃未満ではインヒビターの析出不足で二次再結晶が安定せず、１１００℃を超えるとインヒビターの粗大化による二次再結晶不良が発生しやすくなるためである。
【００１５】
一方向性電磁鋼板の冷延は、通常中間焼鈍を挟む２回以上の冷延によって製造されるが、本発明では一回の冷延で製造するのが特徴であり、低コスト化、生産性の向上が図れる。冷延は８０〜８６％の圧下率で行う。
【００１６】
図１に、Ｃ：０．０６６％、Ｓｉ：３．００％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２５％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３１％、Ｎ：０．００９０％を含有するスラブを熱延後、１０８０℃の熱延板焼鈍を行い、種々の圧下率で冷延し０．３００mmに仕上げ、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍を行った製品の冷延における圧下率とＷ_17/50 との関係を示す。
【００１８】
図１の実験では、冷延率が８０％未満や８６％を超えると、一部二次再結晶不良部があった。８０〜８６％では、平均結晶粒径は２．２〜２．６mmであった。
また図１より、冷延の圧下率が８０％未満や８６％を超えると鉄損のばらつきが大きく、鉄損が悪いものが発生する場合があることが分かる。冷延の圧下率が８０〜８６％では安定して所期の鉄損（０．５８８４ｅ^{1.9154 × t} ≦Ｗ_17/50 （W/kg）≦０．７５５８ｅ^{1.7378 × t} （但し、ｔは板厚（mm））を得られる。
【００１９】
脱炭焼鈍の条件は特に規定はしないが、好ましくは７００〜９００℃の温度範囲で３０秒から３０分間、湿潤水素または湿潤水素と窒素の混合雰囲気で行うのが良い。
脱炭焼鈍後の鋼板表面には、仕上焼鈍における焼き付き防止、および絶縁皮膜形成のため、通常の方法で焼鈍分離剤を塗布する。
【００２０】
仕上焼鈍は、１０００℃以上で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。
その後は、余分な焼鈍分離剤を除去し、コイルセットを矯正するための平坦化焼鈍を行い、同時に二次皮膜を塗布、焼き付けする。
【００２１】
製品板厚は、０．２０mmより薄くなった場合、履歴損が増大したり、生産性が低下するので好ましくない。０．５５mmを超えた場合は、渦電流損が増大したり、脱炭時間が長くなることによる生産性の低下が生ずるので好ましくない。
【００２２】
製品の平均結晶粒径は、１．５mmより小さくなった場合、履歴損が増大するので好ましくない。また５．５mmを超えた場合は、渦電流損が増大するので好ましくない。
なお、米国特許２５３３３５１号公報、およびＭ．Ｆ．Ｌｉｔｔｍａｎｎらによる米国特許２５９９３４０号公報による製品の平均結晶粒径は、１．０〜１．４mmである。
【００２３】
図２に、Ｃ：０．０６５％、Ｓｉ：３．００％、Ｍｎ：０．０８％、Ｓ：０．０２６％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３０％、Ｎ：０．００８９％を含有するスラブを熱延後、１０８０℃の熱延板焼鈍し、圧下率８５％の一回冷延により板厚０．２０〜０．５５mmに仕上げ、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍を行った製品の板厚とＷ_17/50 の関係を示す。Ｓｉ量をはじめとする成分、板厚、製品平均結晶粒径、さらには結晶方位の組み合わせを抜本的に見直し、製造工程をこれまでにない簡素なものにすることによって、
０．５８８４ｅ^{1.9154 × t} ≦Ｗ_17/50 （W/kg）≦０．７５５８ｅ^{1.7378 × t}
（但し、ｔは板厚（mm）
に示される、安価で生産性が高く、かつ磁気特性も従来と同等以上である一方向性電磁鋼板を得られている。
【００２５】
【実施例】
［実施例１］
成分系Ａとして、［Ｃ］０．０５２％、［Ｓｉ］２．９５％、［Ｍｎ］０．０７％、［Ｓ］０．０２６％、［Ｓｏｌ．Ａｌ］０．０２３％、［Ｎ］０．００８９％を含有するスラブをスラブ加熱後、熱間圧延し種々の板厚のホットコイルとした。そして、１０５０℃で熱延板焼鈍し、種々の圧下率の一回冷延によって製品板厚０．３００mmとした。その後、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍し製品とした。
【００２６】
一方、従来法を成分系Ｂとして［Ｃ］０．０３９％、［Ｓｉ］３．０８％、［Ｍｎ］０．０６％、［Ｓ］０．０２３％、［Ｓｏｌ．Ａｌ］０．００１％、［Ｎ］０．００３８％を含有するスラブをスラブ加熱後、熱間圧延し２．３mm厚のホットコイルとした。そして、８４０℃の中間焼鈍を挟む二回の冷延で製品板厚０．３００mmとした。その後、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍し製品とした。表１に示すように本発明例は、一回冷延法でかつ冷延の生産性高く、良好な磁気特性を得られていることが分かる。
【００２７】
【表１】

【００３４】
［実施例４］
［Ｃ］０．０５０％、［Ｓｉ］３．０４％、［Ｍｎ］０．０８％、［Ｓ］０．０１３％、［Ｓｅ］０．０１３％、［Ｓｏｌ．Ａｌ］０．０２２％、［Ｎ］０．００８９％を含有し、これに加えＳｂ、Ｓｎ、Ｃｕ、ＭｏおよびＢを種々の量含有するスラブをスラブ加熱後、熱間圧延し２．０mm厚のホットコイルとした。そして、１０６０℃で熱延板焼鈍し、８５％の一回冷延で製品板厚０．３００mmとした。その後、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍し製品とした。表４に示すように本発明例は、一回冷延法でかつ良好な磁気特性を得られていることが分かる。
【００３５】
【表４】

【００３６】
［実施例５］
［Ｃ］０．０５０％、［Ｓｉ］３．０６％、［Ｍｎ］０．０８％、［Ｓ］０．０２２％、［Ｓｏｌ．Ａｌ］０．０２３％、［Ｎ］０．００９２％を含有する溶鋼から２．０mm厚のコイルに直接鋳造した。そして、１０６０℃で熱延板焼鈍し、８５％の一回冷延で製品板厚０．３００mmとした。その後、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍、平坦化・二次皮膜塗布焼き付け焼鈍し製品とした。表５に示すように本発明例は、一回冷延法でかつ良好な磁気特性を得られていることが分かる。
【００３７】
【表５】

【００３８】
【発明の効果】
以上ごとく本発明によれば、安価で生産性高くかつ磁気特性も従来と同等以上の一方向性電磁鋼板を製造でき、その工業的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｓｉ：３．００％の場合の冷延率と鉄損の関係図である。
【図２】 Ｓｉ：３．００％、Ｂ₈ ：１．８７Ｔ、平均粒径：２．４mmの場合の板厚と鉄損の関係図である。

Claims (2)

1. 質量％で、
   Ｃ ：０．０２〜０．１５％、
   Ｓｉ：２．５〜４．０％、
   Ｍｎ：０．０２〜０．２０％、
   Ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１５〜０．０６５％、
   Ｎ ：０．００３０〜０．０１５０％、
   ＳおよびＳｅの１種または２種を合計で：０．００５〜０．０４０％
   を含有し、残部はＦｅ及び不可避的不純物よりなるスラブをスラブ加熱したのち熱延したコイル、または前記スラブと同一成分からなる溶鋼から直接鋳造されたコイルを出発材として、９００〜１１００℃で熱延板焼鈍し、次いで８０〜８６％の圧下率で冷延した後、脱炭焼鈍し、さらに最終仕上焼鈍した後、最終コ−ティングを施して、板厚が０．２０〜０．５５mm、平均結晶粒径が１．５〜５．５mm、Ｗ_17/50 が下記式で示される範囲内にあり、１．８０≦Ｂ₈ （Ｔ）≦１．８８の製品を得ることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
   ０．５８８４ｅ^{1.9154 × t} ≦Ｗ_17/50 （W/kg）≦０．７５５８ｅ^{1.7378 × t}
   但し、ｔは板厚（mm）
2. 鋼成分として、さらに質量％で、Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，ＭｏおよびＢの１種または２種以上を各々０．００３〜０．３％含有することを特徴とする請求項１記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。

Images