JP4826312B2 - 二方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
このような磁気特性を実現するためには、鉄の磁化容易軸である<001>軸を使用磁界方向に集積させることが有効とされている。
一方、二方向性電磁鋼板は、鋼板面内の二方向に優れた磁気特性を示すという優れた特長を有するものの、未だ実用化には到っていない。
その原因として、二方向に集積した集合組織を形成するためには、特殊な設備の導入が必要なこと、さらにその製法自体が極めて難しいことが挙げられる。
従って、二方向性電磁鋼板を、EI型コアのような打ち抜き加工が必要な用途に用いる場合を考えると、ダレ等の問題が生じる粗大粒ではなく、一次再結晶のみの小径粒でキューブ方位を得ることが必要となる。
ゴス方位の単結晶は、圧下率:70%程度の圧延を行ったのち、再結晶焼鈍を行うと、初期方位であるゴス方位に再び高度に集積する特異的な方位である。そこで、ここに、外乱を加えることで他方位の形成ができないかと、繰り返し実験を行った。
通常の二次再結晶法によって得た方向性電磁鋼板を、酸洗して、フォルステライト被膜を除去した素材に対して、10%CO-4.2%H2O-H2(balance)の混合雰囲気中にて700℃,48時間の浸炭処理を施し、鋼中に100ppmの炭素を含有させた。また、比較のため、N2雰囲気中で700℃,48時間の焼鈍を行った素材(C量:10ppm)も用意した。これらの素材に対し、炭化物析出のために900℃,60sの均熱を施し、その冷却過程を10℃/s,30℃/s,50℃/sの3条件で冷却する焼鈍を施した。さらに、50℃/sで冷却を施したものには、400℃,30sの時効処理を施した。これらの処理により、浸炭処理を施した素材の結晶中に種々の炭化物を析出させた。
これに、圧下率:10%、30%、50%、70%、80%となる圧延を行った。圧延は、ロール温度を室温,50℃,100℃,150℃,200℃として実施したのち、650℃,2minの再結晶焼鈍を湿潤雰囲気で行った。焼鈍後の鋼中C量はいずれも50ppm未満であった。
なお、キューブ方位の集積度は、ランダム強化に対するキューブ強度の比(以下、ランダム強度比という)で示すものとし、特にこのランダム強度比が4以上の場合を集積度が良好と判断し、表中に○で示した。
また、特に時効処理によって炭化物を粗大化した場合と、ロール温度が100℃以上の温間圧延とした場合に、高い集積度が得られることが判明した。
前述したとおり、通常、ゴス方位を、圧延して再結晶させた場合、再びゴス方位に集積することが知られている。実際に、浸炭処理を行わなかった素材は、ゴス方位に集積していた(図1;条件1等)。
同図に示したとおり、従来法に従った場合(条件1)には、従来のようなゴス方位しか得られなかったのに対し、浸炭処理を行った場合(条件10)、さらに浸炭処理に加えて、時効処理および温間圧延を行った場合(条件16)には、高いランダム強度比を得ることができた。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
(1)質量%で、C:0.005%以上 0.030%以下およびSi:2.0%以上 4.5%以下を含有し、フォルステライト膜を有しない二次再結晶後の方向性電磁鋼板を、100〜400℃の温度域で焼鈍し、ついで50%以上の圧下率で圧延したのち、再結晶焼鈍を行い、再結晶後の結晶粒径を最終板厚の1/2以下としたことを特徴とする二方向性電磁鋼板の製造方法。
すなわち、本発明によれば、二方向に対して磁気特性が良好な二方向性電磁鋼板を、工業的に安定して製造することができる。
本発明は、フォルステライト被膜を有しない方向性電磁鋼板を素材とする。なお、ゴス方位に高度に集積したものであれば、必ずしも方向性電磁鋼板に限らなくてもよいと考えられるが、最も簡単に得ることができる素材は方向性電磁鋼板であり、これに代わるものは、現在存在しないと考えられる。
これらの成分の含有量については、以下に示すように、従来から一般的な量とするのが好ましい。
Mn:0.01〜0.5%,Sb:0.2%以下,Sn:0.2%以下,Ni:0.5%以下,Cu:0.5%以下, Cr:0.5%以下,P:0.3%以下。
すなわち、この再結晶焼鈍では、再結晶とそれに引き続く正常粒成長を生じさせることにより、得られた結晶組織が{100}<001>に強く集積し、圧延方向と圧延直角方向の二方向に対して良好な磁気特性を示す電磁鋼板が得られる。ここで、再結晶焼鈍を過度に行うと異常粒成長を生じて集合組織が劣化するので、再結晶焼鈍は、結晶粒径が少なくとも板厚の1/2以下の再結晶組織が得られる条件で行う必要がある。
なお、絶縁被膜の種類については、絶縁効果を有するものであれば特に限定されない。つまり、従来公知の絶縁被膜のいずれもが適合する。例えば、方向性電磁鋼板に対して一般的に使用される、特開昭50-79442号公報や特開昭48-39338号公報に開示の、リン酸塩−クロム酸−コロイダルシリカを含有する塗布液を鋼板に塗布し、800℃程度で焼き付ける方法でもよいし、無方向性電磁鋼板に使用される特公昭55-1348号公報に開示の、リン酸、クロム酸、硼酸、チオ結合を有する水溶性有機化合物、およびミョウバンを混合した処理液を塗布する方法など、従来から公知のどのような絶縁被膜も使用可能である。
Si:3.3%を含有する二次再結晶後の方向性電磁鋼板に酸洗を施し、フォルステライト被膜を除去した素材に対して、CO,H2Oの濃度バランスを5条件で変化させ、残部はH2からなる混合雰囲気中にて700℃,48時間の浸炭処理を施し、鋼中に10ppm,30ppm,50ppm,60ppm,100ppm,105ppmのCを含有させた。ついで、炭化物析出制御のために200℃,30sの時効処理を施し、結晶中に炭化物を析出させた。その後、圧下率:10%、50%、80%の圧延を行い、最終板厚を0.20mmとした。この圧延に際し、ロール温度は室温で行った。また、再結晶焼鈍は湿潤雰囲気で800℃,1minの条件で行った。再結晶焼鈍後の鋼板中のC量はいずれも50ppm未満であり、結晶粒径はいずれも最終板厚の1/2以下であった。
得られた鋼板のキューブ方位の集積度ならびに圧延方向(L方向)および圧延直角方向(C方向)のB50(L)およびB50(C)について調べた結果を表2に示す。
なお、キューブ方位の集積度は、ランダム強度比で示すと共に、このランダム強度比が4以上の場合を集積度が良好と判断し、表中に○で示した。
これに対し、本発明の要件を満足しなかったものは、本発明ほど強いキューブ方位への集積は見られず、図1の条件1に示したような、非常に先鋭なゴス組織({110}<001>)を呈していた。
焼鈍分離剤としてアルミナを用い、フォルステライト被膜を形成させなかったSi含有量:2.5%の方向性電磁鋼板に対して、CO:5.0%,H2O:3.7%、残部はH2からなる混合雰囲気中にて700℃,48時間の浸炭処理を施し、鋼中に80ppmの炭素を含有させた。ついで、炭化物析出制御のための250℃,30sの時効処理の有無によって、結晶中における炭化物析出状態を変化させた。その後、圧下率:30%、80%の圧延を行い、最終板厚を0.10mmとした。この圧延は、ロール温度が室温と150℃の2条件で行った。また、再結晶焼鈍は750℃,2minの条件で行い、湿潤雰囲気で700℃,1minの脱炭焼鈍を行った。脱炭焼鈍後の鋼中C量はいずれも50ppm未満であり、結晶粒径はいずれも最終板厚の1/2以下であった。
得られた鋼板のキューブ方位の集積度ならびに圧延方向(L方向)および圧延直角方向(C方向)のB50(L)およびB50(C)について調べた結果を表2に示す。
なお、キューブ方位の集積度は、ランダム強度比で示すと共に、このランダム強度比が4以上の場合を集積度が良好と判断し、表中に○で示した。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.005%以上 0.030%以下およびSi:2.0%以上 4.5%以下を含有し、フォルステライト膜を有しない二次再結晶後の方向性電磁鋼板を、100〜400℃の温度域で焼鈍し、ついで50%以上の圧下率で圧延したのち、再結晶焼鈍を行い、再結晶後の結晶粒径を最終板厚の1/2以下としたことを特徴とする二方向性電磁鋼板の製造方法。
- 質量%で、C:0.005%以上 0.030%以下およびSi:2.0%以上 4.5%以下を含有し、フォルステライト膜を有しない二次再結晶後の方向性電磁鋼板を、ロール温度を100℃以上 としたワークロールを用いて50%以上の圧下率で圧延したのち、再結晶焼鈍を行い、再結晶後の結晶粒径を最終板厚の1/2以下としたことを特徴とする二方向性電磁鋼板の製造方 法。
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