JP5754115B2 - 方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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さらには、これらのインヒビターの働きを強化するために、特許文献3にはPb、Sb、Nb、Teを利用する方法が、特許文献4にはZr、Ti、B、Nb、Ta、V、Cr、Moを利用する方法が開示されている。
その結果、仕上焼鈍後、析出物(主に炭化物)が形成され、鋼中に析出物が留まっているために、鉄損(ヒステリシス損)が増大することが明らかとなった。更に、この鉄損劣化は単なるNb析出物の総量では評価できないことも新規に見出した。
また、鋭意調査の結果、析出物径として0.1μm程度以下の微細なNbC生成量が多いほど鉄損の劣化は顕著であり、反対に粗大なNbCの生成はあまり鉄損を劣化させないことが分かった。更に、製品板に対して熱処理のみを行う場合よりも、製品板に対して曲げ加工を行った後に熱処理を行う場合の方が微細なNb析出物が顕著に増加することを見出した。これは、加工により鋼板内に導入された歪がNb析出物の核となること、すなわち、析出物生成サイトの増加による結果と考えられる。
[1] mass%で、C:0.002〜0.100%、Si:2.0〜8.0%、Mn:0.005〜1.00%、Al:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下で含有し、さらにNb:0.001〜0.015%を含み、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するスラブに対して熱間圧延し、次いで、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施し再結晶焼鈍し、仕上焼鈍後、仕上焼鈍温度から600℃まで0.3℃/分以下の平均冷却速度で冷却することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
[2]前記[1]において、さらに、成分組成として、mass%で、Ni:0.01〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、P:0.005〜0.50%、Sb:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%,Mo:0.005〜0.10%、B:0.0002〜0.0025%、V:0.001〜0.010%、Ta:0.001〜0.010%のうち、いずれか一種または二種以上を含有することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
[3]mass%で、C:0.005%未満、Si:2.0〜8.0%、Mn:0.005〜1.00%、Nb:0.001〜0.015%を含有し、かつAl:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下で、残部Feおよび不可避的不純物からなり、さらに、固溶Nb量が0.0006%以下であることを特徴とする方向性電磁鋼板。
本発明の成分組成の限定理由について説明する。
C:0.002〜0.100%
Cは0.100%を超えると、再結晶焼鈍(脱炭焼鈍)後に磁気時効の起こらない範囲である0.005%未満に低減することが困難になる。一方、0.002%に満たないとNb炭化物のインヒビター効果が発揮されず、磁気特性劣化を引き起こす。よって、Cは0.002%以上0.100%以下とする。
Siは鋼の比抵抗を高め、鉄損を改善させるために必要な元素である。2.0%未満だと十分な効果が得られない。一方、8.0%を超えると鋼の加工性が劣化し、圧延が困難となる。よって、Siは2.0%以上8.0%以下とする。
Mnは熱間加工性を良好にするために必要な元素である。0.005%未満だと十分な効果が得られない。一方、1.00%を超えると製品板の磁束密度が低下する。よって、0.005%以上1.00%以下とする。
Nbは本発明の根幹を成す元素であり、本発明では、Nbの炭化物をインヒビターとして用いるところに特徴がある。そのため、Nbを0.001%以上0.015%以下の範囲で添加させることが必須である。Nbが多いとヒステリシス損は増加する傾向が認められるため、好ましくは、0.001%以上0.005%以下である。
Alは0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下に低減することが、鋼板を良好に二次再結晶させる上で必須である。Al、N、S、Seは極力低減することが磁気特性の観点からは望ましいが、低減するためにコスト高となる場合がある。これらを考慮した場合、Al:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下であれば鋼中に残存させても問題はない。よって、Al:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下とする。AlとSeは仕上焼鈍時に鋼中から純化することが困難な元素であることから、Alは0.008%以下、Seは0.002%以下とすることが好ましい。また、N、Sの軽元素は鋼スラブ作成前の成分調整時に完全に除去する事は困難であり、特殊な処理を行わない場合は、0.002%ほど鋼中に残存しているのが一般的である。
Ni:0.01〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、P:0.005〜0.50%、Sb:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%,Mo:0.005〜0.10%、B:0.0002〜0.0025%、V:0.001〜0.010%、Ta:0.001〜0.010%のうち、いずれか一種または二種以上を含有する。
鉄損を低減させる目的で、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%, P:0.005〜0.50%のうちいずれか一種または二種以上を添加できる。また磁束密度を向上させる目的で、Ni:0.01〜1.50%、Sb:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%、Mo:0.005〜0.10%、B:0.0002〜0.0025%、V:0.001〜0.010%、Ta:0.001〜0.010%のうち、いずれか一種または二種以上を添加できる。それぞれの元素の添加量が下限量より少ない場合には磁気特性向上効果がなく、上限量を超えると二次再結晶粒の発達が抑制され磁気特性が劣化する。
上記成分組成を有するスラブに対して熱間圧延し、次いで、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施し再結晶焼鈍する。次いで、仕上焼鈍を行い、引き続き、仕上焼鈍温度から600℃まで0.3℃/分以下の平均冷却速度で冷却する。必要に応じて、熱間圧延後に熱延板焼鈍を施すこともできる。ここで、平均冷却速度とは、最終焼鈍の保持温度から600℃前後の低温までの単位時間あたりの冷却速度である。例えば最終焼鈍を1100℃で行い、600℃までの冷却を1時間で行った場合の平均冷却速度は、(1100℃-600℃)/60分=8.3℃/分である。途中で冷却速度を変化させた場合には、1100℃から600℃まで冷却させるトータルの所要時間で除したものを平均冷却速度とする。
鉄損を重視してフォルステライト被膜を形成させる場合にはMgOを主体とする焼鈍分離剤を適用した後に仕上焼鈍を施すことにより二次再結晶組織を発達させると共にフォルステライト被膜を形成させることが可能である。
打ち抜き加工性を重視してフォルステライト被膜を必要としない場合には、焼鈍分離剤を適用しないか、適用する場合でもフォルステライト被膜を形成するMgOは使用せずにシリカやアルミナ等を用いる。
これら焼鈍分離剤を塗布する際は水分を持ち込まない静電塗布を行うことが有効である。また、耐熱無機材料シート(シリカ、アルミナ、マイカ)を用いてもよい。
仕上焼鈍は二次再結晶発現のために800℃以上で行うことが望ましい。また、二次再結晶を完了させるために800℃以上の温度で20時間以上保持させることが望ましい。打ち抜き性を重視してフォルステライト被膜を形成させない場合には二次再結晶が完了すればよいので保持温度は850〜950℃が望ましく、保持までで仕上焼鈍を終了することも可能である。鉄損を重視するためやトランスの騒音を低下させるためにフォルステライト被膜を形成させる場合には、1200℃程度まで昇温させることが望ましい。
上記仕上焼鈍後、仕上焼鈍温度から600℃まで0.3℃/分以下の平均冷却速度で冷却する。
本発明において、Nbの添加は、製造工程の途中段階での耳割れ低減に必須であるが、製品板となった後は鉄損劣化の主因ともなり得るため、鋼中のNbの存在形態ならびに製造方法には注意を要する。一般に、製品板を出荷後に加工・熱処理することによって鋼中に析出物が生成すると鉄損が劣化することが知られている。多くの析出物形成元素は、仕上焼鈍工程において鋼板から除去されるために問題ならないが、調査の結果、Nbは純化が難しい元素であることが分かった。
Claims (3)
- mass%で、C:0.002〜0.100%、Si:2.0〜8.0%、Mn:0.005〜1.00%、Al:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下で含有し、さらにNb:0.001〜0.015%を含み、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有するスラブに対して熱間圧延し、次いで、1回もしくは中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延を施し再結晶焼鈍し、仕上焼鈍後、仕上焼鈍温度から600℃まで0.1〜0.3℃/分の平均冷却速度で冷却し、固溶Nb量が0.0006%以下かつ鉄損劣化量(ΔW17/50)が0.05W/kg以下である製品板を製造する巻きコア用方向性電磁鋼板の製造方法。
- さらに、成分組成として、mass%で、Ni:0.01〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、P:0.005〜0.50%、Sb:0.005〜0.50%、Sn:0.005〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%,Mo:0.005〜0.10%、B:0.0002〜0.0025%、V:0.001〜0.010%、Ta:0.001〜0.010%のうち、いずれか一種または二種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の巻きコア用方向性電磁鋼板の製造方法。
- mass%で、C:0.005%未満、Si:2.0〜8.0%、Mn:0.005〜1.00%、Nb:0.001〜0.015%を含有し、かつAl:0.010%以下、N:0.005%以下、S:0.005%以下、Se:0.005%以下で、残部Feおよび不可避的不純物からなり、さらに、固溶Nb量が0.0006%以下であり、鉄損劣化量(ΔW17/50)が0.05W/kg以下であることを特徴とする巻きコア用方向性電磁鋼板。
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