JP5854236B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
<実験1>
C:0.043mass%、Si:3.22mass%、Mn:0.10mass%、Al:0.008mass%、N:0.0042mass%、Se:0.001mass%およびS:0.0022mass%を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1230℃に再加熱し、熱間圧延して板厚2.4mmの熱延板とし、1025℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延して最終板厚0.27mmの冷延板とした。
その後、鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、乾燥した後、二次再結晶焼鈍と水素雰囲気下で1220℃×10時間の純化処理を含む仕上焼鈍を施し、製品板とした。
実験1で得られた最終板厚0.27mmの冷延板に、50vol%H2−50vol%N2の湿潤雰囲気下で、840℃×80秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。なお、上記一次再結晶焼鈍における200〜700℃間の昇温速度は100℃/sとし、その加熱過程の200〜700℃間の任意の温度で1回、3秒間保持する保定処理を施した。また、その後の加熱過程における700〜800℃問の滞留時間は8秒とした。
次いで、上記一次再結晶焼鈍後の鋼板に、アンモニア雰囲気下で、800℃×20秒の窒化処理を施した。なお、この窒化処理による鋼板中の増窒量は0.0410〜0.0465mass%であった。
その後、鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、乾燥した後、二次再結晶焼鈍と水素雰囲気下で1220℃×10時間の純化処理を含む仕上焼鈍を施し、製品板とした。
また、一次粒径のばらつきの大きさは、上記12箇所の一次粒径の標準偏差σを求め、その値を一次粒径の平均値で除し、さらに100を掛けた値(%)とした。
その結果を図4に示す。この図から、図3において鉄損が低減している保定温度範囲では、一次粒径のばらつきも小さくなっていること、すなわち、一次粒径のばらつきを低減することにより、鉄損特性が改善されることがわかる。
実験1で得られた最終板厚0.27mmの冷延板に、50vol%H2−50vol%N2の湿潤雰囲気下で、840℃×80秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。なお、上記一次再結晶焼鈍の840℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度は100℃/sとし、その昇温途中の500℃の温度で1秒間保持する保定処理を施した。その後の加熱過程においては、700〜800℃間の滞留時間を種々変更して840℃まで加熱・均熱した後、アンモニア雰囲気下で、800℃×20秒の窒化処理を施した。なお、この窒化処理による鋼板中の増窒量は0.0333〜0.0377mass%であった。
その後、窒化処理後の鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、乾燥した後、二次再結晶焼鈍と水素雰囲気下で1200℃×5時間の純化処理を含む仕上焼鈍を施し、製品板とした。
急速加熱処理は、前述したように、再結晶集合組織における<111>//ND方位の発達を抑制し、二次再結晶の核となるGoss方位粒({110}<001>)の発生を促進する効果がある。一般に、冷間圧延では、<111>//ND方位は、他の方位に比較して多くの歪が導入されるため、蓄積される歪エネルギーが高い状態にある。そのため、通常の昇温速度で加熱する一次再結晶焼鈍では、蓄積された歪エネルギーが高い<111>//ND方位の圧延組織から優先的に再結晶を起こす。再結晶では、通常、<111>//ND方位の圧延組織からは<111>//ND方位粒が出現するため、再結晶後の組織は<111>//ND方位が主方位となる。
C:0.002〜0.10mass%
Cは、0.002mass%に満たないと、Cによる粒界強化効果が失われ、スラブに割れが生じるなどして、製造に支障を来たすようになる。一方、0.10mass%を超えると、脱炭焼鈍で、Cを磁気時効の起こらない0.005mass%以下に低減することが困難となる。よって、Cは0.002〜0.10mass%の範囲とする。好ましくは0.010〜0.080mass%の範囲である。
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減するのに必要な元素である。上記効果は、2.0mass%未満では十分に得られず、一方、8.0mass%を超えると、加工性が低下し、圧延して製造することが困難となる。よって、Siは2.0〜8.0mass%の範囲とする。好ましくは2.5〜4.5mass%の範囲である。
Mnは、鋼の熱間加工性を改善するために必要な元素である。上記効果は、0.005mass%未満では十分ではなく、一方、1.0mass%を超えると、製品板の磁束密度が低下するようになる。よって、Mnは0.005〜1.0mass%の範囲とする。好ましくは0.02〜0.20mass%の範囲である。
前述した成分組成を有する鋼を常法の精錬プロセスで溶製した後、常法の造塊−分塊圧延法または連続鋳造法で鋼素材(スラブ)を製造してもよいし、あるいは、直接鋳造法で100mm以下の厚さの薄鋳片を製造してもよい。上記スラブは、常法に従い、1250℃以下の温度に再加熱した後、熱間圧延に供する。なお、鋳造後、スラブを再加熱することなく直ちに熱間圧延に供してもよい。また、薄鋳片の場合には、熱間圧延を省略してそのまま以後の工程に進めてもよい。
この一次再結晶焼鈍における焼鈍温度は、脱炭焼鈍を伴う場合は、脱炭反応を速やかに進行させる観点から、800〜900℃の範囲とするのが好ましく、また、雰囲気は湿潤雰囲気とするのが好ましい。ただし、脱炭が不要なC:0.005mass%以下の鋼素材を用いる場合は、この限りではない。また、一次再結晶焼鈍と脱炭焼鈍を別々に行ってもよい。
窒化処理のタイミングは、一次再結晶焼鈍後、温度を室温まで下げることなく、続けて行ってもよいし、一次再結晶焼鈍が終了後、一旦、室温まで冷却した後、改めて窒化処理を行ってもよい。
また、窒化処理の方法は、窒化量を制御できればいずれの方法でもよく、例えば、NH3雰囲気ガスを用いて、コイル状態のまま、あるいは、コイルを巻き戻してストリップ(鋼帯)の状態で窒化するガス窒化法や、ガス窒化法よりも窒化能に優れる塩浴窒化法を用いてもよい。
その後、上記鋼板に、50vol%H2−50vol%N2の湿潤雰囲気下で、850℃×120秒の脱炭焼鈍伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、850℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を、表1に記載のごとく変化させるとともに、その加熱途中において、表1に記載の温度と時間の保定処理を施した。さらに、上記加熱過程における700〜800℃間の滞留時間を、同じく表1に記載のごとく変化させた。
ここで、上記一次粒径の測定は、板厚断面を5mass%ナイタール液でエッチングして粒界を現出させ、板厚0.27m×板幅方向l0mmの範囲の画像を画像処理して円相当径の平均を求め、その値をその箇所の一次粒径とし、板幅方向12箇所の平均を求めた。また、一次粒径のばらつきは、上記12箇所の標準偏差を求め、その値を平均値で除し、それに100を掛けた値(%)とした。
その後、上記窒化処理後の鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布、乾燥した後、1200℃×10時間の純化処理を伴う仕上焼鈍を施した。なお、仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する1200℃保定時はH2、昇温時および降温時はN2とした。
その結果を、一次粒径の測定結果と併せて表1に示した。この表から、本発明を適合した鋼板は、一次粒径が小さく、鉄損特性にも優れていることがわかる。
その後、60vol%H2−40vol%N2の湿潤雰囲気下で、840℃×100秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、840℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度は125℃/sとし、さらにその加熱途中の450℃の温度で、1.5秒間保持する保定処理を施した。また、加熱過程の700〜800℃間の滞留時間は10秒とした。なお、上記一次再結晶焼鈍後の鋼板について、実施例1と同様にして板幅方向の一次粒径を測定してばらつきの大きさを求めたところ、4.4〜8.3%の範囲であった。
その後、上記窒化処理後の鋼板表面にMgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布、乾燥した後、1230℃×3時間の純化処理を伴う仕上焼鈍を施した。なお、仕上焼鈍の雰囲気は、純化処理する1200℃保定時はH2、昇温時および降温時はArとした。
その結果を、一次粒径の測定結果と併せて、表2に示した。この表から、本発明を適合する条件で製造することにより、一次粒径のばらつきが小さく、低鉄損の方向性電磁鋼板を得ることができることがわかる。
Claims (3)
- C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%、Al:0.01mass%未満、N:0.0050mass%未満、Se:0.0030mass%未満およびS:0.0050mass%未満を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、1回または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とし、一次再結晶焼鈍を施し、かつ、一次再結晶焼鈍の途中あるいは一次再結晶焼鈍後に窒化処理を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法において、
前記一次再結晶焼鈍の加熱過程における200〜700℃間を50℃/s以上で急速加熱し、かつ、250〜600℃間のいずれかの温度で1〜10秒間保持する保定処理を施すとともに、続く700〜800℃間の領域における滞留時間を5〜35秒の範囲とすることによって、一次再結晶焼鈍後の一次粒径の鋼板板幅方向のばらつきを10%以内とすることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。ここで、上記一次粒径は、板厚断面を5mass%ナイタール液でエッチングして粒界を現出させ、板厚0.27m×板幅方向l0mmの範囲の画像を画像処理して円相当径の平均を求め、その値をその箇所の一次粒径とする。また、一次粒径のばらつきは、板幅方向12箇所の一次粒径を測定し、上記12箇所の平均値と標準偏差を求め、その標準偏差を平均値で除し、それに100を掛けた値(%)とする。 - 前記窒化処理における鋼板中の増窒量を0.0050〜0.1000mass%の範囲とすることを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記鋼素材は、前記成分組成に加えてさらに、Ni:0.010〜1.50mass%、Cr:0.01〜0.50mass%、Cu:0.01〜0.50mass%、P:0.005〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Bi:0.005〜0.50mass%、Mo:0.005〜0.100mass%、Te:0.0005〜0.0100mass%およびNb:0.0010〜0.0100mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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