JP6143010B2 - 鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
−t2+2<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0)
を満たすよう、Wとt2のいずれか1以上を調整することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
−t2+2<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0)
を満たすよう、Wとt2のいずれか1以上を調整することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
<実験1>
C:0.035mass%、Si:3.20mass%、Mn:0.07mass%、Al:0.020mass%、N:0.011mass%、S:0.0030mass%、Cu:0.05mass%、Sb:0.031mass%、P:0.039mass%およびMo:0.030mass%を含有する鋼を溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとした後、1400℃に加熱し、熱間圧延して板厚2.2mmの熱延板とし、1025℃×60秒の熱延板焼鈍を施した後、一次冷間圧延して1.5mmの中間板厚とし、1100℃×30秒の中間焼鈍を施した後、二次冷間圧延して最終板厚0.23mmの冷延板コイルとした。
次いで、上記冷延板コイルの長さ方向中央部から、板幅方向に幅100mm×長さ500mmの試験片を複数枚採取し、ラボの加熱試験機で、50vol%H2−50vol%N2の湿潤雰囲気下で850℃×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では、850℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を100℃/sとし、さらにその加熱途中で、400℃でt2秒間、600℃でt4秒間保定する保定処理を施した。ここで、上記t2秒間は種々に変化させる一方、t4秒は1秒で一定とした。なお、上記t2およびt4は、図1に示したように、それぞれ250〜500℃間および500〜700℃間で施した保定処理の合計処理時間であり、また、上記昇温速度は、200℃から700℃に到達するまでの時間から上記t2およびt4を除いた時間における平均昇温速度((700℃−200℃)/(t1秒+t3秒+t5秒))のことをいう(以降、同様)。
その後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布し、乾燥した後、二次再結晶させた後、水素雰囲気下で1200℃×5時間の純化処理を行う仕上焼鈍を施し、最後に、鋼板表面にリン酸塩系のガラス質絶縁被膜を塗布・焼き付けた後、該鋼板表面に電子ビームを照射し、圧延方向の間隔Wを種々に変化させて線状の歪領域を付与する磁区細分化処理を、各条件で10枚ずつに施した。
−t2+2<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0)
を満たす範囲で鉄損特性が良好となることがわかる。中でも、間隔Wが2〜5mmの範囲がより好ましい。
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γファイバー(<111>//ND方位)の発達を抑制し、二次再結晶の核となる{110}<001>組織の発生を促進する効果がある。というのは、一般に、<111>//ND方位には、冷間圧延時に多くの歪が導入されるため、他の方位と比較して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。そのため、再結晶後の組織は<111>//ND方位が主方位となる。
そこで、上記実験で、良好な鉄損特性が得られた試験片の一次再結晶集合組織を調査したところ、二次再結晶粒の{110}<001>方位先鋭化に必要な{111}<112>方位はそれほど減少せず、それ以外の<111>//ND方位が大きく減少していることがわかった。
250〜500℃間で保定処理を施すことで、{110}<001>方位の集積度は高まるが、二次再結晶を起こす結晶粒の数が低減するため、保定しない場合と比べて、二次再結晶粒が大きくなる。そこで、磁区細分化処理を施すことで、鉄損を低減することができる。
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%未満では十分ではなく、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。
まず、二次再結晶を生じさせるためにインヒビターを利用する場合で、例えば、AlN系インヒビターを利用するときには、AlおよびNを、それぞれAl:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%の範囲で含有させるのが好ましい。また、MnS・MnSe系インヒビターを利用するときには、前述した量のMnと、S:0.002〜0.030mass%および/またはSe:0.003〜0.030mass%を含有させることが好ましい。それぞれ添加量が、上記下限値より少ないと、インヒビター効果が十分に得られず、一方、上限値を超えると、インヒビター成分がスラブ加熱時に未固溶で残存し、インヒビター効果が低減し、十分な磁気特性が得られなくなる。なお、AlN系とMnS・MnSe系のインヒビターを併用してもよいことは勿論である。
ただし、磁気特性の改善を目的として、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:0.005〜0.10mass%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.010mass%、Nb:0.0010〜0.010mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を適宜含有していてもよい。
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、例えば、インヒビター成分を含有する場合には、1400℃程度の温度に再加熱し、一方、インヒビター成分を含まない場合には、1250℃以下の温度に再加熱した後、熱間圧延に供する。なお、インヒビター成分を含有しない場合には、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。
−t2+3<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0)
を満たすよう、Wとt2のいずれか1以上を調整する必要があることである。この条件を満たすことにより、磁区細分化により鉄損低減効果を最大限に発現させることが可能となる。
次いで、55vol%H2−45vol%N2の湿潤雰囲気下で830℃×90秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、上記一次再結晶焼鈍の昇温速度および保定処理条件を表1に示すように変化させた。
次いで、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布、乾燥した後、二次再結晶させた後、1200℃×5時間の純化処理を行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。
次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板表面にリン酸塩系のガラス質絶縁被膜を塗布・焼き付けた後、鋼板表面の圧延方向と交差する方向に電子ビームを照射して歪領域を付与し、磁区細分化処理を施した。なお、電子ビームの照射条件は150kV、1.0mAとし、ビーム径は0.1mmに制御した。また、歪領域の鋼板圧延方向の間隔Wは、表1に示すように変化させた。
次いで、55vol%H2−45vol%N2の湿潤雰囲気下で850℃×90秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、上記一次再結晶焼鈍の昇温速度および保定処理条件を表2に示すように変化させた。
次いで、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布、乾燥した後、二次再結晶させた後、1200℃×5時間の純化処理を行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。
次いで、上記仕上焼鈍後の鋼板表面にリン酸塩系のガラス質絶縁被膜を塗布・焼き付けた後、鋼板表面の圧延方向と交差する方向に電子ビームを照射して歪領域を付与し、磁区細分化処理を施した。なお、電子ビームの照射条件は150kV、1.0mAとし、ビーム径は0.1mmに制御した。また、歪領域の鋼板圧延方向の間隔Wは、表2に示すように変化させた。
その後、50vol%H2−50vol%N2の湿潤雰囲気下で840℃×60秒の脱炭焼鈍を伴う一次再結晶焼鈍を施した。この際、上記一次再結晶焼鈍の840℃までの加熱過程における200〜700℃間の昇温速度を200℃/sとし、さらにその昇温途中で400℃、570℃の各温度で0.5秒間保持する保定処理を施した。
次いで、MgOを主体とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布、乾燥した後、二次再結晶させた後、1200℃×4時間の純化処理を行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。
さらに、上記仕上焼鈍後の鋼板表面に、電子ビームを鋼板の圧延方向の間隔Wを4mmとして断続的に照射し、磁区細分化処理を施した。なお、電子ビームの照射条件は、150kV、1.0mAとし、ビーム径は0.1mmに制御した。
Claims (3)
- C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%およびMn:0.005〜1.0mass%を含有し、かつ、Al:0.010〜0.050mass%およびN:0.003〜0.020mass%を含有し、あるいは、Al:0.010〜0.050mass%、N:0.003〜0.020mass%、Se:0.003〜0.030mass%および/またはS:0.002〜0.03mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなくあるいは熱延板焼鈍を施した後、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、一次再結晶焼鈍または脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からな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の200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱する際、250〜500℃間のいずれかの温度で1回以上の保定処理を合計処理時間が0.5〜7秒となるよう施し、さらに、前記250〜500℃間の保定処理とは異なる500〜700℃間のいずれかの温度で1回以上の保定処理を合計処理時間が0.5〜3秒間となるよう施すとともに、
冷間圧延後のいずれかの工程で、鋼板表面に圧延方向と交差する方向に、連続的または断続的な線状溝を形成して、もしくは、電子ビームを連続的または断続的に照射して線状歪領域を付与して磁区細分化処理するときの前記線状溝または線状歪領域の圧延方向の間隔W(mm)と、前記250〜500℃間における合計保定処理時間t2(s)とが下記式を満たすよう、Wとt2のいずれか1以上を調整することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
−t2+2<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0) - C:0.002〜0.10mass%、Si:2.0〜8.0mass%、Mn:0.005〜1.0mass%を含有し、さらに、Al:0.015mass%未満、N:0.0050mass%未満、Se:0.0070mass%未満およびS:0.0050mass%未満含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼素材を熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍を施すことなくあるいは熱延板焼鈍を施した後、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、一次再結晶焼鈍または脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍する一連の工程からな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の200〜700℃の区間を50℃/s以上で急速加熱する際、250〜500℃間のいずれかの温度で1回以上の保定処理を合計処理時間が0.5〜7秒となるよう施し、さらに、前記250〜500℃間の保定処理とは異なる500〜700℃間のいずれかの温度で1回以上の保定処理を合計処理時間が0.5〜3秒間となるよう施すとともに、
冷間圧延後のいずれかの工程で、鋼板表面に圧延方向と交差する方向に、連続的または断続的な線状溝を形成して、もしくは、電子ビームを連続的または断続的に照射して線状歪領域を付与して磁区細分化処理するときの前記線状溝または線状歪領域の圧延方向の間隔W(mm)と、前記250〜500℃間における合計保定処理時間t2(s)とが下記式を満たすよう、Wとt2のいずれか1以上を調整することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
−t2+2<W<−2.5t2+17.5(ただし、t2>0) - 上記鋼素材は、上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%、B:0.0002〜0.0025mass%、Te:0.0005〜0.0100mass%、Nb:0.0010〜0.0100mass%、V:0.001〜0.010mass%およびTa:0.001〜0.010mass%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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