JP6260513B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
<実験1>
質量%または質量ppmでC:0.038%、Si:3.15%、Mn:0.09%、S:27ppm、N:29ppm、sol.Al:78ppm、Sb:0.045%を含んだ鋼スラブを連続鋳造にて製造し、1200℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.3mmの厚さに仕上げた。
次いで、1030℃で60秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延で0.23mmの板厚に仕上げた。さらに、脱炭焼鈍を、前段は820℃で80秒、50%H2-50%N2、露点:60℃の条件で行う一方、後段は825から1000℃まで種々に変更し、均熱時間は10秒、50%H2-50%N2、露点:20℃の湿潤雰囲気下で行った。
どの条件でも、仕上焼鈍の前段の60時間保定で二次再結晶が開始していることを確認した。
質量%または質量ppmで、C:0.029%、Si:3.42%、Mn:0.11%、S:15ppm、N:45ppm、sol.Al:43ppm、Sb:0.071%を含んだ鋼スラブAと、C:0.030%、Si:3.40%、Mn:0.11%、S:18ppm、N:42ppm、sol.Al:40ppmを含んだ鋼スラブBとを、それぞれ連続鋳造にて製造し、1230℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.0mmの厚さに仕上げた。
次いで、1050℃で30秒の熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延で0.20mmの板厚に仕上げた。さらに、脱炭焼鈍を、前段は840℃で120秒、45%H2-55%N2、露点:55℃の条件で、後段は900℃で10秒、45%H2-55%N2、露点:10℃の湿潤雰囲気下で行った。
インヒビター成分を含有しない素材は、析出物が少なく粒成長を抑制する効果に乏しいが、一般的に方向性電磁鋼板は、二次再結晶を利用するものであり、仕上焼鈍中に二次再結晶が開始される前には一次再結晶粒のままの状態である潜伏期があって、この潜伏期は数時間から数十時間の時間を要する。そして、この潜伏期のため、仕上焼鈍時の温度が高いと、二次再結晶が開始されるまでの間に、結晶粒が正常粒成長してしまい、二次再結晶自体が不安定化することになる。また、仕上焼鈍はコイル形状で行うため、コイル内の不可避的な温度のばらつきが生じやすく、正常粒成長のばらつきが助長されることも上記調査の結果明らかとなった。
すなわち、発明者らは、これらのばらつきが、そのままコイル内の最終の磁性ばらつきにつながっていると考えている。
本発明は上記知見に立脚するものである。
1.質量%または質量ppmで、C:0.002〜0.08%、Si:2.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含有し、N、SおよびSeをそれぞれ50ppm未満、sol.Alを100ppm未満に抑制し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成からなる鋼スラブを、1300℃以下の温度域で再加熱後、熱間圧延を施して熱延板としたのち、熱延板焼鈍を施しまたは施すことなく、さらに1回または中間焼鈍挟む2回以上の冷間圧延にて最終板厚の冷延板とし、一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を施し、その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、
上記鋼スラブに、さらに質量%で、Sn:0.010〜0.200%、Sb:0.010〜0.200%、Mo:0.010〜0.150%およびP:0.010〜0.150%のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、かつ、上記脱炭焼鈍において、鋼板が焼鈍される最高温度をTd(℃)とし、また仕上焼鈍時に鋼板の二次再結晶が開始するまでの間に焼鈍される最高温度をTf(℃)とした場合に、Td≧Tfの関係を満たすことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
まず、本発明の構成用件の限定理由について述べる。
C:0.002〜0.08質量%
Cは、0.002質量%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、製造に支障を来たす欠陥を生ずるようになる。一方、0.08質量%を超えると、脱炭焼鈍で、磁気時効の起こらない0.005質量%以下に低減することが困難となる。よって、Cは0.002〜0.08質量%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは0.010〜0.08質量%の範囲である。
Siは、鋼の比抵抗を高め、鉄損を低減すのに必要な元素である。上記効果は、2.0質量%未満の添加では十分ではない。一方、8.0質量%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2.0〜8.0質量%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは2.5〜4.5質量%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、0.005質量%未満の添加では十分ではない。一方、1.0質量%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0.005〜1.0質量%の範囲とするのが好ましい。より好ましくは0.02〜0.20質量%の範囲である。
これは、それぞれ添加量が上記した下限量より少ない場合には磁性ばらつき低減効果が少なくなる一方で、上記した上限量を超えると磁束密度の低下を招き、磁気特性が劣化するからである。
すなわち、鉄損を低減させる目的で、Ni:0.010〜1.50質量%、Cr:0.01〜0.50質量%、Cu:0.01〜0.50質量%、Bi:0.005〜0.50質量%、Te:0.005〜0.050質量%、Nb:10〜100質量ppmのうちから選んだ一種を単独または複合して添加することができる。なお、それぞれ添加量が下限量より少ない場合には鉄損低減効果が少なくなる一方で、上限量を超えると磁束密度の低下を招き、磁気特性が劣化するからである。
本発明では、上述した所定の成分調整がなされた溶鋼を通常の造塊法もしくは、連続鋳造法でスラブを製造してもよいし、100mm以下の厚さの薄鋳片を直接鋳造法で製造してもよい。上述した成分のうち、添加が望ましい成分は、途中工程で加えることが困難であることから、溶鋼段階で添加することが望ましい。
なお、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く、二次再結晶に適正な温度域で20時間以上保定することが二次再結晶の潜伏期の変動を考慮する必要が無く望ましい。
仕上焼鈍後には、付着した焼鈍分離剤を除去するため、水洗やブラッシング、酸洗を行うことが有用である。
バインダーを介した張力コーティング塗布方法や物理蒸着法や化学蒸着法により、無機物を鋼板表層に蒸着させてコーティングとする方法を採用すると、コーティング密着性に優れ、かつ著しい鉄損低減効果があるため望ましい。
<実施例1>
質量%および質量ppmで、C:0.063%、Si:3.33%、Mn:0.23%、sol.Al:84ppm、S:33ppm、Se:15ppm、N:14ppmおよびSn:0.075%を含んだ鋼スラブを、連続鋳造にて製造し、1200℃でスラブ加熱した後、熱間圧延により2.7mmの厚さに仕上げた。その後、1000℃で30秒の熱延板焼鈍を施し、冷間圧延で0.27mmの板厚に仕上げた。さらに、前段は830℃で120秒、45%H2-55%N2、露点:60℃の湿潤雰囲気下で、後段は820から940℃の種々の温度で10秒、45%H2-55%N2、露点:-20℃の乾燥雰囲気下で、脱炭焼鈍を施した。その後MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、次いで前段を850℃で50時間、N2雰囲気で焼鈍し、後段を1200℃で10時間、水素雰囲気下で焼鈍する仕上焼鈍をコイル状に巻いた鋼板に施した。この際、粒界偏析元素の偏析を促進する目的で、前段の昇温中に400℃から700℃までの温度域で滞留した時間を15時間に制御した。
得られたサンプルの鉄損W17/50(50Hzの周波数で1.7Tの励磁を行った場合の鉄損)をJIS-C-2550に記載の方法で測定した。この鉄損評価は、コイルの長手方向両端部、中心部、さらに両端部と中心部の中間の位置からそれぞれ計5箇所を選んで評価し、5箇所の中の最大値と最小値の差をコイル内の磁性ばらつきの指標とした。磁性ばらつきの指標はΔWと記す。
上記測定によって得られた結果を表1に併記する。
表2に記載の種々の成分と残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを、連続鋳造にて製造し、1180℃でスラブ加熱した後、熱間圧延で2.7mmの厚さに仕上げた。その後950℃で30秒の熱延板焼鈍を施し、冷間圧延により1.8mmの板厚とした。ついで、1100℃で100秒の中間焼鈍を施した後、100℃の温間圧延により0.23mmの板厚に仕上げた。さらに、前段は840℃で100秒、60%H2-40%N2、露点:60℃で、後段は900℃で10秒、60%H2-40%N2、露点:60℃の湿潤雰囲気下で、脱炭焼鈍を施した。その後MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布し、前段を875℃で50時間、N2雰囲気で焼鈍し、後段を1220℃で5時間、水素雰囲気下で焼鈍する仕上焼鈍をコイル状に巻いた鋼板に施した。この際、粒界偏析元素の偏析を促進する目的で、前段の昇温中に400℃から700℃までの温度域で滞留した時間を20時間に制御した。得られたサンプルの鉄損W17/50(50Hzの周波数で1.7Tの励磁を行った場合の鉄損)をJIS-C-2550に記載の方法で測定した。この鉄損評価は、コイルの長手方向両端部、中心部、さらに両端部と中心部の中間の位置から計5箇所を選んで評価し、5箇所の中の最大値と最小値の差をコイル内の磁性ばらつきの指標とした。磁性ばらつきの指標はΔWと記す。
上記測定によって得られた結果を表2に併記する。
Claims (3)
- 質量%または質量ppmで、C:0.010〜0.08%、Si:2.0〜8.0%およびMn:0.005〜1.0%を含有し、N、SおよびSeをそれぞれ50ppm未満、sol.Alを100ppm未満に抑制し、残部はFeおよび不可避的不純物の組成からなる鋼スラブを、1300℃以下の温度域で再加熱後、熱間圧延を施して熱延板としたのち、熱延板焼鈍を施しまたは施すことなく、さらに1回または中間焼鈍挟む2回以上の冷間圧延にて最終板厚の冷延板とし、一次再結晶焼鈍を兼ねた脱炭焼鈍を施し、その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、
上記鋼スラブに、さらに質量%で、Sn:0.010〜0.200%、Sb:0.010〜0.200%、Mo:0.010〜0.150%およびP:0.010〜0.150%のうちから選んだ少なくとも一種を含有し、かつ、上記仕上焼鈍昇温時に、400〜700℃の温度域での焼鈍を10時間以上とし、さらに、上記脱炭焼鈍において、鋼板が焼鈍される最高温度をTd(℃)とし、また上記仕上焼鈍時に、鋼板の二次再結晶が開始するまでの間に焼鈍される最高温度をTf(℃)とした場合に、Td>Tfの関係を満たし、かつ上記仕上焼鈍時に、800℃以上Td(℃)以下の温度で20時間以上保定することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記仕上焼鈍時に、二次再結晶が開始するまでの間の焼鈍雰囲気を分圧比率で60vol%以上のN 2 を含む雰囲気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。
- 前記鋼スラブに、さらに質量%または質量ppmで、Ni:0.010〜1.50%、Cr:0.01〜0.50%、Cu:0.01〜0.50%、Bi:0.005〜0.50%、Te:0.005〜0.050%およびNb:10〜100ppmのうちから選んだ少なくとも一種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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