JP7053848B2 - 方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記スラブを加熱する段階で、1250℃以下に加熱することが好ましい。
前記1次再結晶焼鈍する段階で、800~950℃で1次再結晶焼鈍することが好ましい。
前記2次再結晶焼鈍する段階で、前記1次再結晶焼鈍温度以上、1210℃以下の温度で2次再結晶を完了することが好ましい。
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板は、重量%で、Si:2.0~6.0%、C:0.01%以下(0%を除外する)、N:0.01%以下(0%を除外する)、Co:0.005~0.1%を含み、残りは、Feおよび避けられない不純物からなる。
シリコン(Si)は、電磁鋼板の基本組成で、素材の比抵抗を増加させて鉄損(core loss)を下げる役割を果たす。Siが過度に少なく添加される場合、比抵抗の減少により渦電流損が増加して鉄損特性が低下し、脱炭窒化焼鈍時、フェライトとオーステナイト間の相変態が活発になって、1次再結晶集合組織が激しく毀損される。また、高温焼鈍時、フェライトとオーステナイト間の相変態が発生するようになって2次再結晶が不安定になるだけでなく、{110}<001>集合組織が激しく毀損される。
炭素(C)は、フェライトおよびオーステナイト間の相変態を起こして結晶粒を微細化させ、延伸率を向上させるのに寄与する元素であって、脆性が強くて圧延性が良くない電磁鋼板の圧延性向上のために必須の元素である。
窒素(N)は、Alと反応してAlNを形成する重要な元素であって、スラブ内に添加されるNの含有量は、0.01%以下で添加される。0.01%を超過して含まれる場合、熱間圧延以後の工程で窒素拡散によるBlisterという表面欠陥を招き、スラブ状態で窒化物が過度に多く形成されるため、圧延が難しくなって以後の工程が複雑になり、製造単価が上昇する原因になり得る。
コバルト(Co)は、鉄の磁化を増加させて磁束密度を向上させるのに効果的な合金元素であると同時に、比抵抗を増加させて鉄損を減少させる合金元素である。
アルミニウム(Al)は、熱間圧延と熱延板焼鈍時に微細に析出されたAlN以外にも、冷間圧延以後の焼鈍工程でアンモニアガスによって導入された窒素イオンが、鋼中に固溶状態で存在するAl、Si、Mnと結合して(Al、Si、Mn)NおよびAlN形態の窒化物を形成することによって、強力な結晶粒成長抑制剤の役割を果たす。
マンガン(Mn)は、Siと同様に比抵抗を増加させて渦電流損を減少させることによって、全体鉄損を減少させる元素である。小康状態でSと反応してMn系硫化物を作るだけでなく、Siと共に窒化処理によって導入される窒素と反応して(Al、Si、Mn)Nの析出物を形成することによって、1次再結晶粒の成長を抑制して2次再結晶を起こすのに重要な元素である。Mn含有量が0.01%未満である場合、析出物が形成される個数と体積が低い水準であるため、抑制剤としての十分な効果を期待できず、Mn含有量が0.2%を超過する場合、鋼板表面にFe2SiO4以外に(Fe、Mn)およびMn酸化物が多量に形成されて、高温焼鈍中に形成されるベースコーティング形成を妨害するので、表面品質を低下させる。高温焼鈍工程でフェライトとオーステナイト間の相変態を誘発するため、集合組織が激しく毀損されて磁気的特性が大きく低下する。
硫黄(S)は、含有量が0.01%を超過する場合、MnSの析出物がスラブ内で形成されて結晶粒成長を抑制するようになり、鋳造時、スラブ中心部に偏析して以後工程での微細組織を制御するのが難しい。したがって、MnSを結晶粒成長抑制剤として使用しない場合、Sがやむをえず入る含有量以上に添加しなくてもよい。
リン(P)は、結晶粒界に偏析して結晶粒界の移動を妨害し、同時に結晶粒成長を抑制する補助的な役割が可能であり、微細組織側面で{110}<001>集合組織を改善する効果がある。
錫(Sn)は、Pと同様に結晶粒界偏析元素であって、結晶粒界の移動を妨害する元素であるため、結晶粒成長抑制剤として知られている。本発明の所定のSi含有量範囲では高温焼鈍時、円滑な2次再結晶挙動のための結晶粒成長抑制力が不足するため、結晶粒界に偏析することによって結晶粒界の移動を妨害するSnが必ず必要である。
アンチモン(Sb)は、Pのように結晶粒界に偏析して結晶粒の成長を抑制する効果があり、2次再結晶を安定化させる効果がある。しかし、融点が低くて1次再結晶焼鈍中、表面への拡散が容易であり、脱炭や酸化層形成および窒化による浸窒を妨害する効果がある。したがって、Sbを一定水準以上に添加すると、脱炭を妨害してベースコーティングの基礎になる酸化層形成を抑制するため、添加の上限がある。
クロム(Cr)は、熱延板焼鈍板内硬質相の形成を促進して冷間圧延時、{110}<001>集合組織の形成を促進し、脱炭焼鈍過程中、Cの脱炭を促進することによって集合組織が毀損される現象を防止するようにオーステナイト相変態維持時間を減少させる。脱炭焼鈍過程中、形成される表面の酸化層形成を促進させることによって結晶粒成長補助抑制剤として使用される合金元素のうち、SnとSbによって酸化層形成が阻害される短所を解決する効果がある。
本発明の一実施形態による方向性電磁鋼板の製造方法は、重量%で、Si:2.0~6.0%、C:0.02~0.08%、N:0.01%以下(0%を除外する)、Co:0.005~0.1%を含み、残りは、Feおよび避けられない不純物からなるスラブを加熱する段階、スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階、熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階、冷延板を1次再結晶焼鈍する段階、および1次再結晶焼鈍された鋼板を2次再結晶焼鈍する段階を含む。
重量%で、C:0.05%、N:0.0042%、Al:0.028%、P:0.028%、S:0.004%、Sn:0.07%、Sb:0.028%、Cr:0.03%を含み、下記の表1のようにSiおよびCoを含有するスラブを1150℃の温度で加熱した後、厚さ2.3mmで熱間圧延した。熱延板は1085℃の温度で加熱した後、920℃で160秒間維持して水で急冷した。熱延板焼鈍以後、酸洗いをした後、0.23mm厚さで1回圧延した。冷間圧延された板は860℃の温度で湿った水素と窒素およびアンモニア混合ガス雰囲気中で200秒間維持して、炭素含有量が30ppm、窒素含有量が170ppmになるように同時脱炭窒化焼鈍熱処理した。
Claims (5)
- 重量%で、Si:2.0~6.0%、C:0.01%以下(0%を除外する)、N:0.01%以下(0%を除外する)、Co:0.0131~0.10%、Al:0.005~0.04%、Mn:0.01~0.2%、S:0.01%以下(0%を除外する)、P:0.005~0.045%、Sn:0.03~0.08%、Sb:0.01~0.05%、およびCr:0.01~0.2%を含み、残りは、Feおよび避けられない不純物からなることを特徴とする方向性電磁鋼板。
- 重量%で、Si:2.0~6.0%、C:0.02~0.08%、N:0.01%以下(0%を除外する)、Co:0.0131~0.10%、Al:0.005~0.04%、Mn:0.01~0.2%、S:0.01%以下(0%を除外する)、P:0.005~0.045%、Sn:0.03~0.08%、Sb:0.01~0.05%、およびCr:0.01~0.2%を含み、残りは、Feおよび避けられない不純物からなるスラブを加熱する段階と、
前記スラブを熱間圧延して熱延板を製造する段階と、
前記熱延板を冷間圧延して冷延板を製造する段階と、
前記冷延板を1次再結晶焼鈍する段階と、
前記1次再結晶焼鈍された鋼板を2次再結晶焼鈍する段階と、を含むことを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記スラブを加熱する段階で、
1250℃以下に加熱することを特徴とする請求項2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記1次再結晶焼鈍する段階で、
800~950℃で1次再結晶焼鈍することを特徴とする請求項2または3に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記2次再結晶焼鈍する段階で、
前記1次再結晶焼鈍温度以上、1210℃以下の温度で2次再結晶を完了することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
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