JPH05222457A - 磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH05222457A
JPH05222457A JP4024086A JP2408692A JPH05222457A JP H05222457 A JPH05222457 A JP H05222457A JP 4024086 A JP4024086 A JP 4024086A JP 2408692 A JP2408692 A JP 2408692A JP H05222457 A JPH05222457 A JP H05222457A
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JP
Japan
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steel sheet
cold rolling
silicon steel
rolling
oriented silicon
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JP4024086A
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Inventor
Satoshi Arai
聡 新井
Yoshiyuki Ushigami
義行 牛神
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 {100}〈001〉方位に高い集積度を持
つ磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法を得
る。 【構成】 重量%でSi:1.8〜6.7%、C:0.
15%以下、酸可溶Al:0.010〜0.050%、
N:0.0120%以下を含み残部Feよりなるスラブ
を熱延後、圧下率で40〜80%の冷延とこの方向に直
角方向に30〜70%の冷延を施し、一次再結晶焼鈍と
仕上焼鈍を行う二方向性珪素鋼板の製造法において、冷
延前の主として炭化物からなる第二相の断面における面
積率を0.1〜20%に制御する。 【効果】 {100}〈001〉方位への集積度が向上
し、磁化特性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気特性の優れた二方向
性珪素鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄系の材料では結晶軸に対する方向に依
って磁性を担う電子のエネルギー状態が異なり、ミラー
指数〈100〉軸の方向に磁化され易いという特徴を持
つ。この結晶磁気異方性を利用して、変圧器等の磁心に
用いられる一方向性電磁鋼板ではミラー指数で{11
0}〈001〉と表現される結晶粒のみ(ゴス方位と呼
ばれる)を選択的に成長させ、鋼板面内の一方向の透磁
率を飛躍的に向上した。
【0003】この一方向性電磁鋼板({110}〈00
1〉)に対し、鋼板面内の直交する二方向に〈100〉
軸を配向させた二方向性電磁鋼板(ミラー指数で{10
0}〈001〉)は、より理想的な軟質磁性材料であ
る。しかし、工業的なプロセスが煩雑なのに対し充分な
磁気特性が得られないために、二方向性電磁鋼板が広く
磁心材料として用いられるには至っていない。
【0004】従来の二方向性電磁鋼板の製造法には、大
別して次の3つの方法がある。 1)柱状粒よりなる方向性インゴットを用いる方法。 この方法は、特公昭33−7509号あるいは特公昭3
3−7952号公報に開示されたように、温度傾斜を維
持した状態で柱状粒の発達したインゴットを製造し、柱
状粒の伸長方向と一定の角度関係を満たす方向に冷間圧
延し、再結晶を行わせる方法である。この方法の要点
は、特公昭33−7953号公報にあるように素材の
{100}〈001〉方位からのズレが、ある許容範囲
にあれば冷延・再結晶後に再び{100}〈001〉方
位の結晶粒となることにある。
【0005】2)表面エネルギーを利用する方法。 この方法は、特公昭36−8554号、特公昭37−7
110号公報あるいは特公昭38−16212号公報に
あるように、板厚の薄い素材を冷延・再結晶させる際に
熱処理の雰囲気を制御して、{100}面を板表面に持
つ結晶粒のみを再結晶させることを特徴とする製造法で
ある。
【0006】3)クロス冷延する方法。 この方法は、特公昭35−2657号公報に開示された
ように珪素鋼素材を一方向に冷間圧延した後、更にこの
冷延と交差方向に冷間圧延を加え、短時間焼鈍と900
〜1300℃の高温焼鈍を行う方法である。この方法の
原理は、クロス冷延により{100}〈001〉方位粒
の成長し易い素地になる集合組織を発達させ、AlN等
の粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶に依って
{100}〈001〉方位粒を発現させるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述してきたように、
二方向性電磁鋼板は3磁化容易軸の内2つを鋼板面内に
配向させた理想的な磁性材料であるのに拘らず、今日ま
で殆ど工業的に使用されていない。これは、現在までに
提案された製造方法を工業的に行うことが極めて困難で
あるのに対し、期待されるほどの結晶方位の集積度が得
られないことによる。
【0008】例えば、1)の方向性インゴットを用いる
方法では、柱状粒を充分に発達させるために、鋳型の側
面を加熱しながら底面を冷延し溶鋼に温度傾斜をつける
必要があり、工業的なプロセスとして大量生産を行うこ
とは極めて困難であった。また、2)の表面エネルギー
を用いる方法に於いては、{100}方位粒のみが成長
するように熱処理の雰囲気を厳密に制御することは、工
業的に難しく、また、原理的に板面内の〈100〉軸方
向は揃えることができない。3)のクロス冷延を用いる
方法は、かなり高い結晶方位の集積が得られ板面内の二
方向にかなり高い透磁率が期待できるが、特公昭35−
2567号公報の改良特許である特公昭38−8213
号公報の実施例をみても、800A/mの励磁力に対す
る磁束密度は1.925Tが最高であり充分に高い集積
度が得られたとは言えない。
【0009】
【課題を解決するための手段】クロス冷延した素材に、
粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶を発現させ
ることにより、かなり高い結晶方位の集積度を持った二
方向性電磁鋼板が得られることは前に述べた。本発明者
等は、このクロス冷延を用いた方法を改良することによ
って、充分に実用に供することのできる二方向性電磁鋼
板を得る方法を完成した。
【0010】すなわち、重量%で、Si:1.8〜6.
7%、C:0.15%以下、酸可溶Al:0.010〜
0.050%、N:0.0120%以下を含み残部Fe
及び不可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを熱延し、焼
鈍を施した後、圧下率で40〜80%の冷間圧延と、こ
の冷間圧延と直角方向に圧下率で30〜70%の冷間圧
延を施し、一次再結晶を目的とする焼鈍と、次いで二次
再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を行う珪素鋼板の製
造法において、冷間圧延前の主として炭化物からなる第
二相の板面と鉛直方向の断面に於ける面積率を0.5%
以上、20%以下に制御する。以上の工程により{10
0}〈001〉方位に極めてよく集積した二方向性珪素
鋼板が得られることを見いだした。
【0011】以下に本発明について詳細に述べる。成分
について、Siは素材の電気抵抗を高め交流磁界中での
軟磁気特性を改善するために加えるが、最終焼鈍中での
α−γ変態による結晶組織の破壊を抑えるため下限を
1.8%に設定した。またSiが4.8%を超えると割
れが発生し冷間圧延が困難になるが、温度圧延により圧
延可能であるので、軟磁気特性の改善に有効な6.7%
を上限とした。
【0012】Cは0.15%を超えて含有させると製品
での磁気特性が劣化し、また磁気時効を防ぐために行う
脱炭焼鈍が困難になるので上限値を0.15%に定め
た。
【0013】酸可溶性Alは、最終焼鈍における二次再
結晶を行うための粒成長のインヒビターを確保するため
に下限値0.010%を設定した。また、多すぎると二
次再結晶が不安定になるために上限0.050%を定め
た。
【0014】Nは、AlNとしてインヒビターを強化す
るために有効であるので下限値を0.0010%とす
る。また、0.0120%を超えると鋼板中にブリスタ
ーと呼ばれる欠陥が生ずるために上限値を0.0120
%とした。
【0015】この他、二次再結晶を安定して生じさせる
ためにMnS,Cu2 S,MnSe,Nb(C,N),
Sn,Sb等から選ばれる1種ないし2種以上を公知の
範囲で含ませることも可能である。以上の成分からなる
珪素鋼スラブを加熱し熱間で圧延する。
【0016】この後、熱延板に製品での磁気特性を安定
化させるために焼鈍を施しても良いが省略しても良い。
焼鈍温度としては、熱延組織を解消するに充分な900
℃以上の温度で焼鈍を行うことが望ましい。
【0017】次いで熱延方向に圧下率で30〜70%の
冷間圧延の冷延を施し、更にこれと直交する方向に40
〜80%の冷延を行う。この条件は特公昭35−265
7号公報で開示されていたのと同等の条件である。
【0018】この冷延を行うに際して、炭化物を主体と
する第二相を面積率にして0.1〜20%の範囲に制御
することによって製品での磁気特性を改善することがで
きる。第二相の量を制御する方法としては、素材成分中
のC成分を制御する方法、冷間圧延前に焼鈍を施しその
冷却過程での冷却速度を制御する方法、熱延終了後の冷
却条件を制御する方法等が考えられるが、特に限定する
ものではない。
【0019】この鋼板に一次再結晶を目的とした短時間
焼鈍を行う。温度範囲は特に限定しないが、一次再結晶
を完全に行わせるために700℃以上が望ましい。ま
た、この焼鈍で珪素鋼板の磁性を悪化させるC成分を除
去する目的を兼ねるため酸化雰囲気とすることも可能で
ある。
【0020】ついで二次再結晶と純化を目的とした最終
焼鈍を行う。これらの焼鈍の温度範囲は特に限定しない
が、二次再結晶の発現と純化を完全に行うために900
℃以上の高温焼鈍が望ましい。
【0021】更に二次再結晶を安定させるために、一次
再結晶終了後から二次再結晶開始前までに鋼板を窒化す
ることも可能である。この窒化の方法は最終焼鈍の雰囲
気にN2 ,NH3 等の窒化能のあるガスを混入する方
法、最終焼鈍時の焼鈍分離剤に窒化フェロマンガン等の
窒化能のある物質を加える方法、一次再結晶焼鈍の均熱
過程以降に於いてNH3 等の窒化能のあるガスを含む雰
囲気中で処理する方法等何れでもかまわない。以上のプ
ロセスによって、板面内の直交する二つの方向に高い
〈100〉軸の集積を持った二方向性珪素鋼板ができ
る。
【0022】
【作用】本発明によって、一方向の冷延と二次再結晶を
利用して高い方位集積度を持つ二方向性珪素鋼板が得ら
れる。
【0023】
【実施例】
(実施例1)重量%でSi:3.0%、C:0.065
%、Al:0.028%、N:0.0075%を含み残
部Fe及び不可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを11
00℃に加熱し2.0mm厚まで熱間で圧延した。該熱延
板を1100℃で2分間焼鈍した後の冷却速度を変化さ
せ、第二相の面積率を(1)1%、(2)5%、(3)
12%、(4)18%、(5)25%に制御した。この
鋼板に熱延と同一方向に1.5mm厚までの冷間圧延と、
この冷延方向と直角方向に0.6mm厚までの冷間圧延を
施した。この冷延板に湿水素中で830℃×10分間の
脱炭と一次再結晶を兼ねた焼鈍を行い、MgOを主体と
する焼鈍分離剤を塗布後に1200℃で20時間の焼鈍
を行った。この焼鈍時の雰囲気は、1200℃までの昇
温時がN2 :25%、H2 :75%、1200℃の均熱
時がH2 :100%であった。以上のプロセスによって
得られた二方向性珪素鋼板の熱延方向及び直角方向の励
磁力800A/mにおける磁束密度の結果を表1に示
す。
【0024】
【表1】
【0025】(実施例2)重量%でSi:3.0%、A
l:0.024%、N:0.0070%を含み残部Fe
及び不可避的不純物よりなる珪素鋼スラブのC成分を
(1)0.004%、(2)0.02%、(3)0.0
5%、(4)0.08%に変化させ1200℃に加熱し
1.8mm厚まで熱間で圧延した。該熱延板を950℃で
5分間焼鈍した。焼鈍後に於ける第二相の面積率は、そ
れぞれ(1)0.1%、(2)5%、(3)10%、
(4)23%であった。この焼鈍後に、この鋼板の熱延
と同一方向に0.8mm厚までの冷間圧延を施し、更にこ
の冷延方向と直角方向に0.40mm厚までの冷間圧延を
施した。次いで湿水素中で840℃×2分間の脱炭と一
次再結晶をかねた焼鈍を行った後、MgOを主体とする
焼鈍分離剤を塗布後に1200℃で30時間の焼鈍を行
った。この焼鈍時の雰囲気は、1200℃までの昇温時
がN2 :25%、H2 :75%、1200℃の均熱時が
2 :100%であった。こうして得られた0.40mm
厚の珪素鋼板の熱延方向及び直角方向の磁束密度の測定
値を表2に示す。本特許の範囲内の冷却条件において磁
気特性が向上していることがわかる。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明は{100}〈001〉方位の集
積度が向上し磁化特性に優れた二方向性珪素鋼板を製造
することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Si:1.8〜6.7%、 C :0.15%以下、 酸可溶Al:0.010〜0.050%、 N :0.0120%以下 残部Fe及び不可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを熱
    延した後、圧下率で40〜80%の冷間圧延と、この冷
    間圧延と直角方向に圧下率で30〜70%の冷間圧延を
    施し、一次再結晶を目的とする焼鈍と、次いで二次再結
    晶と純化を目的とした最終焼鈍を行う二方向性珪素鋼板
    の製造法において、冷間圧延前の主として炭化物からな
    る第二相の板面と鉛直方向の断面に於ける面積率を0.
    1%以上、20%以下に制御することを特徴とする磁気
    特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法。
JP4024086A 1992-02-10 1992-02-10 磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法 Pending JPH05222457A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105765097A (zh) * 2013-11-29 2016-07-13 株式会社神户制钢所 软磁性钢材及其制造方法、和由软磁性钢材得到的软磁性元件

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105765097A (zh) * 2013-11-29 2016-07-13 株式会社神户制钢所 软磁性钢材及其制造方法、和由软磁性钢材得到的软磁性元件

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Effective date: 20010227