JPH0631303A - 方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH0631303A
JPH0631303A JP4192471A JP19247192A JPH0631303A JP H0631303 A JPH0631303 A JP H0631303A JP 4192471 A JP4192471 A JP 4192471A JP 19247192 A JP19247192 A JP 19247192A JP H0631303 A JPH0631303 A JP H0631303A
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Kenichi Arai
賢一 荒井
Kazuyuki Ishiyama
和志 石山
Masaki Nakano
正基 中野
Masanao Okawa
将直 大川
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】(110)[001]集合組織を有する方向性
珪素鋼板を出発材料とし、これに冷間圧延と熱処理を施
し、三次再結晶により再度(110)[001]集合組
織を形成させて薄い方向性珪素鋼板を製造するに際し、
冷間圧延時の圧延ロール周速を30mm/秒以下とす
る。 【効果】平均結晶粒径を1.5mm以下、更には1mm
以下という従来技術では達成困難であった小さな値とす
ることができ、それにより磁区幅を狭くして高周波域で
の鉄損を下げることができる薄い方向性珪素鋼板の製造
方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、方向性珪素鋼板の製
造法に係り、特に磁束密度が高く、鉄損の低い薄手の方
向性珪素鋼板の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
ように方向性珪素鋼板は高い磁束密度と低い鉄損という
長所を併せ待ち、電力用変圧器、発電機、可飽和アクト
ルなどに広く利用されている。しかし近年、電気、電子
機器の使用周波数の高周波化や一層の省エネルギー化の
要請から、更に鉄損の低い方向性珪素鋼板が求められる
ようにになってきた。鉄損はヒステリシス損と渦電流損
に分けられ、この内渦電流損は特に周波数が高くなると
増大が著しくなる。渦電流損を減らすためには鋼板の板
厚を薄くすることと、板内にできる磁区の幅を何らかの
手段で狭くすることが有効である。
【0003】従来より、Goss法又は一冷圧法と呼ば
れる方法により製造された、(110)[001]結晶
粒集合組織を有する方向性珪素鋼板を出発材料として、
冷間圧延により(111)[112]集合組織を有する
厚さ150μm以下の薄帯となし、更に非酸化雰囲気の
高温熱処理を施すことにより三次再結晶を起こさせ、平
均結晶粒径が5mm以上の(110)[001]方位が
高度に集積された低損失方向性珪素鋼薄帯を製造するこ
とが提案されている(特開昭63−171827;IE
EE TRANSACTION ON MAGNETI
CS,Vol.25,No.5,3949(198
9);特開平3−100123)。
【0004】板厚に関しては、上記特開昭63−171
827に示されている方法を用いることにより、従来の
Goss法又は一冷圧法では200μm程度が下限であ
ったものが、150μm以下のものも製造可能となって
きている。
【0005】磁区の細分化に関しては、従来のGoss
法又は一冷圧法では仕上焼鈍前に鋼板表面にMgOを主
成分とする焼鈍分離剤を塗布し、1100〜1300℃
で焼鈍する事により鋼板表面にフォルステライト(Mg
2 SiO4 )層を形成させ、このフォルステライト被膜
と鋼板の熱膨張率差を利用して鋼板に張力を付与し磁区
細分化を図るという方法が取られている。
【0006】しかし、特開昭63−171827の技術
に於ては、仕上焼鈍は鋼板の表面を清浄にし、表面エネ
ルギーの働きにより(110)[001]方位を形成さ
せる方法を取っているため、従来技術の様に仕上焼鈍時
に鋼板表面にセラミック被膜を形成させることはできな
い。
【0007】このため、これらの改良技術として、同様
の方法で作られた方向性珪素鋼薄帯に機械的歪を付与
し、磁区幅を狭くして鉄損を低減する方法(特開平1−
137988)、エッチングで微細溝を形成することに
より鉄損を低減する方法(特開平3−87314)等が
試みられている。
【0008】しかし、機械的歪を付与して磁区を細分化
した方向性珪素鋼板を製造しても、それを最終製品まで
加工した後、歪取焼鈍を施せば、歪付与による磁区細分
化効果は消失してしまう。また、エッチングにより溝形
成して磁区細分化する方法は、歪取焼鈍による効果喪失
は無いものの、適切な間隔で表面エッチングをする工程
は繁雑であり、コストアップは避けられない。
【0009】上記理由から、三次再結晶により(11
0)[001]方位を形成させた方向性珪素鋼板に対
し、簡便且つ永続的効果の有る磁区細分化技術が求めら
れてきている。
【0010】近年その1つの方法として、電気学会,マ
グネティックス研究会,資料MAG−91−118で発
表されたように、熱処理条件を変化させる事により、平
均結晶粒径を1mm程度まで低下させ、その効果により
磁区細分化を図る試みが行なわれた。この方法は、効果
が永続的で、かつ余分な工程を必要としない優れた方法
であり、この資料から平均結晶粒径を更に小さくすれ
ば、更に鉄損が低減する事が期待される。しかしなが
ら、この熱処理条件を変更する事による平均結晶粒径の
低下は約1mmが下限であり、それ以上の平均結晶粒径
の低下は他の手段によらねばならなかった。
【0011】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、(110)[001]集合組織を有する方
向性珪素鋼板を出発材料として冷間圧延と熱処理を施し
三次再結晶により再度(110)[001]集合組織を
形成させる薄方向性珪素鋼板の製造方法において、熱処
理条件の制御以外に三次再結晶後の平均結晶粒径を制御
する手段を与え、安定して1.5mm以下、更には熱処
理条件の制御では達成し得ない1mm以下の平均結晶粒
径をも容易に得ることができる薄い方向性珪素鋼板を提
供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、(110)[001]集合組
織を有する方向性珪素鋼板を出発材料とし、これに冷間
圧延と熱処理を施し、三次再結晶により再度(110)
[001]集合組織を形成させて薄い方向性珪素鋼板を
製造するに際し、冷間圧延時の圧延ロール周速を30m
m/秒以下とすることを特徴とする方向性珪素鋼板の製
造方法を提供する。
【0013】本願発明者は、熱処理条件の制御以外に三
次再結晶後の平均結晶粒径を制御する方法について検討
を重ねた結果、出発材料である(110)[001]集
合組織を有する方向性珪素鋼板に冷間圧延を施す際に、
圧延ロール周速を30mm/秒以下とすることにより容
易に解決できることを見出した。
【0014】ロール周速を遅くすると仕上焼鈍による三
次再結晶粒の平均粒径が小さくなる理由は明確には判っ
ていないが、ロール周速を遅くする事により被圧延材料
中に生ずる変形組織が変化し、熱処理過程における三次
再結晶前の二次再結晶の時点で(110)[001]方
位を持つ結晶粒が板内に細かく均一に分散して存在する
傾向となり、それが核となって三次再結晶が進行するた
め、三次再結晶完了後の平均結晶粒径も小さくなるので
あろうと推察される。
【0015】図7にロール周速が40.0mm/秒及び
21.7mm/秒の二水準で冷間圧延を施した試料に温
度を変えて1時間熱処理した時のB8 の変化、図8に図
7における900℃で熱処理した各試料における(11
0)面が板面に揃った結晶粒の粒径分布、表1に各試料
の(110)面が板面に揃った結晶粒の面積率、平均粒
径、単位面積当りの個数及びそれらに対し1150℃、
1時間焼鈍した時の三次再結晶の平均粒径を示す。
【0016】図7より、ロール周速が変わると一次再結
晶(600〜700℃)、二次再結晶(800〜900
℃)過程でのB8 の挙動が大幅に変化していることか
ら、集合組織がロール周速により変化していることが推
測される。しかしいずれの場合でも1100℃程度以上
の温度ではB8 が1.9T以上になっており、三次再結
晶が完了すれば(110)[001]方位が形成されて
いることがわかる。
【0017】図8から三次再結晶前の二次再結晶完了時
点での(110)面が板面に揃った結晶粒の粒径分布は
明らかにロール周速が遅い方が細粒側によっており、表
1の平均粒径及び単位面積当りの結晶粒の個数を見ても
上述した推測が裏付けられている。
【0018】
【表1】
【0019】
【実施例】
(実施例1)
【0020】板厚280μmの方向性珪素鋼板に120
0℃、1×10-3Paの雰囲気下で10時間、不純物除
去のための予備焼鈍を施したものを出発材料とし、ワー
クロール径20mmの4段圧延機で、ロール周速30m
m/秒以下の速度で板厚35μmまで冷間圧延した後、
300mmの均熱範囲を有する抵抗加熱炉で、1150
℃、1.5×10-3Paの雰囲気下で21mm/min
の速度で板を動かしながら連続焼鈍を施した。
【0021】比較のため、上記出発材料と同じ出発材料
に同じ圧延機でロール周速30mm/秒以上の条件で板
厚35μmまで冷間圧延した後、上と同じ条件で仕上焼
鈍を施した。これらの試料の平均結晶粒径及び保磁力の
値を図1に、磁気特性の値を図2に示す。
【0022】図1から、ロール周速が遅いほど平均結晶
粒径は小さくなっており、周速30mm/秒以下であれ
ば安定して1.5mm以下の平均結晶粒径が得られるこ
とが確認される。
【0023】再結晶組織はエッチビット法で観察した結
果全て(110)[001]方位を持つ三次再結晶組織
であり、図2からわかるようにどの試料もB8 が1.9
T以上の高い磁束密度を示す。
【0024】保磁力に関しては周速25mm/秒以下に
なると上昇し始めるため、ヒステリシス損失は周速の速
い場合に比べ増大してしまう事が懸念されるが、高周波
域ではヒステリシス損失よりも渦電流損失の方が支配的
になるため、結晶粒径が小さくなることによる磁区細分
化効果の方がメリットが大きい。これに関しては実施例
3において詳細に説明する。これに対して、図1から明
らかなように、ロール周速が30mm/秒を超すと平均
結晶粒径が1.5mmより大きくなるものが見られる。
【0025】しかし、組織は、ロール周速が30mm/
秒以下のものと同様に、(110)[001]三次再結
晶であり、図2に示すように、どの試料もB8 が1.9
T以上であった。 (実施例2)
【0026】実施例1と同じ出発材料に同じ圧延機でロ
ール周速30mm/秒以下の条件で板厚35μmまで冷
間圧延を施した後、1150℃、1.0×10-3Paの
雰囲気の赤外線集中加熱炉で1時間バッチ焼鈍を行なっ
た。
【0027】比較のため、上記出発材料と同じ出発材料
に同じ圧延機でロール周速30mm/秒以上の条件で板
厚35μmまで冷間圧延した後、上と同じ条件で仕上焼
鈍を施した。これらの試料の平均結晶粒径を図3に磁気
特性を図4に示す。実施例1と同様にロール周速30m
m/秒以下であれば平均結晶粒径は1.5mm以下とな
る。組織も実施例1と同様(110)[001]三次再
結晶粒であり、図4から明らかなように、B8 特性が
1.9T以上であることが確認された。これに対して、
図3から明らかなように、ロール周速30mm/秒を超
えると平均結晶粒径が1.5mm以上となるものが見ら
れる。
【0028】しかし、組織は、ロール周速が30mm/
秒以下のものと同様に、(110)[001]三次再結
晶粒であり、図4に示すように、どの試料もB8 が1.
9T以上であった。 (実施例3)
【0029】実施例2及びその比較例の試料の中から平
均結晶粒径0.2mm〜1.4mmの試料を選び、ロー
レンツSEM法で磁区を観察し、試料の幅1mm当りの
磁壁枚数を数えた。その結果を図5に示す。
【0030】また、平均結晶粒径0.44mmの試料と
1.0mmの試料の鉄損値を周波数50Hz〜1000
Hzの間でBm=1.3Tの条件で測定した結果を図6
に示す。図5より、平均結晶粒径が小さいほど磁区幅が
狭くなること、また、図6より平均結晶粒径が小さくな
れば高周波域での鉄損が改善されることが確認される。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、(110)[001]集合組織を有する方向性珪素
鋼板を出発材料として低鉄損の薄い方向性珪素鋼板を製
造するに当り冷間圧延のロール周速を30mm/秒以下
にするという簡易な方法により、平均結晶粒径を1.5
mm以下、更には1mm以下という従来技術では達成困
難であった小さな値とすることができ、それにより磁区
幅を狭くして高周波域での鉄損を下げることができる薄
い方向性珪素鋼板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1において、ロール周速と製造された珪
素鋼板の平均結晶粒径及び保磁力との関係を示す図。
【図2】実施例1において、ロール周速と製造された珪
素鋼板の磁気特性との関係を示す図。
【図3】実施例2において、ロール周速と製造された珪
素鋼板の平均結晶粒径との関係を示す図。
【図4】実施例2において、ロール周速と製造された珪
素鋼板の磁気特性との関係を示す図。
【図5】方向性珪素鋼板の結晶粒径と磁壁の数との関係
を示す図。
【図6】平均結晶粒径0.44mmの試料と1.0mm
の試料の鉄損値を周波数50Hz〜1000Hzの間で
測定した結果を示す図。
【図7】ロール周速が40.0mm/秒及び21.7m
m/秒の冷間圧延後の熱処理温度とB8 との関係を示す
図。
【図8】図7における900℃で熱処理した試料におけ
る(110)面が板面に揃った結晶粒の粒径分布を示す
図。
フロントページの続き (72)発明者 中野 正基 宮城県青葉区花壇8−5 たいら荘101 (72)発明者 大川 将直 宮城県仙台市太白区松が丘3−4 ハイツ 松が丘B−103

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (110)[001]集合組織を有する
    方向性珪素鋼板を出発材料とし、これに冷間圧延と熱処
    理を施し、三次再結晶により再度(110)[001]
    集合組織を形成させて薄い方向性珪素鋼板を製造するに
    際し、冷間圧延時の圧延ロール周速を30mm/秒以下
    とすることを特徴とする方向性珪素鋼板の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019245044A1 (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 日本製鉄株式会社 磁気特性が優れた方向性電磁鋼板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019245044A1 (ja) * 2018-06-21 2019-12-26 日本製鉄株式会社 磁気特性が優れた方向性電磁鋼板
JPWO2019245044A1 (ja) * 2018-06-21 2021-06-17 日本製鉄株式会社 磁気特性が優れた方向性電磁鋼板

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