JPH0762436A - 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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- JPH0762436A JPH0762436A JP5209575A JP20957593A JPH0762436A JP H0762436 A JPH0762436 A JP H0762436A JP 5209575 A JP5209575 A JP 5209575A JP 20957593 A JP20957593 A JP 20957593A JP H0762436 A JPH0762436 A JP H0762436A
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Abstract
向性電磁鋼板を製造することができる。 【構成】 重量でC:0.10%以下、Si:2.5〜
7.0%ならびに通常のインヒビター成分を含み、残余
はFeおよび不可避的不純物よりなる一方向性電磁鋼熱
延板に熱延板焼鈍を施し、1回あるいは中間焼鈍をはさ
む2回以上の冷間圧延を実施し、脱炭焼鈍した後、最終
仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板を製造する方法にお
いて、最終板厚まで圧延されたストリップを脱炭焼鈍す
る直前に、P H2 O /P H2 が0.2以下の非酸化性雰
囲気中で100℃/秒以上の加熱速度で700℃以上の
温度へ加熱処理することを特徴とする、極めて低い鉄損
をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法。
Description
iを含み、低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
を提供するものである。
鉄損特性と励磁特性の両方で評価される。励磁特性を高
めることは設計磁束密度を高める機器の小型化に有効で
ある。一方鉄損特性を少なくすることは、電気機器とし
て使用する際、熱エネルギーとして失われるものを少な
くし、消費電力を節約できる点で有効である。さらに、
製品の結晶粒の〈100〉軸を圧延方向に揃えること
は、磁化特性を高め、鉄損特性も低くすることができ、
近年特にこの面で多くの研究が重ねられ、様々な製造技
術が開発された。
に高い磁束密度を得るために、方向性電磁鋼板の製造方
法が開示されている。これは、AlN+MnSをインヒ
ビターとして機能させ、最終冷延工程における圧下率が
80%を超える強圧下とする製造である。この方法によ
り二次再結晶粒の(110)〈001〉方位の集積度が
高く、B8 が1.870T以上の高磁束密度を有する方
向性電磁鋼板が得られる。しかし、この製造方法はある
程度の鉄損の低減は図れるのであるが、未だに二次再結
晶マクロの粒径が10mmオーダと大きく、鉄損に影響す
る因子である渦電流損を減らすことができず、良好な鉄
損値が得られていなかった。これを改善するために、特
公昭57−2252号公報に開示されている鋼板にレー
ザ処理を施す方法、さらに特公昭58−2569号公報
に鋼板に機械的な歪みを加える方法など、磁区を細分化
する様々な方法が開示されている。
報では、常温圧延された鋼板に100℃/秒以上の加熱
速度で657℃以上の温度へ超急速焼きなまし処理を施
し、該ストリップを脱炭素処理し、最終高温焼きなまし
処理を施して二次成長を行い、それによって前記ストリ
ップが低減した寸法の二次粒子および応力除去焼きなま
し処理後も有意の変化なしに持続する改善された鉄損を
もつことを特徴とする方法が開示されている。しかし、
この製造方法により単に二次再結晶粒径を微細化するだ
けでは、従来の磁区の細分化並みの鉄損特性を得ること
は困難であった。
では、十分に低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板を得るこ
とは困難であり、本発明はそれを解決する製造方法を提
供するものである。
解決すべく検討を重ねた結果、重量でC:0.10%以
下、Si:2.5〜7.0%ならびに通常のインヒビタ
ー成分を含み、残余はFeおよび不可避的不純物よりな
る一方向性電磁鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、1回ある
いは中間焼鈍をはさむ2回以上の冷間圧延を実施し、脱
炭焼鈍した後、最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板
を製造する方法において、最終板厚まで圧延されたスト
リップを脱炭焼鈍する直前に、P H2 O /P H2 が0.
2以下の非酸化性雰囲気中で100℃/秒以上の加熱速
度で700℃以上の温度へ加熱処理することにより、極
めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法が得ら
れることを見い出した。
電磁鋼板は、その製造工程の最終焼鈍中に二次再結晶を
十分に起こさせ、所謂ゴス集合組織を得ることにより製
造できる。このゴス集合組織を得るためには、一次再結
晶粒の成長粗大化を抑制し、圧延方向に揃った(11
0)〈001〉方位の再結晶粒のみをある温度範囲で選
択的に成長させる。つまり、二次再結晶させるような素
地を作ってやることが必要である。そのためには、素材
にMnS,AlN,Cu2 Sなどの微細な介在物が一次
再結晶粒の成長の抑制材(インヒビター)として、均一
に分散していなければならない。さらに、上記二次再結
晶は、MgOとの反応によるフォルステライト形成と旨
くタイミングをはからなければならない。
290716号公報のような平均二次再結晶粒径を低減
することにより、磁区幅を小さくして目標の低鉄損を得
る方策をとる場合、どうしても後の最終焼鈍においてM
gO塗布によるフォルステライト(2MgO・Si
O2 )などの形成が必ずしも良好でなく、十分な皮膜張
力により磁気特性が得られないという問題点があった。
炭焼鈍の昇温段階において酸化皮膜が形成されていしま
い、フォルステライトの形成に大きな支障がきたされる
ことがわかった。これは、鋼板が急速加熱により7秒以
内に急激に高温に曝されるため、従来の酸化皮膜の形成
とは大きく異なり、ファイアライト(2FeO・SiO
2 )が優先的に形成されるためであることが判明した。
従来の通常加熱(20℃/秒)の場合には、脱炭が開始
したのちにSiO2 やファイアライトが鋼板表面に形成
されていた。
ァイアライトの形成を昇温段階でできるだけ抑えること
を考え、急速加熱処理をP H2 O /P H2 が0.2以下
の非酸化性雰囲気中とすることにより、ファイアライト
の形成が抑えられ、後の最終焼鈍におけるMgO塗布に
よるフォルステライトの形成が非常に良好なものとな
り、極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
が得られることを見い出した。これにより、二次再結晶
した鋼板表面のフォルステライトや、絶縁皮膜などによ
り皮膜張力を付与することにより、大きな鉄損の向上率
があり、極めて低い鉄損値を得ることができる。
前記のように限定した理由を、詳細に説明する。この鋼
成分の限定理由は下記のとおりである。Cについての上
限0.10%は、これ以上多くなると脱炭所要時間が長
くなり、経済的に不利となるので限定した。Siは鉄損
をよくするために下限を2.5%とするが、多すぎると
冷間圧延の際に割れ易く加工が困難となるので上限を
7.0%とする。
に、通常のインヒビター成分として以下の成分元素を添
加することが好ましい。インヒビターとしてMnSを利
用する場合は、MnとSを添加する。Mnは、MnSの
適当な分散状態を得るため、0.02〜0.15%が望
ましい。SはMnS,(Mn・Fe)Sを形成するため
に必要な元素で、適当な分散状態を得るため、0.00
1〜0.05%が望ましい。さらに、インヒビターとし
てAlNを利用する場合は、酸可溶性AlとNを添加す
る。酸可溶性Al,AlNの適正な分散状態を得るため
0.01〜0.04%が望ましい。Nも、AlNを得る
ため0.003〜0.02%が望ましい。その他、C
u,Sn,Sb,Cr,Biはインヒビターを強くする
目的で1.0%以下において少なくとも1種添加しても
よい。
は連続鋳造法、熱間圧延により中間厚のストリップを得
る。この時ストリップ鋳造法も本発明に適用することも
可能である。さらに、インヒビターとして窒化物を必要
とする場合は、AlNなどの析出のために950〜12
00℃で30秒〜30分の中間焼鈍を行うことが望まし
い。次に、1回ないし中間焼鈍を含む2回以上の圧延に
より最終製品厚のストリップを得る。中間焼鈍を含む2
回以上の圧延をする際の、1回目の圧延は圧下率5〜5
0%、中間焼鈍は950〜1200℃で30秒〜30分
の中間焼鈍を行うことが望ましい。
しい。下限85%は、これ以下では(110)〈00
1〉方位が圧延方向に高い集積度をもつゴス核が得られ
ないからである。なお、この時の冷間圧延方法として、
冷間圧延中に複数回のパスにより各板厚段階を経て最終
板厚となるが、磁気特性を向上させるため、その少なく
とも1回以上の途中板厚段階において鋼板に100℃以
上の温度範囲で1分以上の時間保持する熱効果を与えて
も構わない。以上、最終製品厚まで圧延されたストリッ
プに加熱処理を施す。まず、ストリップを100℃/秒
以上の加熱速度で700℃以上の温度へ急速加熱する。
この時の加熱速度の下限100℃/秒は、これ以下では
二次再結晶の核となる一次再結晶後での(110)〈0
01〉方位粒が減少し、微細な二次再結晶粒が得られな
いので限定した。また、下限700℃は、これ以下では
再結晶が開始されないので限定した。なお、この急速加
熱処理は皮膜形成などの問題から、P H2 O /P H2 が
0.2以下の非酸化性雰囲気中とする必要がある。この
雰囲気以外では、ファイアライトの形成が抑制されず、
後の最終焼鈍においてMgO塗布によるフォルステライ
トの形成が非常に良好なものとならないので限定した。
の不活性ガス中、あるいは若干H2を含んだ還元雰囲気
のことをここでは言う。また、上記の急速加熱処理は、
次に施される脱炭焼鈍前に行われても、脱炭焼鈍の加熱
段階として脱炭焼鈍工程に組み込むことも可能である
が、後者の方が工程数が少ないので望ましい。この後
は、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行う、この時製品での
磁気特性を劣化させないため炭素は0.005%以下に
低減されなければならない。ここで、熱延のスラブ加熱
温度が低く、AlNのみをインヒビターとして利用する
場合は、アンモニア雰囲気中で窒化処理を付加すること
もある。
て、二次再結晶と純化のため1100℃以上の仕上焼鈍
を行うことで、フォルステライトなどの良好な皮膜を鋼
板表面に形成した微細な二次再結晶粒を得る。以上、フ
ォルステライトなどの皮膜の上に、さらに絶縁皮膜を塗
布することにより極めて低い鉄損特性を有する一方向性
電磁鋼板が製造される。以上の磁気特性は、後の歪み取
り焼鈍を施しても、変化しない低鉄損を保持している。
なお、得られた製品で、さらに鉄損を良好にするため、
上記一方向性電磁鋼板に、磁区を細分化するための処理
を施すことも可能である。
まで熱間圧延させた熱延板に1100℃で1分間焼鈍を
施した。この後、冷間圧延により最終板厚0.27mmに
まで圧延した。さらに、得られたストリップを脱炭焼鈍
する際、加熱段階で10℃/秒、115℃/秒、300
℃/秒の3条件で840℃まで加熱した。この時の雰囲
気は表2に示す条件でそれぞれ実施した。この後、84
0℃の均一温度、湿潤水素中で脱炭焼鈍し、MgO粉を
塗布した後、1200℃に10時間、水素ガス雰囲気中
で高温焼鈍を行った。得られた鋼板の余剰MgOを除去
し、形成されたフォルステライト皮膜上に、絶縁皮膜を
塗布した。表2に、得られた製品の磁気特性を示す。本
発明により、鉄損特性に優れた一方向性電磁鋼板が得ら
れている。
鋼を鋳造し、スラブ加熱後熱間圧延を行い2.3mmの熱
延鋼板を得た。これを1100℃で4分間焼鈍を行い
1.55mmに圧延した。これを1120℃で5分間焼鈍
を行い、さらに酸洗した後、冷間圧延を行い0.22mm
厚にした。圧延された鋼板を二対の直接通電加熱ロール
により300℃/秒の加熱速度で840℃まで加熱し
た。この時の雰囲気は、(a)P H2 O/P H2 0.
3、(b)P H2 O /P H2 0.1の2条件の非酸化
雰囲気で実施した。この後、同じ840℃の均一温度、
湿潤水素中で脱炭焼鈍した。
10時間、水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行った。得ら
れた鋼板の余剰MgOを除去し、形成されたフォルステ
ライト皮膜上に、絶縁皮膜を塗布した。これにより得ら
れた製品の磁気特性は(a)ではB8 =1.89T、W
17/50=0.84w/kg、(b)ではB8 =1.93T、
W17/50 =0.76w/kgであった。本発明により低い鉄
損をもつ一方向性電磁鋼板が得られた。
る一方向性電磁鋼板を製造することができるので、産業
上の貢献するところが極めて大である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量でC:0.10%以下、Si:2.
5〜7.0%ならびに通常のインヒビター成分を含み、
残余はFeおよび不可避的不純物よりなる一方向性電磁
鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、1回あるいは中間焼鈍を
はさむ2回以上の冷間圧延を実施し、脱炭焼鈍した後、
最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板を製造する方法
において、最終板厚まで圧延されたストリップを脱炭焼
鈍する直前に、P H2 O /P H2 が0.2以下の非酸化
性雰囲気中で100℃/秒以上の加熱速度で700℃以
上の温度へ加熱処理することを特徴とする極めて低い鉄
損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 急速加熱処理が脱炭焼鈍の加熱段階とし
て行われる請求項1記載の方法。
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