JP2000282142A - 一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Abstract
気特性の変動の少なく高磁束密度鋼板を得られる低コス
ト一方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、C≦0.075%、Si:
2.5〜4.5%、S或いはSeを単独又は複合で≦
0.015%、B:0.0005〜0.0040%、そ
の他Al,N,Sn,Cr,Mn,Cuを含む電磁鋼ス
ラブを1280℃以下の温度に加熱後熱延し、80%以
上の冷延、脱炭焼鈍、窒化処理、仕上焼鈍を行う一方向
性電磁鋼板の製造において、熱延に際し、累積圧延率60
%以上の粗圧延後に行う仕上げ熱延開始温度を900〜
1100℃とし、かつ、スラブのB含有量と仕上げ熱延
の開始温度のコイル内偏差ΔF0T(℃)をΔF0T≦
1.25・B+50(但しB:ppm)の範囲に制御す
る。
Description
いられる高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法に関す
るものである。
0}面で、圧延方向が<100>軸を有するいわゆるゴ
ス方位をもつ結晶粒から構成されており、軟磁性材料と
して変圧器及び発電機用の鉄心に利用される。この鋼板
は磁気特性として磁化特性と鉄損特性が良好でなければ
ならない。磁化特性の良否は、付与された一定の磁場中
で鉄心内に誘起される磁束密度の高低で決まり、磁束密
度の高い製品では鉄心を小型化できる。磁束密度の高さ
は鋼板結晶粒の方位を{110}<001>に高度に揃
えることによって達成できる。鉄損は、鉄心に所定の交
流磁場を与えた場合に熱エネルギ−として消費される電
力損失であり、その良否に対して磁束密度、板厚、不純
物量、比抵抗、結晶粒の大きさ等が影響する。
さくでき、又鉄損も小さくなるので望ましく、当該技術
分野ではできる限り磁束密度の高い製品を安いコストで
製造する方法の開発が課題である。現在、工業的に生産
されている代表的な一方向性電磁鋼板の製造方法として
は、特公昭30−3651号公報に示されたMnSを用
いた二回冷延プロセスの他に、AlN+MnSを用いた
高冷延プロセスの特公昭40−15644号公報、Mn
Se+Sbを用いた二回冷延プロセスである特公昭51
−13469号公報等に開示された技術がある。
均一に制御する技術として熱延に先立つスラブ加熱温度
を、1250℃超、実際には1300℃以上と極めて高
い温度にすることによって、粗大に析出している析出物
を一旦固溶させ、その後の熱延中、或いは熱処理によっ
て、析出させる。スラブ加熱温度を上げることはスラブ
加熱時の使用エネルギの増大、設備損傷率の増大等のほ
か材質的にはスラブの結晶組織に起因する線状の二次再
結晶不良が発生する。
低い加熱温度で製造可能な例えば、特開昭62−403
15号公報に開示されている技術、即ち二次再結晶に必
要なインヒビタ−は、脱炭焼鈍完了以降から仕上げ焼鈍
における二次再結晶発現以前までに造り込む方法があ
る。その手段としては、鋼中にNを侵入させることによ
って、インヒビタ−として機能する(Al,Si)Nを
形成させるものである。鋼中にNを侵入させる手段とし
ては、仕上げ焼鈍昇温過程での雰囲気ガスからのNの侵
入を利用するか、脱炭焼鈍後段領域或いは脱炭焼鈍完了
後のストリップを連続ラインでNH3 等の窒化源となる
雰囲気ガスを用いて行う方法が知られている。
方法は元来、製造コストの低減を目的にはしているが、
当然のことながら良好な磁気特性を安定して得る技術で
なければ、工業化できない。 以上の技術においては通
常、熱延後に組識の均一化、析出処理等を目的として熱
延板焼鈍が行われている。方向性電磁鋼板はその後引き
続き冷間圧延、脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍を行って製品とさ
れる。このように多岐にわたる工程のため多量のエネル
ギーを消費し、また製造コストも高いものとなってい
る。これに対する工程簡略化として熱延板焼鈍を省略す
る技術が開示されている。例えば特公昭59−4573
0号公報には、熱延の巻取り温度を700〜1100℃
と高くして保熱する、いわゆる自己焼鈍を施すことによ
り、熱延板焼鈍を省略する技術が開示されている。
つ、熱延板焼鈍を省略して、なお良好な磁気特性を有す
る低コスト一方向性電磁鋼板の製造方法を提供すること
にある。しかしながら、単純に熱延板焼鈍を省略すると
スラブ加熱時の温度むら或いは熱延時のコイル内時間差
を起因とする析出の不均一性を内在しており、製品のコ
イル長手方向の位置によって磁気特性の変動が生じる。
これを解決するために、例えば、AlとNの含有量を規
制する特開平7−118745号公報に開示された技
術、或いは仕上げ熱延の開始温度のコイル内偏差をAl
とNの含有量に応じて規制する特開平7−138641
号公報に開示された技術が提案されている。本発明は当
然これらの方法を考慮しているが、しかしこれらの技術
のみでは安定製造する上で十分とは言えない。
つ、熱延板焼鈍を省略して、なお良好な磁気特性を有す
る低コスト一方向性電磁鋼板の製造方法を提供すること
にある。
ろは、下記の通りである。 (1)重量%で、C:0.020〜0.075%、S
i:2.5〜4.5%、Mn:0.05〜0.45%、
S或いはSeを単独又は複合で≦0.015%、酸可溶
性Al:0.010〜0.050%、B:0.0005
〜0.0040%、N≦0.0100%、Cr:0.0
3〜0.20%、Sn:0.02〜0.15%、残部F
e及び不可避的不純物からなるスラブを、1280℃以
下の温度に加熱後熱延し、圧下率80%以上の冷間圧延
をし、次いで脱炭焼鈍をし、次いで、鋼板の窒素量が1
20ppm以上となるように窒化処理を行い、その後仕
上げ焼鈍を行う一方向性電磁鋼板の製造方法において、
熱延に際し、累積圧下率60%以上の粗圧延後に行う仕
上げ熱延開始温度を900〜1100℃とし、かつ、ス
ラブのB含有量(ppm)、仕上げ熱延の開始温度のコ
イル偏差ΔF0T(℃)を下記式の範囲に制御すること
を特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
有させることを特徴とする請求項1ないし3記載の一方
向性電磁鋼板の製造方法。 (3)窒化処理として、ストリップを走行せしめる状態
下で、水素、窒素、アンモニアの混合ガス中で650〜
850℃の範囲で処理することを特徴とする請求項1な
いし4記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
発明が対象としている一方向性電磁鋼板は、実質的にA
lNのみをインヒビター成分とし、通常用いられている
製鋼法で得られた溶鋼を連続鋳造法あるいは造塊法で鋳
造し、必要に応じて分塊工程をはさんでスラブとし、引
き続き熱間圧延して熱延板とし、熱延板を焼鈍すること
なく酸洗し、圧延率80%以上となる最終冷延を施し、
次いで脱炭焼鈍、窒化処理、仕上焼鈍を順次行うことに
よって製造される。
冷延法で低温スラブ加熱材を処理する場合における磁気
特性の変動の第1の原因は、AlNの析出状態にあると
考えている。スラブ加熱時のスラブ内温度差あるいは熱
延時のコイル内温度差は、はそのままAlNの溶解、析
出の不均一となるに影響することは公知の事実である。
熱延コイル内にAlNの不均一析出があると、脱炭焼鈍
後の一次再結晶粒径およびその集合組織が変化し、二次
再結晶に影響を与え、その結果として磁性変動が起こる
のである。
て、仕上げ熱延前のコイル内温度差を一定範囲に抑制す
ることに加えて、発明者らはBを添加することを検討し
た。B添加の狙いは主にγ相中の固溶窒素をBNとして
析出させることにより、微細AlNの析出を抑え、一次
再結晶粒のスラブ加熱温度依存性を小さくすることと同
時にBNを二次再結晶時のインヒビターとして利用する
ことによって、高B8化を果たすことにある。
上げ熱延開始前温度を一定範囲に調整することで、良好
な磁気特性を得られることを知見したものである。以下
に本発明を実験結果に基づき説明する。先ず、供試材と
して、重量比でC:0.041%、Si:3.0%、M
n:0.10%、S:0.007%、酸可溶性Al:
0.030%、Cr:0.12%、Sn:0.05%、
N:0.0065〜0.0075%を基本成分とし、こ
れにB添加を、添加なし、0.0010%、0.001
8%、0.0027%、と4水準変化させた厚さ250
mmの10tスラブを鋳造した。
に約120分保持した後、7パスで粗熱延を行って40
mm厚とし、次いで6パスで仕上熱延を行って厚さ2.
8mmの熱延板とした。粗熱延と仕上げ熱延の間の時間
を変更し、仕上げ熱延開始温度を広範囲にとった。この
熱延板の各コイル内で仕上げ熱延開始温度が最高の部分
と最低の部分から試料を切り出し、熱延板焼鈍を施すこ
となく約88%の圧延率で冷延し0.34mmに仕上げ
た。この後、850℃の温度で150秒間の脱炭焼鈍を
施し、次いで750℃の温度で30秒間の窒化処理をし
て鋼板の窒化量を220〜240ppmに調整した。こ
の後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、12
00℃で20時間の仕上げ焼鈍を行った。その後、同一
熱延条件の熱延板の熱延開始温度の最高温度部と最低温
度部の磁束密度の差ΔB8を求めた。
延開始温度の最高と最低の差ΔF0T(℃)と製品の磁
気特性の関係を示す。図1から明らかなように、ΔF0
T(℃)≦1.25・B+50 の範囲で、ΔB8≦
0.02Tとなり、安定した磁気特性が得られているこ
とが分かる。次に本発明の限定理由について説明する。
の成分組成の限定理由は、以下の通りである。 C:Cは0.020〜0.075%とした。0.020
%未満では高い磁束密度が得られず、一方0.075%
を超えても良好な特性は得られず、加えて脱炭焼鈍時間
が長くなり経済的ではない。
なると、良好な鉄損が得られない。また、4.5%を超
えると、脆性のために冷延が困難になる。 Al:AlはNと結合してAlNを形成するが、本発明
においては、後工程即ち一次再結晶完了後に鋼を窒化す
ることにより、(Al,Si)Nを形成せしめことを必
須としているから、フリ−のAlが一定量以上必要であ
る。そのため、酸可溶性Alとして、0.010〜0.
050%添加する。
ターと呼ばれる鋼板の膨れが発生するので制限される。
下限については、熱延板焼鈍を省略する本発明において
は少ないほど熱延板でのAlN析出量が少なくなり好ま
しいので特に設けないが、少なくするほど精練コストが
上がるので適宜決定される。 B:B添加量は0.0005%以下では効果がなく、一
方0.0040%を超えても更なる効果は認められな
い。好ましくは0.0010〜0.0030%である。
満では二次再結晶が不安定になり、一方、0.45%よ
り多すぎると磁束密度を低下させるので好ましくない。 S及びSe:S及びSeは、0.015%以下がよい。
S及びSeはMnS或いはMnSeを生成する。本プロ
セスにおいては脱炭焼鈍において、一次再結晶粒径を一
定の大きさにコントロ−ルすることが重要である。この
ためMnS,MnSe等が多量に存在することは一次再
結晶粒の成長を妨げるので好ましくない。
元素である。このCrの適量は0.03〜0.45%、
好ましくは0.05〜0.15%である。さらにSnと
複合添加することで、仕上げ焼鈍後の皮膜形成がより安
定化する。 Sn:Snは脱炭焼鈍後の集合組織を改善し、ひいては
二次再結晶を改善し皮膜の安定化と相俟って鉄損改善に
効果が大きい。Snの適量は0.02〜0.15%であ
る。0.02%より少ないと効果が弱く、一方、0.1
5%より多いと窒化が困難になり二次再結晶粒が発達し
難くなる。
の向上に有効である。0.03%未満では効果がなく
0.30%を超えると酸洗性が悪くなる。 次に、本発明の製造プロセスについて説明する。転炉、
電気炉、等で得られた電磁鋼スラブはスラブ加熱炉で1
280℃以下の温度でで加熱した後、熱延をして所定の
板厚の熱延板とする。このスラブ加熱温度が1280℃
を超えると、一次再結晶粒の粒径コントロ−ルが困難に
なり好ましくない。好ましくは1100℃〜1200℃
である。加熱されたスラブは引き続き熱延される。熱延
工程は通常100〜300mm厚のスラブを加熱した
後、いずれも複数回のパスで行う粗熱延と仕上げ熱延よ
りなる。この粗熱延の累積圧下率を60%以上とする必
要がある。60%以上においてα相中のAlNの析出促
進が図られる。
と規定した。1100℃超では、熱延におけるAlNの
析出が不十分となり好ましくない。また900℃未満で
は、仕上げ熱延での再結晶が不十分となり、好ましくな
い。また仕上げ熱延開始温度偏差ΔF0T(℃)につい
ては、図1の結果からΔF0T≦1.25・B+50と
規定した。図1に示すようにこの範囲にすることで、磁
気特性の変動を小さくすることができる。仕上げ熱延開
始温度偏差を上記範囲に調整する方法については特に限
定するものではない。特願平5−281181号公報に
示すAl,Nの含有量によって規定する方法、あるいは
スラブ温度を温度傾斜等で調整する方法、粗熱延終了時
の板厚を圧延方向位置で変える方法、粗熱延のパス間時
間の調整等を併用して実施することができる。仕上げ熱
延は通常4〜10パスの高速連続圧延で行われる。
となく圧下率80%以上の最終冷延を行う。最終冷延の
圧下率を80%以上としたのは、脱炭焼鈍板において先
鋭な[ 110] <001>方位粒と、これに蚕食されや
すい対応方位粒([ 111]<112>方位粒等)を適
正量得ることが出来、磁束密度を高める上で好ましいか
らである。かかる冷延後の鋼板は、通常の方法で脱炭焼
鈍、窒化処理、焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍を施され
て最終製品となる。脱炭焼鈍においては一次再結晶粒径
を一定の大きさに調整することが重要である。通常は平
均粒径18〜30μm程度に調整している。この範囲に
おいて良好な磁気特性が得られやすい。
の前段で窒素雰囲気とする方法や、焼鈍分離剤に窒化性
物質を混合して塗布する方法もあるが、650℃〜85
0℃の温度で水素、窒素、アンモニアの混合ガス中でス
トリップを通板せしめる状態で行うのが均一な窒化状態
を得るために好ましい。鋼板の窒素量は少なくとも12
0ppm以上となるようにする。120ppmより少な
いと二次再結晶の発達が悪くなる。この後MgO,Ti
O2 を主成分とするスラリを塗布し1100℃以上の温
度で仕上げ焼鈍を行う。この仕上焼鈍昇温過程の二次再
結晶開始温度域前後の昇温速度は5〜15℃/hが望ま
しい。
0%、Mn:0.10%、S:0.010%、P:0.
025%、Cr:0.12%、酸可溶性Al:0.02
9%、Sn:0.05%、N:0.0072%を含み更
にB を表1に示す如く添加したスラブを1100℃で加
熱し、熱延し2.6mmの熱延板を造った。この熱延開
始温度のコイル内偏差はほぼ65℃であった。これを酸
洗し0.29mmに冷間圧延した。これを860℃の温度
で150秒の脱炭焼鈍を湿水素、窒素の混合ガス中で行
った。この後、750℃の温度で30秒の窒化処理を水
素、窒素、アンモニアの混合ガス中で行い、鋼板の窒素
量をほぼ230ppmに調整した。次いで、MgO、T
iO2 を主成分とする焼鈍分離剤を塗布し1200℃の
温度で20時間の仕上げ焼鈍を行った。この後、所定の
処理をして磁気特性を測定した。結果を表2に示す。
によりB8のばらつきが小さくなる上、高いB8の製品
が得られた。
3.10%、Mn:0.10%、S:0.007%、
P:0.020%、Cr:0.12%、酸可溶性Al:
0.031%、Sn:0.05%、N:0.0078、
B:0.0025%、を含んだ溶鋼にCu添加を無添
加、0.10%、0.20%と3水準変化させたスラブ
を1100℃で加熱後熱延し2.6mmの熱延板を造っ
た。この熱延開始温度のコイル内偏差は約60℃であっ
た。
次いで860℃の温度で120秒の脱炭焼鈍を湿水素、
窒素の混合ガス中で行った。この後、750℃の温度で
30秒の窒化処理を水素、窒素、アンモニアの混合ガス
中で行い、鋼板の窒素量をほぼ230ppmに調整し
た。次いで、MgO,TiO2 を主成分とする焼鈍分離
剤を塗布し1200℃の温度で20時間の仕上げ焼鈍を
行った。この後、所定の処理をして磁気特性を測定し
た。結果を表3に示す。表3から分かるように、Cu添
加により磁束密度が更に向上し、またフォルステライト
皮膜の形成は均一かつ緻密なものであった。なおコイル
内の磁束密度の変動はほぼ0.01Tであった。
性電磁鋼板の成分におけるB 量と仕上げ熱延開始温度の
コイル内偏差を規定することにより、低温スラブ加熱で
且つ熱延板焼鈍を省略しても、なお良好な磁気特性を有
する低コスト一方向性電磁鋼板を得ることができる。
と磁束密度の変動の関係を表すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、 C:0.020〜0.075%、 Si:2.5〜4.5%、 酸可溶性Al:0.010〜0.050%、 N≦0.0100%、 B:0.0005〜0.0040%、 Mn:0.05〜0.45%、 S或いはSeを単独又は複合で≦0.015%、 Cr:0.03〜0.20%、 Sn:0.02〜0.15%、 残部Fe及び不可避的不純物からなるスラブを、128
0℃以下の温度に加熱後熱延し、圧下率80%以上の冷
間圧延をし、次いで脱炭焼鈍をし、次いで鋼板の窒素量
が120ppm以上となるように窒化処理を行い、その
後仕上げ焼鈍を行う一方向性電磁鋼板の製造方法におい
て、熱延に際し、累積圧下率60%以上の粗圧延後に行
う仕上げ熱延開始温度を900〜1100℃とし、か
つ、スラブのB含有量(ppm)、仕上げ熱延の開始温
度のコイル偏差ΔF0T(℃)を下記式の範囲に制御す
ることを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。 ΔF0T(℃)≦1.25・B+50 - 【請求項2】 重量%で、Cuを0.03〜0.30%
を更に含有させることを特徴とする請求項1記載の一方
向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 窒化処理として、ストリップを走行せし
める状態下で、水素、窒素、アンモニアの混合ガス中で
650〜850℃の範囲で処理することを特徴とする請
求項1ないし2記載の一方向性電磁鋼板の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP8591499A JP2000282142A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 一方向性電磁鋼板の製造方法 |
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