JP2728721B2 - 特性の良好な二方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

特性の良好な二方向性電磁鋼板の製造方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧延方向及び圧延方向に直角な方向に磁化
容易軸<001>を有するとともに、圧延面に{100}面が
現れている結晶粒から構成される二方向性電磁鋼板の製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
通常使用される電磁鋼板としては、圧延方向に特に磁
化され易く、鉄損値が低い一方向性電磁鋼板が知られて
おり、変圧器や発電機等の鉄心として使用されている。
この一方向性電磁鋼板は、熱延と冷延によって最終板厚
になった鋼板を、高温で仕上げ焼鈍している。この仕上
げ焼鈍で、圧延方向に磁化容易軸をもつ{100}<001>
方位を有する一次再結晶粒が選択的に成長する二次再結
晶が行われる。
これに対し、圧延方向及び圧延方向に直角な方向に磁
化容易軸<001>を持つとともに、圧延面に{100}面が
現れている結晶粒(ミラー指数で{100}<001>)から
構成された二方向性電磁鋼板が知られている。この二方
向性電磁鋼板は、二方向で磁気特性が優れていることか
ら一方向性電磁鋼板に比較して優れた特性を備えてお
り、製品化が待望されているにも拘らず、工業的規模の
製造プロセスとして確立されるに至っていない。
たとえば、特公昭37−7110号公報では、硫化水素等の
極性ガスを含む雰囲気中で高温焼鈍することによって、
{100}<001>方位粒を二次再結晶させる方法を紹介し
ている。しかし、この方法によるとき、鋼板表面の雰囲
気を厳密に制御することが必要であり、大量生産プロセ
スには不向きである。
また、特公昭35−2657号公報では、一方向に冷間圧延
した後、この圧延方向と直角な方向に冷間圧延を行う交
叉冷間圧延方法が提案されている。この方法によれば、
比較的高い磁化特性(磁束密度B10で表されるテスラー
値)が得られるが、その製造方法の繁雑さに見合うだけ
の優れた磁気特性を有していないため、従来の一方向性
電磁鋼板に対抗できない。
〔発明が解決しようとする課題〕
一方向性電磁鋼板の磁化特性は、特公昭40−15644号
公報,特公昭51−13469号公報等で開示された技術が開
発されて以降、急速に向上している。たとえば、B10
1.89TeslaがJISで規格されており、1.92Tesla前後の製
品が市販されている。
このような状況下で一方向性電磁鋼板に代わる製品と
して二方向性電磁鋼板を普及させるためには、少なくと
もB10≧1.89Teslaの磁化特性をもつ電磁鋼板を製造する
ことが必要である。この二方向性の電磁鋼板の磁化特性
を向上させる方法としては、交叉冷間圧延の前に熱延材
を焼鈍する方法(特公昭38−8213号公報),熱延板の粒
径を熱処理によって制御した後で冷延する方法(特公昭
38−21857号公報)等がある。
しかしながら、従来の方法によって製造した二方向性
電磁鋼板は、その磁気特性が必ずしも良好ではない。ま
た、電磁鋼板として重要な低磁場での磁気特性が悪い場
合もある。更には、一方向の特性劣化が生じ、方向比
(L方向特性とC方向特性の比)が大きくなり、磁化特
性が悪くなる場合が多い。
そこで、本発明は、二次再結晶焼鈍後に更に鋼板を熱
処理することによって、低磁場での磁気特性及び方向比
が良好な二方向性電磁鋼板を製造することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の二方向性電磁鋼板の製造方法は、その目的を
達成するため、Si0.8〜4.8%含有する珪素鋼板を冷間交
叉圧延後に、{100}<001>方位粒を成長させる二次再
結晶焼鈍を行った後、更に700℃以上の温度で熱処理す
ることを特徴とする。
〔作用〕
二方向性電磁鋼板においては、冷延後の鋼板を高温で
仕上げ焼鈍することによって、圧延方向及び直交方向に
磁化容易軸をもつ{100}<011>方位粒で構成された組
織としている。この二次再結晶焼鈍は1000℃以上の高温
で行われるため、鋼板の層間にマグネシア等の焼鈍分離
剤を塗布して、層間の焼付きを防止している。焼鈍分離
剤は、二次再結晶後の冷却段階で鋼板内部に歪みを生じ
させ、二方向性電磁鋼板の磁区構造を変える。
本発明者等は、この歪みによる磁区構造の変化と特性
との関係を調べたところ、歪みによる磁区は800A/mでの
特性には関係なく、100A/m近傍以下の特性に影響を与え
ることを知見した。すなわち、電磁鋼板を鉄心等として
使用した場合、磁化特性が劣化し、所望の特性が得られ
ないことを突き止めた。
この磁区構造が歪みによって変わり、低磁場特性を低
下させるのは、{100}<001>方位粒に特異の現象であ
り、二方向に磁化容易軸<001>を持つために、歪みが
容易に磁区構造に影響を与える。その結果、方向比が、
たとえば100A/mの低磁場で劣化する。第1図は{100}
<001>二次再結晶した後の磁区構造を示し、第2図は
第1図と同一場所の焼鈍後の磁区構造を示す。第1図及
び第2図の対比から明らかなように、結晶方位は焼鈍前
後では変わらない。
そこで、本発明においては、この歪みによる悪影響を
除去するため、二次再結晶焼鈍後の鋼板に対し、更に追
加の熱処理を行うものである。これにより、{100}<0
01>方位粒の配列を撹乱する要因が無くなり、磁気特性
及び方向比共に優れたものとなる。
冷延前の素材としては、通常の珪素鋼熱延板を使用す
ることができる。或いは、連続鋳造によって製造された
板厚1.5〜3.2mm程度のストリップを使用することも可能
である。この素材は、0.8〜4.8%のSiを含有している。
Si含有量が4.8%を超えると、冷間圧延時に素材が割れ
易くなり、圧延不可能となる。この点で、Si含有量は、
少なければ少ないほど製品の磁束密度を高めるうえで好
ましいが、仕上げ焼鈍時にα→γ変態が生じると結晶の
方向性が破壊されるので、1.8%以上であることが必要
とされる。
また、素材に含有される他の成分には、Alがある。Al
含有量が酸可溶性Alとして0.008〜0.048%の範囲にある
とき、製品の磁束密度B10が1.85Tesla以上となる。特
に、酸可溶性Alが0.018〜0.036%のとき、磁束密度B10
が1.92Tesla以上となり、今までにない高い磁気特性を
もつ製品が得られる。
この素材を、溶鋼から鋳造→熱間圧延或いは連続鋳造
により直接的に薄鋼板とした後、ただちに或いは短時間
焼鈍工程を経て冷間交叉圧延する。最初に行う冷間圧延
の方向が、素材の熱間圧延或いは連続鋳造方向と一致す
る方が、該方向に直角な方向に冷間圧延する場合よりも
製品の磁束密度は高くなる。しかし、最初に行う冷間圧
延の方向が素材の熱間圧延或いは連続鋳造方向に直角な
方向である場合であっても、得られる製品の結晶方位が
{100}<001>或いはその近傍の二方向性をもったもの
であることに変わりはない。
なお、電磁鋼板に対する歪み取り焼鈍は、たとえば一
方向性電磁鋼板で通常行われているスリッティング等の
機械加工によって加工部に局部的に導入された歪みを除
去するために行われている。しかし、本発明の二次再結
晶焼鈍後に行う追加の熱処理は単なる歪み取り焼鈍とは
異なり、{100}<001>方位粒から構成される粒子構造
を確保し、磁区構造を改善してL方向,C方向共に優れた
磁気特性をもつものとし、且つ100A/m以下のような低磁
場での特性が向上する。
〔実施例〕
C0.048重量%,Si3.40重量%,Mn0.14重量%,酸可溶性
Al0.023重量%,全N0.0035重量%,残部Fe及び不可避的
不純物からなる厚み1.65mmの熱延板を、1070℃で2分間
焼鈍し、熱間圧延方向と同一方向に圧下率65%で冷間圧
延した。次いで、この圧延方向に交叉する方向に圧下率
60%で冷間圧延し、0.23mmの最終板厚に仕上げた。この
冷延板を、湿水素雰囲気中810℃で90秒間脱炭焼鈍し
た。
脱炭焼鈍後、マグネシア系焼鈍分離剤を鋼板表面に塗
布し、H2100%の雰囲気中で1200℃×20時間の仕上げ焼
鈍を行い、二次再結晶させた。これにより、{100}<0
01>方位粒をもつ二方向性電磁鋼板が得られた。そし
て、この二方向性電磁鋼板を800℃及び600℃でそれぞれ
1時間焼鈍した。
第1表は、二次再結晶後の電磁鋼板のL方向及びC方
向の磁気特性、及びこの磁気特性に与えた800℃,600℃
の追加的な焼鈍の影響を示す。
第1表から明らかなように、二次再結晶焼鈍後の電磁
鋼板は、磁束密度B8がL方向及びC方向共に1.91Tesla
と高い値を示しているが、低磁場になるほどL方向の磁
束密度が低下する。これに対し、二次再結晶焼鈍後に更
に800℃の焼鈍を施したものにあっては、低磁場におい
てもL方向及びC方向双方共にほぼ同様な値を示し、し
かも高磁場の磁束密度B8に比較して減少割合も小さい。
他方、二次再結晶焼鈍後の焼鈍温度が600℃と低いもの
にあっては、焼鈍効果が充分でなく、低磁場での方向比
が0.53/1.45=36.6%と低くなっている。
このことから、二次再結晶焼鈍した鋼板を高い温度で
再度焼鈍することにより、二次再結晶後の冷却段階で鋼
板内部に発生した歪みが除去され、高磁場及び低磁場両
方共に磁化特性及び方向比に優れた二方向性電磁鋼板が
製造される。また、この追加の焼鈍は、焼鈍温度700℃
以上とすることにより焼鈍効果が顕著なものとなる。な
お、この追加の焼鈍は、二次再結晶焼鈍された状態の鋼
板に、或いはこの鋼板を所定のサイズにスリットした板
材の何れに対しても行うことができる。
〔発明の効果〕
以上に説明したように、本発明においては、二次再結
晶焼鈍後の鋼板に対して更に焼鈍を行うことによって、
二次再結晶焼鈍後の冷却段階で生じる歪みを除去し、内
部応力等に起因して磁区が乱れることを防止している。
これによって、磁気特性及び方向比共に選れた二方向性
電磁鋼板が得られる。この電磁鋼板は、低磁場になって
も特に方向比が大きく劣化することがない。したがっ
て、磁化容易軸が二方向にあることを活用することがで
き、従来の一方向性電磁鋼板に充分取って代わる製品と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼鈍前における鋼板金属組織の磁区構造を示す
写真であり、第2図は第1図と同一場所の焼鈍後の鋼板
金属組織の磁区構造を示す写真である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si0.8〜4.8%含有する珪素鋼板を冷間交叉
    圧延後に、{100}<001>方位粒を成長させる二次再結
    晶焼鈍を行った後、更に700℃以上の温度で熱処理する
    ことを特徴とする特性の良好な二方向性電磁鋼板の製造
    方法。
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