JPH028328A - 一段冷延法による薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

一段冷延法による薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH028328A
JPH028328A JP1063883A JP6388389A JPH028328A JP H028328 A JPH028328 A JP H028328A JP 1063883 A JP1063883 A JP 1063883A JP 6388389 A JP6388389 A JP 6388389A JP H028328 A JPH028328 A JP H028328A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一段冷延法による製品磁気特性の優れた薄手
高磁束密度一方向性電磁鋼板の安定した製造方法に関す
る。
〔従来の技術〕
一方向性電磁鋼板は、軟磁性材料として主にトランスそ
の他の電気機器の磁芯材料として使用され、磁気特性と
して、励磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならない。
磁気特性の優れた電磁鋼板を得るには、磁化容易軸であ
る<001 >軸が、圧延方向に高度に揃うことが必要
である。その他に、板厚、結晶粒度、固有抵抗、表面被
膜等が、磁気特性に大きく影響する。
電磁鋼板の方向性は、AIN、 MnSをインヒビター
として機能せしめる強圧下一段冷間圧延プロセスによっ
て大きく向上し、現在、磁束密度が理論値の96%程度
のものまで製造されるようになって来ている。
一方、近年、エネルギー価格の高騰を反映してトランス
メーカーは、省エネルギー型トランス用素材として、低
鉄損磁性材料への指向を一段と強めている。
低鉄損磁性材料として、アモルファス合金や6.5%S
i合金といった高Si材の開発も進められているが、ト
ランス用の材料としては、価格、加工性等の点で難点が
ある。
他方、電磁鋼板の鉄損には、Si含有量の他に板厚が大
きく影響し、化学研摩等により製品の板厚を薄くすると
、鉄損が低下することが知られている。
本発明者等は、先に、特開昭58−217630号公報
において、酸可溶性Al、N 、Snを含有する珪素鋼
スラブを出発材料とし、熱延板焼鈍を伴う強圧下一段冷
延法により、薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板を製造す
る方法を開示した。この方法により、鉄損の優れた薄手
高磁束密度一方向性電磁鋼板、就中、板厚0.225m
/m迄の薄手材が、安価に工業生産できるようになり、
これを用いたトランスの低鉄損化を通して、時代の課題
である省エネ化に貢献できた。
しかるに、その後、省エネ化に対する時代の要請は、−
段と強まり、トランス用素材である一方向性電磁鋼板の
一層の高性能化が必要となってきた。すなわち、板厚0
.225m/m材より更に鉄損の低い、板厚0.175
m/m以下の薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の安価で
、且つ、安定した製造方法の確立が緊急の課題になって
きた。
〔発明が解決しようとする課題〕
特開昭58−217630号公報に開示した方法により
0.175 m/m 、  0.150m/m材の製造
は可能であるが、板厚が、0.175 m/m以下の場
合、上記公報の第8表および第11表に示すごとく、二
次再結晶が完全ではなく、工業生産の場合、工程歩留が
低く、製品磁気特性のレベル及び安定性の点で問題があ
る事が判明した。
本発明は、酸可溶性AIl、N、Snを含有する珪素鋼
スラブを出発材料とし、熱延板焼鈍を伴う強圧下一段冷
延法により、板厚0.12〜0.17m/mに冷延され
た製品磁気特性の優れた薄手高磁束密度一方向性電磁鋼
板を安定して製造する方法を目指すものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の特徴とするところは、酸可溶性AlN、Snを
含有する珪素鋼スラブを出発材料とし、熱延板焼鈍を伴
う強圧下一段冷延法心こより、板厚0.12〜0.17
m/mに冷延された薄手一方向性電磁鋼板を製造する方
法において、スラブの含有するNと酸可溶性Alについ
て、N : 0.0050〜0.0100%、酸可溶性
Ap :  ((27/14) xN (%)+0、0
035}〜{(27/14) ×N (%) +0.0
100}%とし、且つ、冷延圧下率が85〜92%とな
る熱延板の板厚とし、且つ、熱延板中のNa5A I 
N含有量を0.0005〜0.0020%に制御する熱
延を行うことにより、二次再結晶が完全で、製品磁気特
性の優れた薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の安定製造
を可能とする。
〔作 用〕
以下に本発明に至った経緯を実験結果に基づいて説明す
る。
(実験■) C: 0.080%、Si:3.25%、Mn  :0
.075%、S : 0.025%、Sn:0.13%
、N : 0.0040〜0.0120%、酸可溶性A
lF 0.0100〜0.0500%、残部:実質的に
Feからなる多数のスラブを1370℃で60分間加熱
し、加熱炉から抽出して、1.4m/mの板厚に熱延し
た。熱延終了温度は1040〜1050℃であった。熱
延終了後的70℃/秒で550 ’C迄冷却し、その後
大気中に放冷した。熱延板の含有するNa5A I!、
Nは0.0010〜0.0012%であった。熱延板を
1100℃で30秒間焼鈍し、次いで35℃/秒で常温
迄で冷却した。焼鈍後の板を酸洗し、板厚0.15m 
/ m迄冷延した。次いで、75%H2,25%N2、
露点65℃の雰囲気中で、850℃で150秒間の脱炭
焼鈍を行った。次いで、マグネシャパウダーを主成分と
する焼鈍分離剤を塗布し、85%11□、15%N2雰
囲気中で、25℃/時間の昇温速度で1200℃まで加
熱し、次いでH2雰囲気中で、1200’Cで20時間
均熱した後冷却し、焼鈍分離剤を除去し、張力コーティ
ングを行って製品を得た。製品の磁束密度B8、鉄損W
15150を測定した。次いで、コーティングおよびグ
ラス被膜を除去して、マクロ組織を観察した。スラブの
N、酸可溶性A!含有量と、二次再結晶状況、B8、W
I5150の関係を、各々、第1図、第2図、第3図に
示す。
第1図において、横軸はN含有量であり、縦軸は酸可溶
性Al含有量である。二次再結晶状況を○、△、×の符
号で示す。同図における、直線abbc 、 cd 、
 daで囲まれる領域で、二次再結晶が完全であった。
直線abは次式で表わされる。
直線ab:酸可溶性An  (%) −(27/14) X N (%) −1−0,010
0(%)すなわち、N : 0.0050−0.012
0%で、酸可溶性Al : 0.0100〜((27/
14) ×N (%)+0.0100}%のときに、二
次再結晶が完全であることが明らかになった。
第2図において、横軸はN含有量であり、縦軸は酸可溶
性Al含有量である、B8の値を○、Δ×の符合で示す
。同図における、直線ab 、 bc 、 cd。
daで囲まれる領域で、良好なり8が得られた。
直線ab 、 cdは、各々、次式で表わされる。
直線ab:酸可溶性Al  (%) −(27/14) ×N (%) +0.0100 (
%)直線cd:酸可溶性Al(%) −(27/14) ×N (%) + 0.0035 
(%)すなわち、N : 0.0050〜0.0100
%で、酸可溶性Al:((27/14) ×N (%)
 +0.0035}〜{(27/14)×N(%) +
0.0100}%のときに、良好なり8が得られること
が明らかになった。
第3図において、横軸はN含有量であり、縦軸は酸可溶
性Al含有量である。W15150の値を○。
Δ、×の符号で示す。同図における、直線ab 、 b
c。
cd 、 daで囲まれる領域で、良好なW15150
が得られた。
直線ab 、 cdは、各々、次式で表わされる。
直線ab:酸可溶性Al (%) −(27/14) ×N (%) + 0.0100 
(%)直線cd:酸可溶性Aj2  (%) = (27/14) xN (%) + 0.0035
 (%)すなわち、N : 0.0050−0.010
0%で、酸可溶性Al;((27/14) ×N (%
) +0.0035}〜{(27/14)×N(%) 
+0.0100}%のときに良好なW15150が得ら
れることが明らかになった。
第1図、第2図、第3図の結果から、N : 0.00
50〜0.0100%で、酸可溶性Al! :  ((
27/14) ×N(%) @−0,0035}〜{(
27/14) ×N (%)+0.0100}%のとき
に二次再結晶が完全て、B8゜W15150共良好な製
品が得られることが得られることが明らかになった。
二次再結晶が完全であるにもかかわらず、W15150
が不良の領域では、B8が低くなっている。
すなわち、低Al、高Nサイドでは、二次再結晶は安定
であるが、方向性が劣り、良好な鉄損値が得られにくい
傾向を示している。
ここに、(27/14) ×N (%)は、鋼に含有す
るNがすべてINとなる場合に必要な、11含有量に相
当する。^fNを主インヒビターとして活用する不法に
おいて、製品の磁束密度、鉄損値を左右する二次再結晶
現象が、(27/14) ×N (%)をベースとする
酸可溶性Al含有量により強い影響を受けているものと
理解される。
(実験■) C: 0.082%、Si:3.25%、Mn  :0
.070%、S : 0.025%、Sn:0.14%
、N : 0.0085%、酸可、溶性AIl: 0.
0240%、残部:実質的にFeからなる多数のスラブ
を1370℃で60分間加熱し、加熱炉から抽出して、
0.75〜3.0m/mの各種板厚に熱延した。この場
合、圧延前、圧延中及び圧延後の冷却条件を種々変更し
、熱延板のNa5A !!、Nの量を0.0001〜0
.0036%迄変化させた。ここにINは、板全厚の分
析値であり、分析方法は、臭素メタノール法を用いた;
−(本発明に関するAllの分析はすべて臭素メタノー
ル法による)。これ等の熱延板を実験Iと同様な方法で
処理し、製品を得た。
次いで、製品の磁束密度B8、鉄損W 15150を測
定した。次いで、コーティングおよびグラス被膜を除去
して、マクロ組織を観察した。熱延板のNa5Affi
N、冷延圧下率と二次再結晶状況、B8゜W15150
の関係を各々、第4図、第5図、第6図に示す。
第4図において、横軸はNa5A I N含有量であり
、縦軸は冷延圧下率である。二次再結晶状況を○Δ、×
の符号で示す。同図における、直線ab 、 bc。
cd 、 daで囲まれる領域で、二次再結晶が完全で
あった。すなわち、Nas/f!N  : 0.000
1〜0.0020%、冷延圧下率:80〜92%のとき
に、二次再結晶が完全であることが明らかになった。
第5図において、横軸はNa5A I N含有量であり
、縦軸は冷延圧下率である。B8の値を○、△、×の符
号で示す。同図における、ab 、 bc 、 cd 
、 daで囲まれる領域で、良好なり8が得られた。す
なわち、Na5lleN  : 0.0005〜0.0
020%、冷延圧下率:85〜92%のときに、良好な
り8が得られることが明らかになった。
第6図において、横軸はNa5A I N含有量であり
、縦軸は冷延圧下率である。W15150の値を○、△
×の符号で示す。同図における、ab 、 bc 、 
cd 、 daで囲まれる領域で、良好なW15150
が得られた。
すなわち、Na5A I N  : O,0O05〜0
.0020%、冷延圧下率85〜92%のときに、良好
なW15150が得られることが明らかになった。
第4図、第5図、第6図の結果から、Na5AI’、N
:0.0005〜0.0020%、冷延圧下率:85〜
92%のとき一次再結晶が完全で、B 8 、 W15
150共良好な製品が得られることが明らかになった。
二次再結晶が完全であるにもかかわらず、WI5150
が不良の領域では、B8が低くなっている。
実験I、実験Hの結果から、酸可溶性Al、N。
Snを含有する珪素鋼スラブを出発材料とし、熱延板焼
鈍を伴う強圧下一段冷延法により、板厚0.12〜0.
17m/mに冷延された薄手一方向性電磁鋼板を製造す
る方法において、スラブの含有するNと酸可溶性Alに
ついてN : 0.0050〜0.0100%、酸可溶
性1! :  ((27/14) ×N (%) +0
.0035}〜{(27/14) xN (%) +0
.0100}%とし、且つ、冷延圧下率が85〜92%
となる熱延板の板厚とし、且つ、熱延板中のNa5A 
42 N含有量を0.0005〜0.0020%に制御
する熱延を行うことにより、二次再結晶が完全で、製品
磁気特性の優れた薄手高位東密度一方向性電磁鋼板の安
定製造が可能になることが明らかになった。
熱延板中のNa5A 42 N含有量を0.0005〜
0.0020%に制御する熱延を行うことにより、二次
再結晶が良好で、且つ、磁気特性の優れた製品が得られ
る理由については、必ずしも明確ではない。
冷延板厚0.17m/m以下の薄手高磁束密度一方向性
電磁鋼板を一段冷延法で製造する場合には、厚手製品を
製造する場合、又は多段冷延法で製造する場合にくらべ
、熱延板焼鈍後の組織及び析出物の状況が製品特性に対
し、より強い影響を及ぼすことが考えられる。一方、熱
延板中のNa5A I N含有量は、熱延板焼鈍におけ
る鋼板の組織変化及び析出物の挙動に微妙に影響を及ぼ
すことが考えられ、熱延板中のNa5A 12 N含有
量が、0.0005〜0.0020%の場合に、製品特
性に対して最も有利な熱延板焼鈍後の鋼板の性状が得ら
れるものであろう。
なお、熱延板中のNa5A I N含有量を0.000
5〜0.0020%に制御する方法としては、スラブ加
熱条件、粗圧延条件、仕上圧延条件、仕上圧延後の冷却
条件等があるが、その何れでもよい。
実験■、実験■で示す材料成分にCu又はsbの何れか
一方又は双方を添加した場合について、実験I、実験■
と同様の実験を行い同様の結果を得た。
(実験■) C:、o、oea%、Si:3.25%、Mn  :0
.076%、S : 0.025%、Sn:0.14%
、N : 0.0085%、酸可溶性Al : 0.0
235%、Cu :無添加および0.01〜0.20%
、残部:実質的にFeからなる多数のスラブについて、
熱延以降工程を実験Iと同様の方法で処理し、製品を得
た。Cu含有量と鉄損の関係を第7図に示す。第7図か
ら明らかな如く、Cu:0.03〜0.08%の範囲で
鉄損特性の向上が認められた。
c : o、oso%、Si:3.23%、Mn  :
0.075%、S : 0.025%、Sn:0.13
%、N : 0.0085%、酸可溶性/’l : 0
.0230%、Sb :無添加および0.001〜0.
050%、残部:実質的にFeからなる多数のスラブに
ついて、熱延以降工程を実験■と同様の方法で処理し、
製品を得た。sb含有量と鉄損の関係を第8図に示す。
第8図から明らかな如く、Sb  :0.005〜0.
035%の範囲で鉄損特性の向上が認められた。
次に、本発明における、スラブの成分及び製造工程の処
理条件の限定理由について述べる。
Cは、0.060〜0.120%が好ましい。0.06
0%未満、あるいは、0.120%を超えると、二次再
結晶が不安定になる。
Si は、2.9〜4.5%が好ましい。2.9未満で
は良好な(低い)鉄損が得られず、4.5%を超えると
、加工性(冷間圧延のし易さ)が劣化する。
Mnは、0.050〜0.090%が好ましい。0.0
50%未満、あるいは、0.090%を超えると、二次
再結晶が不安定になる。
S又はSeの何れか一方か又は双方は、0.020〜0
.060%が好ましい。0.020%未満では、二次再
結晶が不安定となり、0.060%を超えると、鉄損が
不良になる。
Snは0.05〜0.25%が好ましい。0.05%未
満では、二次再結晶が不安定となり、0.25%を超え
ると、加工性が劣化する。
スラブ加熱において、硫化物、窒化物を十分に固溶させ
るため高温加熱が必要であり、好ましくは1300℃以
上での加熱が望ましい。
熱延板を1030〜1200℃で10分間以内焼鈍する
ことが好ましい。1030℃未満では、良好な製品磁気
特性が得られず、1200℃を超えると、二次再結晶が
不安定になる。10分間を超えて焼鈍しても製品特性の
向上は期待できず、経済的に不利である。焼鈍後200
℃迄を10℃/秒〜60℃/秒で冷却することが好まし
い。10℃/秒未満では、 良好な製品磁気特性が得られず、60℃/秒を超えると
、二次再結晶が不安定となる。一段冷延法は、二段冷延
法より製造コストが著しく易く、好ましい。冷延後の板
厚は0.12〜0.17m/mが好ましい。0.12m
/m未満では、二次再結晶が不安定になり安く、0.1
7m/mを超えると期待する鉄#貝値が得られない。な
お、冷間圧延の途中で、200〜300℃で1〜5分間
保定することは製品磁気特性の向」二に有効である。高
温仕上焼鈍の昇温途中少くとも1000℃迄、窒素を含
む雰囲気を用いることが好ましい。窒素を含まない場合
、二次再結晶が不安定になる。
〔実施例〕 C: 0.080%、Si:3.25%、Mn  :0
.076%、S:無添加、0.015  、 0.02
5%、Se :無添加、0;015  、 0.025
%、Sn:0.13%、N : 0.0045 。
0.0085 、0.0110%、酸可溶性Aff :
 0.0150.0.01700.0230 、0.0
260 、0.0300%、Cu :無添加、0.07
%、sb無添加、0.020%、残部:実質的にFeか
らなる多数のスラブを1360℃で60分間加熱し、加
熱炉から抽出し、0.92 、1.00 、1.31 
、2.43m/mの各板厚に熱延した。この場合、圧延
前、圧延中及び圧延後の冷却条件を種々変更した。熱延
板のNa5A 42 N含有量は0 、0002〜0 
、0035%であった。
熱延板を1120℃で60秒間焼鈍し、次いで約35℃
/秒で常温迄冷却した。焼鈍後の板を酸洗し板厚0.1
2m/mと0.17m/mに冷延した。次いで、75%
H2,25%N2、露点65℃の雰囲気中で、850℃
で150秒間の脱炭焼鈍を行った。次いで、マグネシャ
パウダーを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、85%H
2+ 15%N2雰囲気中で、25℃/時間の昇温速度
で1200℃まで加熱し、次いでH2雰囲気中で、12
00℃で20時間均熱した後冷却し、焼鈍分離剤を除去
し、張力コーティングを行って製品を得た。製品の磁束
密度B8、鉄損W15150を測定した。次いで、コー
ティングおよびグラス被膜を除去して、マクロ組織を観
察した。その結果を第1表に示す。第1表から明らかな
ように、スラブのN、酸可溶性Al含有量、熱延板のN
a5A j2 N含有量及び冷延圧下率が本発明の条件
であるときのみ、二次再結晶が完全で、B 8 、 W
15150共優れた製品が得られた。
また、Cu、Sbの含有量が本発明領域にあるとき、更
に優れた製品特性が得られた。
〔発明の効果〕
この発明は、以上述べたように構成したから、酸可溶性
Al,N、Snを含有する珪素鋼スラブを出発材料とし
、熱延板焼鈍を伴う強圧下一段冷延法により、板厚0.
12〜0.17m/mに冷延された薄手一方向性電磁鋼
板を製造する方法において、二次再結晶が完全で、製品
磁気特性の優れた薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板が安
定して製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、スラブのN含有量(横軸)及び酸可溶性Al
l含有量(縦軸)と二次再結晶状況(○。 ×等で表示)の関係を示す図である。 第2図は、スラブのN含有量(横軸)及び酸可溶性Al
含有M(縦軸)と製品の磁束密度B8(○、×等で表示
)の関係を示す図である。 第3図は、スラブのN含有量(横軸)及び酸可溶性Al
含有量(縦軸)と製品の鉄損W15150(○、X等で
表示)の関係を示す図である。 第4図は、熱延板のNa5A I N含有量(横軸)及
び冷延圧下率(縦軸)と二次再結晶状況(O2X等で表
示)の関係を示す図である。 第5図は、熱延板のNa5A 1. N  (横軸)含
有量及び冷延圧下率(縦軸)と製品の磁束密度B8(0
×等で表示)の関係を示す図である。 第6図は、熱延板のNa5A I N (横軸)及び冷
延圧下率(縦軸)と製品の鉄損W15150 (○、X
等で表示)の関係を示す図である。 第7図は、スラブのCu含有量(横軸)とCu添加によ
る製品の鉄損W15150の変化量(縦軸)の関係を示
す図である。 第8図は、スラブのsb含有量(横軸)とsb添加によ
る製品の鉄損W15150の変化量(縦軸)の関係を示
す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でC:0.060〜0.120%、Si:
    2.9〜4.5%、Mn:0.050〜0.090%、
    S又はSeの何れか一方か又は双方:0.020〜0.
    060%、Sn:0.05〜0.25%、残部:酸可溶
    性Al,N,Feおよび不可避的不純物からなるスラブ
    を高温加熱し、熱間圧延し、熱延板を1030〜120
    0℃の温度範囲で10分間以内焼鈍し、焼鈍後200℃
    迄を10℃/秒〜60℃/秒の冷却速度で冷却し、次い
    で冷間圧延し、冷間圧延後の板厚を0.12〜0.17
    m/mとし、水素を含む湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍を行い
    、マグネシヤパウダーを主とする焼鈍分離剤を塗布し、
    昇温途中少くとも1000℃迄、窒素を含む雰囲気を用
    いる高温仕上焼鈍を行い、張力コーティングを行う薄手
    一方向性電磁鋼板の製造方法において、スラブの含有す
    るNと酸可溶性Alについて、N:0.0050〜0.
    0100%、酸可溶性Al:{(27/14)×N(%
    )+0.0035}〜{(27/14)×N(%)+0
    .0100}%とし、且つ、冷延圧下率が85〜92%
    となる熱延板の板厚とし、且つ、熱延板中のNasAl
    N含有量を0.0005〜0.0020%に制御する熱
    延を行うことを特徴とする、一段冷延法による製品磁気
    特性の優れた薄手高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
    法。
  2. (2)重量%でC:0.060〜0.120%、Si:
    2.9〜4.5%、Mn:0.050〜0.090%、
    S又はSeの何れか一方か又は双方:0.020〜0.
    060%、Sn:0.05〜0.25%、Cu:0.0
    3〜0.08%又はSb:0.005〜0.035%の
    何れか一方又は双方、残部:酸可溶性Al,N,Feお
    よび不可避的不純物からなるスラブを高温加熱し、熱間
    圧延し、熱延板を1030〜1200℃の温度範囲で1
    0分間以内焼鈍し、焼鈍後200℃迄を10℃/秒〜6
    0℃/秒の冷却速度で冷却し、次いで冷間圧延し、冷間
    圧延後の板厚を0.12〜0.17m/mとし、水素を
    含む湿潤雰囲気中で脱炭焼鈍を行い、マグネシヤパウダ
    ーを主とする焼鈍分離剤を塗布し、昇温途中少くとも1
    000℃迄、窒素を含む雰囲気を用いる高温仕上焼鈍を
    行い、張力コーティングを行う薄手一方向性電磁鋼板の
    製造方法において、スラブの含有するNと酸可溶性Al
    について、N:0.0050〜0.0100%、酸可溶
    性Al:{(27/14)×N(%)+0.0035}
    〜{(27/14)×N(%)+0.0100}%とし
    、且つ、冷延圧下率が85〜92%となる熱延板の板厚
    とし、且つ、熱延板中のNasAlN含有量を0.00
    05〜0.0020%に制御する熱延を行うことを特徴
    とする、一段冷延法による製品磁気特性の優れた薄手高
    磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
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