JPH0578744A - 磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は方向性電磁鋼板の製造において、磁
気特性の優れた製品を実現するための手段を提供する。 【構成】 電磁鋼板のスラブを1280℃以下の温度で
加熱した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板焼
鈍し、1回または中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延
を行い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビターを形
成させ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法
において、脱炭焼鈍に続く窒化処理時の鋼板の窒化量と
脱炉後の鉄損値を測定することにより1次再結晶粒径を
推定し、1次再結晶粒径が適正範囲になるように焼鈍条
件を制御することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気特性の優れた方向性
電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は主としてトランス、発
電機、その他の電気機器の鉄心材料として用いられ、磁
気特性、特に鉄損特性が良好でなければならない。方向
性電磁鋼板は2次再結晶現象を利用して圧延面に(11
0)面、圧延方向に〔001〕軸をもった、いわゆるゴ
ス方位を有する結晶粒を発達させることにより得られ
る。
【0003】2次再結晶は周知のように仕上焼鈍で生じ
るが、2次再結晶温度域まで1次再結晶の成長を制御す
る微細なAlN、MnS、MnSe等の析出物、いわゆ
るインヒビターを存在させる必要がある。このため電磁
鋼スラブは、例えば1350〜1400℃程度の高温度
に加熱され、インヒビターを形成する成分、例えばAl
N、MnS、MnSe等を完全に固溶させ、熱延板ある
いは最終冷延前の中間板においてインヒビターを微細に
析出させる焼鈍が行われている。
【0004】かかる処理を施すことにより磁束密度の高
い方向性電磁鋼板が製造されるようになったが、電磁鋼
スラブの加熱は前述のように高温で行われるために、溶
融スケールの発生量が大で加熱炉の操業に支障をきた
す。また加熱炉のエネルギー原単位高や表面疵の発生等
の問題がある。スラブ加熱温度を下げた方向性電磁鋼板
製造法が検討されている。例えば、特開昭55−241
16号公報ではAlの他にZr、Ti、B、Ta、V、
Cr、Mo等の窒化物形成元素を含有させることによ
り、スラブ加熱を1100〜1260℃で行う製造法が
開示されている。また、特開昭59−56522号公報
ではMnを0.08〜0.45%、Sを0.007%以
下とし、〔Mn〕×〔S〕積を下げ、さらにAl、P、
Nを含有させた電磁鋼スラブを素材とする製造法を提案
している。
【0005】低温スラブ加熱方法は一定の作用効果が奏
されているが、インヒビター形成成分、例えばAl、M
n、S、Se、N等が鋼中に完全固溶されていないか
ら、2次再結晶の発現に効果的なインヒビターを形成す
ることが課題である。本出願人は特開平2−20073
2号公報で脱炭焼鈍時に所定板厚に冷間圧延された方向
性電磁鋼板をストリップ状で通板する際にNH3 を用い
て窒化させ、インヒビターを作り込む製造方法を提案し
た。
【0006】脱炭焼鈍板を窒化能を有するガスで窒化
し、インヒビターを強化した後、MgOを主成分とする
焼鈍分離剤を塗布し、次いでコイルに巻き取り、仕上焼
純を行う方向性電磁鋼板の製造法では、同一の窒化量に
もかかわらず2次再結晶の発現が異なり、磁束密度、鉄
損のバラツキが生じたり、細粒と称する2次再結晶不良
が生じることがある。
【0007】磁性のバラツキの原因を調べてみると、1
次再結晶の平均粒径がチャー毎に異なっていることが判
明した。電磁鋼スラブを高温加熱し、インヒビター形成
成分を固溶させ、その後の熱延板焼鈍または最終冷延前
の中間焼鈍でMnS、MnSe、AlN+MnSを析出
させ、インヒビターとする方向性電磁鋼板では、脱炭焼
鈍条件を変えてもインヒビターが強く働いているため
に、2次再結晶の発現状態まで変えることができない。
一方、2次再結晶発現前に窒化することによりインヒビ
ターを強化する方向性電磁鋼板の製造法では、1次再結
晶時のインヒビターが弱いために、1次再結晶粒径が脱
炭焼鈍時の炉温により大きな影響を受けることが判明し
た。
【0008】また、1次再結晶粒径の鋼中成分の影響を
調べたところ、鋼中窒素と結びついていない残留Al濃
度(Al−R)に影響されていることが判った(図
1)。図2は1次再結晶粒径が鉄損値のバラツキに大き
く影響を与えることを示し、図3は1次再結晶粒径と仕
上焼鈍後の鋼板の鉄損値との関係を示している。また図
3は平均粒径を23.5〜25.5μmの範囲に制御す
れば極めて磁気特性のよいものが得られることを示して
いる。
【0009】以上、述べたところから明らかなように、
1次再結晶粒径を適正範囲に制御できれば、2次再結晶
不良の問題や、鉄損等の磁性のバラツキの発生を排除で
き、磁気特性の優れた方向性電磁鋼板を工業的に安定し
て製造できる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、2次再結晶
が安定して発現し、かつ鉄損等の磁気特性の極めて優れ
た方向性電磁鋼板を、脱炭焼鈍に続いてストリップ窒化
を行う焼鈍法を適用して得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とすること
ろは、電磁鋼板のスラブを1280℃以下の温度に加熱
した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延板焼鈍
し、1回または中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間圧延を
行い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビターを形成
させ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法に
おいて、脱炭焼鈍に続く窒化処理時の鋼板の窒化量を直
接測定または推定すること等により求め、かつ脱炉時に
鉄損を測定することにより1次再結晶粒径を推定し、1
次再結晶粒径が適正範囲となるように焼鈍条件を制御す
ることを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁鋼板の
製造方法にある。
【0012】以下に本発明について詳細に説明する。1
280℃以下の温度で加熱され、Alを含有する電磁鋼
スラブを熱間圧延し、必要に応じて焼鈍する。電磁鋼ス
ラブ加熱温度を1280℃以下とするのは溶融スケール
発生防止、表面疵発生防止および省エネルギーを図るた
めである。冷間圧延は1回または中間焼鈍を挟んで2回
以上行われ、所定の板厚とした後、脱炭焼鈍する。ま
た、前記冷間圧延は圧延パス間で50〜300℃程度に
加熱して行うことも含まれる。この脱炭焼鈍では鋼板中
の炭素が低減され、例えば30ppm以下とされ、また
鋼板表面にはSiO2 を含む酸化層が生じる。また、脱
炭と並行して1次再結晶が生じる。
【0013】重量%でC=0.057%、Si=3.2
2%、Mn=0.014%、S=0.08%、Al(酸
化可溶性Al)=0.008%、N=0.0076%、
さらにSnを0.01〜0.07%含む鋼板を試験材と
して、脱炭焼鈍温度条件を変えて各種の1次再結晶粒径
をもつものをつくり、また脱炭焼純に続く窒化処理にお
いて、NH3 濃度を変えて鋼板の窒素量も変化させた。
また、該鋼板の1次再結晶粒径を顕微鏡で画像をとり、
画像解析等により1次再結晶粒の平均粒径を求めた。次
に該鋼板の鉄損値を測定し、1次再結晶粒の平均値との
関係を求めた。図2に示すように窒素量を考慮すると、
脱炭焼鈍後の1次再結晶粒径は鉄損値を測定することに
より、ほぼ推定できることが判った。これから、平均粒
径D(μm)は脱炭焼鈍後の鉄損値W(W/kg)、鋼
板窒化量N(ppm)を用いて下記の(1)式に基づい
て求め得ることが判る。
【0014】 D=0.053×〔N〕−9.0×W+41.71μm (1) 次に該鋼板にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し
た後、仕上焼鈍を施して得られた製品板の鉄損値と、鋼
板窒素量と脱炭焼鈍後の鉄損値から求めた1次再結晶の
平均粒径の推定値との関係を図3に示す。このように脱
炭焼鈍板の鉄損値と鋼板窒素量から求めた平均粒径と製
品板の鉄損値とは極めて強い相関があり、脱炭焼鈍板の
鋼板温度を変えて鉄損値を制御することにより、仕上焼
鈍後の製板の鉄損値を自由に制御することができ、鉄損
のバラツキがなく、磁気特性の優れた方向性電磁鋼板が
得られる。
【0015】なお、脱炭焼鈍板のオンライン鉄損測定
は、焼鈍炉と焼鈍分離剤塗布装置の間か、または焼鈍分
離剤塗布し、乾燥してからコイル状に巻き取るまでの間
に、鉄損測定用の1次および2次コイルを設置し、この
中に鋼板を通して、公知の鉄損測定法を適用することに
より可能である。
【0016】
【実施例】次に、実施例について述べる。表1に示す成
分組織のスラブを表2に示す条件で加熱し、1.6mm
の厚みに熱間圧延し、得られた熱延板を冷間圧延し、
0.23mmの板厚とした。次に、露点60℃、H2
5%、N2 25%からなる雰囲気下で155秒間脱炭し
た。引き続き770℃×30秒間、H2 75%、N2
5%、露点−20℃の雰囲気下でNH3 により窒化処理
した。鋼板窒化量と脱炭焼鈍後の鉄損値を測定して、平
均粒径を求め、仕上焼鈍後の製品板鉄損値との関係(図
3)から脱炭焼鈍時の鋼板温度を変えて焼鈍した。次い
でMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍
を1200×20時間施した。得られた方向性電磁鋼板
の磁気特性、被膜特性を表3に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】本発明により、方向性電磁鋼板の1次再
結晶粒径をオンライン計測し、これを適正範囲に調整す
ることにより、磁気特性の優れた方向性電磁鋼板が安定
して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】脱炭焼鈍温度と脱炭焼鈍後の1次再結晶平均粒
径との関係を示す図である。
【図2】脱炭焼鈍後の鉄損値と脱炭焼鈍後の1次再結晶
平均粒径との関係を示す図である。
【図3】脱炭焼鈍後の1次再結晶平均粒径と製品板の鉄
損値との関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電磁鋼板のスラブを1280℃以下の温
    度に加熱した後、熱間圧延し、熱延のまま、または熱延
    板焼鈍し、1回または中間焼鈍を挟んで2回以上の冷間
    圧延を行い、次いで脱炭、窒化処理によりインヒビター
    を形成させ、その後仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造
    方法において、脱炭焼鈍に続く窒化処理時の鋼板の窒化
    量を直接測定または推定すること等により求め、かつ脱
    炉時に鉄損を測定することにより1次再結晶粒径を推定
    し、1次再結晶粒径が適正範囲となるように焼鈍条件を
    制御することを特徴とする磁気特性の優れた方向性電磁
    鋼板の製造方法。
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