JPH0629460B2 - 磁気特性の優れた薄物高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた薄物高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH0629460B2
JPH0629460B2 JP60125087A JP12508785A JPH0629460B2 JP H0629460 B2 JPH0629460 B2 JP H0629460B2 JP 60125087 A JP60125087 A JP 60125087A JP 12508785 A JP12508785 A JP 12508785A JP H0629460 B2 JPH0629460 B2 JP H0629460B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板及び
その製造方法に関するものである。
〔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
の他の電気機器の鉄心材料として使用されるもので磁気
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。磁気特性の優れた材料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事が重要である
が、この他に結晶粒度、固有抵抗、表面被膜等が磁気特
性に大きく影響してくる。
高磁束密度鋼板は例えば特公昭40-15644号公報に示され
る様な微量の Al を含んだ珪素鋼材を最終強冷延をする
いわゆる1回圧延法によって或いは微量のSe,Sbを含ん
だ鋼板の仕上げ焼鈍方法を工夫した特公昭51-13469号公
報によって得られる事が知られている。磁気特性影響因
子の一つである固有抵抗はSi含有量を増す事によって高
めることが出来る。他の一つの影響因子である二次再結
晶粒径を小さくする方法としては例えば特開昭54-7419
に示す微量の Al を含む珪素鋼にSnを添加する方法があ
る。また他の影響因子である表面被膜については、鋼板
と表面被膜の膨張係数の差を利用して鋼板に張力を与え
るいわゆる張力コーティングを施す事によって磁区を細
分化し鉄損特性を改善する事が出来る。上記影響因子の
他に、鋼板の板厚を薄くする事は低鉄損材を得る上で有
効な手段であるため、今後更に低い鉄損を達成するため
には製品板厚の薄手化を図り、更に上記高Si化、二次再
結晶粒微細化、表面被膜技術等を組合せ工業化していく
事が重要である。なお本願における薄物高磁束密度一方
向性電磁鋼板とは製品板厚0.23mm〜0.10mmのものであ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが鋼板板厚が薄くなると方向性の優れた二次再結
晶粒を安定して発達させる事が非常に困難になる。この
理由の一つとしては仕上げ焼鈍過程で鋼板表面層の一次
結晶粒成長抑制剤(Al N ,MnS ,MnSe,BN)等の微細
析出物が分解消失することによる一次再結晶粒抑制力の
低下が挙げられる。従来からゴス核つまり(110)〔001〕
方位の二次再結晶核の鋼板の表面層にある事が知られて
いるが、鋼板板厚が薄くなる程、ゴス核の存在領域は狭
くなり二次再結晶粒が発達するための環境が破かいされ
るものと考えられる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者等は、このゴス核の存在領域を板厚方向に拡大
させるならば、例え表面層において抑制剤が消失しても
二次再結晶粒が安定して発達するとの考えのもとに、最
終冷延前の鋼板表面の結晶粒を成長させる事を検討し
た。その結果冷間圧延工程で、更に軽加工法を適用する
ことにより最終成品において磁気特性の優れた薄物高磁
束密度一方向性電磁鋼板が得られる事を究明した。以下
本発明を詳細に述べる。本発明における製造工程におい
ては熱延板を必要に応じ焼鈍し最終冷延率を調整するた
めの板厚調整の一次圧延を行なう。次いで焼鈍をした後
スキンパス圧延等により軽い歪を付与し、再度焼鈍(中
間焼鈍と称す)を行なう。第1図(a)はこの中間焼鈍後
の鋼板断面の金属組織を示したものである。これに対し
て一次圧延後に焼鈍と軽加工を施さず中間焼鈍した従来
の方法(例えば特開昭59-126722号)で処理したものが
第1図(b)である。図から判る様に本願の方法である(a)
の表面結晶粒が粗大化していることが判る。この鋼板を
酸洗し、冷延し、脱炭焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布し、高
温長時間の仕上げ焼鈍を行ない二次再結晶組織を発達さ
せた。この後張力コーティングを施し焼鈍した後の磁気
特性は次の通りであった。
この様に中間焼鈍後の鋼板表面結晶粒を成長させておく
事は、冷延・脱炭焼鈍後に得られる一次再結晶組織にお
いてゴス核が板厚方向に分散するばかりでなくゴス核生
成にも有利な方向に利用しているものと考えられる。
本発明に用いる素材は次の通りである。
C:0.10重量%以下、Si:2.5 〜4.0 %、Mn:0.04〜0.
20%その他一次再結晶粒成長抑制剤生成元素、冷えば
S,Se,Al,B,N等を単独あるいは複合で含有するこ
とを条件としこの他微量のSn,Sb,Bi,Cr,Cu,Mo等を
含むことは構わない。次にこれら成分の限定理由につい
て述べる。
Cは0.10%を超すと後工程の脱炭に問題を生じるばかり
でなく、熱延性、冷延性の点からも好ましくない。Siは
2.5%未満では本発明の目的である低鉄損が得られず、
一方4.0%を超すと冷延が困難となり好ましくない。
Mnは析出物生成元素でありMnS ,MnSe等を形成する0.04
%以下ではその量が不足しまた熱延性の点からも好まし
くない。一方0.2%を超すと磁気特性の面から好ましく
ない。一次再結晶粒抑制剤に Al N とMnS を複合で利用
する場合は Al :0.010 〜0.050 %、N:0.045 〜0.012 %、S:
0.010 〜0.050 %を添加する必要がある。
Al 及びNは Al N を形成しまたSは MnSを形成して抑
制剤としての働きをするもので上記範囲を逸脱すると二
次再結晶の発達が不安定になる。この様な組成の熱延板
は(必要に応じて 800℃〜1150℃で焼鈍した後)板厚調
整を狙いとした冷間圧延をした後 700℃〜1150℃の温度
で10秒から10分の焼鈍をする。焼鈍は好ましくは 8
00℃〜1050℃で1分から5分程度がよい。この焼鈍の目
的は鋼板を再結晶させるところにあるが 100%再結晶さ
せなくてもよい。この焼鈍においては昇温速度、冷却速
度に特に注意を払う必要はない。この後スキンパス圧延
或いはショットブラストにより鋼板に軽い歪を導入す
る。スキンパスの場合、この圧延率は1〜20%好まし
くは3〜10%の範囲が良い。このスキンパス率が1%
未満では効果がなく一方20%をこえると結晶粒の成長
が悪くなる。なおこの場合ダルロールを用いる方が効果
的である。スキンパスのかわりにショットブラストを用
いても同様な効果が得られる。この様な軽加工を施した
鋼板は 900℃〜1170℃で30秒〜10分焼鈍した後空気
中冷却より早い速度で室温まで冷却するいわゆる中間焼
鈍を行なう。この焼鈍は冷却速度は特に重要である。こ
の後80%以上の高圧延率で成品板厚とする。この圧延
においては冷間圧延工程での複数パス間に特公昭54-138
66号公報あるいは特公昭54-29182号公報による50℃〜 6
00℃時効処理を行なうと一段と優れた磁気特性が得られ
る。
最終板厚にした冷延板は続いて公知の方法で脱炭焼鈍を
行なう。脱炭焼鈍は脱炭及び一次再結晶を行なわせると
同時に被膜形成に必要な酸化層を生成させる役割をもつ
ものであるが、この焼鈍条件如何では最終焼鈍後の被膜
特性ばかりでなく磁気特性にまで大きく影響を及ぼして
くる。本発明の場合この温度は 800℃〜 900℃で30秒
から10分間湿水素又は窒素又はそれらの混合雰囲気で
行なうのが好ましい。脱炭焼鈍後の鋼板表面には仕上げ
焼鈍における焼付防止及び表面被膜生成のために焼鈍分
離剤を塗布する。焼鈍分離剤はとくにこだわるものでは
ないが、 MgOとTiO2を主成分としたものが好ましい。
仕上げ焼鈍は1100℃以上で5時間以上水素又はこれらの
水素又は窒素又はアルゴン又はこれらの混合ガス中で行
なう。この焼鈍後の鋼板表面には無機質の被膜が形成さ
れるがこの後リン酸、無水クロス酸、リン酸アルミニウ
ムを主成分としたコーティング液を塗布し平板化焼鈍を
行なう。
〔実施例〕
次に実施例について述べる。
実施例1 C: 0.080%、Si:3.25%、Mn: 0.073%、 S: 0.025%、酸可溶性 Al : 0.026%、 N:0.0083%、Sn:0.11%、Cu: 0.070%を含む鋼塊を
熱延し2.3mm厚みの熱延板とした。この熱延板を厚み1.4
5mmまで冷延した。次いでこの冷延板を次の4通りの条
件で処理を行なった。
条件(a):(1)冷延板→(2)焼鈍( 950℃、3分)→(3)ス
キンパス(5%)→(4)中間焼鈍(1130℃、2分)→(5)
100℃の湯中へ投入し急冷却→(6)酸洗→(7)冷延(板厚
0.18mm)パス間において、 250℃、5分間の時効処理を
行う。→(8)脱炭焼鈍( 850℃、2分:湿水素窒素混合
ガス中)→(9)→焼鈍分離剤塗布(MgO +TiO2+Sb2(S
O4)3)→(10)仕上げ焼鈍(1200℃、20hrs)→(11)平板
可焼鈍(リン酸+無水クロム酸+リン酸アルミニウムコ
ーティング液) 条件(b):(1)冷延板→(2)焼鈍( 950℃、3分)→(3)ス
キンパス(10%)→(4)〜(11)条件(a)と同じ 条件(c):(1)冷延板→(2)焼鈍( 950℃、3分)→(3)ス
キンパス(20%)→(4)〜(11)条件(a)と同じ 条件(d)(従来法):(1)冷延板(板厚1.45mm)→(2),
(3)なし→(4)〜(11)条件(a)と同じ 磁気特性は次の如くであった。
実施例2 C 0.083%、Si3.3%、Mn 0.070%、S 0.020%、酸可
溶性 Al 0.026%、N0.0080%、Sn0.14%、Cu0.07%を
含む鋼塊を熱延し2.0mmの熱延板とした。これを1000
℃、5分間の焼鈍をした後酸洗し1.40mmに冷延した。こ
の後次の二通りの条件で処理を行なった。
条件(a):(1)冷延板(1.40mm)→(2)焼鈍( 900、5
分)(3)ダルロールスキンパス(5%)→(4)中間焼鈍
(1130℃、2分 100℃湯冷)→(5)冷延(0.170mm)パス
間において 250℃、5分間の時効処理を行なう。→(6)
脱炭焼鈍( 850℃、 120秒湿水素窒素ガス)→(7)焼鈍
分離剤塗布→(8)仕上げ焼鈍(1200℃、20hr)→(9)平板
可焼鈍。
条件(b):(1)冷延板(1.40mm)→(2),(3)なし→(4)中
間焼鈍(1130℃2分 100℃湯冷)→(5)〜(9)条件(a)と
同じ 磁気特性は次の如くであった。
条件(a) B8:1.94T W13/50: 0.38W/kg W17/50:0.72W/kg (b) B8:1.92T W13/50:0.41W/kg W17/50:0.78W/kg 実施例3 C:0.075 %、Si:3.20%、Mn:0.070 %、 Se:0.023 %、Sb:0.02%、Cu:0.07%を含む鋼塊を熱
延し2.0mm厚みの熱延板とした。この熱延板を1.30mm厚
みまで冷延した後次の3通りの条件で処理をした。
(a) 900℃、3分間の焼鈍をした後5%のスキンパス圧
延を行なったもの。
(b) 900℃、3分間の焼鈍をした鋼板の両面に0.5mmφの
鋼球を、投射速度4.0m/sec(インペラ回転数2000rp
m)で投射したもの。
(c)冷延板そのまゝ 上記の処理後の鋼板は1125℃、2分間と 850℃、2分間
の2段焼鈍をした後 100℃の湯の中に投入するいわゆる
中間焼鈍を行なった。次いで酸洗し、冷延し0.15mmの板
厚に仕上げた。この後の処理は実施例1に準じた。磁気
特性は次の通りであった。
〔発明の効果〕 本発明は一方向性電磁鋼板が薄物であっても、二次再結
晶粒を安定に発達せしめて、磁気特性を向上しうるの
で、電気機器材料として極めて有効であり、工業的価値
は甚大である。
【図面の簡単な説明】 第1図(a),(b)は本発明材と比較材の金属組織を示す光
学顕微鏡写真である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.10重量%以下、Si:2.5 〜4.0 重量
    %、Mn:0.04〜0.20重量%を含み、その他一次再結晶粒
    成長抑制物生成元素を含んだ熱延鋼板を必要に応じ焼鈍
    し、冷延し、中間焼鈍して80%以上の圧下率で最終板
    厚となし、脱炭を兼ねた一次再結晶焼鈍を施した後、仕
    上高温焼鈍を行う高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
    法において、中間焼鈍前に焼鈍と軽加工を行い、最終冷
    延前の鋼板の表面層の結晶粒を成長させることを特徴と
    する磁気特性の優れた薄物高磁束密度一方向性電磁鋼板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】軽加工として圧下率20%以下の圧延又は
    ショットブラスト法を用いる第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】中間焼鈍前の焼鈍として、 700〜1150℃の
    温度範囲で10秒から10分間の範囲で焼鈍する第1項
    記載の方法。
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