JPH0643612B2 - 高珪素鉄板の製造方法 - Google Patents
高珪素鉄板の製造方法Info
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- JPH0643612B2 JPH0643612B2 JP23914786A JP23914786A JPH0643612B2 JP H0643612 B2 JPH0643612 B2 JP H0643612B2 JP 23914786 A JP23914786 A JP 23914786A JP 23914786 A JP23914786 A JP 23914786A JP H0643612 B2 JPH0643612 B2 JP H0643612B2
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- Japan
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- annealing
- temperature
- silicon iron
- iron plate
- rolling
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無方向性高珪素鉄板の製造方法に関する。
〔従来の技術及びその問題点〕 珪素鉄板は優れた軟磁気特性を有するため、従来から電
力用の磁心や回転機用の材料として大量に使用されて来
たが、近年省エネルギー、省資源の観点から変圧器、回
転機などの電気機器の効率化、小型化が強く要請され、
これに伴いその鉄心用材料である珪素鉄板にも、より優
れた軟磁気特性及び鉄損特性が要求されるようになって
きた。この珪素鉄板の軟磁気特性はＳiの添加量ととも
に向上し、特に6.5wt％付近で最高の透磁率を示し、さ
らに固有電気抵抗も高いことから、鉄損も小さくなるこ
とが知られている。
力用の磁心や回転機用の材料として大量に使用されて来
たが、近年省エネルギー、省資源の観点から変圧器、回
転機などの電気機器の効率化、小型化が強く要請され、
これに伴いその鉄心用材料である珪素鉄板にも、より優
れた軟磁気特性及び鉄損特性が要求されるようになって
きた。この珪素鉄板の軟磁気特性はＳiの添加量ととも
に向上し、特に6.5wt％付近で最高の透磁率を示し、さ
らに固有電気抵抗も高いことから、鉄損も小さくなるこ
とが知られている。
しかし、珪素鉄板はＳi含有量が4.0wt％以上となると加
工性が急激に劣化し、このため従来では圧延法（熱間−
冷間圧延法）により高珪素鉄板を工業的規模で製造する
ことは不可能であるとされていた。
工性が急激に劣化し、このため従来では圧延法（熱間−
冷間圧延法）により高珪素鉄板を工業的規模で製造する
ことは不可能であるとされていた。
このような圧延法に対し、近年超急冷凝固法と称される
方法が研究開発されているが、この方法により製造され
る高珪素箔帯は表面性状や表面の平坦度が劣り、また厚
さや板幅が限定されてしまい、加えて生産性が劣り生産
コストも高くつく等、工業規模で実施する上で多くの問
題を有している。
方法が研究開発されているが、この方法により製造され
る高珪素箔帯は表面性状や表面の平坦度が劣り、また厚
さや板幅が限定されてしまい、加えて生産性が劣り生産
コストも高くつく等、工業規模で実施する上で多くの問
題を有している。
このようななかで本発明者等は、Ｓi含有量が4.0wt％以
上の高珪素鉄板の圧延による製造法について検討を進め
てきた。そしてその結果、熱間圧延条件等の選択により
圧延による高珪素鉄板の製造が可能であることが判って
きた。本出願人は、このような圧延による高珪素鉄板の
製造法の１つとして、先に特願昭６０−５９５１号（特
開昭６１−１６６９２３号）を提案した。この製造法
は、高珪素鋼のインゴットまたは連鋳スラブを特定の加
熱・圧延条件で分塊圧延または粗圧延することで結晶粒
を微細化し、次いで特定の条件で連続熱間圧延すること
により冷間圧延に適した熱延板組織とし、これを冷間圧
延する高珪素鉄板の製造法である。
上の高珪素鉄板の圧延による製造法について検討を進め
てきた。そしてその結果、熱間圧延条件等の選択により
圧延による高珪素鉄板の製造が可能であることが判って
きた。本出願人は、このような圧延による高珪素鉄板の
製造法の１つとして、先に特願昭６０−５９５１号（特
開昭６１−１６６９２３号）を提案した。この製造法
は、高珪素鋼のインゴットまたは連鋳スラブを特定の加
熱・圧延条件で分塊圧延または粗圧延することで結晶粒
を微細化し、次いで特定の条件で連続熱間圧延すること
により冷間圧延に適した熱延板組織とし、これを冷間圧
延する高珪素鉄板の製造法である。
ところで、この種の珪素鉄板の有する優れた磁気特性を
得るためには、焼鈍して再結晶を起させることが必要と
されるが、従来圧延による製造自体が不可能とされてき
たことから、圧延により得られた高珪素鉄板の焼鈍条件
についての検討は未だなされた例はない。
得るためには、焼鈍して再結晶を起させることが必要と
されるが、従来圧延による製造自体が不可能とされてき
たことから、圧延により得られた高珪素鉄板の焼鈍条件
についての検討は未だなされた例はない。
本発明者等はこのような現状に鑑み、4.0〜7.0wt％Ｓi
鉄板の焼鈍方法について検討した結果、優れた磁気特性
が得られる焼鈍条件を見い出したものである。
鉄板の焼鈍方法について検討した結果、優れた磁気特性
が得られる焼鈍条件を見い出したものである。
すなわち本発明は、Ｓi：4.0〜7.0wt％を含む高珪素鉄
合金スラブから熱間圧延、準温間圧延、焼鈍及び絶縁皮
膜処理の各工程を経て高珪素鉄板を製造するに当り、前
記準温間圧延を室温〜400℃の温度で行い、前記焼鈍処
理では、200〜400℃の温度で30分〜10時間の前焼鈍を行
い、次いで800〜1300℃の温度で10分超〜10時間の箱焼
鈍を行うことを特徴とする無方向性高珪素鉄板の製造方
法である。
合金スラブから熱間圧延、準温間圧延、焼鈍及び絶縁皮
膜処理の各工程を経て高珪素鉄板を製造するに当り、前
記準温間圧延を室温〜400℃の温度で行い、前記焼鈍処
理では、200〜400℃の温度で30分〜10時間の前焼鈍を行
い、次いで800〜1300℃の温度で10分超〜10時間の箱焼
鈍を行うことを特徴とする無方向性高珪素鉄板の製造方
法である。
以下、本発明の詳細を説明する。
本発明ではＳiを4.0〜7.0wt％含有した鉄合金を溶製す
る。前述したようにＳiは固有電気抵抗を高めて渦電流
損を減らし、鉄損を低下させるのに有効な元素であり、
本発明ではＳiを4.0wt％以上の鉄合金をその対象とす
る。一方、Ｓiが7.0wt％を超えると、磁歪の上昇、飽和
磁束密度や最大透磁率の低下など磁気特性が却って劣化
し、また加工性も悪くなる。溶製された合金は熱間圧延
され、必要に応じて脱スケール処理された後、室温〜40
00℃の温度範囲で準温間圧延（冷間圧延を含む）され
る。
る。前述したようにＳiは固有電気抵抗を高めて渦電流
損を減らし、鉄損を低下させるのに有効な元素であり、
本発明ではＳiを4.0wt％以上の鉄合金をその対象とす
る。一方、Ｓiが7.0wt％を超えると、磁歪の上昇、飽和
磁束密度や最大透磁率の低下など磁気特性が却って劣化
し、また加工性も悪くなる。溶製された合金は熱間圧延
され、必要に応じて脱スケール処理された後、室温〜40
00℃の温度範囲で準温間圧延（冷間圧延を含む）され
る。
この準温間圧延温度は、基本的には圧延中に組織が再結
晶しない温度条件によって規定される。Ｓi：4〜7wt％
の鋼板では、再結晶は500℃超の温度において生じる。
この観点から言えば準温間圧延は室温以上500℃以下に
おいて実施することが可能である。しかしながら、400
℃を超える温度で準温間圧延を実施した場合、鋼板表面
の酸化が著しく、その後に脱スケール処理を実施しても
スケールの除去が困難になるとともに、歩留の低下をき
たし好ましくない。このため本発明では室温〜400℃の
準温間圧延を行う。
晶しない温度条件によって規定される。Ｓi：4〜7wt％
の鋼板では、再結晶は500℃超の温度において生じる。
この観点から言えば準温間圧延は室温以上500℃以下に
おいて実施することが可能である。しかしながら、400
℃を超える温度で準温間圧延を実施した場合、鋼板表面
の酸化が著しく、その後に脱スケール処理を実施しても
スケールの除去が困難になるとともに、歩留の低下をき
たし好ましくない。このため本発明では室温〜400℃の
準温間圧延を行う。
次いで、この圧延材は必要に応じて脱スケール処理が施
され、脱脂後焼鈍処理される。
され、脱脂後焼鈍処理される。
この焼鈍処理では、まず200℃から400℃の間の温度域で
30分間から10時間保持される。上記の温度範囲では、再
結晶は起こらず回復が起こるが、200℃未満の温度で
は、回復の効果を得るのに長時間を必要とし、400℃超
では、回復量が多きすぎ逆に磁気特性が劣化する。ここ
で言う回復は、磁気特性に対して次の効果を与えると推
定される。
30分間から10時間保持される。上記の温度範囲では、再
結晶は起こらず回復が起こるが、200℃未満の温度で
は、回復の効果を得るのに長時間を必要とし、400℃超
では、回復量が多きすぎ逆に磁気特性が劣化する。ここ
で言う回復は、磁気特性に対して次の効果を与えると推
定される。
準温間圧延材は、圧延集合組織の主方位の１つである{1
11}面を持っており、この結晶面は磁気特性に対して非
常に有害であるといわれている。焼鈍時の再結晶の核生
成とその成長速度は、内部の省エネルギーに依存してい
るので、ある適当な条件の下でこの内部の歪エネルギー
を解放（回復）しておくと再結晶焼鈍時に板面内に{11
1}面以外の結晶面の密度を増大させ、磁気特性に良い影
響を与えると考えられる。
11}面を持っており、この結晶面は磁気特性に対して非
常に有害であるといわれている。焼鈍時の再結晶の核生
成とその成長速度は、内部の省エネルギーに依存してい
るので、ある適当な条件の下でこの内部の歪エネルギー
を解放（回復）しておくと再結晶焼鈍時に板面内に{11
1}面以外の結晶面の密度を増大させ、磁気特性に良い影
響を与えると考えられる。
このようにして比較的低温で前焼鈍を施された圧延材は
800〜1300℃の温度で箱焼鈍され、再結晶組織が形成さ
れる。均熱時間は10分超、10時間以内が好ましい。この
最終焼鈍において均熱温度が800℃未満では粒成長が十
分に起こらず所定の磁気特性が得られない。また焼鈍温
度が1300℃を超える焼鈍は異常粒成長を起こし、優れた
磁気特性が得られない。
800〜1300℃の温度で箱焼鈍され、再結晶組織が形成さ
れる。均熱時間は10分超、10時間以内が好ましい。この
最終焼鈍において均熱温度が800℃未満では粒成長が十
分に起こらず所定の磁気特性が得られない。また焼鈍温
度が1300℃を超える焼鈍は異常粒成長を起こし、優れた
磁気特性が得られない。
ここでの焼鈍温度および均熱時間は用途によって選定さ
れる。すなわち、使用する周波数での鉄損、必要とされ
る軟磁気特性や磁歪等と焼鈍コストの兼合い等から決定
されるべきである。
れる。すなわち、使用する周波数での鉄損、必要とされ
る軟磁気特性や磁歪等と焼鈍コストの兼合い等から決定
されるべきである。
第１図は本発明における焼鈍の効果を示すもので、横軸
は再結晶焼鈍時の焼鈍温度を表わし、縦軸は本願焼鈍後
に測定した最大透磁率μ2と単純焼鈍した後に測定した
最大透磁率μ1の比（μ2／μ1）を表わしている。ここ
での単純焼鈍は、前焼鈍を実施せずに100℃／hrの昇温
速度で加熱し、本願焼鈍と同時間再結晶焼鈍を行ない、
同速度で冷却している。第１図において、２本の実線間
が本発明の効果を表わしている。この効果は、焼鈍前過
程の履歴因子及び焼鈍時の因子に依存している。例え
ば、準温間圧延温度が低い場合は本発明における前焼鈍
温度を高めに取るか、あるいは前焼鈍時間を長く取る
（保持時間を長くする）ことにより、この効果が顕著に
なる。第１図に幅があるのは、前焼鈍温度及び時間、再
結晶焼鈍時間ならびに昇温、冷却速度条件の違いによる
ものである。
は再結晶焼鈍時の焼鈍温度を表わし、縦軸は本願焼鈍後
に測定した最大透磁率μ2と単純焼鈍した後に測定した
最大透磁率μ1の比（μ2／μ1）を表わしている。ここ
での単純焼鈍は、前焼鈍を実施せずに100℃／hrの昇温
速度で加熱し、本願焼鈍と同時間再結晶焼鈍を行ない、
同速度で冷却している。第１図において、２本の実線間
が本発明の効果を表わしている。この効果は、焼鈍前過
程の履歴因子及び焼鈍時の因子に依存している。例え
ば、準温間圧延温度が低い場合は本発明における前焼鈍
温度を高めに取るか、あるいは前焼鈍時間を長く取る
（保持時間を長くする）ことにより、この効果が顕著に
なる。第１図に幅があるのは、前焼鈍温度及び時間、再
結晶焼鈍時間ならびに昇温、冷却速度条件の違いによる
ものである。
上記前焼鈍においては、200〜400℃の温度域に10時間を
超えて保持すると特性が劣化するため、これを避けるべ
きである。第２図は前焼鈍の保持時間と得られる磁気特
性との関係をまとめたもので、横軸は前焼鈍（200℃〜4
00℃）における保持時間を示し、縦軸は保持時間に対す
る磁気特性を、保持時間が30分間の場合を１とした時の
相対的な最大透磁率で表わしている。但し、ここでの再
結晶焼鈍温度、時間及び昇温・冷却速度はすべて同一条
件で行ったものである。
超えて保持すると特性が劣化するため、これを避けるべ
きである。第２図は前焼鈍の保持時間と得られる磁気特
性との関係をまとめたもので、横軸は前焼鈍（200℃〜4
00℃）における保持時間を示し、縦軸は保持時間に対す
る磁気特性を、保持時間が30分間の場合を１とした時の
相対的な最大透磁率で表わしている。但し、ここでの再
結晶焼鈍温度、時間及び昇温・冷却速度はすべて同一条
件で行ったものである。
本発明の焼鈍において、200℃未満、400℃超の各昇温速
度、全サイクル中の冷却速度については特に限定しない
が、冷却に関しては歪が入らないように急冷しないこと
が好ましい。
度、全サイクル中の冷却速度については特に限定しない
が、冷却に関しては歪が入らないように急冷しないこと
が好ましい。
また焼鈍は無酸化または還元状態で実施すべきである。
焼鈍雰囲気は保護雰囲気ガスでも可能ではあるが、効果
を顕著なものとするため還元性ガスまたは不活性ガス、
若しくはこれらの混合ガスとすべきである。なお、焼鈍
は炉内圧力を10-1torr以下にした真空条件下で行っても
よく、これによっても顕著な効果がられる。
焼鈍雰囲気は保護雰囲気ガスでも可能ではあるが、効果
を顕著なものとするため還元性ガスまたは不活性ガス、
若しくはこれらの混合ガスとすべきである。なお、焼鈍
は炉内圧力を10-1torr以下にした真空条件下で行っても
よく、これによっても顕著な効果がられる。
焼鈍後、高珪素鉄板を絶縁皮膜処理する。この絶縁皮膜
は、積層状態で使用される高珪素鉄板の層間抵抗を上げ
るため形成するもので、例えば、シリカ及び第１リン酸
マグネシウムの混合液を板表面に塗布した後、800℃で
焼付を行う処理がなされる。
は、積層状態で使用される高珪素鉄板の層間抵抗を上げ
るため形成するもので、例えば、シリカ及び第１リン酸
マグネシウムの混合液を板表面に塗布した後、800℃で
焼付を行う処理がなされる。
・実施例（１） 第１表に示す成分組成からなる鉄合金スラブを熱間圧延
し、2mmの板厚とした後、板温100℃の状態で板厚0.3mm
まで準温間圧延した。その後、脱スケール、脱脂し、窒
素雰囲気中にて第３図(a)〜(e)に示すような種々の熱サ
イクルで、1000℃まで昇温し、焼鈍した。
し、2mmの板厚とした後、板温100℃の状態で板厚0.3mm
まで準温間圧延した。その後、脱スケール、脱脂し、窒
素雰囲気中にて第３図(a)〜(e)に示すような種々の熱サ
イクルで、1000℃まで昇温し、焼鈍した。
このようにして得られたサンプルについて、最大透磁率
及び鉄損を測定した。ここで、測定はリング状（外径20
mm、内径10mm）サンプルにて行なった。第４図は各熱サ
イクルの供試材の最大透磁率を、また第５図は同じく鉄
損を示している。
及び鉄損を測定した。ここで、測定はリング状（外径20
mm、内径10mm）サンプルにて行なった。第４図は各熱サ
イクルの供試材の最大透磁率を、また第５図は同じく鉄
損を示している。
両図において、縦軸はそれぞれ各熱サイクル後と単純焼
鈍後の最大透磁率の比μ2／μ1、ならびに鉄損（Ｗ
10/400）の比Ｗ2／Ｗ1を示す。
鈍後の最大透磁率の比μ2／μ1、ならびに鉄損（Ｗ
10/400）の比Ｗ2／Ｗ1を示す。
但し、ここで単純焼鈍の熱サイクルは第３図(e)に示さ
れるものである。このように、200℃から400℃の間の温
度域に30分間以上10時間以内保持させることにより優れ
た磁気特性が得られることがわかる。
れるものである。このように、200℃から400℃の間の温
度域に30分間以上10時間以内保持させることにより優れ
た磁気特性が得られることがわかる。
・実施例（２） 第２表に示す成分組成からなる鉄合金スラブを熱間圧延
し、2mmの板厚とした後、板温50℃の状態で板厚0.3mmま
で圧延した。その後、脱スケール、脱脂し、水素雰囲気
中にて第６図(a)〜(e)に示されるような種々の熱サイク
ルで1200℃まで昇温し、焼鈍した。
し、2mmの板厚とした後、板温50℃の状態で板厚0.3mmま
で圧延した。その後、脱スケール、脱脂し、水素雰囲気
中にて第６図(a)〜(e)に示されるような種々の熱サイク
ルで1200℃まで昇温し、焼鈍した。
このようにして得られたサンプルについて、最大透磁率
及び鉄損を測定した。ここで測定はリング状（外径20m
m、内径10mm）サンプルにて行なった。第７図は各熱サ
イクルに対する最大透磁率を示し、第８図は同じく鉄損
を示している。ここで縦軸は、それぞれ各熱サイクル後
と単純焼鈍後の最大透磁率の比μ2／μ1、ならびに鉄損
（Ｗ10/400）の比Ｗ2／Ｗ1を示す。但し、ここで単純焼
鈍の熱サイクルは第６図(e)に示されるものであり、雰
囲気は上記と同様に水素である。このように、200℃か
ら400℃の間の温度域に30分間以上10時間以内保持させ
ることにより優れた磁気特性が得られることがわかる。
及び鉄損を測定した。ここで測定はリング状（外径20m
m、内径10mm）サンプルにて行なった。第７図は各熱サ
イクルに対する最大透磁率を示し、第８図は同じく鉄損
を示している。ここで縦軸は、それぞれ各熱サイクル後
と単純焼鈍後の最大透磁率の比μ2／μ1、ならびに鉄損
（Ｗ10/400）の比Ｗ2／Ｗ1を示す。但し、ここで単純焼
鈍の熱サイクルは第６図(e)に示されるものであり、雰
囲気は上記と同様に水素である。このように、200℃か
ら400℃の間の温度域に30分間以上10時間以内保持させ
ることにより優れた磁気特性が得られることがわかる。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、磁気特性が著しく改
善され、磁気特性に優れた安定した製品特性を有する無
方向性高珪素鉄板を得ることができる。
善され、磁気特性に優れた安定した製品特性を有する無
方向性高珪素鉄板を得ることができる。
第１図は本発明における焼鈍の効果を、再結晶焼鈍時の
焼鈍温度と磁気特性との関係で示すものである。第２図
は本発明における低温焼鈍の効果を低温焼鈍の保持時間
と得られる磁気特性との関係で示すものである。第３図
(a)〜(e)は実施例(1)において用いた熱サイクルを示す
ものである。第４図は実施例(1)における各供試材の最
大透磁率を、また第５図は同じく鉄損を示すものであ
る。第６図(a)〜(e)は実施例(2)において用いた熱サイ
クルを示すものである。第７図は実施例(2)における各
供試材の最大透磁率を、また第８図は同じく鉄損を示す
ものである。
焼鈍温度と磁気特性との関係で示すものである。第２図
は本発明における低温焼鈍の効果を低温焼鈍の保持時間
と得られる磁気特性との関係で示すものである。第３図
(a)〜(e)は実施例(1)において用いた熱サイクルを示す
ものである。第４図は実施例(1)における各供試材の最
大透磁率を、また第５図は同じく鉄損を示すものであ
る。第６図(a)〜(e)は実施例(2)において用いた熱サイ
クルを示すものである。第７図は実施例(2)における各
供試材の最大透磁率を、また第８図は同じく鉄損を示す
ものである。
Claims (2)
- 【請求項１】Ｓi：4.0〜7.0wt％を含む高珪素鉄合金ス
ラブから熱間圧延、準温間圧延、焼鈍及び絶縁皮膜処理
の各工程を経て高珪素鉄板を製造するに当り、前記準温
間圧延を室温〜400℃の温度で行い、前記焼鈍処理で
は、200〜400℃の温度で30分〜10時間の前焼鈍を行い、
次いで800〜1300℃の温度で10分超〜10時間の箱焼鈍を
行うことを特徴とする高珪素鉄板の製造方法。 - 【請求項２】前焼鈍後、直ちに800〜1300℃に加熱する
ことを特徴とする特許請求の範囲(1)記載の高珪素鉄板
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23914786A JPH0643612B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 高珪素鉄板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23914786A JPH0643612B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 高珪素鉄板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6393823A JPS6393823A (ja) | 1988-04-25 |
| JPH0643612B2 true JPH0643612B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17040451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23914786A Expired - Lifetime JPH0643612B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | 高珪素鉄板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0643612B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0757888B2 (ja) * | 1989-05-26 | 1995-06-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法 |
| CN103266205A (zh) * | 2013-04-12 | 2013-08-28 | 南通新京隆电器有限公司 | Ei形取向硅钢片的退火工艺 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP23914786A patent/JPH0643612B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6393823A (ja) | 1988-04-25 |
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