JPH07252531A - 方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

方向性珪素鋼板の製造方法

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JPH07252531A
JPH07252531A JP6042823A JP4282394A JPH07252531A JP H07252531 A JPH07252531 A JP H07252531A JP 6042823 A JP6042823 A JP 6042823A JP 4282394 A JP4282394 A JP 4282394A JP H07252531 A JPH07252531 A JP H07252531A
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JP
Japan
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steel sheet
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silicon steel
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JP6042823A
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Jiro Harase
二郎 原勢
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁束密度の高い方向性珪素鋼板を安価に製造
する。 【構成】 C:0.025〜0.060%、Al:0.
010〜0.080%、Si:2.0〜4.5%を主成
分とする熱延板を700℃〜900℃の温度で加熱、制
御冷却後、冷延→一次再結晶→窒化→二次再結晶工程で
製造する。 【効果】 鉄損、磁束密度の優れた方向性珪素鋼板が製
造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、方向性珪素鋼板(以下
方向性電磁鋼板という)の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】1回の冷間圧延で製品厚みまで圧延する
方向性電磁鋼板の製造法(以下TS法と呼ぶ)において
は、熱延板焼鈍は、特公昭46−23820号公報や、
特開昭50−15727号公報に開示されている如く、
γ相が最も多く形成されると考えられる高温まで加熱
後、二次均熱を行なったり、また二次均熱なしで制御冷
却されている。本発明は、この1回の冷間圧延で、製品
厚みとする方向性電磁鋼板の製造技術の中でも、一次再
結晶後連続的に窒化せしめる方法で製造する方法(以下
SL法と呼ぶ)に関するものであるが、この技術におい
ても、特開平2−259019号公報や、特開平5−1
25446号公報で開示されているように、熱延板焼鈍
は900℃または950℃以上の一次均熱と一次均熱よ
り低い温度の二次均熱を経た後制御冷却されている。本
発明はSL法において低温の一次均熱後直ちに制御冷却
を行なう熱延板焼鈍を行なうことで、磁束密度が著しく
高い方向性電磁鋼板を安定して安価に製造する技術を提
供するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、熱延板焼鈍
工程を簡略化させて、方向性電磁鋼板を安価で安定して
製造する方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、C:
0.025〜0.060重量%、Si:2.0〜4.5
重量%、酸可溶性Al:0.010〜0.080重量
%、N:0.001〜0.020重量%、S:0.00
20〜0.030重量%の成分を含有し、残部Fe及び
不可避的不純物を含んだ珪素鋼スラブを1000℃から
1200℃の温度域で粗圧延を開始し、引き続き仕上げ
圧延を行ない好ましくは500℃以下の温度で巻き取っ
た後、該熱延鋼帯を700℃以上900℃以下の温度で
1秒以上300秒以内加熱後、空冷より速い冷却速度で
冷却した後1回の冷間圧延で所定の板厚とし、800℃
から950℃の温度域で20秒以上300秒以内加熱脱
炭した後、鋼板を走行せしめる状態で窒化処理を施した
後、焼鈍分離剤を塗布し、仕上げ焼鈍を施すことにあ
る。
【0005】以下本発明について詳細に説明する。SL
法において熱延板焼鈍を900℃以上の温度で二段加熱
で行なう冶金学的な理由については、一次再結晶板の組
織と集合組織を二次再結晶が発現し易いように整えると
している。特に一次均熱温度が900℃より低いと、熱
延板焼鈍の再結晶が不十分であり最終製品の磁気特性B
8 が1.9T以下となり、磁束密度の高い方向性電磁鋼
板はできないとしている。しかしながら発明者は(11
0)〔001〕二次再結晶発現の冶金原理及び、SL法
における各工程条件を冶金学的に研究した結果、熱延板
焼鈍工程においては、熱延板焼鈍温度にかかわらず集合
組織は殆ど変化せず、また、表面相を除くと結晶組織も
殆ど変化しないことを見いだした。これは熱延板工程で
の再結晶はいわゆるその場合再結晶と称されるものに該
当し、新たな核発生と成長が殆ど認められないためと考
えられる。つまり、熱延板焼鈍では主として歪の高い結
晶粒から転位密度が減少し、回復のみが起こり、顕著な
粒界移動は起きないと言える。
【0006】ところで、一次再結晶板の組織と集合組織
は熱延板焼鈍後に存在する第二相の形態と、固溶C,N
の存在量によって著しく変化することは良く知られてい
る。本発明鋼の場合およそ700℃以上であれば平衡論
的にはγ相が存在するので、熱延板焼鈍温度を本発明の
範囲で示した700℃から900℃の範囲に保持後制御
冷却を行なえば、冷延前の状態で固溶C,N及び第二相
を二次再結晶発現に有利な一次再結晶板となるようにす
ることが可能である。従って先行発明で言う熱延板での
再結晶発現のありなしは、二次再結晶発現には直接関係
ないと言える。
【0007】ところで本発明で熱延巻取り温度は500
℃以下が好ましい。このような低温巻取りを行なうと、
700℃以上に再加熱後急冷すると第二相ができ易いの
に対し、500℃以上で巻取ると、熱延板の状態でαと
炭化物への分解が十分に進行しており、高温で比較的長
い時間再加熱後制御冷却しないと第二相が形成し難くな
る。従って熱延巻取り温度は低ければ低いほど好まし
い。
【0008】加熱温度の下限を700℃としたのは、こ
れ以下の温度では本目的にかなった一次再結晶板ができ
ないためである。加熱温度の上限を900℃以下とした
のはこれ以上の高温で加熱した場合、集積度の高い二次
再結晶を発現させるためには二次均熱が必要で、経済的
でないので900℃以下とした。加熱時間を1秒以上3
00秒以下としたのはこの範囲であれば(110)〔0
01〕二次再結晶発現に有利な一次再結晶板が得られる
ためである。加熱時間が300秒超でも効果はあるが、
熱的に不経済なので、加熱時間の上限を300秒とし
た。1秒未満では効果が不十分なので1秒以上とした。
【0009】以上の範囲で熱延板焼鈍を行ない冷延後一
次再結晶させれば、本目的にかなった一次再結晶板とな
る。この場合一次再結晶温度を800℃以上としたの
は、これ以下の温度で一次再結晶させても、集積度の高
い(110)〔001〕二次再結晶が発現しないためで
あり、950℃以下としたのはこれ以上の温度で再結晶
させると、二次再結晶が発現しなくなる場合が多くなる
ためである。加熱時間が20秒未満では脱炭が不十分で
あり、300秒超の加熱を行なっても何等の効果もない
ので、加熱時間は20秒以上300秒以下とした。
【0010】このようにして形成した一次再結晶板から
(110)〔001〕方位のみ優先的に二次再結晶させ
るためには、その他の結晶粒の成長を抑え、(110)
〔001〕方位粒のみ優先的に成長させるためのインヒ
ビターが必要であり、この目的のため、一次再結晶焼鈍
に引き続き窒化処理が連続的に行なわれる。この時の窒
化量を制御することが極めて重要であり、窒素分析値で
300ppm 以上1500ppm 以下とすることが好まし
い。窒化処理後の窒素分析値が300ppm 未満の場合や
1500ppm 超の場合は、二次再結晶が発現しても磁束
密度が低いか二次再結晶が部分的にしか発現しない等不
安定になる。
【0011】この理由は窒素量で二次再結晶温度が変化
するためであり、窒化量が少なく低温で二次再結晶が発
現する場合は磁束密度が低くなり、窒化量が多すぎて二
次再結晶温度が高すぎる場合、二次再結晶が発現する場
合は磁束密度が低くなったり、二次再結晶が部分的にし
か発現しなくなるためである。SL法で従来の二段均熱
の熱延板焼鈍を行なう場合は、窒素量は200ppm から
300ppm 程度にすれば、磁束密度の高い二次再結晶が
発現するが、本発明法の熱延板焼鈍の場合、磁束密度の
高い二次再結晶を発現させるためには窒化量を多くする
必要がある。窒化処理工程で窒化量を増やすことは、殆
どコストには影響しないので、窒化量を多くすること
は、本発明の熱延板焼鈍工程を簡略化できるメリットを
損なうものではない。
【0012】以下その他の条件を限定した理由を簡単に
説明する。本発明法に従って処理すればCは0.025
%未満でも磁束密度の高い二次再結晶が得られるが、発
現する二次再結晶粒径が大きくなり、その結果鉄損が悪
い場合があるので0.025%以上とした。また0.0
6%超のCでも磁束密度の高い二次再結晶は発現する
が、これ以上のCを高めても、磁気特性の向上は見られ
ず、脱炭時間が長くなり好ましくないので0.06%以
下とした。
【0013】次にSを0.002〜0.030%の範囲
に限定したのは、本発明素材成分においてはSが0.0
02%未満では(110)〔001〕から外れた二次再
結晶粒の発現が多くなるためで、Sは多いほど二次再結
晶の発現に効果的だが、Sが多い場合熱延工程で割れが
発生し易いので、本発明では上限を0.030%とした
ものである。Siは含有量が多いほど固有抵抗が増加し
て製品の渦流損を減少させるので、渦流損を減少させる
ためにはSiは多いほど良い。Siを2%以上と限定し
たのはこれ未満では渦流損が大きく好ましくないので下
限を2%としたものである。しかしSiは添加量が増す
ほど冷間圧延工程で割れ易くなる。Siが4.5%超で
は冷間圧延に特別の工夫が必要で経済的に製造するとい
う本発明の目的にそれるので上限を4.5%とした。
【0014】Alは(Al,Si)Nを形成しインヒビ
ターとして働くが、酸可溶性Alとして0.01%以上
ないとその効果が発揮されないので下限を0.01%と
した。上限を0.08%としたのはこれ以上のAlが存
在するとインヒビターとして有効に働かなくなるためで
ある。Nは(Al,Si)Nを形成しインヒビターとし
て働くが、スラブの段階で0.001%以上ないとその
効果が発揮されないので下限を0.001%とした。上
限を0.02%としたのはこれ以上含まれるとブリスタ
ーと呼ばれる表面傷が発生するためである。
【0015】粗熱延開始温度が1200℃超となると本
発明成分では二次再結晶が不安定になり、二次再結晶が
安定して製品の磁束密度は1.80Tesla 以下になる確
率が増加するので、1200℃以下とした。粗熱延開始
温度が1000℃未満でも良好な磁気特性が得られる
が、熱延に要するエネルギーが多く必要で、かつ熱延時
に鋼板表面に傷が入り易くなるので経済的でないため、
粗熱延開始温度を1000℃以上とした。
【0016】仕上げ焼鈍の雰囲気は従来の方向性電磁鋼
板の仕上げ焼鈍同様で良い。しかし仕上げ焼鈍昇温過程
の窒素を90%以上、好ましくは95%以上の雰囲気で
焼鈍すると、安定して良好な磁気特性が得られる。この
場合で仕上げ焼鈍の昇温過程における800℃以上の領
域でこのような雰囲気とすることが好ましい。この場合
800℃以上と限定したのは、これ以下の温度で窒素量
を著しく増やすと焼鈍分離剤中の水分の影響で鋼板が酸
化され良好な皮膜ができなくなる場合があるからであ
る。
【0017】
【実施例】
実施例1 C:0.034%、Si:3.27%、Mn:0.09
8%、P:0.026%、Al:0.026%、S:
0.0070%、Cr:0.118%、Cu:0.01
1%、Sn:0.052%、N:0.0070%を主成
分としたスラブを1100℃の温度で2時間加熱後、粗
圧延、仕上げ圧延を経て直ちに急冷して室温で巻取った
(厚さ2.0mm)。次いで熱延板焼鈍は875℃で12
0秒加熱後5℃の食塩水中に焼き入れる条件(A条件)
と沸騰水中に焼き入れる条件(B条件)の2条件で行な
った。酸洗後冷間圧延を行ない厚さ0.30mmとした。
この場合冷間圧延途中板厚1.6mm、1.2mm、0.8
mm、0.6mm、0.4mmの各厚みで250℃20分保持
した条件でも冷延を行なった(Pass毎Agingあ
りと呼ぶ、この処理を施さない冷延をPass毎Agi
ngなしの冷延と呼ぶ)。
【0018】次に表1に示した温度、時間で加熱後、冷
却過程でN2 −H2 −NH3 の雰囲気で連続的に窒化処
理した。次にMgOを塗布し95%N2 −H2 の雰囲気
で昇温速度15℃/hrで1200℃まで加熱後、100
%H2 雰囲気で20時間加熱後冷却した。次いで歪取り
焼鈍を行ない磁気特性を測定した。結果を表1に示す。
比較のため熱延板焼鈍を1080℃で30秒加熱後90
0℃で150秒保持後沸騰水中で冷却(C条件)を行な
った後、表1に示した温度時間で加熱後、冷却過程でN
2 −H2 −NH3 の雰囲気で連続的に窒化処理し、本発
明と同じ工程で処理した試片も作製し、その結果に併せ
て表1に示した。表に示したように本発明材は熱延板焼
鈍温度が低いにもかかわらず比較材と同等以上の良好な
磁気特性が得られた。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明により、簡単な熱延板焼鈍で磁気
特性の優れた電磁鋼板が安価に製造できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:0.025〜0.060重量%、 Si:2.0〜4.5重量%、 酸可溶性Al:0.010〜0.080重量%、 N :0.001〜0.020重量%、 S :0.0020〜0.030重量%、 残部Fe及び不可避的不純物を含んだ珪素鋼スラブを1
    000℃から1200℃の温度域で粗圧延を開始し、引
    き続き仕上げ圧延を行なった後、該熱延鋼帯を700℃
    以上900℃以下の温度で1秒以上300秒以内加熱
    後、直ちに空冷より速い冷却速度で冷却した後1回の冷
    間圧延で所定の板厚とし、800℃から950℃の温度
    域で20秒以上300秒以内加熱脱炭した後、鋼板を走
    行せしめる状態で窒化処理を施した後焼鈍分離剤を塗布
    し、仕上げ焼鈍を施す磁束密度の高い方向性珪素鋼板の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 窒化処理後の窒素量を300ppm 以上1
    500ppm 以下の範囲とする請求項1記載の方法。
JP6042823A 1994-03-14 1994-03-14 方向性珪素鋼板の製造方法 Withdrawn JPH07252531A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100419642B1 (ko) * 1999-04-29 2004-02-25 주식회사 포스코 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법
KR100544637B1 (ko) * 2001-12-24 2006-01-24 주식회사 포스코 자기적 성질이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법
US9175362B2 (en) 2010-02-18 2015-11-03 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method of manufacturing grain-oriented electrical steel sheet

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100419642B1 (ko) * 1999-04-29 2004-02-25 주식회사 포스코 고자속밀도 방향성 전기강판의 제조방법
KR100544637B1 (ko) * 2001-12-24 2006-01-24 주식회사 포스코 자기적 성질이 우수한 방향성 전기강판의 제조방법
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