JPH11158557A - 方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法 - Google Patents
方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法Info
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- JPH11158557A JPH11158557A JP32801197A JP32801197A JPH11158557A JP H11158557 A JPH11158557 A JP H11158557A JP 32801197 A JP32801197 A JP 32801197A JP 32801197 A JP32801197 A JP 32801197A JP H11158557 A JPH11158557 A JP H11158557A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 方向性電磁鋼板の仕上焼鈍時の窒素の純化を
促進し、焼鈍時間の短縮化または純化温度の低減を可能
にし、形状不良の低減、処理時間の短時間化を達成す
る。 【解決手段】 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜0.06% 、
N を0.005 〜0.0130% 含有した冷延板を、一次再結晶焼
鈍に次いで、そのままあるいは窒化処理し、二次再結晶
完了後、水素ガスを含有する雰囲気で焼鈍する方向性電
磁鋼板の純化焼鈍において、1000〜1250℃の温度域で、
鋼板表面が接する雰囲気中の窒素分圧を0.10気圧以下と
して行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方
法。
促進し、焼鈍時間の短縮化または純化温度の低減を可能
にし、形状不良の低減、処理時間の短時間化を達成す
る。 【解決手段】 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜0.06% 、
N を0.005 〜0.0130% 含有した冷延板を、一次再結晶焼
鈍に次いで、そのままあるいは窒化処理し、二次再結晶
完了後、水素ガスを含有する雰囲気で焼鈍する方向性電
磁鋼板の純化焼鈍において、1000〜1250℃の温度域で、
鋼板表面が接する雰囲気中の窒素分圧を0.10気圧以下と
して行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方
法。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は方向性電磁鋼板の製造方
法、特に二次再結晶終了後の鋼板中のインヒビターを除
去する純化焼鈍に関する。
法、特に二次再結晶終了後の鋼板中のインヒビターを除
去する純化焼鈍に関する。
【0002】
【従来の技術】方向性電磁鋼板は左としてトランス、発
電機、その他の電気機器の鉄心材料に用いられ、磁気特
性として励磁特性と鉄損特性が良好でなければならな
い。方向性電磁鋼板は二次再結晶現象を利用して圧延面
に(100)面、圧延方に〔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。二次再結晶は周知のように仕上焼鈍で生じるが、
二次再結晶の発現を十分に図るためには仕上焼鈍の二次
再結晶温度域まで一次再結晶粒の成長を抑制する微細な
AlN,MnS,MnSeなど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。
電機、その他の電気機器の鉄心材料に用いられ、磁気特
性として励磁特性と鉄損特性が良好でなければならな
い。方向性電磁鋼板は二次再結晶現象を利用して圧延面
に(100)面、圧延方に〔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。二次再結晶は周知のように仕上焼鈍で生じるが、
二次再結晶の発現を十分に図るためには仕上焼鈍の二次
再結晶温度域まで一次再結晶粒の成長を抑制する微細な
AlN,MnS,MnSeなど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。
【0003】しかしながら、方向性電磁鋼板は窒素やイ
オウなどの非金属元素が残留していると、時効析出によ
り鉄損が劣化する。従ってこれらの元素は二次再結晶終
了後に高温の純化焼鈍で除去しなければならない。通
常、二次再結晶と純化焼鈍は同一の仕上焼鈍工程で行わ
れる。脱炭焼鈍された方向性電磁鋼板は酸化マグネシウ
ムを主成分とする焼鈍分離剤で被覆され、コイル状に巻
き取られた後、水素を主とした雰囲気で焼鈍され、二次
再結晶とフォルステライト被膜形成、純化処理がほどこ
される。この方法では、二次再結晶完了後、鋼板の窒素
濃度を20ppm以下に下げるのに要する純化時間が、
1100℃から1250℃の温度で3時間以上必要であ
った。
オウなどの非金属元素が残留していると、時効析出によ
り鉄損が劣化する。従ってこれらの元素は二次再結晶終
了後に高温の純化焼鈍で除去しなければならない。通
常、二次再結晶と純化焼鈍は同一の仕上焼鈍工程で行わ
れる。脱炭焼鈍された方向性電磁鋼板は酸化マグネシウ
ムを主成分とする焼鈍分離剤で被覆され、コイル状に巻
き取られた後、水素を主とした雰囲気で焼鈍され、二次
再結晶とフォルステライト被膜形成、純化処理がほどこ
される。この方法では、二次再結晶完了後、鋼板の窒素
濃度を20ppm以下に下げるのに要する純化時間が、
1100℃から1250℃の温度で3時間以上必要であ
った。
【0004】この純化過程では、高温にコイルを長時間
保定するためにコイルの下側にクリープ変形による鋼板
の形状不良が生じ歩留まりを低下させる。また、純化の
ための保定とその加熱と冷却に時間がかかるため製造工
期が長く生産性が低下する問題点がある。
保定するためにコイルの下側にクリープ変形による鋼板
の形状不良が生じ歩留まりを低下させる。また、純化の
ための保定とその加熱と冷却に時間がかかるため製造工
期が長く生産性が低下する問題点がある。
【0005】特開平1−123032号公報では、仕上
焼鈍時にコイルとコイル受け台に珪砂を敷き詰めコイル
下部に発生する形状不良を防止する方法を提案してい
る。また特開平2−232320号公報ではコイル巻き
取り時の張力を制御することにより、形状不良発生を抑
制する方法を提案している。これらの技術はコイルと受
け台との熱膨張差に起因するコイル下側の応力の発生を
軽減でき形状不良軽減の効果はあるものの、高温状態で
長時間コイルの自重がコイル下側にかかるという状態は
かわらず、形状不良の発生をなくすにはいたっていな
い。また仕上焼鈍に長時間を要するという問題は依然と
して残っている。
焼鈍時にコイルとコイル受け台に珪砂を敷き詰めコイル
下部に発生する形状不良を防止する方法を提案してい
る。また特開平2−232320号公報ではコイル巻き
取り時の張力を制御することにより、形状不良発生を抑
制する方法を提案している。これらの技術はコイルと受
け台との熱膨張差に起因するコイル下側の応力の発生を
軽減でき形状不良軽減の効果はあるものの、高温状態で
長時間コイルの自重がコイル下側にかかるという状態は
かわらず、形状不良の発生をなくすにはいたっていな
い。また仕上焼鈍に長時間を要するという問題は依然と
して残っている。
【0006】一方、形状不良や製造工期の長時間化の原
因である純化過程を短時間化する研究は少ない。特開平
7−118749号公報において、焼鈍分離剤にアルミ
ナを用いることで窒素とイオウの純化を促進する方法を
提案している。
因である純化過程を短時間化する研究は少ない。特開平
7−118749号公報において、焼鈍分離剤にアルミ
ナを用いることで窒素とイオウの純化を促進する方法を
提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、方向性電磁
鋼板の製造工程において、仕上焼鈍時の窒素の純化を促
進し、焼鈍時間の短縮または純化温度の低減を可能に
し、形状不良の低減、処理時間の短時間化を達成するこ
とを目的とする。
鋼板の製造工程において、仕上焼鈍時の窒素の純化を促
進し、焼鈍時間の短縮または純化温度の低減を可能に
し、形状不良の低減、処理時間の短時間化を達成するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の要旨は以下の通りである。 (1) 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜0.06
%、Nを0.005〜0.0130%含有した冷延板
を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままあるいは窒化処
理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有する雰囲気で
焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍において、1000
〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接する雰囲気中の
窒素分圧を0.10気圧以下として行うことを特徴とす
る方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
に、本発明の要旨は以下の通りである。 (1) 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜0.06
%、Nを0.005〜0.0130%含有した冷延板
を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままあるいは窒化処
理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有する雰囲気で
焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍において、1000
〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接する雰囲気中の
窒素分圧を0.10気圧以下として行うことを特徴とす
る方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
【0009】(2) 重量%で、酸可溶性Alを0.0
1〜0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有
した冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままある
いは窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有す
る雰囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍におい
て、1000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接す
る雰囲気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰
囲気中の水蒸気分圧(pH2 O)と水素分圧(pH2 )
の比(pH2 O/pH2 )を1×10-3以下として行う
ことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
1〜0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有
した冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままある
いは窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有す
る雰囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍におい
て、1000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接す
る雰囲気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰
囲気中の水蒸気分圧(pH2 O)と水素分圧(pH2 )
の比(pH2 O/pH2 )を1×10-3以下として行う
ことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
【0010】(3) 重量%で、酸可溶性Alを0.0
1〜0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有
した冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままある
いは窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有す
る雰囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍におい
て、1000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接す
る雰囲気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰
囲気中のpH2 O/pH2 を2×10-2〜0.7として
行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
1〜0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有
した冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままある
いは窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有す
る雰囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍におい
て、1000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接す
る雰囲気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰
囲気中のpH2 O/pH2 を2×10-2〜0.7として
行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
一般に方向性電磁鋼板は良好な磁気特性を得るために、
二次再結晶発現前にAlN、MnS,MnSe等の微細
なインヒビターが適当量あり、かつ一次再結晶粒径およ
び集合組織が適正であることが必要である。これらのイ
ンヒビターは一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な二次
再結晶の発現のために有用であるが、二次再結晶の発現
が完了した後は、磁気的性質確保の点から有害となるの
で、純化しなければならない。
一般に方向性電磁鋼板は良好な磁気特性を得るために、
二次再結晶発現前にAlN、MnS,MnSe等の微細
なインヒビターが適当量あり、かつ一次再結晶粒径およ
び集合組織が適正であることが必要である。これらのイ
ンヒビターは一次再結晶粒の成長を抑制し、良好な二次
再結晶の発現のために有用であるが、二次再結晶の発現
が完了した後は、磁気的性質確保の点から有害となるの
で、純化しなければならない。
【0012】本発明はAlNを主たるインヒビターとし
た時の純化焼鈍方法を提供するものである。アルミニウ
ムの含有量として、0.001%未満ではAlNのイン
ヒビターを微細に分散析出させることが難しく、0.0
6%を超えるとAlNが析出時に粗大化して、インヒビ
ターの効果が得られない。従って酸可溶性Alは0.0
1〜0.06%の範囲とする。
た時の純化焼鈍方法を提供するものである。アルミニウ
ムの含有量として、0.001%未満ではAlNのイン
ヒビターを微細に分散析出させることが難しく、0.0
6%を超えるとAlNが析出時に粗大化して、インヒビ
ターの効果が得られない。従って酸可溶性Alは0.0
1〜0.06%の範囲とする。
【0013】窒素の含有量が0.005〜0.030%
でAlNが適度なサイズに析出し良好な二次再結晶が発
現する。0.005%以下ではインヒビターの効果が小
さく二次再結晶不良となる。また0.013%以上では
AlNが粗大となりインヒビターの効果が得られない。
従って、冷延板時の窒素の含有量は0.005〜0.0
13%とした。
でAlNが適度なサイズに析出し良好な二次再結晶が発
現する。0.005%以下ではインヒビターの効果が小
さく二次再結晶不良となる。また0.013%以上では
AlNが粗大となりインヒビターの効果が得られない。
従って、冷延板時の窒素の含有量は0.005〜0.0
13%とした。
【0014】窒素は鋳片に必要量を含有させ、1350
〜1400℃程度の高温に加熱しアルミニウムと窒素を
固溶させ熱延板あるいは最終冷延前の中間板においてA
lNのインヒビターを微細に析出させる方法、または上
記窒素含有量の鋼板を脱炭焼鈍後に窒化することにより
AlNを析出させる方法がとられるが、本発明はその作
用からいって、どちらの方法についても有効である。
〜1400℃程度の高温に加熱しアルミニウムと窒素を
固溶させ熱延板あるいは最終冷延前の中間板においてA
lNのインヒビターを微細に析出させる方法、または上
記窒素含有量の鋼板を脱炭焼鈍後に窒化することにより
AlNを析出させる方法がとられるが、本発明はその作
用からいって、どちらの方法についても有効である。
【0015】適当な大きさと量のインヒビターが存在
し、微細一次再結晶粒を持ち良好な集合組織をもつ鋼板
を850〜110℃の温度範囲に加熱することにより、
二次再結晶粒が発達する。インヒビターは、大部分の一
次再結晶粒の粒成長を抑制し、少数の一次再結最粒のみ
の成長つまり二次再結晶粒の核の成長を可能にするため
に必要である。しかし、一旦所定の二次再結最粒が成長
した後には磁気的性質の点から有害となるのでインヒビ
ターを純化しなければならない。従って本発明による純
化焼鈍は、二次再結晶が発達した鋼板を焼鈍するもので
ある。
し、微細一次再結晶粒を持ち良好な集合組織をもつ鋼板
を850〜110℃の温度範囲に加熱することにより、
二次再結晶粒が発達する。インヒビターは、大部分の一
次再結晶粒の粒成長を抑制し、少数の一次再結最粒のみ
の成長つまり二次再結晶粒の核の成長を可能にするため
に必要である。しかし、一旦所定の二次再結最粒が成長
した後には磁気的性質の点から有害となるのでインヒビ
ターを純化しなければならない。従って本発明による純
化焼鈍は、二次再結晶が発達した鋼板を焼鈍するもので
ある。
【0016】窒素の純化は3過程を経る、AlNが原
子状のAlとNに分解する。窒素原子は鋼中を拡散し
鋼板表面に到達する。鋼板表面に到達した窒素原子が
他の窒素原子と結合し窒素ガスとなり気相に放出され
る。
子状のAlとNに分解する。窒素原子は鋼中を拡散し
鋼板表面に到達する。鋼板表面に到達した窒素原子が
他の窒素原子と結合し窒素ガスとなり気相に放出され
る。
【0017】方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法ではの窒
素原子が窒素ガスとなる過程が律速となっていることを
つきとめた。この反応には窒素ガスが鋼板を窒化する逆
反応が存在する。1000〜1250℃の温度域では、
窒素分圧が0.25気圧の時この逆反応と正反応の速度
が等しくなる。
素原子が窒素ガスとなる過程が律速となっていることを
つきとめた。この反応には窒素ガスが鋼板を窒化する逆
反応が存在する。1000〜1250℃の温度域では、
窒素分圧が0.25気圧の時この逆反応と正反応の速度
が等しくなる。
【0018】図1に1100℃で雰囲気の窒素分圧を変
えた場合の、鋼板中の窒素濃度の減少挙動を示してい
る。窒素分圧が0.25気圧で純化は進行せず、それよ
り窒素分圧が下がるほど窒素の純化速度が速くなること
がわかる。これより、純化を進行させるには、正反応が
逆反応よりも速くなる窒素分圧を0.25気圧以下とす
る必要がある。当然窒素分圧は低いほどその純化速度を
速くすることができる。
えた場合の、鋼板中の窒素濃度の減少挙動を示してい
る。窒素分圧が0.25気圧で純化は進行せず、それよ
り窒素分圧が下がるほど窒素の純化速度が速くなること
がわかる。これより、純化を進行させるには、正反応が
逆反応よりも速くなる窒素分圧を0.25気圧以下とす
る必要がある。当然窒素分圧は低いほどその純化速度を
速くすることができる。
【0019】純化焼鈍をストリップ状で施す場合は雰囲
気中の窒素濃度を低く0.10気圧以下に下げることは
容易である。しかし、コイル状で焼鈍する場合には、低
い窒素分圧を確保することが困難であることを知見し
た。従来の純化焼鈍は脱炭焼鈍した方向性電磁鋼板の表
面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布しコイル状
に巻き取り、ボックス焼鈍で二次再結最を発現させた後
1100〜1250℃の温度域で水素ガスを導入して行
われていた。この方法では窒素の純化が進行し、放出さ
れた窒素ガスが鋼板の板間に滞留し板間の窒素分圧が
0.05〜0.30気圧程度の高い状態が10〜30時
間持続していた。このような高い窒素分圧に鋼板表面が
さらされることで、窒素ガスが鋼板を窒化する逆反応が
進行し、窒素の純化を遅らせている。従って鋼板表面が
接する雰囲気の窒素分圧を下げることで、窒素の純化を
速めることが可能であることがわかった。
気中の窒素濃度を低く0.10気圧以下に下げることは
容易である。しかし、コイル状で焼鈍する場合には、低
い窒素分圧を確保することが困難であることを知見し
た。従来の純化焼鈍は脱炭焼鈍した方向性電磁鋼板の表
面にMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布しコイル状
に巻き取り、ボックス焼鈍で二次再結最を発現させた後
1100〜1250℃の温度域で水素ガスを導入して行
われていた。この方法では窒素の純化が進行し、放出さ
れた窒素ガスが鋼板の板間に滞留し板間の窒素分圧が
0.05〜0.30気圧程度の高い状態が10〜30時
間持続していた。このような高い窒素分圧に鋼板表面が
さらされることで、窒素ガスが鋼板を窒化する逆反応が
進行し、窒素の純化を遅らせている。従って鋼板表面が
接する雰囲気の窒素分圧を下げることで、窒素の純化を
速めることが可能であることがわかった。
【0020】鋼板表面の窒素分圧を下げるには、コイル
状で焼鈍する場合、コイルの板間に窒素分圧の低い気体
で強制的に通気すること、板間にスペーサーを入れるこ
とにより板間のガスの置換を速くすること、コイルの板
間にガスが通気するよう雰囲気に流れをつくること、鋼
板から放出した窒素ガスを吸収する吸窒剤を用いること
等の方法がある。また純化焼鈍をコイル状でなくストリ
ップ状で施す方法がある。
状で焼鈍する場合、コイルの板間に窒素分圧の低い気体
で強制的に通気すること、板間にスペーサーを入れるこ
とにより板間のガスの置換を速くすること、コイルの板
間にガスが通気するよう雰囲気に流れをつくること、鋼
板から放出した窒素ガスを吸収する吸窒剤を用いること
等の方法がある。また純化焼鈍をコイル状でなくストリ
ップ状で施す方法がある。
【0021】次に、コイル状で焼鈍する場合の純化速度
を促進するのに効果的な鋼板と接する雰囲気中の窒素分
圧を規定する。この窒素分圧の上限は形状不良の発生度
合いとの関係で規定される。高温でコイルを焼鈍する
と、コイル下端に形状不良が発生する。これはクリープ
変形によるもので、温度が高いほど、時間が長いほど、
形状不良の発生が多くなる。図2は純化焼鈍時の温度と
保定時間をパラメータに形状不良の発生具合を示してい
る。一方、純化に要する時間も温度と雰囲気中の窒素分
圧で決まる。図2には、十分な純化を確保するに必要な
時間を温度と雰囲気中の窒素分圧(pN2 )をパラメー
タとして示す。形状不良がほとんどない領域の純化時間
を確保するためには雰囲気ガスの窒素分圧が0.10気
圧以下でなければいけないことがわかる。従って、雰囲
気ガスの窒素分圧は0.10気圧以下と定める。
を促進するのに効果的な鋼板と接する雰囲気中の窒素分
圧を規定する。この窒素分圧の上限は形状不良の発生度
合いとの関係で規定される。高温でコイルを焼鈍する
と、コイル下端に形状不良が発生する。これはクリープ
変形によるもので、温度が高いほど、時間が長いほど、
形状不良の発生が多くなる。図2は純化焼鈍時の温度と
保定時間をパラメータに形状不良の発生具合を示してい
る。一方、純化に要する時間も温度と雰囲気中の窒素分
圧で決まる。図2には、十分な純化を確保するに必要な
時間を温度と雰囲気中の窒素分圧(pN2 )をパラメー
タとして示す。形状不良がほとんどない領域の純化時間
を確保するためには雰囲気ガスの窒素分圧が0.10気
圧以下でなければいけないことがわかる。従って、雰囲
気ガスの窒素分圧は0.10気圧以下と定める。
【0022】窒素の純化速度は鋼板上に生成する酸化物
特に外部酸化した酸化層に影響される。鋼板と接する雰
囲気の窒素分圧を0とした場合でも、鋼板表面での窒素
ガスの生成が依然窒素の純化の律速過程である。本発明
者はさらにこの過程を詳細に調査し、この反応が鋼板の
表面状態に大きく影響されることをつきとめた。特に鋼
板表面に形成する酸化物がその反応を遅らせる。方向性
電磁鋼板は通常約3%の珪素を含有している。Siは酸
素との親和性が強く酸化されやすい。雰囲気のpH2 O
/pH2 が1×10-3以上ではSiの外部酸化層が形成
されるため窒素の純化速度は著しく遅くなる。酸化物形
成に影響するこれらの雰囲気のpH2 O/pH2 の窒素
の純化速度への影響を図3に示す。
特に外部酸化した酸化層に影響される。鋼板と接する雰
囲気の窒素分圧を0とした場合でも、鋼板表面での窒素
ガスの生成が依然窒素の純化の律速過程である。本発明
者はさらにこの過程を詳細に調査し、この反応が鋼板の
表面状態に大きく影響されることをつきとめた。特に鋼
板表面に形成する酸化物がその反応を遅らせる。方向性
電磁鋼板は通常約3%の珪素を含有している。Siは酸
素との親和性が強く酸化されやすい。雰囲気のpH2 O
/pH2 が1×10-3以上ではSiの外部酸化層が形成
されるため窒素の純化速度は著しく遅くなる。酸化物形
成に影響するこれらの雰囲気のpH2 O/pH2 の窒素
の純化速度への影響を図3に示す。
【0023】PH2 O/PH2 が1×10-3以下で純化
速度が速くなっている。これはSiの酸化が抑えられた
ためである。
速度が速くなっている。これはSiの酸化が抑えられた
ためである。
【0024】アルミニウムの酸化物もまた鋼板表面に酸
化物を形成し窒素の純化を遅らせる。アルミニウムは先
にも述べたように、窒素と結合してAlNのインヒビタ
ーとして利用される。窒素の純化の際に、AlNから溶
解したアルミニウムは鋼板表面に拡散して、酸化物とな
り鋼板表面に析出する。pH2 O/pH2 を1×10-6
以下とすることにより、この酸化物の析出を抑えること
ができ、窒素の純化速度は速くなる(図3)。これらの
酸化物の形成の有無は鋼板表面から深さ方向のSi,A
lの濃度分布を測定することでわかる。
化物を形成し窒素の純化を遅らせる。アルミニウムは先
にも述べたように、窒素と結合してAlNのインヒビタ
ーとして利用される。窒素の純化の際に、AlNから溶
解したアルミニウムは鋼板表面に拡散して、酸化物とな
り鋼板表面に析出する。pH2 O/pH2 を1×10-6
以下とすることにより、この酸化物の析出を抑えること
ができ、窒素の純化速度は速くなる(図3)。これらの
酸化物の形成の有無は鋼板表面から深さ方向のSi,A
lの濃度分布を測定することでわかる。
【0025】通常方向性電磁鋼板は二次再結晶と平行し
てその表面にグラス被膜を形成させる。このグラス被膜
は酸化物ではあるがそれは窒素の純化には影響しない。
これはグラス被膜がポーラスな構造であるためである。
従って本発明では、グラス被膜の存在の有無を問わな
い。
てその表面にグラス被膜を形成させる。このグラス被膜
は酸化物ではあるがそれは窒素の純化には影響しない。
これはグラス被膜がポーラスな構造であるためである。
従って本発明では、グラス被膜の存在の有無を問わな
い。
【0026】通常方向性電磁鋼板は脱炭焼鈍でその表面
にSiO2 を主成分とする酸化層が形成する。この酸化
層も窒素の純化速度には影響しない。グラス被膜を形成
することなく、脱炭焼鈍後の酸化層が存在したままとそ
れを除去して純化焼鈍を施した場合、窒素の純化速度は
同じであった。これは脱炭焼鈍でできる酸化層が内部酸
化形であるため、窒素原子の拡散や鋼板表面での窒素ガ
ス生成の反応を阻害しないためである。このように窒素
の純化に影響のある酸化物は外部酸化型の場合に限られ
る。従って、純化時のPH2 O/PH2 が2×10-2以
上の内部酸化が進行する領域では窒素の純化速度は速く
なる(図3)。また、pH2 O/pH2が0.7以上で
はFeOが生成するため純化速度は極端に遅くなる上
に、表面性状が悪化する。
にSiO2 を主成分とする酸化層が形成する。この酸化
層も窒素の純化速度には影響しない。グラス被膜を形成
することなく、脱炭焼鈍後の酸化層が存在したままとそ
れを除去して純化焼鈍を施した場合、窒素の純化速度は
同じであった。これは脱炭焼鈍でできる酸化層が内部酸
化形であるため、窒素原子の拡散や鋼板表面での窒素ガ
ス生成の反応を阻害しないためである。このように窒素
の純化に影響のある酸化物は外部酸化型の場合に限られ
る。従って、純化時のPH2 O/PH2 が2×10-2以
上の内部酸化が進行する領域では窒素の純化速度は速く
なる(図3)。また、pH2 O/pH2が0.7以上で
はFeOが生成するため純化速度は極端に遅くなる上
に、表面性状が悪化する。
【0027】pH2 O/pH2 を制御し外部酸化層の形
成を抑制するこれらの方法は、窒素分圧と純化速度との
関係とは独立に作用する。従って、窒素の純化が進行す
る範囲の窒素分圧である0.25気圧以下の全域でその
効果を得ることができる。
成を抑制するこれらの方法は、窒素分圧と純化速度との
関係とは独立に作用する。従って、窒素の純化が進行す
る範囲の窒素分圧である0.25気圧以下の全域でその
効果を得ることができる。
【0028】最後に温度について規定する。窒素の純化
はAlNがNとAlに溶解することが必要である。温
度1000℃未満ではAlNの分解が不十分で窒素の純
化は進行しない。従って、純化の温度は1000℃以上
でなければならない。1250℃以上の温度ではコイル
状で焼鈍した場合には鋼板の強度が低く、形状不良の発
生が甚だしい。またストリップ状で焼鈍した場合、強度
が低く通板が困難になる。従って、温度は1000℃〜
1250℃とした。
はAlNがNとAlに溶解することが必要である。温
度1000℃未満ではAlNの分解が不十分で窒素の純
化は進行しない。従って、純化の温度は1000℃以上
でなければならない。1250℃以上の温度ではコイル
状で焼鈍した場合には鋼板の強度が低く、形状不良の発
生が甚だしい。またストリップ状で焼鈍した場合、強度
が低く通板が困難になる。従って、温度は1000℃〜
1250℃とした。
【0029】
【実施例】[実施例1]表1のAに示す方向性電磁鋼板
スラブを1150℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧延
し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍し、アンモニアを含む水
素雰囲気で窒化し0.018%の窒素濃度とした。この
鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、コイル状に巻き取った後、
窒素と水素を含む雰囲気で二次再結晶させ、引き続き純
化焼鈍を行った。
スラブを1150℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧延
し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍し、アンモニアを含む水
素雰囲気で窒化し0.018%の窒素濃度とした。この
鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、コイル状に巻き取った後、
窒素と水素を含む雰囲気で二次再結晶させ、引き続き純
化焼鈍を行った。
【0030】
【表1】
【0031】本発明の実現手段として、純化焼鈍時に板
間への水素ガス吹き込み、板間へのスペーサーの挿入、
雰囲気ガスの循環、吸窒剤を塗布した。水素ガスの吹き
込みは、コイルを置くプレートにガス流通経路を入れプ
レート上面にガスの吹き出し口を設け、コイル下面から
余熱した乾燥水素を吹き込んだ。コイルの下面位置では
吹き出し孔から出た水素ガスは圧力が高く、圧力の低い
コイルの上面に向かってコイルの板間を通って水素ガス
が流れ、板間に滞留した窒素ガスを放散することができ
る。また、コイル内の板間はグラス被膜の酸化物と水素
ガスが平衡状態にあり、板間のpH2 O/pH2 比を引
き上げているが、乾燥水素または一定露点に加湿した水
素を流すごとで板間のpH2 O/pH2 比を制御するこ
とができる。本発明の効果を比較するため、水素と窒素
の混合ガスも試みた。
間への水素ガス吹き込み、板間へのスペーサーの挿入、
雰囲気ガスの循環、吸窒剤を塗布した。水素ガスの吹き
込みは、コイルを置くプレートにガス流通経路を入れプ
レート上面にガスの吹き出し口を設け、コイル下面から
余熱した乾燥水素を吹き込んだ。コイルの下面位置では
吹き出し孔から出た水素ガスは圧力が高く、圧力の低い
コイルの上面に向かってコイルの板間を通って水素ガス
が流れ、板間に滞留した窒素ガスを放散することができ
る。また、コイル内の板間はグラス被膜の酸化物と水素
ガスが平衡状態にあり、板間のpH2 O/pH2 比を引
き上げているが、乾燥水素または一定露点に加湿した水
素を流すごとで板間のpH2 O/pH2 比を制御するこ
とができる。本発明の効果を比較するため、水素と窒素
の混合ガスも試みた。
【0032】スペーサーには粒度の大きいMgOを焼鈍
分離材に混ぜて用いた。これにより、板間の空間が広が
り、窒素が鋼から放出されても雰囲気の窒素濃度の上昇
が抑えられる。
分離材に混ぜて用いた。これにより、板間の空間が広が
り、窒素が鋼から放出されても雰囲気の窒素濃度の上昇
が抑えられる。
【0033】さらに、板間の通気性を上げるために雰囲
気ガスをファンで循環し、板間に滞留した窒素ガスをコ
イル外へ放出させた。
気ガスをファンで循環し、板間に滞留した窒素ガスをコ
イル外へ放出させた。
【0034】吸窒剤にはNb2 O5 の粉末を焼鈍分離材
に混ぜた。Nb2 O5 は高温で窒素と反応しやすく窒化
物へ変化する。Nb2 O5 の一つの作用は放出された窒
素ガスと反応し、窒素ガスが滞留することを防くことが
できる。また鋼板表面と接しているNb2 O5 粉は鋼中
から鋼板表面に拡散してきた窒素原子と直接反応し窒化
物となるため、窒素の純化の律速過程である鋼板表面で
の窒素原子同士の再結合反応が不要となり純化速度が速
くなる作用もある。
に混ぜた。Nb2 O5 は高温で窒素と反応しやすく窒化
物へ変化する。Nb2 O5 の一つの作用は放出された窒
素ガスと反応し、窒素ガスが滞留することを防くことが
できる。また鋼板表面と接しているNb2 O5 粉は鋼中
から鋼板表面に拡散してきた窒素原子と直接反応し窒化
物となるため、窒素の純化の律速過程である鋼板表面で
の窒素原子同士の再結合反応が不要となり純化速度が速
くなる作用もある。
【0035】純化時の保定温度と純化が完了した時間を
表2に示す。純化焼鈍時のコイルの板間のガスをサンプ
リングし、水素、窒素、水分濃度を測定した。磁気特性
はいずれも良好であった。板間の窒素分圧を0.10気
圧以下とした本発明では窒素の純化時間が短縮されてい
る。それらともない、形状不良の発生も低減した。
表2に示す。純化焼鈍時のコイルの板間のガスをサンプ
リングし、水素、窒素、水分濃度を測定した。磁気特性
はいずれも良好であった。板間の窒素分圧を0.10気
圧以下とした本発明では窒素の純化時間が短縮されてい
る。それらともない、形状不良の発生も低減した。
【0036】
【表2】
【0037】[実施例2]表1のBに示す方向性電磁鋼
板スラブを1400℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧
延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布し
コイル状に巻き取り、水素と窒素を含む雰囲気で焼鈍し
二次再結晶させた。グラス被膜付着まま、あるいは酸洗
にてグラス被膜除去後に、ストリップ状で純化焼鈍を行
った。焼鈍時のpH2 O/pH2 を調整して本発明の効
果を確認した。1×10-6以下のpH2 O/pH2 を確
保するために、供給する水素ガスを吸湿剤中を通し、炉
内内面は金属内張りとし、さらに、炉入り側からの水分
の侵入を防ぐため炉前段に多重の仕切りを設けた。焼鈍
時の雰囲気ガスの窒素濃度をガスクロマトグラフィで測
定し、雰囲気の水分量は滴定法で測定した。その結果を
表3に示す。
板スラブを1400℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧
延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布し
コイル状に巻き取り、水素と窒素を含む雰囲気で焼鈍し
二次再結晶させた。グラス被膜付着まま、あるいは酸洗
にてグラス被膜除去後に、ストリップ状で純化焼鈍を行
った。焼鈍時のpH2 O/pH2 を調整して本発明の効
果を確認した。1×10-6以下のpH2 O/pH2 を確
保するために、供給する水素ガスを吸湿剤中を通し、炉
内内面は金属内張りとし、さらに、炉入り側からの水分
の侵入を防ぐため炉前段に多重の仕切りを設けた。焼鈍
時の雰囲気ガスの窒素濃度をガスクロマトグラフィで測
定し、雰囲気の水分量は滴定法で測定した。その結果を
表3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】本発明で定めた雰囲気中のpH2 O/pH
2 に制御することにより、純化に要する時間を短縮する
ことができた。この方法がグラス被膜の有無を間わず作
用することも確認できた。ストリップ状で通板したため
形状不良の発生は皆無であった。
2 に制御することにより、純化に要する時間を短縮する
ことができた。この方法がグラス被膜の有無を間わず作
用することも確認できた。ストリップ状で通板したため
形状不良の発生は皆無であった。
【0040】[実施例3]表1のAに示す方向性電磁鋼
板スラブを1150℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧
延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍し、アンモニアを含む水
素雰囲気で窒化した。酸化層が付着したまま鋼板を焼鈍
し、水素と窒素の混合雰囲気でグラス被膜形成すること
なく二次再結晶をさせ、引き続き水素雰囲気で純化焼鈍
を施した。実施例2と同じく雰囲気ガス中のpH2 O/
pH2 を制御した。方法は実施例2で述べたとおりであ
るその結果を表4に示す。
板スラブを1150℃で加熱し、2.3mm厚みに熱間圧
延し、熱延板焼鈍後、冷間圧延し0.23mmの板厚とし
た。湿潤水素雰囲気で脱炭焼鈍し、アンモニアを含む水
素雰囲気で窒化した。酸化層が付着したまま鋼板を焼鈍
し、水素と窒素の混合雰囲気でグラス被膜形成すること
なく二次再結晶をさせ、引き続き水素雰囲気で純化焼鈍
を施した。実施例2と同じく雰囲気ガス中のpH2 O/
pH2 を制御した。方法は実施例2で述べたとおりであ
るその結果を表4に示す。
【0041】
【表4】
【0042】本実施例では脱炭酸化層が付着したままの
焼鈍であるが、pH2 O/pH2 を本発明範囲に調整し
た条件では純化時間が短くなっていることが確認でき
た。また窒素分圧が0.25を超える条件では純化は進
行しなかった。
焼鈍であるが、pH2 O/pH2 を本発明範囲に調整し
た条件では純化時間が短くなっていることが確認でき
た。また窒素分圧が0.25を超える条件では純化は進
行しなかった。
【0043】
【発明の効果】本発明により、方向性電磁鋼板の純化が
促進され、純化時間の短時間化または低温化が可能にな
る。これにより、処理時間の短時間化が得られ生産性が
向上する。さらに形状不良の発生の低減が可能になる。
促進され、純化時間の短時間化または低温化が可能にな
る。これにより、処理時間の短時間化が得られ生産性が
向上する。さらに形状不良の発生の低減が可能になる。
【図1】1100℃の窒素と水素を含む雰囲気で、雰囲
気中の窒素分圧を変えて窒素の純化挙動を比較した結果
である。用いた方向性電磁鋼板は板厚0.23mmで、純
化前の窒素濃度は180ppmである。
気中の窒素分圧を変えて窒素の純化挙動を比較した結果
である。用いた方向性電磁鋼板は板厚0.23mmで、純
化前の窒素濃度は180ppmである。
【図2】純化焼鈍時での形状歪みの発生状況を焼鈍時の
保定温度と時間をパラメータに示したものである。あわ
せて、十分な窒素の純化が確保できる温度と時間の関係
を雰囲気の窒素分圧(pN2 )をパラメータに示した。
保定温度と時間をパラメータに示したものである。あわ
せて、十分な窒素の純化が確保できる温度と時間の関係
を雰囲気の窒素分圧(pN2 )をパラメータに示した。
【図3】温度1100℃で水素中での窒素の純化速度を
雰囲気の酸化度(pH2 O/pH2 )を変化させて調べ
た結果である。用いた方向性電磁鋼板は板厚0.23mm
である。
雰囲気の酸化度(pH2 O/pH2 )を変化させて調べ
た結果である。用いた方向性電磁鋼板は板厚0.23mm
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜
0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有した
冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままあるいは
窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有する雰
囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍において、1
000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接する雰囲
気中の窒素分圧を0.10気圧以下として行うことを特
徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。 - 【請求項2】 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜
0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有した
冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままあるいは
窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有する雰
囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍において、1
000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接する雰囲
気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰囲気中
の水蒸気分圧(pH2 O)と水素分圧(pH2 )の比
(pH2 O/pH2 )を1×10-3以下として行うこと
を特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。 - 【請求項3】 重量%で、酸可溶性Alを0.01〜
0.06%、Nを0.005〜0.0130%含有した
冷延板を、一次再結晶焼鈍に次いで、そのままあるいは
窒化処理し、二次再結晶完了後、水素ガスを含有する雰
囲気で焼鈍する方向性電磁鋼板の純化焼鈍において、1
000〜1250℃の温度域で、鋼板表面が接する雰囲
気中の窒素分圧を0.25気圧以下、かつ前記雰囲気中
のpH2O/pH2 を2×10-2〜0.7として行うこ
とを特徴とする方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32801197A JPH11158557A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32801197A JPH11158557A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11158557A true JPH11158557A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18205523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32801197A Withdrawn JPH11158557A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | 方向性電磁鋼板の純化焼鈍方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11158557A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015052589A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-03-19 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の評価方法および方向性電磁鋼板の製造方法 |
| WO2022168887A1 (ja) | 2021-02-04 | 2022-08-11 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法およびそれに用いる焼鈍分離剤 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP32801197A patent/JPH11158557A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015052589A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-03-19 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の評価方法および方向性電磁鋼板の製造方法 |
| WO2022168887A1 (ja) | 2021-02-04 | 2022-08-11 | Jfeスチール株式会社 | 方向性電磁鋼板の製造方法およびそれに用いる焼鈍分離剤 |
| KR20230128103A (ko) | 2021-02-04 | 2023-09-01 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 방향성 전기 강판의 제조 방법 및 그것에 사용하는 어닐링 분리제 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |