WO2024147360A1 - 方向性電磁鋼板 - Google Patents
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- C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
- C21D8/1244—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the heat treatment
- C21D8/1272—Final recrystallisation annealing
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Definitions
- Al 0 to 0.010%, One or more selected from the group consisting of S and Se: 0 to 0.010% in total, Ti: more than 0 to 0.010%, Ni: 0 to 1.00%, Cr: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, P: 0 to 0.50%, Mo: 0 to 0.10%, Sn: 0 to 0.50%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.0500%, and The balance is Fe and impurities.
- the inventors first manufactured grain-oriented electrical steel sheets using different manufacturing methods, and investigated the magnetic flux density B 8 (T), core loss W 17/50 (W/kg) and magnetostriction ⁇ p-p@1.9 T of each grain-oriented electrical steel sheet.
- magnetostriction ⁇ p-p@1.9 T is the absolute value of the difference between the maximum and minimum values of magnetostrictive deformation when excited with AC up to 1.9 T, and is a value converted into the value of magnetostrictive deformation when the reference sample length is 1 m. Specifically, the following experiments were carried out.
- the hot-rolled steel sheet was subjected to a hot-rolled steel sheet annealing process at a hot-rolled steel sheet annealing temperature of 800 to 1200°C with a holding time of 10 to 300 seconds. After the hot-rolled steel sheet annealing process, a cold rolling process was carried out to produce a cold-rolled steel sheet with a thickness of 0.22 mm.
- a specific pass was performed twice under the following conditions.
- the rolling shape ratio was set to 6.00 or more, and the nominal rolling reduction strain was set to 0.40 or more.
- the rolling shape ratio in each pass is defined by the following formula.
- R in the formula is the radius of the work roll (mm)
- Tin is the thickness of the steel plate at the entry side of the rolling stand of the tandem rolling mill (mm)
- Tout is the thickness of the steel plate at the exit side of the rolling stand of the tandem rolling mill (mm).
- the nominal rolling strain in each pass is defined as follows:
- one specific pass was introduced among the multiple passes in the tandem rolling, in which the rolling shape ratio was 6.00 or more and the nominal rolling reduction strain was 0.40 or more.
- more additional shear strain was introduced into the surface layer of the steel plate compared to when there were two specific passes.
- the cold-rolled steel sheets after the cold rolling process of patterns 1 to 4 were subjected to a decarburization annealing process. Specifically, the temperature was increased at 400°C/s in the range of 450 to 800°C to 870°C, and then the sheet was held at a decarburization annealing temperature of 830 to 950°C for 80 to 150 seconds. The cold-rolled steel sheets were then allowed to cool to room temperature to produce decarburization annealed steel sheets.
- the chemical composition of the produced grain-oriented electrical steel sheet was Si: 3.3%, Mn: 0.08%, N: ⁇ 0.002%, C: 0.002%, sol. Al: ⁇ 0.001%, S: ⁇ 0.001%, Ti: 0.002%, with the remainder being Fe and impurities.
- values marked with “ ⁇ ” indicate that the analytical equipment calibration curve only went up to the value after " ⁇ ”. Specifically, " ⁇ 0.001%” indicates that the analytical equipment calibration curve only went up to 0.001%.
- Fig. 2 is a graph of magnetic flux density B 8 (T) for patterns 1 to 4.
- Fig. 3 is a graph of iron loss W 17/50 (W/kg) for patterns 1 to 4.
- Fig. 4 is a graph of magnetostriction ⁇ p-p@1.9T ( ⁇ 10 -6 ) for patterns 1 to 4.
- the magnetic flux density B8 the magnetic flux density B8 of the patterns 1 and 2 (wherein tandem rolling and reverse rolling were performed in the cold rolling process) was superior to the magnetic flux density B8 of the patterns 3 and 4 (wherein only reverse rolling was performed in the cold rolling process). Furthermore, when comparing the patterns 1 and 2, the magnetic flux density B8 of the patterns 1 and 2 was slightly superior to the magnetic flux density B8 of the patterns 1 and 2. Furthermore, referring to FIG. 3, regarding the iron loss W17 /50 , the iron loss W17/50 of the patterns 1 was significantly lower than the patterns 2 to 4.
- a rectangular region of 250 mm in the first direction and 60 mm in the second direction perpendicular to the first direction on the surface (rolled surface) of the grain-oriented electrical steel sheets of patterns 1 to 4 was used as the observation region.
- the first direction was the rolling direction of the steel sheet
- the second direction was the width direction perpendicular to the rolling direction of the steel sheet.
- X-ray diffraction was performed by the Laue method on measurement points (3,906 points in total) located in a grid pattern at 2 mm intervals in the first and second directions on the observation region.
- the spot diameter during measurement was 1 mm.
- X-ray diffraction was performed on 10 observation areas of each pattern of grain-oriented electrical steel sheet, and the alpha angle and beta angle were determined at each measurement point within the observation area.
- the arithmetic mean value of the alpha angles at the measurement points was taken as the alpha angle (°) for that pattern.
- the arithmetic mean value of the beta angles at the measurement points was taken as the beta angle (°) for that pattern.
- Fig. 5 is a graph of the ⁇ angle (°) and ⁇ angle (°) of patterns 1 to 4.
- the ⁇ angle and ⁇ angle of patterns 1 and 2 were slightly lower than those of patterns 3 and 4, which correlated with the result of magnetic flux density B8 .
- the ⁇ angle and ⁇ angle of pattern 1 were almost the same as those of pattern 2. Therefore, the improvement in iron loss and magnetostriction of the grain-oriented electrical steel sheet of pattern 1 did not correlate with the ⁇ angle and ⁇ angle.
- Figure 6 is a graph of the average crystal grain size for patterns 1 to 4. Referring to Figure 6, the average crystal grain size for patterns 1 to 4 is almost the same, and there is no correlation with iron loss and magnetostriction.
- the inventors focused on the misorientation of the rolled surface of grain-oriented electrical steel sheet as a new perspective on the structure of grain-oriented electrical steel sheet. Specifically, the misorientation of the surface (rolled surface) of the grain-oriented electrical steel sheet was determined by the following method.
- X-ray diffraction was performed by the Laue method on the surface (rolled surface) of the grain-oriented electrical steel sheet. Specifically, a rectangular area of 250 mm in the first direction and 60 mm in the second direction perpendicular to the first direction was set as the observation area on the surface (rolled surface) of the grain-oriented electrical steel sheet. For one or more observation areas at any location, X-ray diffraction was performed by the Laue method on measurement points (total of 3906 points) arranged in a grid pattern at 2 mm intervals in the first and second directions to obtain the crystal orientation of each measurement point. At this time, the spot diameter was 1 mm. Based on the crystal orientation obtained at each measurement point, the boundary where the misorientation angle was 1 to 180° was set as the grain boundary.
- the area surrounded by the grain boundary was set as the grain.
- the number of identified crystal grains was 100 or more in total.
- the KAM was calculated for all measurement points in all measured observation areas by the following method.
- the measurement point adjacent to the nth (n is a natural number) adjacent point was defined as the n+1th adjacent point.
- the arithmetic mean value of the orientation differences of all adjacent points from the first adjacent point to the fifth adjacent point was taken as the KAM (Kernel Average Misorientation) of that measurement point (the measurement point indicated by the symbol "0" in Figure 7).
- Figure 8 shows an orientation dispersion map indicating the magnitude of the KAM of each measurement point.
- the calculated arithmetic mean value of the KAM of each measurement point was taken as KAMave.
- Figure 9 is a graph of the KAMave for patterns 1 to 4. Referring to Figure 9, the KAMave for pattern 1 is significantly smaller than the other patterns, and correlates with the iron loss and magnetostriction results.
- the KAMave is 8.0° or less. It is believed that if the KAMave is sufficiently low, such as 8.0° or less, the magnetic domain structure will remain in an appropriate state, resulting in excellent iron loss characteristics and excellent magnetostriction characteristics. It is possible that excellent iron loss and excellent magnetostriction are obtained through a mechanism different from this assumed mechanism. However, the fact that excellent iron loss and excellent magnetostriction can be obtained by setting the KAMave to 8.0° or less is also proven in the examples described below.
- the grain-oriented electrical steel sheet of this embodiment which was completed based on the above technical concept, has the following configuration.
- the grain-oriented electrical steel sheet of the first configuration includes a base steel sheet, and the chemical composition of the base steel sheet is, in mass%, Si: 2.5 to 4.5%, Mn: 0.01 to 1.00%, N: 0 to 0.010%, C: 0 to 0.010%, sol.
- Al 0 to 0.010%, one or more selected from the group consisting of S and Se: 0 to 0.010% in total, Ti: more than 0 to 0.010%, Ni: 0 to 1.00%, Cr: 0 to 1.00%, Cu: 0 to 1.00%, P: 0 to 0.50%, Mo: 0 to 0.10%, Sn: 0 to 0.50%, Sb: 0 to 0.50%, Bi: 0 to 0.0500%, and the balance is Fe and impurities.
- [About the composition of grain-oriented electrical steel sheets] 10 is a perspective view of a grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment.
- direction L means the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet.
- Direction W means the direction perpendicular to the rolling of the grain-oriented electrical steel sheet (sheet width direction).
- Direction T means the normal direction of the rolling surface of the grain-oriented electrical steel sheet (sheet thickness direction).
- the underlayer coating 11 and the secondary coating 12 are formed on a pair of surfaces (i.e., the front and back surfaces of the base steel sheet 10) of the base steel sheet 10.
- the secondary coating 12 is a well-known insulating coating. It is well known that grain-oriented electrical steel sheets comprise a base steel sheet, an undercoating and a secondary coating.
- the crystal orientations of a plurality of measurement points arranged in a lattice pattern at a pitch of 2 mm in a first direction and a second direction perpendicular to the first direction are measured by X-ray diffraction, and at each measurement point, another measurement point adjacent to the measurement point is defined as a first adjacent point, and another measurement point adjacent to the nth (n is a natural number) adjacent point is defined as an n+1th adjacent point, and the arithmetic average value of the orientation differences of all adjacent points from the first adjacent point to the fifth adjacent point is defined as the KAM of each measurement point, the arithmetic average value KAMave of the KAM of each measurement point is 8.0° or less.
- the magnetic flux density B8 is 1.910 T or more.
- N 0 to 0.010% Nitrogen (N) forms nitrides and deteriorates the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet 1. If the N content exceeds 0.010%, the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet 1 deteriorates significantly. Therefore, the N content is 0.010% or less.
- the N content may be 0%. In other words, the N content is 0 to 0.010%.
- the lower limit of the N content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably 0.002%.
- the upper limit of the N content is preferably 0.009%, more preferably 0.008%, and further preferably 0.007%.
- sol. Al 0 to 0.010%
- acid-soluble aluminum combines with N to form AlN, and functions as an inhibitor.
- the sol. Al content is 0.010% or less.
- the sol. Al content may be 0%. In other words, the sol. Al content is 0 to 0.010%.
- the lower limit of the sol. Al content is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and further preferably 0.002%.
- the upper limit of the sol. Al content is preferably 0.009%, more preferably 0.008%, and further preferably 0.007%.
- sol. Al means acid-soluble Al. Therefore, the sol. Al content is the content of acid-soluble Al.
- the total content of one or more elements selected from the group consisting of S and Se is 0.010% or less.
- the total content of one or more elements selected from the group consisting of S and Se may be 0%. In other words, the total content of one or more elements selected from the group consisting of S and Se is 0 to 0.010%.
- the lower limit of the total content of one or more elements selected from the group consisting of S and Se is preferably more than 0%, more preferably 0.001%, and even more preferably 0.002%.
- the upper limit of the total content of one or more elements selected from the group consisting of S and Se is preferably 0.008%, more preferably 0.006%, and still more preferably 0.004%.
- Titanium (Ti) forms nitrides or carbides and deteriorates the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet 1. If the Ti content exceeds 0.010%, the iron loss of the grain-oriented electrical steel sheet 1 deteriorates significantly. Therefore, the Ti content is more than 0 to 0.010%.
- the lower limit of the Ti content is preferably 0.001%, and more preferably 0.002%.
- the upper limit of the Ti content is preferably 0.009%, more preferably 0.008%, and further preferably 0.007%.
- the chemical composition of the base steel sheet 10 of the grain-oriented electrical steel sheet 1 may further contain, in place of a portion of Fe, one or more elements selected from the group consisting of a first group and a second group.
- a first group 0 to 1.00%
- Cr 0 to 1.00%
- Cu 0 to 1.00%
- P 0 to 0.50%
- Mo 0 to 0.10%
- Sn 0 to 0.50%
- Sb 0 to 0.50%
- Bi 0 to 0.0500%
- Ni, Cr, Cu, P and Mo are all optional elements. These elements all change the behavior of the microstructure formation in the manufacturing process and improve the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1.
- Nickel (Ni) is an optional element and may not be contained, that is, the Ni content may be 0%.
- Ni When Ni is contained, that is, when the Ni content is more than 0%, Ni changes the behavior of the microstructure formation up to the final annealing process and promotes secondary recrystallization in the Goss orientation, thereby improving the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1. Even if even a small amount of Ni is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the Ni content exceeds 1.00%, the secondary recrystallization may become unstable. Therefore, the Ni content is 0 to 1.00%, and if contained, it is 1.00% or less.
- the lower limit of the Ni content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and further preferably 0.10%.
- the upper limit of the Ni content is preferably 0.90%, more preferably 0.80%, and further preferably 0.70%.
- Chromium (Cr) is an optional element and may not be contained, that is, the Cr content may be 0%.
- Cr changes the behavior of the microstructure formation up to the final annealing process and promotes secondary recrystallization in the Goss orientation, thereby improving the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1. Even if even a small amount of Cr is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Cr content exceeds 1.00%, Cr oxides are generated in the steel sheet, and as a result, the core loss of the grain-oriented electrical steel sheet 1 deteriorates.
- the Cr content is 0 to 1.00%, and if contained, it is 1.00% or less.
- the lower limit of the Cr content is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and further preferably 0.10%.
- the upper limit of the Cr content is preferably 0.90%, more preferably 0.80%, and further preferably 0.70%.
- Cu 0 to 1.00%
- Copper (Cu) is an optional element and may not be contained, that is, the Cu content may be 0%.
- Cu when Cu is contained, that is, when the Cu content is more than 0%, Cu changes the structure formation behavior up to the finish annealing process and promotes secondary recrystallization in the Goss orientation. As a result, the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1 are improved. Even if even a small amount of Cu is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, when the Cu content exceeds 1.00%, the hot workability of the steel sheet is reduced. Therefore, the Cu content is 0 to 1.00%, and if contained, it is 1.00% or less.
- the lower limit of the Cu content is preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and further preferably 0.05%.
- the upper limit of the Cu content is preferably 0.40%, more preferably 0.30%, further preferably 0.20%, and further preferably 0.10%.
- Phosphorus (P) is an optional element and may not be contained, that is, the P content may be 0%.
- P When P is contained, that is, when the P content is more than 0%, P changes the structure formation behavior up to the finish annealing process and promotes secondary recrystallization in the Goss orientation. As a result, the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1 are improved. Even if even a small amount of P is contained, the above effect can be obtained to a certain extent. However, if the P content exceeds 0.50%, the workability of the steel sheet is reduced. Therefore, the P content is 0 to 0.50%, and if contained, it is 0.50% or less.
- the lower limit of the P content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%, and further preferably 0.05%.
- the upper limit of the P content is preferably 0.40%, more preferably 0.30%, and further preferably 0.20%.
- Mo 0 to 0.10%
- Molybdenum (Mo) is an optional element and may not be contained, that is, the Mo content may be 0%.
- Mo When Mo is contained, that is, when the Mo content is more than 0%, Mo changes the structure formation behavior up to the finish annealing process and promotes secondary recrystallization in the Goss orientation. As a result, the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1 are improved. Even if even a small amount of Mo is contained, the above effect can be obtained to some extent. However, if the Mo content exceeds 0.10%, the workability of the steel sheet is reduced. Therefore, the Mo content is 0 to 0.10%, and if contained, it is 0.10% or less.
- the lower limit of the Mo content is preferably 0.01%, more preferably 0.02%, and further preferably 0.03%.
- the upper limit of the Mo content is preferably 0.09%, more preferably 0.08%, and further preferably 0.07%.
- Sn, Sb and Bi are all optional elements. All of these elements function as inhibitors and stabilize the secondary recrystallization.
- Bi 0 to 0.0500%
- Bismuth (Bi) is an optional element and may not be contained, that is, the Bi content may be 0%.
- Bi functions as an inhibitor and stabilizes secondary recrystallization in the manufacturing process of the grain-oriented electrical steel sheet 1.
- the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1 are improved. Even if even a small amount of Bi is contained, the above effect can be obtained to a certain extent.
- the Bi content exceeds 0.0500%, the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet 1 are rather deteriorated. Therefore, the Bi content is 0 to 0.0500%, and if contained, it is 0.0500% or less.
- the content of each element is determined by rounding off the measured value based on the significant figures specified in this embodiment to the smallest digit of the content of each element specified in this embodiment.
- the Si content in this embodiment is specified as a value to one decimal place. Therefore, the Si content is determined as a value to one decimal place obtained by rounding off the measured value to one decimal place.
- the cumulative reduction ratio CR1 in the tandem rolling process is set to 30% or more.
- the cumulative reduction ratio CR1 (%) is defined by the following formula (A).
- CR1 (thickness of hot-rolled steel plate before tandem rolling process - thickness of intermediate steel plate after tandem rolling process) / thickness of hot-rolled steel plate before tandem rolling process x 100 (A)
- the average diameter D2 of the multiple work rolls used in each pass is set to 100 mm or less. If the average diameter D2 exceeds 100 mm, it is not possible to impart a sufficient rolling reduction to the intermediate steel sheet being reverse rolled. In this case, it is not possible to impart a sufficient shear strain to the intermediate steel sheet.
- the average diameter D1 is the arithmetic mean value of the diameters (mm) of each pair of work rolls used in each pass.
- the average diameter D2 is the arithmetic mean value of the diameters (mm) of each pair of work rolls of multiple multi-stage rolling mills SM used in each pass.
- the upper limit of the average diameter D2 is preferably 95 mm, more preferably 90 mm, and even more preferably 85 mm.
- the lower limit of the average diameter D2 is not particularly limited.
- the lower limit of the average diameter D2 is preferably 50 mm, more preferably 55 mm, and even more preferably 60 mm.
- the cumulative reduction ratio CR2 in the reverse rolling process is set to 20% or more.
- the cumulative reduction ratio CR2 (%) is defined by the following formula (B).
- CR2 (thickness of cold-rolled steel sheet before reverse rolling process - thickness of cold-rolled steel sheet after reverse rolling process) / thickness of intermediate steel sheet before reverse rolling process ⁇ 100 (B)
- the cumulative reduction rate CR2 is set to 20% or more.
- the lower limit of the cumulative rolling reduction CR2 is preferably 30%, more preferably 35%, and even more preferably 40%.
- the upper limit of the cumulative rolling reduction CR2 is preferably 90%, more preferably 80%, even more preferably 75%, and even more preferably 70%.
- tandem rolling and reverse rolling are performed so as to satisfy the above-mentioned conditions 1 to 8, and a cold-rolled steel sheet is manufactured in which the amount of shear strain in the surface layer of the steel sheet is controlled.
- the manufactured grain-oriented electrical steel sheet 1 can satisfy characteristic 2.
- Step 4 Decarburization annealing step
- the cold-rolled steel sheet after the cold rolling process is subjected to decarburization annealing to induce primary recrystallization.
- the decarburization annealing process includes the following steps. (Step 41) Heating step (Step 42) Decarburization step (Step 43) Cooling step
- the steel sheet is heated to any temperature (end temperature) between 800 and 950°C.
- the steel sheet is held at a decarburization annealing temperature of 800 to 950°C to perform decarburization annealing and induce primary recrystallization.
- the steel sheet after the decarburization process is cooled by a well-known method.
- the end temperature and the decarburization annealing temperature may be the same temperature, or the end temperature may be higher than the decarburization annealing temperature.
- the average heating rate HR in the temperature range of 400°C to 800°C, which corresponds to the recrystallization temperature range of the steel sheet is significantly increased. This promotes recrystallization in the Goss orientation. This increases the degree of concentration in the Goss orientation after secondary recrystallization. As a result, the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet can be improved.
- Step 41 Heating step
- the cold-rolled steel sheet after the cold rolling process is loaded into a heat treatment furnace.
- the heat treatment furnace for decarburization annealing in this embodiment, the cold-rolled steel sheet is heated to an arbitrary temperature of 800° C. to 950° C. by, for example, high-frequency induction heating or electric current heating.
- the temperature-raising process satisfies the following condition 9.
- Condition 9 The average heating rate HR in the temperature range of 450 to 800° C. is set to 400° C./sec or more.
- the average heating rate in the temperature range of 450 to 800° C. of the cold-rolled steel sheet is defined as the average heating rate HR (° C./sec).
- strain accumulates in cold-rolled steel sheets. If the average heating rate HR is less than 400°C/sec, the strain energy that drives recrystallization is released before recrystallization begins. In this case, a sufficient amount of Goss-oriented grains cannot be generated in the cold-rolled steel sheet after the primary recrystallization (i.e., the cold-rolled steel sheet after the decarburization annealing process).
- the average heating rate HR is 400°C/sec or higher, primary recrystallization occurs when sufficient strain energy has accumulated in the cold-rolled steel sheet.
- a sufficient amount of Goss orientation grains can be generated in the cold-rolled steel sheet after primary recrystallization.
- many Goss orientation grains remain when secondary recrystallization occurs. This makes it possible to increase the concentration of Goss orientation grains after secondary recrystallization.
- the magnetic properties of the grain-oriented electrical steel sheet can be improved and the variation in magnetic properties can be suppressed.
- the average heating rate HR is measured by the following method. Multiple thermometers are installed inside the heat treatment furnace to measure the surface temperature of the steel plate. The multiple thermometers are arranged from the upstream to downstream of the heat treatment furnace. The average heating rate HR (°C/sec) is calculated based on the temperature of the steel plate measured by the thermometers and the time it takes for the steel plate temperature to rise from 450°C to 800°C.
- Step 43 Cooling step
- the cold-rolled steel sheet after the decarburization step is cooled to room temperature by a known method to obtain a decarburization annealed steel sheet.
- the cooling method may be natural cooling or water cooling.
- the cold-rolled steel sheet after the decarburization step is natural cooling.
- Step 5 Finish annealing step
- an annealing separator is applied to the decarburization-annealed steel sheet, and the decarburization-annealed steel sheet to which the annealing separator is applied is subjected to finish annealing to produce a finish annealed steel sheet.
- the final annealing process includes the following steps. (Step 51) Annealing separator application step (Step 52) Annealing step Each step will be described below.
- the annealing separator should contain MgO as its main component. If the emphasis is on punching workability, the annealing separator should contain silica and alumina as its main components.
- an aqueous slurry of annealing separator is applied to the surface of the decarburized annealed steel sheet.
- the steel sheet with the annealing separator applied to its surface is wound up into a coil. After the steel sheet is coiled, the annealing process is carried out.
- Finish annealing temperature 800 to 1200°C Holding time at final annealing temperature: 5 to 60 hours If the final annealing temperature is less than 800°C, sufficient secondary recrystallization does not occur, and purification to remove the precipitates used in the secondary recrystallization is not sufficient. Therefore, the magnetic properties of the manufactured grain-oriented electrical steel sheet are deteriorated. On the other hand, even if the final annealing temperature exceeds 1200°C, the effect on secondary recrystallization and purification is low, and problems such as deformation of the steel sheet occur. If the final annealing temperature is 800 to 1200°C, sufficient secondary recrystallization occurs and the magnetic properties are improved, assuming that the above holding time is appropriate. In addition, an underlayer coating is formed on the surface of the steel sheet. Through the above-described manufacturing steps, a finish-annealed steel sheet is manufactured in the finish annealing step.
- the final annealing process removes a certain amount of each element in the chemical composition of the steel sheet. In particular, S, Se, Al, N, etc., which act as inhibitors, are largely removed.
- an underlayer coating (primary coating or intermediate layer) is formed on the surface of the grain-oriented electrical steel sheet after the final annealing process.
- a well-known secondary coating agent containing at least one type of inorganic material such as metal chromate salts, metal phosphate salts, colloidal silica, Zr compounds, and Ti compounds, is applied to the surface (on the underlayer coating) of the finish annealed steel sheet. Then, the finish annealed steel sheet to which the secondary coating agent has been applied is baked. This forms a well-known secondary coating on the underlayer coating.
- the method for producing the grain-oriented electrical steel sheet 1 according to this embodiment may further include a nitriding step after the decarburization annealing step (step 4) and before the finish annealing step (step 5), if necessary.
- the nitriding step may be carried out under well-known conditions.
- the nitriding temperature is, for example, 700 to 850°C.
- the atmosphere in the nitriding furnace (nitriding atmosphere) is, for example, an atmosphere containing a gas having a nitriding ability, such as hydrogen, nitrogen, and ammonia.
- the grain-oriented electrical steel sheet according to this embodiment may further be subjected to a magnetic domain refinement process after the finish annealing process or the secondary coating process, as necessary.
- the surface (rolled surface) of the grain-oriented electrical steel sheet is irradiated with a laser beam having a magnetic domain refinement effect to form linear thermal distortion on the surface of the steel sheet, or to physically form grooves on the surface of the steel sheet.
- a grain-oriented electrical steel sheet with even better magnetic properties can be produced.
- the above manufacturing process produces the grain-oriented electrical steel sheet 1 of this embodiment.
- An annealing separator mainly composed of MgO was applied to the surface of the decarburized annealed steel sheet.
- the decarburized annealed steel sheet coated with the annealing separator was then wound into a coil.
- a secondary coating process was carried out on the steel sheets after the finish annealing process. Specifically, a secondary coating agent mainly composed of colloidal silica and phosphate was applied to the surface of the finish annealed steel sheets of each test number. The finish annealed steel sheets to which the secondary coating agent was applied were then baked under the same conditions to form a secondary coating on the primary coating. Grain-oriented electrical steel sheets of each test number were manufactured using the above manufacturing process.
- the chemical composition of the grain-oriented electrical steel sheet of each test number was measured based on the above-mentioned [Method of measuring the chemical composition of grain-oriented electrical steel sheet 1].
- the chemical composition of the grain-oriented electrical steel sheet of each test number contained Si: 3.3%, Mn: 0.08%, N: less than 0.002%, C: 0.002%, sol. Al: less than 0.001%, S: less than 0.001%, and Ti: 0.001%, with the remainder being Fe and impurities.
- KAMave measurement test For the grain-oriented electrical steel sheets of each test number, KAMave was determined by the method described in the above [Method of measuring KAMave]. The obtained KAMave is shown in the "KAMave (°)" column in Table 2.
- Test 2 Magnetic Flux Density Measurement Test
- the size of the test piece was 100 mm x 500 mm x sheet thickness.
- the test piece included the center of the sheet width of the grain-oriented electrical steel sheet.
- a magnetic field of 800 A/m was applied to the test piece by a single sheet magnetic property test (SST test) to obtain the magnetic flux density B 8 (T).
- the obtained magnetic flux density B 8 is shown in Table 2 as "magnetic flux density B 8 (T)".
- Test 3 Iron Loss Evaluation Test A test piece was taken from each grain-oriented electrical steel sheet of the test number. The size of the test piece was 100 mm ⁇ 500 mm ⁇ sheet thickness. The test piece included the sheet width center part of the grain-oriented electrical steel sheet. In accordance with JIS C2556:2015, the iron loss W 17/50 (W/kg) was obtained using the test piece at a frequency of 50 Hz and a maximum magnetic flux density of 1.7 T. The obtained iron loss W 17/50 is shown in "Iron loss W 17/50 (W/kg)" in Table 2.
- the "W ref1 " column in Table 2 shows the threshold value W ref1 for each test number. When the "W 17/50 ⁇ W ref1 " column is marked “T”, this indicates that the iron loss W 17/50 is equal to or less than the threshold value W ref1 , and when the column is marked "F", this indicates that the iron loss W 17/50 exceeds the threshold value W ref1 .
- the magnetostriction ⁇ p-p@1.9 T was measured by the following method. Specifically, a rectangular test piece was taken from each grain-oriented electrical steel sheet. The size of the rectangular test piece was 100 mm ⁇ 500 mm ⁇ sheet thickness, and the longitudinal direction of the rectangular test piece corresponded to the rolling direction of the grain-oriented electrical steel sheet.
- the rectangular test piece was inserted into an excitation frame and excited to 1.9T with an alternating current.
- the magnetostrictive deformation at this time was measured using a non-contact optical measuring device of the laser Doppler system.
- the measured waveform of the magnetostrictive deformation was stored in a transient memory.
- the magnetostrictive ⁇ p-p@1.9T was obtained from the maximum and minimum values of the magnetostrictive deformation amount within one period of the excitation waveform of the rectangular test piece measured with a search coil.
- within one period of the excitation waveform means one period when excited at commercial frequencies of 0T, 1.9T, 0T, and 1.9T.
- the obtained magnetostrictive ⁇ p-p@1.9T is shown in "Magnetostrictive ⁇ p-p@1.9T ( ⁇ 10 -6 )" in Table 2. If the magnetostrictive ⁇ p-p@1.9T was -5.000 ⁇ B 8 +10.100 or less, it was determined that the magnetostrictive properties were sufficiently low in the grain-oriented electrical steel sheet.
- the threshold value W ref2 for each test number is shown in the "W ref2 " column in Table 2.
- the grain-oriented electrical steel sheets of Test Nos. 1 to 31 satisfied Features 1 to 3. Therefore, the magnetic flux density B8 was 1.910 T or more, and the iron loss W17 /50 was less than or equal to the threshold value Wref1 , so that excellent iron loss characteristics were obtained. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9 T was less than or equal to the threshold value Wref2 , so that the magnetostriction was sufficiently low.
- test numbers 32 to 37 the manufacturing process did not satisfy condition 4. That is, in the tandem rolling, the number of specific passes was less than two. Therefore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- test number 38 the manufacturing process did not satisfy condition 2. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- test number 39 the manufacturing process did not satisfy condition 3. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- the manufacturing process did not satisfy the condition 7. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- the manufacturing process did not satisfy the condition 8. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- the manufacturing process did not satisfy the condition 5. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- test number 43 only the reverse rolling process was performed in the cold rolling process. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- test numbers 44 to 46 the manufacturing process did not satisfy condition 9. Therefore, sufficient magnetic flux density was not obtained. Furthermore, KAMave exceeded 8.0°. Therefore, the iron loss W 17/50 exceeded the threshold value W ref1 , and the iron loss was high. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9T exceeded the threshold value W ref2 , and the magnetostriction was high.
- Example 2 grain-oriented electrical steel sheets were manufactured having the chemical compositions shown in Table 3 (Tables 3A and 3B).
- a plurality of steel slabs with different chemical compositions were prepared.
- the chemical compositions of the steel slabs were, in mass %, Si: 2.9 to 3.5%, Mn: 0.05 to 0.10%, N: 0.005 to 0.010%, C: 0.050 to 0.100%, sol.
- the chemical composition was as follows: Al: 0.015-0.030%, one or more elements selected from the group consisting of S and Se: 0.015-0.030% in total, Ti: 0.001-0.005%, Ni: 0.01-0.10%, Cr: 0.01-0.08%, Cu: 0.01-0.10%, P: 0.01-0.02%, Mo: 0.00-0.05%, Sn: 0.01-0.20%, Sb: 0.00-0.05%, and Bi: 0.0000-0.0100%, and the balance being Fe and impurities.
- a hot rolling process was carried out on the prepared steel slabs. Specifically, the steel slabs of each test number were heated to 1340° C. in a heating furnace. The heated steel slabs were hot rolled to produce hot-rolled steel sheets having a thickness of 2.3 mm.
- the hot-rolled steel sheet after the hot rolling process was subjected to a hot-rolled sheet annealing process at a hot-rolled sheet annealing temperature of 800 to 1200°C with a holding time of 10 to 300 seconds.
- a cold rolling process was carried out to produce a cold-rolled steel sheet with a sheet thickness of 0.22 mm.
- Conditions 1 to 8 were as shown in Table 4.
- the cold-rolled steel sheet after the cold rolling process was subjected to a decarburization annealing process. Specifically, the temperature was raised to an ultimate temperature of 870°C, and then held at the decarburization annealing temperature of 830°C for 80 seconds. The cold-rolled steel sheet was then allowed to cool to room temperature to obtain a decarburization annealed steel sheet. During the temperature rise, the average heating rate HR from 450°C to 800°C was as shown in the "Condition 9" and "Heating rate HR (°C/sec)" columns of "Decarburization annealing process" in Table 4.
- An annealing separator mainly composed of MgO was applied to the surface of the decarburized annealed steel sheet.
- the decarburized annealed steel sheet coated with the annealing separator was then wound into a coil.
- the coil was subjected to finish annealing to produce finish annealed steel sheet.
- the finish annealing temperature was 1100°C to 1200°C, and the holding time at the finish annealing temperature was 5 to 30 hours.
- a secondary coating process was carried out on the steel sheets after the finish annealing process. Specifically, a secondary coating agent mainly composed of colloidal silica and phosphate was applied to the surface of the finish annealed steel sheets of each test number. The finish annealed steel sheets to which the secondary coating agent was applied were then baked under the same conditions to form a secondary coating on the primary coating. Grain-oriented electrical steel sheets of each test number were manufactured using the above manufacturing process.
- the chemical composition of the grain-oriented electrical steel sheet of each test number was measured based on the above-mentioned [Method for measuring the chemical composition of grain-oriented electrical steel sheet 1]. As a result, the chemical composition of the grain-oriented electrical steel sheet of each test number was as shown in Table 3.
- the grain-oriented electrical steel sheets of Test No. 1 and Test No. 2 satisfied Features 1 to 3. Therefore, the magnetic flux density B8 was 1.910 T or more, and the iron loss W17/50 was the threshold value Wref1 or less, and excellent iron loss characteristics were obtained. Furthermore, the magnetostriction ⁇ p-p@1.9 T was the threshold value Wref2 or less, and the magnetostriction was sufficiently low.
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Abstract
Description
なお、α角、β角が小さい場合、γ角の磁気特性への影響は小さいことが知られている。
母材鋼板を含み、
前記母材鋼板の化学組成が、質量%で、
Si:2.5~4.5%、
Mn:0.01~1.00%、
N:0~0.010%、
C:0~0.010%、
sol.Al:0~0.010%、
S及びSeからなる群から選択される1種以上:合計で0~0.010%、
Ti:0超~0.010%、
Ni:0~1.00%、
Cr:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
P:0~0.50%、
Mo:0~0.10%、
Sn:0~0.50%、
Sb:0~0.50%、
Bi:0~0.0500%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
前記方向性電磁鋼板の表面において、第1の方向及び前記第1の方向に垂直な第2の方向に2mmピッチで格子状に配置された複数の測定点の結晶方位をX線回折法により測定し、各測定点において、前記測定点と隣接する他の測定点を第1の隣接点と定義し、第n(nは自然数)の隣接点と隣接する他の測定点を第n+1隣接点と定義し、前記第1の隣接点~第5の隣接点までの全ての隣接点の方位差の算術平均値を、前記各測定点のKAMとしたとき、前記各測定点のKAMの算術平均値KAMaveは8.0°以下であり、
磁束密度B8が1.910T以上である。
(パターン1)特定パス2回のタンデム圧延+リバース圧延
熱延板焼鈍工程後の熱延鋼板を、ワークロールの平均直径が450mmのタンデム圧延機で圧延し、板厚が0.8mmの鋼板とした。その後、ワークロールの平均直径が100mmの多段圧延機で鋼板に対してリバース圧延を実施し、板厚が0.22mmの冷延鋼板とした。
また、各パスでの公称圧下ひずみは次式で定義される。
熱延板焼鈍工程後の熱延鋼板を、ワークロールの平均直径が450mmのタンデム圧延機で圧延し、板厚が0.8mmの鋼板とした。その後、ワークロールの平均直径が100mmの多段圧延機で鋼板に対してリバース圧延を実施し、板厚が0.22mmの冷延鋼板とした。
熱延板焼鈍工程後の熱延鋼板に対して、ワークロールの平均直径が100mmの多段圧延機でのリバース圧延を実施し、板厚が0.22mmの冷延鋼板とした。つまり、パターン3では、パターン1及びパターン2と異なり、リバース圧延前にタンデム圧延を実施しなかった。なお、リバース圧延では、リバース圧延の複数のパスのうち、圧延形状比が6.00以上であり、かつ、公称圧下ひずみが0.40以上である特定パスを2回導入した。
熱延板焼鈍工程後の熱延鋼板に対して、ワークロールの平均直径が100mmの多段圧延機でのリバース圧延を実施し、板厚が0.22mmの冷延鋼板とした。つまり、パターン4では、パターン3と同様に、リバース圧延前にタンデム圧延を実施しなかった。なお、リバース圧延では、リバース圧延の複数のパスのうち、圧延形状比が6.00以上であり、かつ、公称圧下ひずみが0.40以上である特定パスを1回導入した。
本発明者らは、パターン1~パターン4の方向性電磁鋼板の結晶粒径と鉄損及び磁歪との関係を調査した。具体的には、上述のX線回折で得られた結晶方位データを用いて、方位差角が1°以上の結晶粒界で構成され、かつ1測定点以上で構成される領域を一つの結晶粒として特定した。特定された結晶粒の円相当径を求めた。得られた結晶粒の円相当径の算術平均値を、そのパターンでの平均結晶粒径(mm)と定義した。
図10は、本実施形態による方向性電磁鋼板の斜視図である。図中の方向Lは、方向性電磁鋼板の圧延方向を意味する。方向Wは、方向性電磁鋼板の圧延直角方向(板幅方向)を意味する。方向Tは、方向性電磁鋼板の圧延面法線方向(板厚方向)を意味する。
二次被膜12は、下層被膜11上に形成されている。図10に示すとおり、下層被膜11及び二次被膜12は、母材鋼板10の一対の表面上(つまり、母材鋼板10の表面及び裏面)に形成される。二次被膜12は周知の絶縁被膜である。
方向性電磁鋼板が母材鋼板、下層被膜及び二次被膜を備えることは、周知である。
本実施形態の方向性電磁鋼板1は特徴1~特徴3を満たす。
(特徴1)
母材鋼板10の化学組成が、質量%で、Si:2.5~4.5%、Mn:0.01~1.00%、N:0~0.010%、C:0~0.010%、sol.Al:0~0.010%、S及びSeからなる群から選択される1種以上:合計で0~0.010%、Ti:0超~0.010%、Ni:0~1.00%、Cr:0~1.00%、Cu:0~1.00%、P:0~0.50%、Mo:0~0.10%、Sn:0~0.50%、Sb:0~0.50%、及び、Bi:0~0.0500%、を含有し、残部がFe及び不純物からなる。
(特徴2)
方向性電磁鋼板の表面において、第1の方向及び第1方向に垂直な第2の方向に2mmピッチで格子状に配置された複数の測定点の結晶方位をX線回折法により測定し、各測定点において、測定点と隣接する他の測定点を第1の隣接点と定義し、第n(nは自然数)の隣接点と隣接する他の測定点を第n+1隣接点と定義し、第1の隣接点~第5の隣接点までの全ての隣接点の方位差の算術平均値を、各測定点のKAMとしたとき、各測定点のKAMの算術平均値KAMaveは8.0°以下である。
(特徴3)
磁束密度B8が1.910T以上である。
以下、特徴1~特徴3について説明する。
方向性電磁鋼板1の母材鋼板10の化学組成は、次の元素を含有する。
シリコン(Si)は、鋼板の電気抵抗(比抵抗)を高めて方向性電磁鋼板1の鉄損を低減する。Si含有量が2.5%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Si含有量が4.5%を超えれば、鋼板が脆化する。
したがって、Si含有量は2.5~4.5%である。
Si含有量の好ましい下限は2.8%であり、さらに好ましくは3.0%であり、さらに好ましくは3.2%である。
Si含有量の好ましい上限は4.2%であり、さらに好ましくは4.0%であり、さらに好ましくは3.7%であり、さらに好ましくは3.6%であり、さらに好ましくは3.5%である。
マンガン(Mn)は、鋼板の比抵抗を高めて鉄損を低減する。Mnはさらに、鋼板の熱間加工性を高めて、熱間圧延における割れの発生を抑制する。Mn含有量が0.01%未満であれば、上記効果が十分に得られない。一方、Mn含有量が1.00%を超えれば、方向性電磁鋼板1の磁束密度が低下し、鉄損も劣化する。
したがって、Mn含有量は0.01~1.00%である。
Mn含有量の好ましい下限は0.02%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Mn含有量の好ましい上限は0.70%であり、さらに好ましくは0.50%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.10%である。
窒素(N)は、窒化物を形成して方向性電磁鋼板1の鉄損を劣化させる。N含有量が0.010%を超えれば、方向性電磁鋼板1の鉄損が顕著に劣化する。
したがって、N含有量は0.010%以下である。なお、N含有量は0%であってもよい。つまり、N含有量は0~0.010%である。
N含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
N含有量の好ましい上限は0.009%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.007%である。
炭素(C)は、磁束密度を改善するため、鋼スラブにおいては必須の元素である。しかしながら、Cは方向性電磁鋼板1の製造工程において鋼板から抜けていく。製品である方向性電磁鋼板1にCが0.010%を超えて残存すれば、磁気時効が生じ、方向性電磁鋼板1の鉄損が劣化する。
したがって、C含有量は0.010%以下である。なお、C含有量は0%であってもよい。つまり、C含有量は0~0.010%である。
C含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
C含有量の好ましい上限は0.009%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.007%である。
酸可溶性アルミニウム(sol.Al)は、方向性電磁鋼板1の製造工程中において、Nと結合してAlNを形成し、インヒビターとして機能する。しかしながら、sol.Al含有量が0.010%を超えれば、Al系介在物が鋼板中に残存する。この場合、方向性電磁鋼板1の鉄損が劣化する。
したがって、sol.Al含有量は0.010%以下である。なお、sol.Al含有量は0%であってもよい。つまり、sol.Al含有量は0~0.010%である。
sol.Al含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
sol.Al含有量の好ましい上限は0.009%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.007%である。
なお、本明細書において、sol.Alは酸可溶Alを意味する。したがって、sol.Al含有量は、酸可溶Alの含有量である。
硫黄(S)及びセレン(Se)は、製造工程中において、Mnと結合して、インヒビターである微細MnS又はMnSeを形成する。そのため、S及びSeは鋼スラブにおいては必須の元素である。しかしながら、S及びSeは方向性電磁鋼板1の製造工程において鋼板から抜けていく。方向性電磁鋼板1中のS及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量が0.010%を超えれば、鋼板中にMnS又はMnSeが残存する。この場合、方向性電磁鋼板1の鉄損が劣化する。
したがって、S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量は0.010%以下である。なお、S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量は0%であってもよい。つまり、S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量は0~0.010%である。
S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量の好ましい下限は0%超であり、さらに好ましくは0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
S及びSeからなる群から選択される1種以上の合計含有量の好ましい上限は0.008%であり、さらに好ましくは0.006%であり、さらに好ましくは0.004%である。
チタン(Ti)は、窒化物又は炭化物を形成して、方向性電磁鋼板1の鉄損を劣化させる。Ti含有量が0.010%を超えれば、方向性電磁鋼板1の鉄損が顕著に劣化する。
したがって、Ti含有量は0超~0.010%である。
Ti含有量の好ましい下限は0.001%であり、さらに好ましくは0.002%である。
Ti含有量の好ましい上限は0.009%であり、さらに好ましくは0.008%であり、さらに好ましくは0.007%である。
方向性電磁鋼板1の母材鋼板10の化学組成はさらに、Feの一部に代えて、第1群及び第2群からなる群から選択される1種以上を含有してもよい。
[第1群]
Ni:0~1.00%、
Cr:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
P:0~0.50%、及び、
Mo:0~0.10%、からなる群から選択される1種以上
[第2群]
Sn:0~0.50%、
Sb:0~0.50%、及び、
Bi:0~0.0500%、からなる群から選択される1種以上
以下、第1群及び第2群について説明する。
Ni、Cr、Cu、P及びMoはいずれも任意元素である。これらの元素はいずれも、製造工程において組織形成挙動を変化させ、方向性電磁鋼板1の磁気特性を向上させる。
ニッケル(Ni)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Ni含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Ni含有量が0%超である場合、Niは、仕上焼鈍工程までの組織形成挙動を変化させ、ゴス方位の二次再結晶を促進する。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が向上する。Niが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Ni含有量が1.00%を超えれば、二次再結晶が不安定になることがある。
したがって、Ni含有量は0~1.00%であり、含有される場合、1.00%以下である。
Ni含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Ni含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.70%である。
クロム(Cr)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cr含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Cr含有量が0%超である場合、Crは、仕上焼鈍工程までの組織形成挙動を変化させ、ゴス方位の二次再結晶を促進する。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が向上する。Crが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。
しかしながら、Cr含有量が1.00%を超えれば、鋼板中にCr酸化物が生成する。そのため、方向性電磁鋼板1の鉄損が劣化する。
したがって、Cr含有量は0~1.00%であり、含有される場合、1.00%以下である。
Cr含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Cr含有量の好ましい上限は0.90%であり、さらに好ましくは0.80%であり、さらに好ましくは0.70%である。
銅(Cu)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Cu含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Cu含有量が0%超である場合、Cuは、仕上焼鈍工程までの組織形成挙動を変化させ、ゴス方位の二次再結晶を促進する。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が向上する。Cuが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Cu含有量が1.00%を超えれば、鋼板の熱間加工性が低下する。
したがって、Cu含有量は0~1.00%であり、含有される場合、1.00%以下である。
Cu含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.03%であり、さらに好ましくは0.05%である。
Cu含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.20%であり、さらに好ましくは0.10%である。
りん(P)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、P含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、P含有量が0%超である場合、Pは、仕上焼鈍工程までの組織形成挙動を変化させ、ゴス方位の二次再結晶を促進する。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が向上する。Pが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、P含有量が0.50%を超えれば、鋼板の加工性が低下する。
したがって、P含有量は0~0.50%であり、含有される場合、0.50%以下である。
P含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.05%である。
P含有量の好ましい上限は0.40%であり、さらに好ましくは0.30%であり、さらに好ましくは0.20%である。
モリブデン(Mo)は任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Mo含有量は0%であってもよい。
含有される場合、つまり、Mo含有量が0%超である場合、Moは、仕上焼鈍工程までの組織形成挙動を変化させ、ゴス方位の二次再結晶を促進する。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が向上する。Moが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Mo含有量が0.10%を超えれば、鋼板の加工性が低下する。
したがって、Mo含有量は0~0.10%であり、含有される場合、0.10%以下である。
Mo含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.02%であり、さらに好ましくは0.03%である。
Mo含有量の好ましい上限は0.09%であり、さらに好ましくは0.08%であり、さらに好ましくは0.07%である。
Sn、Sb及びBiはいずれも任意元素である。これらの元素はいずれも、インヒビターとして機能し、二次再結晶を安定化させる。
すず(Sn)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Sn含有量は0%であってもよい。
含有される場合、Snはインヒビターとして機能して、方向性電磁鋼板1の製造工程において、二次再結晶を安定化させる。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が高まる。Snが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Sn含有量が0.50%を超えれば、方向性電磁鋼板1の磁気特性がかえって低下する。
したがって、Sn含有量は0~0.50%であり、含有される場合、0.50%以下である。
Sn含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Sn含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
アンチモン(Sb)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Sb含有量は0%であってもよい。
含有される場合、Sbはインヒビターとして機能して、方向性電磁鋼板1の製造工程において、二次再結晶を安定化させる。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が高まる。Sbが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Sb含有量が0.50%を超えれば、方向性電磁鋼板1の磁気特性がかえって低下する。
したがって、Sb含有量は0~0.50%であり、含有される場合、0.50%以下である。
Sb含有量の好ましい下限は0.01%であり、さらに好ましくは0.05%であり、さらに好ましくは0.10%である。
Sb含有量の好ましい上限は0.45%であり、さらに好ましくは0.40%であり、さらに好ましくは0.35%である。
ビスマス(Bi)は、任意元素であり、含有されなくてもよい。つまり、Bi含有量は0%であってもよい。
含有される場合、Biはインヒビターとして機能して、方向性電磁鋼板1の製造工程において、二次再結晶を安定化させる。その結果、方向性電磁鋼板1の磁気特性が高まる。Biが少しでも含有されれば、上記効果がある程度得られる。しかしながら、Bi含有量が0.0500%を超えれば、方向性電磁鋼板1の磁気特性がかえって低下する。
したがって、Bi含有量は0~0.0500%であり、含有される場合、0.0500%以下である。
Bi含有量の好ましい下限は0.0001%であり、さらに好ましくは0.0005%であり、さらに好ましくは0.0010%であり、さらに好ましくは0.0050%である。
Bi含有量の好ましい上限は0.0400%であり、さらに好ましくは0.0300%であり、さらに好ましくは0.0200%であり、さらに好ましくは0.0100%である。
本実施形態の方向性電磁鋼板1の化学組成は、周知の成分分析法で測定できる。
初めに、方向性電磁鋼板1に下層被膜11及び二次被膜12が形成されている場合、次の方法により、母材鋼板10から、下層被膜11及び二次被膜12を除去する。具体的には、二次被膜12を備える方向性電磁鋼板1を、高温のアルカリ溶液に浸漬して除去する。アルカリ溶液の組成、温度、浸漬時間は、適宜調整すればよい。例えば、二次被膜12を備える方向性電磁鋼板1を、NaOH:30~50質量%+H2O:50~70質量%の水酸化ナトリウム水溶液に、80~90℃で5~10分間浸漬し、浸漬後に水洗、乾燥する。この工程により、方向性電磁鋼板1から二次被膜12が除去される。
下層被膜11は、上述のとおり、一次被膜であってもよいし、中間層であってもよい。一次被膜は、フォルステライト(Mg2SiO4)を主体とする、周知の被膜である。より具体的には、一次被膜では、フォルステライトの含有量は質量%で60%以上である。一次被膜は、仕上焼鈍時、マグネシアを含む焼鈍分離剤と、母材鋼板10の表面のSiO2等の酸化膜、又は、母材鋼板10の含有元素とが反応することにより形成される。そのため、下層被膜11は、焼鈍分離剤及び母材鋼板10の化学組成に由来する組成を有する。例えば、下層被膜11は、スピネル(MgAl2O4)を含有する。鉄損の低減を重視する場合、下層被膜11を一次被膜とする。一方、中間層は、シリカ及びアルミナを主体とする被膜である。打抜き加工性を重視する場合、下層被膜11を中間層とする。
二次被膜12は、下層被膜11上に形成されている。二次被膜12は、複数の方向性電磁鋼板1を積層して使用する場合の、互いに積層された方向性電磁鋼板1の間の絶縁を担保する。つまり、二次被膜12は絶縁被膜である。二次被膜12は、周知の構成を有する。具体的には、二次被膜12は、クロム酸金属塩、リン酸金属塩、コロイダルシリカ、Zr化合物、Ti化合物等の無機物の少なくとも1種以上を含有する。好ましくは、二次被膜12は、リン酸化合物を主体とする被膜である。つまり、二次被膜12は、リン酸化合物を含有する。二次被膜がリン酸化合物を主体とする場合、リン酸化合物の含有量は質量%で50%以上である。
本実施形態の方向性電磁鋼板1ではさらに、方向性電磁鋼板1の表面(圧延面)において、第1の方向及び第1の方向に垂直な方向に2mmピッチで格子状に配置された複数の測定点の結晶方位をX線回折法により測定し、各測定点において、測定点と隣接する他の測定点を第1の隣接点と定義し、第n(nは自然数)の隣接点と隣接する他の測定点を第n+1隣接点と定義し、第1の隣接点~第5の隣接点までの全ての隣接点の方位差の算術平均値を、各測定点のKAMとしたとき、各測定点のKAMの算術平均値KAMaveは8.0°以下である。
KAMaveは次の方法で測定できる。
方向性電磁鋼板1の表面(圧延面)に対して、ラウエ法によるX線回折を実施する。具体的には、方向性電磁鋼板1の表面のうち、第1の方向に250mm、第1の方向と垂直な方向に60mmの矩形領域を観察領域ARn(nは自然数)とする。第1の方向及び第2の方向は特に限定されない。第1の方向は例えば方向性電磁鋼板1の圧延方向であり、第2の方向は方向性電磁鋼板1の圧延方向に垂直な方向である。第2の方向が圧延方向であってもよく、第1及び第2の方向がいずれも圧延方向ではない他の方向であってもよい。
本実施形態の方向性電磁鋼板1ではさらに、磁束密度B8が1.910T以上である。つまり、本実施形態の方向性電磁鋼板1では、優れた磁束密度が得られる。磁束密度B8の好ましい下限は1.911Tであり、さらに好ましくは1.912Tである。
方向性電磁鋼板1の磁束密度B8は、次の方法で測定する。方向性電磁鋼板1から、方向性電磁鋼板1の板幅中央部を含む試験片を採取する。試験片のサイズは、100mm×500mm×板厚とする。JIS C2556:2015に準拠して、単板磁気特性試験(SST試験)により、試験片に800A/mの磁場を付与して、磁束密度B8(T)を求める。
本実施形態の方向性電磁鋼板1は特徴1~特徴3を満たす。そのため、十分な磁束密度が得られる。さらに、優れた鉄損及び優れた磁歪が得られる。
本実施形態の方向性電磁鋼板の製造方法の一例を説明する。以降に説明する方向性電磁鋼板1の製造方法は、本実施形態の方向性電磁鋼板1を製造するための一例である。したがって、上述の特徴1~特徴3を有する方向性電磁鋼板1は、以降に説明する製造方法以外の他の製造方法により製造されてもよい。しかしながら、以降に説明する製造方法は、本実施形態の方向性電磁鋼板1の製造方法の好ましい一例である。
本実施形態の方向性電磁鋼板1の製造方法の一例は、次の工程1~工程6を含む。
(工程1)熱間圧延工程
(工程2)熱延板焼鈍工程
(工程3)冷間圧延工程
(工程4)脱炭焼鈍工程
(工程5)仕上焼鈍工程
(工程6)二次被膜形成工程
なお、熱延板焼鈍工程(工程2)は任意の工程である。したがって、熱延板焼鈍工程は実施してもよいし、実施しなくてもよい。
(工程31)タンデム圧延工程
(工程32)リバース圧延工程
(タンデム圧延工程(工程31)の条件)
条件1:リバース圧延の前に、タンデム圧延を実施する。
条件2:ワークロールの平均直径D1を200mm以上とする。
条件3:累積圧下率CR1を30%以上とする。
条件4:タンデム圧延での複数のパスのうち、圧延形状比が6.00以上であり、かつ、公称圧下ひずみが0.40以上である特定パスを2回以上導入する。
(リバース圧延工程(工程32)の条件)
条件5:タンデム圧延工程後に熱処理が施されていない中間鋼板を圧延対象とする。
条件6:多段圧延機を用いて、リバース圧延を実施する。
条件7:ワークロールの平均直径D2を100mm以下とする。
条件8:累積圧下率CR2を20%以上とする。
(脱炭焼鈍工程4での条件)
条件9:450℃~800℃の温度域での平均昇温速度HRを400℃/秒以上とする。
熱間圧延工程では、鋼スラブに対して熱間圧延を実施して熱延鋼板を製造する。ここで、準備される鋼スラブの化学組成は、方向性電磁鋼板1の化学組成が特徴1を満たすように、調整されている。
鋼スラブの化学組成は例えば、質量%で、Si:2.5~4.5%、Mn:0.01~0.30%、N:0.003~0.015%、C:0.010~0.100%、sol.Al:0.010~0.050%、S及びSeからなる群から選択される1種以上:合計で0.010~0.050%、Ti:0超~0.010%、Ni:0~0.50%、Cr:0~0.50%、Cu:0~0.50%、P:0~0.05%、Mo:0~0.05%、Sn:0~0.30%、Sb:0~0.30%、及び、Bi:0~0.0200%、及び、残部がFe及び不純物からなる。
本製造法では、インヒビターとしてAlNを利用する。そのため、鋼スラブの化学組成において、Al含有量が上述の範囲となる。インヒビターレス法による方向性電磁鋼板の製造方法を適用する場合、鋼スラブでのAl含有量は0.010%以下となる。
鋼スラブは周知の製鋼工程、連続鋳造工程又は造塊及び分塊圧延工程により製造される。鋼スラブは、直接鋳造法で、100mm以下の厚さとしてもよい。
(工程11)加熱工程
(工程12)粗圧延工程
(工程13)仕上圧延工程
以下、各工程11~工程13について説明する。
加熱工程では、鋼スラブを加熱する。例えば、鋼スラブを周知の加熱炉又は周知の均熱炉に装入して、加熱する。鋼スラブの好ましい加熱温度は1100~1450℃である。
粗圧延工程では、加熱された鋼スラブに対して粗圧延を実施して、粗バーを製造する。ここで、粗圧延とは、周知の粗圧延機を用いて鋼スラブを熱間圧延することを意味する。粗バーとは、粗圧延工程完了後であって仕上圧延工程開始前の鋼板を意味する。粗圧延工程では、粗圧延機を用いて、鋼スラブに対して複数のパス数の圧下を付与し、粗バーを製造する。
仕上圧延工程では、粗圧延工程により製造された粗バーに対して、周知の仕上圧延を実施して、熱延鋼板を製造する。ここで、仕上圧延とは、周知の仕上圧延機を用いて粗バーを熱間圧延することを意味する。仕上圧延工程では、パスライン上に一列に配列されたタンデム式の複数の圧延スタンドで構成される連続圧延機を用いて、粗バーに複数のパス数の圧下を付与して、熱延鋼板を製造する。
熱延板焼鈍工程は任意の工程である。つまり、熱延板焼鈍工程は実施しなくてもよい。実施する場合、熱延板焼鈍工程では、熱間圧延工程で製造された熱延鋼板に対して、焼鈍処理を実施する。熱延板焼鈍工程を実施することにより、鋼板組織に再結晶が生じ、磁気特性が高まる。
冷間圧延工程では、製造された熱延鋼板に対して、冷間圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。上述のとおり、冷間圧延工程は次の2つの工程を含む。
(工程31)タンデム圧延工程
(工程32)リバース圧延工程
冷間圧延工程では、初めに、タンデム圧延工程を実施して、次に、リバース圧延工程を実施する。以下、タンデム圧延工程及びリバース圧延工程について説明する。
タンデム圧延工程では、タンデム圧延機を用いて、冷間圧延を実施する。
図11は、タンデム圧延機の模式図である。図11を参照して、タンデム圧延機CMは、上流から下流に向かってペイオフリール(巻き戻し装置)21と、テンションリール(巻取り装置)22との間に配置される。
図12は、リバース圧延工程で用いられる多段圧延機の模式図である。図12を参照して、リバース圧延工程では、多段圧延機SMを用いて、タンデム圧延工程後の中間鋼板ST1に対して複数のパス数のリバース圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。
冷間圧延工程では、次の条件1~条件8を満たす。
(タンデム圧延工程の条件)
条件1:リバース圧延の前に、タンデム圧延を実施する。
条件2:ワークロールの平均直径D1を200mm以上とする。
条件3:累積圧下率CR1を30%以上とする。
条件4:タンデム圧延での複数のパスのうち、圧延形状比が6.00以上であり、かつ、公称圧下ひずみが0.40以上である特定パスを2回以上導入する。
(リバース圧延工程の条件)
条件5:タンデム圧延工程後に熱処理が施されていない中間鋼板を圧延対象とする。
条件6:多段圧延機を用いて、複数のパス数のリバース圧延を実施する。
条件7:ワークロールの平均直径D2を100mm以下とする。
条件8:累積圧下率CR2を20%以上とする。
以下、条件1~条件8について説明する。
[条件1について]
タンデム圧延工程では、リバース圧延工程の前に、上述のタンデム圧延機CMを用いて、複数のパス数の連続圧延を実施して、中間鋼板ST1を製造する。上述のとおり、タンデム圧延では、リバース圧延と比較して、ロール径の大きいワークロールを用いて圧下することができる。そのため、リバース圧延と比較して、鋼板に付与されるせん断ひずみを抑えることができる。その結果、後述の仕上焼鈍工程5において、ゴス方位結晶粒のサイズをなるべく抑えることができる。
タンデム圧延において、各パスで用いる複数のワークロールの平均直径D1を200mm以上とする。後述のリバース圧延工程で用いる多段圧延機(ゼンジミア圧延機)では、ワークロールのたわみを抑えるために、ワークロールの平均直径D2を100mm以下に抑え、そのワークロールを複数のバックアップロールで支持する。多段圧延機では、このような一対のワークロールと、そのワークロールを支える複数のバックアップロールとの組合せにより、高い圧力を発揮する。しかしながら、ワークロールの直径が小さいため、ゼンジミア圧延機を用いた圧延では、圧延する鋼板に付与されるせん断ひずみが大きい。
平均直径D1の好ましい上限は1000mmであり、さらに好ましくは900mmであり、さらに好ましくは800mmであり、さらに好ましくは700mmであり、さらに好ましくは650mmである。
タンデム圧延工程での累積圧下率CR1を、30%以上とする。ここで、累積圧下率CR1(%)は次の式(A)で定義される。
CR1=(タンデム圧延工程前の熱延鋼板の板厚-タンデム圧延工程後の中間鋼板の板厚)/タンデム圧延工程前の熱延鋼板の板厚×100 (A)
累積圧下率CR1の好ましい下限は35%であり、さらに好ましくは40%であり、さらに好ましくは45%である。
累積圧下率CR1の好ましい上限は90%であり、さらに好ましくは85%であり、さらに好ましくは80%であり、さらに好ましくは75%である。
タンデム圧延での複数のパスのうち、圧延形状比が6.00以上であり、かつ、公称圧下ひずみが0.40以上である特定パスを2回以上導入する。この場合、上述のとおり、板厚方向の剪断ひずみ分布が最適化される。その結果、KAMaveを低く抑えることができる。
[条件5について]
リバース圧延工程での圧延対象は、タンデム圧延工程後に熱処理が施されていない中間鋼板とする。つまり、リバース圧延工程では、タンデム圧延まま材である中間鋼板を圧延対象とする。ここで、「熱処理」とは、500℃以上の温度に鋼板を加熱及び/又は所定時間保持する処理を意味する。熱処理は例えば、焼鈍である。
リバース圧延工程では、多段圧延機SMを用いて、タンデム圧延工程後に熱処理が施されていない中間鋼板ST1に対して複数のパス数のリバース圧延を実施して、冷延鋼板を製造する。多段圧延機SMを用いたリバース圧延では、タンデム圧延と比較して、鋼板に対して高い圧下を付与することができる。そのため、冷延鋼板を薄くすることができる。
多段圧延機を用いたリバース圧延において、各パスで用いる複数のワークロールの平均直径D2を100mm以下とする。平均直径D2が100mmを超えれば、リバース圧延される中間鋼板に対して十分な圧下を付与することができない。この場合、中間鋼板に対して十分なせん断ひずみを付与できない。
平均直径D2の下限は特に限定されない。平均直径D2の好ましい下限は50mmであり、さらに好ましくは55mmであり、さらに好ましくは60mmである。
リバース圧延工程での累積圧下率CR2を20%以上とする。ここで、累積圧下率CR2(%)は次の式(B)で定義される。
CR2=(リバース圧延工程前の中間鋼板の板厚の冷延鋼板の板厚-リバース圧延工程後の冷延鋼板の板厚)/リバース圧延工程前の中間鋼板の板厚×100 (B)
累積圧下率CR2の好ましい上限は90%であり、さらに好ましくは80%であり、さらに好ましくは75%であり、さらに好ましくは70%である。
脱炭焼鈍工程では、冷間圧延工程後の冷延鋼板に対して、脱炭焼鈍を実施して一次再結晶を発現させる。
(工程41)昇温工程
(工程42)脱炭工程
(工程43)冷却工程
昇温工程では、始めに、冷間圧延工程後の冷延鋼板を熱処理炉に装入する。本実施形態における脱炭焼鈍用の熱処理炉では、例えば、高周波誘導加熱、通電加熱により、冷延鋼板を800℃~950℃の任意の温度まで昇温する。昇温工程は次の条件9を満たす。
条件9:450~800℃の温度域での平均昇温速度HRを400℃/秒以上とする。
昇温工程において、冷延鋼板の温度が450~800℃の温度域での平均昇温速度を、平均昇温速度HR(℃/秒)と定義する。
脱炭工程では、昇温工程後の冷延鋼板を脱炭焼鈍温度で保持して、脱炭焼鈍を実施する。これにより、冷延鋼板に一次再結晶を発現させる。脱炭工程中の雰囲気は、周知の雰囲気で足り、例えば、水素及び窒素を含有する湿潤窒素水素混合雰囲気である。脱炭焼鈍を実施することにより、鋼板中の炭素が鋼板から除去され、一次再結晶が発現する。脱炭焼鈍温度及び脱炭焼鈍温度での保持時間は特に限定されない。脱炭焼鈍温度は例えば、800~950℃である。脱炭焼鈍温度での保持時間は例えば、15~150秒である。
冷却工程では、脱炭工程後の冷延鋼板を周知の方法で常温まで冷却して、脱炭焼鈍鋼板とする。冷却方法は放冷であってもよいし、水冷であってもよい。好ましくは、脱炭工程後の冷延鋼板を放冷する。以上の工程により脱炭焼鈍工程では、脱炭焼鈍鋼板を製造する。
仕上焼鈍工程では、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布し、焼鈍分離剤が塗布された脱炭焼鈍鋼板に対して仕上焼鈍を実施して、仕上焼鈍鋼板を製造する。
仕上焼鈍工程は、次の工程を含む。
(工程51)焼鈍分離剤塗布工程
(工程52)焼鈍工程
以下、各工程について説明する。
焼鈍分離剤塗布工程では、脱炭焼鈍鋼板に焼鈍分離剤を塗布する。具体的には、脱炭焼鈍鋼板に、焼鈍分離剤を含有する水性スラリーを塗布する。水性スラリーは、焼鈍分離剤に水を加えて攪拌して作製する。
焼鈍分離剤塗布工程後の鋼板に対して、焼鈍工程を実施して、二次再結晶を発現させる。仕上焼鈍工程は、コイル状の鋼板を熱処理炉内に装入して実施する。焼鈍工程での製造条件は例えば、次のとおりである。なお、焼鈍工程における炉内雰囲気は、周知の雰囲気である。
仕上焼鈍温度での保持時間:5~60時間
仕上焼鈍温度が800℃未満であれば、十分な二次再結晶が発現せず、また二次再結晶に用いた析出物を除去する純化が十分ではない。そのため、製造された方向性電磁鋼板の磁気特性が低くなる。一方、仕上焼鈍温度が1200℃を超えても二次再結晶、純化に対する効果が低いとともに、鋼板の変形などの問題が生じる。仕上焼鈍温度が800~1200℃であれば、上記保持時間が適切であることを前提として、十分な二次再結晶が発現して、磁気特性が高まる。さらに、鋼板表面上に下層被膜が形成される。
以上の製造工程により、仕上焼鈍工程では、仕上焼鈍鋼板を製造する。
二次被膜形成工程では、仕上焼鈍鋼板に二次被膜(絶縁被膜)形成剤を塗布する。さらに、二次被膜形成剤が塗布された仕上焼鈍鋼板に対して熱処理を実施する。これにより、仕上焼鈍鋼板に二次被膜(絶縁被膜)を形成する。
[窒化処理工程]
本実施形態による方向性電磁鋼板1の製造方法はさらに、必要に応じて、脱炭焼鈍工程(工程4)後であって、仕上焼鈍工程(工程5)前に、窒化処理工程を実施してもよい。窒化処理工程は周知の条件で実施すればよい。窒化処理温度は例えば700~850℃である。窒化処理炉内の雰囲気(窒化処理雰囲気)は例えば、水素、窒素、及びアンモニア等の窒化能を有するガスを含有する雰囲気である。
本実施形態による方向性電磁鋼板はさらに、必要に応じて、仕上焼鈍工程又は二次被膜形成工程後に、磁区細分化処理工程を実施してもよい。磁区細分化処理工程では、方向性電磁鋼板の表面(圧延面)に、磁区細分化効果のあるレーザ光を照射して鋼板の表面に線状の熱歪を形成したり、鋼板の表面に物理的に溝を形成したりする。この場合、さらに磁気特性に優れる方向性電磁鋼板が製造できる。
準備した鋼スラブに対して、熱間圧延工程を実施した。具体的には、鋼スラブを加熱炉で1340℃に加熱した。加熱された鋼スラブに対して熱間圧延を実施して、板厚2.3mmの熱延鋼板を製造した。
製造された方向性電磁鋼板に対して、次の評価試験を実施した。
(試験1)KAMave測定試験
(試験2)磁束密度測定試験
(試験3)鉄損評価試験
(試験4)磁歪評価試験
以下、試験1~試験4について説明する。
各試験番号の方向性電磁鋼板に対して、上述の[KAMaveの測定方法]に記載の方法により、KAMaveを求めた。得られたKAMaveを表2中の「KAMave(°)」欄に示す。
製造した各試験番号の方向性電磁鋼板から試験片を採取した。試験片のサイズは、100mm×500mm×板厚とした。試験片は、方向性電磁鋼板の板幅中央部を含んだ。JIS C2556:2015に準拠して、単板磁気特性試験(SST試験)により、試験片に800A/mの磁場を付与して、磁束密度B8(T)を求めた。得られた磁束密度B8を表2中の「磁束密度B8(T)」に示す。
各試験番号の方向性電磁鋼板から試験片を採取した。試験片のサイズは、100mm×500mm×板厚とした。試験片は、方向性電磁鋼板の板幅中央部を含んだ。JIS C2556:2015に準拠して、試験片を用いて、周波数を50Hz、最大磁束密度を1.7Tとしたときの鉄損W17/50(W/kg)を求めた。得られた鉄損W17/50を表2中の「鉄損W17/50(W/kg)」に示す。鉄損W17/50がしきい値Wref1=-2.500×B8+5.650以下であれば、方向性電磁鋼板において、優れた鉄損特性が得られたと判断した。表2中の「Wref1」欄に、各試験番号のしきい値Wref1を示す。「W17/50≦Wref1」欄が「T」の場合、鉄損W17/50がしきい値Wref1以下であることを示し、「F」である場合、鉄損W17/50がしきい値Wref1を超えたことを意味する。
各試験番号の方向性電磁鋼板に対して、次の方法で磁歪λp-p@1.9Tを測定した。具体的には、方向性電磁鋼板から、短冊状試験片を採取した。短冊状試験片のサイズは100mm×500mm×板厚であり、短冊状試験片の長手方向は、方向性電磁鋼板の圧延方向に相当した。
表1及び表2を参照して、試験番号1~31の方向性電磁鋼板は特徴1~特徴3を満たした。そのため、磁束密度B8が1.910T以上となり、さらに、鉄損W17/50は、しきい値Wref1以下であり、優れた鉄損特性が得られた。さらに、磁歪λp-p@1.9Tがしきい値Wref2以下であり、磁歪が十分に低かった。
準備した鋼スラブに対して、熱間圧延工程を実施した。具体的には、各試験番号の鋼スラブを加熱炉で1340℃に加熱した。加熱された鋼スラブに対して熱間圧延を実施して、板厚2.3mmの熱延鋼板を製造した。
実施例1と同様に、(試験1)KAMave測定試験、(試験2)磁束密度測定試験、(試験3)鉄損評価試験、及び、(試験4)磁歪評価試験、を実施した。得られた結果を表5に示す。
表3~表5を参照して、試験番号1及び試験番号2の方向性電磁鋼板は特徴1~特徴3を満たした。そのため、磁束密度B8が1.910T以上となり、さらに、鉄損W17/50は、しきい値Wref1以下であり、優れた鉄損特性が得られた。さらに、磁歪λp-p@1.9Tがしきい値Wref2以下であり、磁歪が十分に低かった。
実施例1と同様に、(試験1)KAMave測定試験、(試験2)磁束密度測定試験、(試験3)鉄損評価試験、及び、(試験4)磁歪評価試験、を実施した。得られた結果を表7に示す。
表6及び表7を参照して、試験番号1~24のいずれの方向性電磁鋼板も、特徴1~特徴3を満たした。そのため、磁束密度B8が1.910T以上となり、十分な磁束密度が得られた。さらに、鉄損W17/50は、しきい値Wref1以下であり、優れた鉄損特性が得られた。さらに、磁歪λp-p@1.9Tがしきい値Wref2以下であり、磁歪が十分に低かった。
11 下層被膜
12 二次被膜
Claims (2)
- 方向性電磁鋼板であって、
母材鋼板を含み、
前記母材鋼板の化学組成が、質量%で、
Si:2.5~4.5%、
Mn:0.01~1.00%、
N:0~0.010%、
C:0~0.010%、
sol.Al:0~0.010%、
S及びSeからなる群から選択される1種以上:合計で0~0.010%、
Ti:0超~0.010%、
Ni:0~1.00%、
Cr:0~1.00%、
Cu:0~1.00%、
P:0~0.50%、
Mo:0~0.10%、
Sn:0~0.50%、
Sb:0~0.50%、
Bi:0~0.0500%、及び、
残部はFe及び不純物からなり、
前記方向性電磁鋼板の表面において、第1の方向及び前記第1の方向に垂直な第2の方向に2mmピッチで格子状に配置された複数の測定点の結晶方位をX線回折法により測定し、各測定点において、前記測定点と隣接する他の測定点を第1の隣接点と定義し、第n(nは自然数)の隣接点と隣接する他の測定点を第n+1隣接点と定義し、前記第1の隣接点~第5の隣接点までの全ての隣接点の方位差の算術平均値を、前記各測定点のKAMとしたとき、前記各測定点のKAMの算術平均値KAMaveは8.0°以下であり、
磁束密度B8が1.910T以上である、
方向性電磁鋼板。 - 請求項1に記載の方向性電磁鋼板であって、
前記化学組成は、質量%で、
Ni:0.01~1.00%、
Cr:0.01~1.00%、
Cu:0.01~1.00%、
P:0.01~0.50%、
Mo:0.01~0.10%、
Sn:0.01~0.50%、
Sb:0.01~0.50%、及び、
Bi:0.0001~0.0500%、からなる群から選択される1種以上を含有する、
方向性電磁鋼板。
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