JP3212376B2 - 超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Description
いられる{110}〈001〉方位即ちゴス方位を高度
に発達させた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法に
関する。
主にトランスその他の電気機器の鉄心材料に使用されて
いるもので、磁気特性としては励磁特性と鉄損特性が良
好でなくてはならない。
度B8 (磁場の強さ800A/m における磁束密度)やB
10が用いられ、鉄損特性を表す指標としてW17/50 (5
0Hzで1.7Tまで磁化させたときの単位重量あたりの
鉄損)やW13/60 等が用いられている。
900℃以上の温度での仕上げ焼鈍工程で2次再結晶を
起こさせ、鋼板面に{110}面、圧延方向に〈00
1〉軸をもったいわゆるゴス組織を発達させることによ
って得られている。そのなかでも磁束密度B8 が1.8
8T以上の優れた励磁特性をもつものは高磁束密度一方
向性電磁鋼板と呼ばれている。
方法としては特公昭40−15644号公報、特公昭5
1−13469号公報があげられる。現在世界的規模で
生産されている高磁束密度一方向性電磁鋼板は上記2特
許を基本として生産されていると云える。
8 は1.88乃至高々1.95T程度であり、3%Si
鋼の飽和磁束密度2.03Tの95%程度の値を示して
いるに過ぎない。
的要求は益々厳しくなり、一方向性電磁鋼板の鉄損低
減、磁化特性改善への要求も熾烈になってきている。
ーザー照射等の磁区制御技術が特公昭58−5968号
公報、特公昭57−2252号公報等により確立され、
この方法では更なる高磁束密度材への要求が鉄損低減へ
の手段として強くなっている。
の磁束密度B8 を更に理想方位に近づける手段の出現が
待たれているのが現状である。
は特公昭57−1565号公報で従来のAl入り高磁束
密度一方向性電磁鋼板の溶鋼に炭酸塩含有物を添加する
方法を提案した。しかしこの方法は実験室的には実現性
があるが、工業規模では実施されていないのが実状であ
る。
公報で温度勾配焼鈍法を提案した。この方法で初めて安
定して磁束密度B8 が1.95T以上の製品が得られる
ようになった。しかしこの方法は工場サイズのコイルフ
ォームで実施する場合、コイル一端から加熱し、反対端
部は温度勾配をつけるため冷却するという非常に熱エネ
ルギー的損失を伴うため工業生産としては問題点を大き
くはらんでいた。
点を回避し極めて磁束密度の高い超高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造を可能にすることを目的とする。
ろは、次の通りである。 1)重量で、C:0.03〜0.15%、Si:2.5
〜4.0%、Mn:0.02〜0.30%、S:0.0
05〜0.040%、酸可溶性Al:0.010〜0.
065%、N:0.0030〜0.0150%を基本成
分とする一方向性電磁鋼板用素材の製造において、溶鋼
中にBiを100〜5000g/(溶鋼T)添加するこ
とを特徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
法。
Si:2.5〜4.0%、Mn:0.02〜0.30
%、S:0.005〜0.040%、酸可溶性Al:
0.010〜0.065%、N:0.0030〜0.0
150%、Sn:0.05〜0.50%を基本成分とす
る一方向性電磁鋼板用素材の製造において、溶鋼中にB
iを100〜5000g/(溶鋼T)添加することを特
徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
Si:2.5〜4.0%、Mn:0.02〜0.30
%、S:0.005〜0.040%、酸可溶性Al:
0.010〜0.065%、N:0.0030〜0.0
150%、Sn:0.05〜0.50%、Cu:0.0
1〜0.10%を基本成分とする一方向性電磁鋼板用素
材の製造において、溶鋼中にBiを100〜5000g
/(溶鋼T)添加することを特徴とする超高磁束密度一
方向性電磁鋼板の製造方法。
明者はいわゆる高磁束密度一方向性電磁鋼板の磁束密度
を更に高めるべく種々の研究を重ねているが、窒化アル
ミニウムを主インヒビターとする一方向性電磁鋼板用素
材溶鋼にBiを添加することにより現在市販されている
高磁束密度一方向性電磁鋼板の磁束密度B8 =1.93
T程度をはるかに超える1.95T以上、2Tにもおよ
ぶ超高磁束密度一方向性電磁鋼板を製造することに成功
した。
Cは0.03%未満では熱延に先立つスラブ再加熱時に
異常粒成長し、成品において線状細粒とよばれる2次再
結晶不良を起こすので好ましくない。一方0.15%超
では脱炭焼鈍工程での脱炭が不完全になりやすく、成品
での磁気時効を引き起こすので好ましくない。
増大し、また4.0%超では常温での冷延が困難になり
いずれも好ましくない。
インヒビターとして作用させるためには上記範囲が必要
である。
板製造のための主要インヒビター構成元素であり、0.
010%未満では量的に不足しインヒビター強度が不足
する。一方0.065%超では析出窒化アルミニウムが
粗大化し、結果としてインヒビター強度を低下させるの
で好ましくない。
成元素であり、上記範囲を逸脱するとインヒビターの最
適状態を壊すので好ましくない。
を安定化させる元素として有効であり、また2次再結晶
粒径を小さくする作用もあり、0.05%以上の添加が
必要であり、0.50%を超えてもその作用効果が飽和
するのでコストアップの点から0.50%以下に限定す
る。
効であり、0.01%未満では効果が薄く、0.10%
を超えると成品の磁束密度が低下するので好ましくな
い。
100〜5000g/(溶鋼T)の範囲が有効である。
100g/(溶鋼T)未満では磁束密度の向上がわずか
であり、また5000g/(溶鋼T)超では磁束密度向
上の効果が飽和するとともに熱延板の端部に割れが発生
するので上限を5000g/(溶鋼T)に限定する。
せしめることは特開昭50−72817号公報、特開昭
51−78733号公報、特開昭53−39922号公
報等に記載されているが、これらの特許は何れも必須の
インヒビターとしてS,Seを含有し、且つSb,As
等と同様の作用効果を持つ元素の一つとしての意味であ
り、Sbの代替元素としての位置づけにしか過ぎない。
ビター元素として含有せず、本発明とはその性格を全く
異にするものと云える。
−107499号公報、特開昭63−100127号公
報にも記載されている。なるほどこれらの特許では必須
のインヒビターとしてAlを含有している点では本発明
と同様ではあるが、何れもSb,As等の同一作用元素
の位置づけで、従ってBi添加含有の実施例の記載もな
く、本発明のようなBiの特異な磁束密度向上作用を窺
わせるものは全くなく、Bi添加の思想、性格を異にす
るものと云える。
あり、上記範囲の添加をすれば必ずしも素材中に残留す
る必要はないようであり、上記一連の公知例は何れも含
有を前提にしていることから本発明とは全く性格を異に
するものと云える。
上記の如く成分を調整し、Biを添加した超高磁束密度
一方向性電磁鋼板製造用の溶鋼は通常の方法で鋳造す
る。特に鋳造法に限定はない。次いで通常の熱間圧延に
より熱延コイルに圧延される。
間焼鈍を含む複数ステージの冷間圧延によって最終板厚
とするが、高磁束密度一方向性電磁鋼板を得ることから
最終冷延の圧延率(1ステージの冷間圧延の場合はその
圧延率)は65〜95%の強圧下が好ましい。最終圧延
以外のステージの圧延率は特に規定しなくてもよい。最
終冷延前には950〜1200℃で30秒〜30分間の
焼鈍を行い、急冷によりAlNの析出制御を行う。最終
成品板厚に圧延した冷延板を続いて通常の方法で脱炭焼
鈍を行う。脱炭焼鈍の条件は特に規定しないが、好まし
くは700〜900℃の温度範囲で30秒〜30分間湿
潤な水素または水素、窒素の混合雰囲気で行うのがよ
い。
における焼き付き防止およびグラス被膜生成のため通常
の方法で通常の組成の焼鈍分離剤を塗布する。2次再結
晶焼鈍は1000℃以上の温度で5時間以上、水素また
は窒素またはそれらの混合雰囲気で行う。引き続き余分
の焼鈍分離剤を除去後、コイル巻ぐせを矯正するための
連続焼鈍を行い、同時に絶縁被膜を塗布、焼き付けす
る。更に必要に応じてレーザー照射等の磁区細分化処理
を施す。磁区細分化の方法は特に限定する必要はない。
n:0.08%、S:0.025%、酸可溶性Al:
0.028%、N:0.008%を含有する溶鋼にBi
を100〜5000g/(溶鋼T)添加した。比較材と
して添加なしも準備した。鋼塊を1250℃で分塊圧延
した後1320℃に再加熱し直ちに熱延し、2.3mmの
熱延板とした。
0mmまで冷延した。引き続き850℃で脱炭焼鈍を行
い、MgOを主成分とする焼鈍分離材を塗布後1200
℃の仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍後の板に残留する
粉を除粉後60×300mmの磁気測定試料を剪断し、8
50℃で歪取り焼鈍を行って磁気測定に供した。Bi添
加量と製品磁束密度の関係を表1に示す。
法では到底得られないような磁束密度B8 が1.95T
以上のすばらしい製品が得られた。
mmピッチでレーザーを照射し、磁区細分化処理を行っ
た。その状態での磁気測定値を表2に示す。
度が極めて高く、従って磁区細分化後の鉄損特性が0.
90W/kg以下の極めて優れた製品が得られ、最良値は
0.7W/kgにも達する。この値は0.30mm厚である
にもかかわらず通常高磁束密度材の0.23mm製品の磁
区細分化後と同等以上のものである。
3%、Mn:0.07%、S:0.025%、酸可溶性
Al:0.027%、N:0.009%、Sn:0.1
5%を含有する溶鋼にBiを500g/(溶鋼T)添加
した。以後の工程は実施例1と同様に行った。結果を表
3に示す。
度B8 が1.95T以上の極めて優れた特性の製品が得
られた。
2%、Mn:0.08%、S:0.026%、酸可溶性
Al:0.026%、N:0.008%、Sn:0.1
5%、Cu:0.07%を含有する溶鋼にBiを500
g/(溶鋼T)添加した。冷延板厚を0.23mmとした
ほかは実施例1と同様に工程処理を行った。結果を表4
に示す。
れた磁束密度の製品が得られることが明らかである。
mmピッチでレーザーを照射し、磁区細分化処理を行っ
た。その状態での磁気特性を表5に示す。
度が極めて高く、従って磁区細分化後の鉄損特性が0.
6W/kgにも達する優れたものが得られる。
ると、極めて磁束密度の高い製品が得られるとともに磁
区細分化処理後の鉄損特性も極めて優れており、工業的
に非常に価値の高い有益なものと云える。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 S :0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなる材料を出発材
として一方向性電磁鋼板を製造するに際し、溶鋼中にB
iを100〜5000g/(溶鋼T)添加することを特
徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 S :0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Sn:0.05〜0.50%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなる材料を出発材
として一方向性電磁鋼板を製造するに際し、溶鋼中にB
iを100〜5000g/(溶鋼T)添加することを特
徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項3】 重量で、 C :0.03〜0.15%、 Si:2.5〜4.0%、 Mn:0.02〜0.30%、 S :0.005〜0.040%、 酸可溶性Al:0.010〜0.065%、 N :0.0030〜0.0150%、 Sn:0.05〜0.50%、 Cu:0.01〜0.10%、 残部:Feおよび不可避的不純物からなる材料を出発材
として一方向性電磁鋼板を製造するに際し、溶鋼中にB
iを100〜5000g/(溶鋼T)添加することを特
徴とする超高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
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