JP5273235B2 - 無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
Al含有量が、鋼板の圧延方向の磁気特性に及ぼす影響を調査するため、C:0.0025mass%、Si:3.0mass%、Mn:0.15mass%、Al:0.001〜1.5mass%、N:0.0019mass%、S:0.0020mass%およびCa:0.0025mass%を含有する鋼スラブを1100℃で30分間加熱後、熱間圧延し、板厚:2.0mmの熱延板とした後、1000℃で30秒の熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延で板厚:0.368mmの冷延板とし、その後、800℃で30秒の再結晶焼鈍を施して、結晶粒径を35μmとした。ここで、上記結晶粒径は、L断面を線分法にて測定した平均結晶粒径のことである(以下、同様)。その後、圧下率:5%のスキンパス圧延を施して板厚:0.35mmとした後、820℃で2時間保持した後、炉冷する歪取焼鈍を施した。
次に、Ca含有量が、鋼板の圧延方向の磁気特性に及ぼす影響を調査するため、C:0.0028mass%、Si:3.3mass%、Mn:0.50mass%、Al:0.004mass%、N:0.0022mass%、S:0.0024mass%およびCa:0.0001〜0.015mass%を含有する鋼スラブを1100℃で30分間加熱後、熱間圧延し、板厚:1.8mmの熱延板とした後、1000℃で30秒の熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延で板厚:0.269mmの冷延板とし、その後、820℃で30秒の再結晶焼鈍を施して、結晶粒径を40μmとした。その後、圧下率:7%のスキンパス圧延を施して板厚:0.25mmとした後、750℃で2時間保持した後、炉冷する歪取焼鈍を施した。
次に、スキンパス前の結晶粒径が鋼板の圧延方向の磁気特性に及ぼす影響を調査するため、C:0.0025mass%、Si:3.0mass%、Mn:0.15mass%、Al:0.00lmass%、N:0.0019mass%、S:0.0015mass%およびCa:0.0020mass%を含有する鋼スラブを1100℃で30分間加熱後、熱間圧延し、板厚:2.0mmの熱延板とした後、1000℃で30秒の条件で熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延で板厚:0.368mmの冷延板とした。その後、750〜1050℃の温度範囲で30秒の再結晶焼鈍を施して、結晶粒径を種々の大きさに変化させた後、圧下率:5%のスキンパス圧延を施して板厚:0.35mmとした後、820℃で2時間保持した後、炉冷する歪取焼鈍を施した。
さらに、スキンパスの圧下率が鋼板の圧延方向の磁気特性に及ぼす影響について調査するため、C:0.0026mass%、Si:3.3mass%、Mn:0.50mass%、Al:0.002mass%、N:0.0022mass%、S:0.0018mass%およびCa:0.0023mass%を含有する鋼スラブを1100℃で30分間加熱後、熱間圧延し、板厚:1.8mmの熱延板とした後、1000℃で30秒の条件で熱延板焼鈍を施し、1回の冷間圧延で板厚:0.251〜0.313mmの冷延板とした。その後、800℃で30秒の再結晶焼鈍を施して、結晶粒径を40μmの大きさとした。その後、圧下率を0.5〜20%の範囲で変化させてスキンパス圧延を施して板厚:0.25mmとした後、750℃で2時間保持した後、炉冷する歪取焼鈍を施した。
C:0.005mass%以下
Cは、0.005mass%を超えて含有すると、製品板が磁気時効を起こして鉄損特性が低下する。よって、Cは0.005mass%以下とする。好ましくは0.003mass%以下である。
Siは、鋼の電気抵抗を高め、鉄損を低減する元素であるので、2mass%以上含有させる必要がある。一方、Siが7mass%を超えると、鋼が硬質化して加工性が低下し、また、飽和磁束密度も低下する。よって、Siは2〜7mass%の範囲とする。好ましくは、2〜6.5mass%の範囲である。
Mnは、熱間加工性を改善するために必要な元素であるが、0.03mass%未満では、上記効果が得られず、一方、3mass%を超える添加は、原料コストの上昇を招く。よって、Mnは0.03〜3mass%の範囲とする。好ましくは、0.05〜2mass%の範囲である。
Alは、0.01mass%を超えると、方位差角による粒界の易動度差が生じ難くなるため、熱延板焼鈍後および歪取焼鈍後の集合組織がランダム化し、Goss方位が発達せず、優れた磁気特性を得ることができなくなる。よって、Alは0.01mass%以下とする。好ましくは0.005mass%以下である。
SおよびNは、本発明においては磁気特性を低下させる不純物元素であり、それぞれが0.005mass%を超えて含有していると、上記弊害が大きくなる。よって、S,Nはそれぞれ0.005mass%以下とする。好ましくは、それぞれ0.003mass%以下である。
Caは、鋼中のSを固定してCaSとして析出することで、粒成長性を改善し、磁気特性を向上する効果を有する元素である。Caの添加量が0.0005mass%未満では、上記効果が十分ではなく、一方、0.01mass%を超える添加は、CaSの過析出を招き、ヒステリシス損が増加するため好ましくない。よって、Caは0.0005〜0.01mass%の範囲とする。好ましくは0.001〜0.008mass%の範囲である。
Sn:0.003〜0.5mass%、Sb:0.003〜0.5mass%
SnおよびSbは、集合組織を改善して磁束密度を向上させるだけでなく、鋼板表層の酸化や窒化、および、それに伴う表層微細粒徹棚粒の生成を抑制することによって、磁気特性の低下を防止する等、種々の作用効果を有する元素である。かかる効果を発現させるためには、SnおよびSbのいずれか1種以上を0.003mass%以上添加することが好ましい。一方、添加量が0.5mass%を超えると、結晶粒の粒成長性が阻害されて磁気特性の低下を招くおそれがある。よって、SnおよびSbを添加する場合には、それぞれ0.003〜0.5mass%の範囲とすることが望ましい。
Pは、集合組織を改善して磁束密度を向上させる効果を有する元素であり、0.03mass%以上含有させることが好ましい。しかし、含有量が0.15mass%を超えると、鋼板の硬さが上昇して脆化を起こし、冷間圧延することが困難となる。よって、Pは0.03〜0.15mass%の範囲とするのが望ましい。
本発明の無方向性電磁鋼板は、本発明に適合する上記成分組成を有する鋼を転炉や電気炉、真空脱ガス装置などを用いた通常公知の精錬プロセスで溶製し、連続鋳造あるいは造塊−分塊圧延法で鋼スラブとし、この鋼スラブを通常公知の方法で熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、冷間圧延し、再結晶焼鈍し、スキンパス圧延し、歪取焼鈍を施すことで製造することができる。上記製造工程のうち、冷間圧延までは、常法に準じて行えばよく、特に制限はなく、例えば、冷間圧延は、1回または中間焼鈍を挟む2回以上行ってもよく、圧下率の通常の無方向性電磁鋼板と同様に設定することができる。
ただし、再結晶焼鈍以降については、下記の条件で行うのが望ましい。
冷間圧延後の再結晶焼鈍は、焼鈍後の結晶粒径を70μm以下に制御する必要があるため、焼鈍温度は700〜900℃の範囲で行うのが好ましい。より好ましくは750〜850℃の範囲である。
再結晶焼鈍後に行うスキンパスの圧下率は、1〜15%の範囲に設定する必要がある。前述したように、スキンパス圧下率が1%未満では、導入する歪エネルギーが不足するため、歪取焼鈍時にGoss方位への集積が認められなくなる。一方、スキンパス圧下率が15%を超えると、逆に導入される歪エネルギーが大きくなり過ぎて、歪取焼鈍時にGoss方位への優先成長が認められなくなるからである。好ましくは2〜10%の範囲である。
歪取焼鈍は、一般には、700〜900℃の温度で2時間程度均熱する条件で行われているが、本発明では、粒成長を促進するため、焼鈍温度はできるだけ高温とするのが好ましい。しかし、焼鈍温度が900℃を超えると、製造コストの上昇を招く。よって、歪取焼鈍の焼鈍温度は700〜900℃の範囲が好ましく、より好ましくは750〜850℃の範囲である。
表2から、本発明の製造方法で製造した無方向性電磁鋼板は、圧延方向の磁気特性が優れていることがわかる。
Claims (2)
- C:0.005mass%以下、Si:2〜7mass%、Mn:0.03〜3mass%、Al:0.01mass%以下、N:0.005mass%以下、S:0.005mass%以下を含有し、さらに、Caを0.0005〜0.01mass%かつSとの原子比(Ca(mass%)/40)/(S(mass%)/32)が0.5〜3.5の範囲で含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、熱延板焼鈍し、冷間圧延した後、再結晶焼鈍を施して結晶粒径dを70μm以下とした後、圧下率が1〜15%のスキンパス圧延し、歪取焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記成分組成に加えてさらに、Sn:0.003〜0.5mass%、Sb:0.003〜0.5mass%、P:0.03〜0.15mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
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