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JPH0699752B2 - 高磁束密度二方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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JPH0699752B2 - 高磁束密度二方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

高磁束密度二方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH0699752B2
JPH0699752B2 JP29364588A JP29364588A JPH0699752B2 JP H0699752 B2 JPH0699752 B2 JP H0699752B2 JP 29364588 A JP29364588 A JP 29364588A JP 29364588 A JP29364588 A JP 29364588A JP H0699752 B2 JPH0699752 B2 JP H0699752B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼板長手方向ならびに長手方向に直角な方向
に磁化容易軸<001>方位を有するとともに、圧延面に
{100}面が現れている(ミラー指数で{100}<001>
と表示される)結晶粒から構成される所謂二方向性電磁
鋼板の製造方法に関する。
二方向性電磁鋼板は、圧延方向ならびに圧延方向と直角
な方向に磁化容易軸(<001>軸)を有し、二方向で磁
気特性が優れているので、圧延方向にのみ磁気特性が優
れている一方向性電磁鋼板に比べて二方向に磁束を流す
必要のある機器、例えば大型回転器用の磁芯材料として
用いると有利である。また、小型静止器の分野では一般
的に磁化容易軸を高度に集積させない無方向性電磁鋼板
が用いられているが、二方向性電磁鋼板を用いることに
より、小型化・高効率化への可能性がある。
〔従来の技術〕
上記の如く、二方向性電磁鋼板は優れた特性を有してい
る処から、その製品化が待望されてきたにも拘わらず今
日まで工業製品として一般的に使用されるに至っていな
い。
従来の二方向性電磁鋼板の製造技術としては、主に次の
二つの方法がある。
その一つは、特公昭37−7110号公報に開示されているよ
うに極性ガスたとえば硫化水素を含む雰囲気中で高温焼
鈍を行い、表面エネルギーを利用して{100}<001>方
位粒を二次再結晶させる方法である。しかしながら、こ
の方法は鋼板表面雰囲気を厳密に制御する必要があり、
大量生産プロセスとしては不適である。
先行技術の他の一つは、特公昭35−2657号公報に開示さ
れているように、一方向に冷間圧延を行った後、上記冷
間圧延方向と交叉する方向に冷間圧延を施す所謂「交叉
冷間圧延法」である。しかしながらこの方法で得られる
製品の磁化特性(B10)は1.85Tesla以下であり、その製
造工程の煩雑さに起因するコスト高に見合うだけの優れ
た磁化特性を有しないため、従来の一方向性電磁鋼板に
対抗できない。
一方向性電磁鋼板の磁化特性B10は、特公昭40-15644号
公報、特公昭51-13469号公報に開示された技術が発明さ
れて以来急速に進歩し、B10≧1.89TeslaがJISで規格化
されており、B10値が1.92Tesla前後の製品が市販されて
いる。
二方向性電磁鋼板についても、磁化特性向上のため特公
昭35-17208号公報、及び特公昭38-8218号公報に改良技
術が提案されたが、いずれも磁化特性の面から、一方向
性電磁鋼板等に対抗できる高磁束密度の製品を安定して
製造するに至っていない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は従来、二方向性電磁鋼板の製造において、高磁
束密度の製品を安定して得ることができないという製造
技術上の課題を解決するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記課題を解決するために次の製造方法を提供
するものである。即ち、本発明は重量%でSi:0.8〜4.8
%、酸可溶性Al:0.008〜0.048%、残部Fe及び不可避的
不純物からなる鋼板に、必要により750〜1200℃の温度
域で焼鈍を施し、次いで40〜80%の圧下率を適用する冷
間圧延を施し、更に前記冷間圧延における圧延方向に交
叉する方向に、30〜70%の圧下率を適用する冷間圧延を
行い、次いで、750〜1000℃の温度域で短時間焼鈍を施
した後、最終焼鈍を行う二方向性電磁鋼板の製造法にお
いて、前記最終焼鈍として950〜1100℃の温度範囲で二
次再結晶を発現させ完了せしめることにより高磁束密度
の二方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものであり、
二次再結晶を発現させる具体的な手段として、950℃〜1
100℃の温度範囲に5時間以上保持するか、又は上記温
度範囲を25℃/hr以下の昇温速度で昇温する熱処理方法
を提供するものである。
以下、本発明について詳細に説明する。本発明者等は、
交叉冷間圧延法による製品の二次再結晶粒の調査より次
のような知見を得た。二方向性電磁鋼板の特徴とする結
晶方位はミラー指数で{100}<001>と表示されるもの
であるが、あわせて{110}<uvw>と表示される結晶粒
が混在し、後者の方位の粒の増加が磁束密度低下の原因
となっている。従って、高磁束密度化を達成するために
は{110}<uvw>の方位の粒の二次再結晶を抑制するこ
とが必要である。本発明者等は{100}<001>方位粒を
優先発達させる条件を種々検討し、最終仕上げ焼鈍にお
いて二次再結晶温度を950〜1100℃に限定すると{110}
<uvw>方位粒の成長が抑制され、{100}<001>方位
粒が優先的に二次再結晶するという事実を見出した。
かかる事実は以下の実験によって得られたものである。
C:0.055%,Si:3.3%、酸可溶性Al:0.028%,N:0.007%、
残部Feおよび不可避的不純物からなる1.8mm厚さの熱延
板を1125℃で2分間焼鈍し、熱間圧延方向と同一方向に
55%の圧下率を適用する冷間圧延を行った。次いで、前
記圧延方向と交叉する方向に52%の圧下率を適用する冷
間圧延を行って、0.35mmの最終板厚とした。この冷延鋼
板を、湿水素雰囲気中810℃で210秒脱炭焼鈍した。
次いで、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を上記処理鋼板
に塗布した後N2:10%+H2:90%の雰囲気中で900℃迄10
℃/hrの速度で昇温し、次いで950〜1200℃の温度域の所
定の温度迄夫々150℃/hrの速度で昇温し、該所定温度で
30時間保持し、二次再結晶を完了させた。
こうして得られた製品のB10値と保持温度の関係を第1
図に、また、二次再結晶粒の結晶方位を第2図に示す。
第1図から明らかなように、950〜1100℃の温度域で保
持して二次再結晶を完了させたものは磁束密度(B
10値)が1.88Teslaを越え、特に、970〜1050℃の温度域
で保持し二次再結晶と完了させたものは、1.92Teslaを
超える高磁束密度(B10値)となっている。
また、第2図より、この温度域では{110}<uvw>方位
粒の二次再結晶が抑制され{100}<001>方位粒が優先
的に成長していることが分かる。
次に同一の処理鋼板を用い、最終仕上げ焼鈍としてN2:1
0%+H2:90%の雰囲気中で900℃迄10℃/hrで昇温し、次
いで1200℃迄5〜150℃/hrの速度で昇温した後、H2100
%の雰囲気中で20時間純化焼鈍を行った。
第3図は製品の磁束密度(B10値)と900〜1200℃の温度
域の昇温速度の関係を示したものである。第3図より昇
温速度25℃/hr以下で磁化特性(B10値)が1.88Tesla以
上となり、特に15℃/hr以下で1.92Tesla以上となること
が分かる。
昇温速度5℃/hr,15℃/hr二次再結晶完了温度を調べた
処、それぞれ1010℃,1045℃であり、前記方法の実験の
推奨温度域中であることが分かった。
次に本発明の実施形態を説明する。
本発明において、冷間圧延前の素材が含有する成分とし
ては、Si:0.8〜4.8%、酸可溶性Al:0.008〜0.048%、残
部Feおよび不可避的不純物であり、これらを必須成分と
してそれ以外は限定しない。
Siは含有量が4.8%を超えると冷間圧延時に材料が割れ
易く、圧延不可能となる。一方Si含有量は少ないほど製
品の磁束密度を高める点で好ましいけれども、仕上げ焼
鈍時にα→γ変態が生じると結晶の方向性を破壊するか
ら、α→γ変態によって実質的に結晶の方向性に影響を
及ぼさない0.8%以上を限定範囲とする。
酸可溶性Alは窒化物を形成し、インヒビターを形成する
0.008〜0.048%の範囲で製品のB10が高くなり、特に酸
可溶性Al:0.018〜0.036%の範囲内では製品の磁束密度B
10が1.92Tesla以上の高いものとなる。
上記成分からなる素材は、通常の工程で得られる1.2〜
4.0mm厚の珪素鋼熱延板もしくは溶鋼を連続鋳造して得
られる薄帯を用いることができる。前記熱延板又は連続
鋳造薄帯は直ちに、もしくは短時間焼鈍工程を経て冷間
圧延が施される。
上記焼鈍は750〜1200℃の温度域で30秒〜30分間行われ
るが、この焼鈍は、製品の磁束密度を高めるのに有用で
あり、望む磁束密度の水準に対応して上記焼鈍の採否を
決めると良い。
冷間圧延工程は、基本的に特公昭35−2657号公報、或い
は、特公昭38−8218号公報に開示されたものと同じであ
る。本発明においては、40〜80%の圧下率で一方向に冷
間圧延し、次いで前記方向と交叉する方向に30〜70%の
圧下率で冷間圧延を行う。
特に、最初の冷間圧延と交叉する方向に冷間圧延する場
合、特公昭62-45007号公報に開示されている方法による
と、ストリップの形態のまま冷間圧延でき、経済面で効
果的である。
冷間圧延後の材料は、通常鋼中に含まれる微量なCを除
去するため必要に応じ湿水素雰囲気中750〜1000℃の温
度域で30秒から10分間の短時間の焼鈍を行う。
このようにして得られた材料に、焼鈍分離剤を塗布し、
乾燥した後最終仕上げ焼鈍を施す。最終仕上げ焼鈍につ
いては前に詳細に述べた如く、保持又は昇温速度を限定
することにより950〜1100℃、望ましくは、970〜1050℃
の温度域で二次再結晶を完了させ、次いで水素雰囲気中
1150〜1200℃の温度域で5〜20時間の純化焼鈍を行う。
〔実施例〕
実施例1 重量%で、C:0.048%,Si:3.40%,Mn:0.14%、酸可溶性A
l:0.023%,total N:0.0072%、残部:Feおよび不可避的
不純物からなる、1.65mm厚さの熱延板を、1070℃で2分
間焼鈍し、熱間圧延方向と同一方向に65%の圧下率を適
用する冷間圧延を行った。さらに、前記冷間圧延方向に
交叉する方向に60%の圧下率を適用する冷間圧延を行っ
て、0.23mmの最終板厚とした。
この冷延板を、湿水素雰囲気中、810℃で90秒間脱炭焼
鈍した。
次いで、焼鈍分離剤としてMgOを塗布した後、仕上げ焼
鈍とN2:10%+H2:90%の雰囲気中で、次の3焼鈍サイク
ルで行った。
(A)30℃/hrで1200℃まで昇温。
(B)30℃/hrで900℃まで昇温し、ついで5℃/hrで120
0℃まで昇温。
(C)30℃/hrで1020℃まで昇温し5時間保持、ついで3
0℃/hrで1200℃まで昇温。
その後、H2100%の雰囲気、1200℃で20時間保持し、鈍
化を行った。
得られた製品の磁化特性は次のとおりであった。
実施例2 実施例1におけると同一の成分からなる、1.8mm厚さの
熱延板を、1つは熱間圧延のまま、他の1つは950℃で
2分間、さらに他の1つは1070℃で2分間焼鈍した。
これらを、熱間圧延方向と同一方向に63%の圧下率を適
用する冷間圧延を行いさらに、前記冷間圧延方向に交叉
する方向に55%の圧下率を適用する冷間圧延を行って0.
30mmの最終板厚とした。こうして得られた3種類の冷延
板を、湿水素雰囲気中、810℃で120秒間脱炭焼鈍した。
次いで、焼鈍分離剤としてMgOを塗布した後、N2:10%+
H2:90%の雰囲気中で25℃/hrの昇温速度で1000℃まで昇
温し、1000℃で20時間保持し二次再結晶を完了させた。
その後1200℃で20時間H2:100%の雰囲気中で純化を行っ
た。得られた製品の磁気特性は表2のとおりであった。
実施例3 重量%で、C:0.055%、Si:3.30%、Mn:0.14%、酸可溶
性Al:0.028%、total N:0.007%、残部:Feおよび不可避
的不純物からなる1.8mm厚さの熱延板を1070℃で2分間
焼鈍し、熱延板と同一方向に63%の圧下率を適用する冷
間圧延を行った。さらに、前記冷間圧延方向と同一方向
に55%の圧下を適用する冷間圧延を行って0.30mmの最終
板厚とした。この冷延板を湿水素雰囲気中810℃で120秒
脱炭焼鈍した。次いで、焼鈍分離剤としてMgOを塗布し
た後、仕上り焼鈍をN2:25%+H2:75%の雰囲気中で、次
の3サイクルで行った。
(A)30℃/hrで1200℃迄昇温。
(B)30℃/hrで1000℃迄昇温し、5時間保持ついで30
℃/hrで1200℃迄昇温。
(C)30℃/hrで1100℃迄昇温し、5時間保持、ついで3
0℃/hrで1200℃迄昇温。
その後H2100%中の雰囲気中、1200℃で20時間保持し、
純化を行った。得られた製品の磁化特性は表3のとおり
であった。
〔発明の効果〕 本発明は、以上述べたように、現在、最高レベルの一方
向性電磁鋼板の冷間圧延方向におけるB10値と同等以上
のB10値を冷間圧延方向およびその直角方向の二方向に
もつ二方向性電磁鋼板を安定して製造できるので、その
工業的効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、最終仕上げ焼鈍における保持温度と磁束密度
(B10値)の関係を示した図、 第2図は、(a)1000℃,(b)1200℃の温度で保持
し、二次再結晶と完了させた製品の結晶方位を示す(20
0)極点図、 第3図は、最終仕上げ焼鈍における900〜1200℃の温度
域での昇温速度と磁束密度(B10値)の関係を示した図
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 延幸 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社第3技術研究所内 (56)参考文献 特開 平1−139722(JP,A) 特開 平1−272718(JP,A) 特開 昭47−33019(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、Si:0.8〜4.8%、酸可溶性Al:0.
    008〜0.048%、残部Fe及び不可避的不純物からなる鋼板
    を圧下率40〜80%で冷間圧延し、更に前記冷間圧延と交
    叉する方向に、圧下率30〜70%で冷間圧延し、次いで75
    0〜1000℃の温度域で短時間焼鈍後、最終焼鈍を施すに
    際し、 950〜1100℃の温度範囲で二次再結晶を完了させ、次い
    で純化焼鈍を行うことを特徴とする高磁束密度二方向性
    電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】最終焼鈍において950〜1100℃の温度範囲
    に5時間以上保持する請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】最終焼鈍において950〜1100℃の温度範囲
    を25℃/hr以下の昇温速度で昇温する請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】前記の成分からなる鋼板を750〜1200℃の
    温度範囲で焼鈍した後冷間圧延を施す請求項1,2又は3
    記載の製造方法。
JP29364588A 1987-11-27 1988-11-22 高磁束密度二方向性電磁鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH0699752B2 (ja)

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DE3853871T DE3853871T2 (de) 1987-11-27 1988-11-28 Verfahren zur Herstellung doppeltorientierter Elektrobleche mit hoher Flussdichte.
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