方向性電磁鋼板的制造方法
【專利說明】方向性電磁鋼板的制造方法
[0001] 摶術(shù)岡域
[0002] 本發(fā)明主要涉及變壓器、發(fā)電機等的鐵芯所使用的方向性電磁鋼板的制造方法， 具體來說，涉及板厚為〇. 15~0. 23_的超薄且低鐵損的方向性電磁鋼板的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 含有Si且晶體取向在{110} < 001 >方位（高斯取向，Goss Orientation)或 {100} <001 >方位（立方取向，Cube Orientation)上高度地取向的方向性電磁鋼板因其 表現(xiàn)優(yōu)異的軟磁特性，所以作為在商用頻率區(qū)域中使用的各種電氣設(shè)備的鐵芯材料被廣泛 使用。就用于這樣的用途的方向性電磁鋼板而言，一般情況下，要求表示以50Hz的頻率磁 化至1.7T時的磁損的鐵損W 17/a](W/kg)低。其理由為，發(fā)電機、變壓器的效率能夠通過使用 的值低的鐵芯材料而大幅地提尚。因此，對鐵損低的材料的開發(fā)的探求越發(fā)變強。
[0004] 電磁鋼板的鐵損由依賴于晶體取向、純度等的磁滯損耗與依賴于板厚、電阻率、磁 疇的大小等的渦流損耗之和表示。因此，作為降低鐵損的方法，已知有提高晶體取向的累積 度（integration degree)來提高磁通密度從而降低磁滯損耗的方法，和通過使提高電阻的 Si的含量增加、或減小鋼板的板厚、或使磁疇細分化來降低渦流損耗的方法等。
[0005] 在這些降低鐵損方法中，就使磁通密度提高的方法而言，例如，專利文獻1以及專 利文獻2中公開有如下內(nèi)容，在將A1N作為抑制劑（inhibitor)的方向性電磁鋼板的制造 方法中，添加Ni且根據(jù)Ni添加量以規(guī)定的范圍添加Sb，由此對于一次再結(jié)晶晶粒的生長 得到極強的抑制力效果，不僅能夠謀求一次再結(jié)晶晶?？棙?gòu)的改善和二次再結(jié)晶晶粒的細 化，而且能夠減小乳制方向相對于{110} <001 >方位的平均面內(nèi)偏移角，能夠大幅降低鐵 損。
[0006] 另外，就減小板厚的方法而言，已知有利用乳制的方法和進行化學(xué)研磨的方法，但 通過化學(xué)研磨減薄的方法的成品率大幅降低，不適于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。因此，對于減薄板厚 的方法，主要使用利用乳制的方法。但是，若進行乳制來減薄板厚，則存在最終退火中的二 次再結(jié)晶變得不穩(wěn)定，難以穩(wěn)定地制造磁特性優(yōu)異的產(chǎn)品的問題。
[0007] 對于該問題，例如，專利文獻3中提出，在以A1N為主抑制劑、以強壓下最終冷乳為 特征的薄單向性電磁鋼板的制造中，通過在復(fù)合添加Sn和Se的基礎(chǔ)上還添加Cu及/或Sb 來得到優(yōu)異的鐵損值的方案，在專利文獻4中提出，在板厚0. 20mm以下的薄單向性電磁鋼 板的制造方法中，通過添加Nb來促進碳氮化物的微小分散從而強化抑制劑，提高磁特性的 方案。另外，在專利文獻5中提出如下方法，減薄熱乳板的板厚，降低卷材（coil)的卷繞溫 度，通過對最終退火模式進行適當控制，來以一次的冷乳制造磁特性優(yōu)異的薄單向性電磁 鋼板，專利文獻6中提出如下方法，通過使熱乳卷材的板厚為1. 9mm以下，來由一次冷乳法 制造0? 23mm以下的方向性電磁鋼板。
[0008] 專利文獻1 :日本專利3357601號公報
[0009] 專利文獻2 :日本專利3357578號公報
[0010] 專利文獻3 :日本特公平07 - 017956號公報
[0011] 專利文獻4 :日本特開平06 - 025747號公報
[0012] 專利文獻5 :日本特公平07 - 042507號公報
[0013] 專利文獻6 :日本特開平04 - 341518號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的課題
[0015] 作為降低方向性電磁鋼板的鐵損的方法，適用上述的現(xiàn)有技術(shù)，通過乳制減薄板 厚而使渦流損耗降低是有效的。但是，在最終冷乳后的板厚為〇. 15~0. 23_這樣的超薄 的方向性電磁鋼板中，即使適用上述現(xiàn)有技術(shù)所公開的技術(shù)，依然會在卷材的一部分中產(chǎn) 生二次再結(jié)晶缺陷，產(chǎn)生成品率下降的問題。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)所具有的上述問題點，提供有利于制造即 使在板厚為〇. 15~0. 23_的超薄的方向性電磁鋼板中也能夠穩(wěn)定地進行二次再結(jié)晶并且 產(chǎn)品卷材內(nèi)的鐵損均勻且鐵損極低的方向性電磁鋼板的方法。
[0017] 用于解決課題的手段
[0018] 本申請發(fā)明人為了找出板厚薄的方向性電磁鋼板的二次再結(jié)晶動作不穩(wěn)定的原 因，在對一次再結(jié)晶退火后的鋼板進行最終退火時，取出二次再結(jié)晶退火中途的鋼板，研究 了抑制劑的析出狀態(tài)以及晶粒的生長狀態(tài)。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在最終退火的加熱過程中，抑制劑 粗大化，抑制晶粒生長的力降低，且發(fā)現(xiàn)在875°C以上的溫度區(qū)域中，因鋼板的表面氧化導(dǎo) 致抑制劑成分氧化、消失，引起表層晶粒的粗大化，尤其是該趨勢在975°C以上變得顯著，而 且，發(fā)現(xiàn)在板厚為〇. 15~0. 23mm的超薄的方向性電磁鋼板中，上述的由抑制劑的粗大化引 起的晶粒生長抑制力的降低、以及表層晶粒的粗大化的發(fā)展成為二次再結(jié)晶缺陷的主要原 因。
[0019] 因此，本申請發(fā)明人對于充分確保二次再結(jié)晶所需要的驅(qū)動力的方法，考慮是否 能夠通過抑制一次再結(jié)晶晶粒的成長來使二次再結(jié)晶在卷材全長范圍內(nèi)穩(wěn)定地產(chǎn)生，并進 一步進行反復(fù)研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過根據(jù)產(chǎn)品板厚即冷乳后的最終板厚d，將作為原料的 鋼板坯中的sol. A1與N的含量之比（sol. A1/N)控制在適當范圍并使鋼板板厚的中心層的 粒徑成為適于二次再結(jié)晶的大小，并且在最終退火的加熱過程中，將二次再結(jié)晶前的鋼板 在規(guī)定溫度保持規(guī)定時間而使卷材內(nèi)的溫度均勻化后，將升溫速度設(shè)為10~60°C /hr進行 急速加熱而將鋼板表層的粒徑控制在適當范圍，從而二次再結(jié)晶在卷材全長范圍內(nèi)穩(wěn)定地 出現(xiàn)，能夠得到卷材全長的鐵損均勻且極低的方向性電磁鋼板。
[0020] 基于上述發(fā)現(xiàn)而開發(fā)的本發(fā)明為一種方向性電磁鋼板的制造方法，包括以下的 一系列工序，將具有如下成分組成的鋼板坯加熱到1250°C以上后，進行熱乳而制成板厚 1. 8mm以上的熱乳板，通過1次冷乳或隔著中間退火的2次以上的冷乳而制成最終板厚 0. 15~0. 23_的冷乳板，在進行一次再結(jié)晶退火后，實施最終退火，上述鋼板坯的成分組 成為，含有 C :0? 04 ~0? 12 質(zhì)量％、Si :1. 5 ~5. 0 質(zhì)量％、Mn :0? 01 ~1. 0 質(zhì)量％、sol. A1 : 0. 010~0. 040質(zhì)量％、N :0. 004~0. 02質(zhì)量％、從S以及Se中選擇的1種或2種：合計 0. 005~0. 05質(zhì)量％，且剩余部分由Fe以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，上述方向性電磁鋼板的 制造方法的特征在于，上述鋼板的sol. A1與N的含量之比（sol. A1/N)和最終板厚d(mm) 滿足下述（1)式
[0021] 4d+l. 52 彡 sol.Al/N 彡 4d+2. 32 (1)
[0022] 并且，在上述最終退火的加熱過程中將鋼板保持于775~875°C的溫度40~200 小時后，在875~1050°C的溫度域內(nèi)以升溫速度10~60°C /hr進行加熱。
[0023] 本發(fā)明的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，上述鋼板坯在上述成分組成的 基礎(chǔ)上，還含有從Ni :0. 1~1. 0質(zhì)量％、Cu :0. 02~1. 0質(zhì)量％以及Sb :0. 01~0. 10質(zhì) 量％中選擇的1種或2種以上。
[0024] 另外，本發(fā)明的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，上述鋼板坯在上述成分 組成的基礎(chǔ)行，還含有合計0.002~1.0質(zhì)量％的從66、81、￥、他、了 6、〇、311以及此中選 擇的1種或2種以上。
[0025] 另外，本發(fā)明的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，在上述一次再結(jié)晶退火 的加熱過程中的200~700°C間以升溫速度50°C /s以上進行加熱，并且在250~600°C間 的任一溫度實施1~10秒的保持處理。
[0026] 另外，本發(fā)明的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，在冷乳后的任一階段，在 鋼板表面沿與乳制方向交叉的方向形成槽來實施磁疇細分化處理。
[0027] 另外，本發(fā)明的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，在覆上了絕緣覆膜的鋼 板表面，在與乳制方向交叉的方向上連續(xù)或間斷地照射電子束或激光來實施磁疇細分化處 理。
[0028] 發(fā)明效果
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，通過將鋼原料（板坯）中的（sol.Al/N)的值根據(jù)產(chǎn)品板厚（最終 板厚）控制為適當范圍，來阻止二次再結(jié)晶退火時的抑制劑的抑制力降低而使板厚中心層 的粒徑恰當化，再有，在最終退火的加熱時將二次再結(jié)晶前的鋼板在規(guī)定溫度保持規(guī)定時 間而使卷材內(nèi)的溫度均勻化后，迅速地升溫至二次再結(jié)晶溫度來抑制鋼板表層晶粒的粗大 化，所以能夠在卷材全長范圍內(nèi)使二次再結(jié)晶穩(wěn)定地出現(xiàn)，能夠以高成品率制造鐵損特性 優(yōu)異的方向性電磁鋼板。
【附圖說明】
[0030] 圖1是表示得到磁通密度Bs:l. 90T以上的最終板厚d和（sol. A1/N)的范圍的圖 表。
[0031] 圖2是表示最終退火中的850~1050°C間的升溫速度與鐵損W17/5。的卷材內(nèi)保證 值的關(guān)系的圖表。
【具體實施方式】
[0032] 首先，對促成本發(fā)明的實驗進行說明。
[0033] < 實驗 1 >
[0034] 如表