專利名稱：磁場強(qiáng)度高的單向性電磁鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器和發(fā)電機(jī)等電氣機(jī)器中的鐵芯材料用的單向性電磁鋼板的制造方法。
單向性電磁鋼板必須在軋制方向上具有良好的磁化和鐵損特性。磁化特性的好壞取決于在一定磁場中鐵芯內(nèi)感應(yīng)的磁場強(qiáng)度的大小，磁場強(qiáng)度大的制品可以使鐵芯小型化。鐵損是向鐵芯施加預(yù)定的交流磁場時(shí)作為熱能消耗的電力損失，磁場強(qiáng)度、板厚、表面膜張力、雜質(zhì)含量、電阻率、晶粒、磁疇寬度等的大小都對鐵損的好壞有影響。其中重要的是，磁場強(qiáng)度越大，板厚越薄，鐵損越小。
由于現(xiàn)在制造技術(shù)的發(fā)展，可以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)例如在板厚0.23mm的鋼板中，磁場強(qiáng)度B8(磁矯頑力800A/m時(shí)的值)為1.92T、鐵損W17/50(50Hz、1.7T時(shí)的最大磁化時(shí)的值)為0.85W/kg的如此優(yōu)良的制品。因此作為近年來地球升溫的對策，希望開發(fā)板厚為0.20、0.18mm等的磁場強(qiáng)度更高的厚度方向的單向性電磁鋼板。
具有這種優(yōu)良磁氣特性的單向性電磁鋼板，具有鐵的易磁化軸即<001>方向與鋼板的軋制方向高度一致的晶體組織，在制造工藝的最后加工退火時(shí)，一般形成優(yōu)先地生長巨大的具有被稱為所謂戈斯(goss，晶體取向硅鋼片)方向的[110]<001>方向的晶粒的所謂二次再結(jié)晶現(xiàn)象。
作為使該戈斯方向晶粒優(yōu)先并充分長大的基本條件，在二次再結(jié)晶過程中，存在抑制具有除戈斯方向之外的非優(yōu)選方向的晶粒的生長的阻止劑，并形成使戈斯方向晶粒優(yōu)先地容易長成的一次再結(jié)晶組織，已是眾所周知的事實(shí)。
此處，作為阻止劑，一般采用AlN、Mn(S，Se)、Cu2(S，Se)等的析出物，或還輔助有向Sn、Sb的晶界偏析傾向強(qiáng)烈的成分。另外，一次再結(jié)晶組織對于晶粒大小及均勻性、和形成具有戈斯方向晶粒和戈斯方向的對應(yīng)關(guān)系的方向的晶粒向軋制方向一致化的集合組織是很重要的。
以前已知有獲得磁場強(qiáng)度高的單向性電磁鋼板的方法，例如在日本專利特開昭46-23820號公報(bào)中所公開的，用AlN作為阻止劑的方法已眾所周知。該方法是通過高溫加熱厚板，使AlN的阻止劑成分固溶，然后在最終冷軋前的退火中使AlN微細(xì)析出，以制造單向性電磁鋼板的方法。
另外，在日本專利特開昭62-40315號公報(bào)中公開了用后續(xù)工序的氮化處理形成AlN阻止制的低溫厚板加熱的方法。該方法是為了避免高溫厚板加熱的設(shè)備和操作的缺陷而開發(fā)的。
在這樣的用AlN阻止劑的制造方法中，眾所周知如果沒有合適的一次再結(jié)晶組織就得不到高的磁場強(qiáng)度。一次再結(jié)晶組織的形成深受冷軋條件的影響，優(yōu)選地，一般最終冷軋的壓縮率高達(dá)81％以上。關(guān)于其它的冷軋，已公開有1)日本專利特公昭54-13846號公報(bào)中的在強(qiáng)冷軋的路線間進(jìn)行50～350℃×1分鐘以上的時(shí)效處理的技術(shù)；或2)日本專利特公昭54-29182號公報(bào)中的在300～600℃下保持1～30秒的技術(shù)。上述1)的技術(shù)是意在可逆軋制的技術(shù)，上述2)中的技術(shù)是意在串列式軋制的技術(shù)。
采用串列式軋機(jī)的高溫軋制，有設(shè)備和操作上的技術(shù)困難，而現(xiàn)在的技術(shù)利用可逆軋制的加工生熱進(jìn)行高溫軋制，利用軋制過程中的軋制帶卷取后的時(shí)效效果?？赡媸杰垯C(jī)是將四個(gè)、六個(gè)等的工作輥串聯(lián)配置的一般軋機(jī)，工作輥的直徑越小，輥?zhàn)釉饺菀鬃冃?，通常采用?50mm以上的大直徑輥?zhàn)印?br> 另一方面，將六個(gè)、十二個(gè)、二十個(gè)等的輥?zhàn)蛹貭钆渲玫纳蕉噍佨垯C(jī)或NMS軋機(jī)，由于是多角的后備工作輥，可以使用小直徑的工作輥。由于單向性電磁鋼板含大量的Si，軋制反彈力高，在減小制品板厚度方面用小直徑的工作輥更有利。因此，單向性電磁鋼板的高溫軋制，大多采用集簇型可逆軋機(jī)。
另一方面，關(guān)于冷壓機(jī)的工作輥直徑，已公開了3)日本專利特公昭50-37130號公報(bào)中在軋制的全部路線或后段路線用300mm以下的小直徑輥?zhàn)舆M(jìn)行的技術(shù)；4)在特開平02-282422號公報(bào)中在后段路線用30～100mm的小直徑輥在150～230℃之間軋制的技術(shù)；5)在特開平05-33056號公報(bào)中在前段路線用50～150mm的小直徑輥在150～350℃之間軋制的技術(shù)；6)在特開平09-287025號公報(bào)中隨工作輥(40～500mm)的直徑增大升高軋制溫度(100～350℃)的技術(shù)。
現(xiàn)有的電磁鋼板用的集簇式軋機(jī)，以21、22型為代表的森式多輥軋機(jī)是其主流。從確保厚度軋制性的觀點(diǎn)出發(fā)，主要使用95mm以下的小直徑工作輥。例如，上述5)中的技術(shù)輥?zhàn)又睆綖楝?0～150mm，在實(shí)施例中記載了80和90mm的例子。
另外，在含Al的單向性電磁鋼板的制造中，如上述3)所示，冷軋工作輥的直徑越小越好、有利于減薄的集簇式軋機(jī)符合該要求。另外，如上述4)～6)中公開的所示，即使以路線間的時(shí)效處理為前提的軋制中，從磁氣特性的觀點(diǎn)出發(fā)，小直徑的輥?zhàn)邮怯欣摹?br> 本發(fā)明人對用集簇型可逆軋機(jī)在路線間實(shí)施時(shí)效處理的含Al單向性電磁鋼板的制造中，工作輥直徑對磁氣特性的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析。結(jié)果，用現(xiàn)有的90mm以下的工作輥直徑進(jìn)行軋制時(shí)磁場強(qiáng)度低，而用比現(xiàn)有大的直徑95～170mm的工作輥軋制時(shí)發(fā)現(xiàn)有提高磁場強(qiáng)度的效果(日本專利特愿平2000-002944號說明書)。
但是在薄材的制造中，從軋制反彈力的觀點(diǎn)出發(fā)，大直徑的工作輥是不利的。為此，對工作輥直徑增大的效果在軋制的前段路線和后段路線中是否有效進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，如果在軋制的前段路線中實(shí)施大直徑工作輥的軋制，可以看到磁氣特性提高的效果大。這與上述3)和4)的技術(shù)的結(jié)果相反。因此，在本發(fā)明中為了制造薄材，如果采用用95～170mm的大直徑工作輥冷軋機(jī)進(jìn)行中溫軋制至中間厚度，然后用別的冷軋機(jī)例如65mm以下的小直徑輥?zhàn)榆堉频阶罱K板厚的兩次冷軋機(jī)軋制是很好的。但是，這種方法具有冷軋的固定費(fèi)用增加，生產(chǎn)效率差的缺點(diǎn)。
如果可以變更工作輥的直徑，則這個(gè)問題可以克服，但是現(xiàn)有的單向性電磁鋼板的制造中使用的以21、22型為代表的森式多輥軋機(jī)以整體型的殼體為基本構(gòu)成，在軋制路線過程中難以變更工作輥直徑。為此，本發(fā)明人在單向性電磁鋼板的制造中最初用由分割型的殼體構(gòu)成的集簇式軋機(jī)，成功地實(shí)現(xiàn)了在軋制的前段路線用直徑95mm以上的工作輥軋制，在后段路線更換為適于小厚度軋制的小直徑工作輥，確立了用一個(gè)軋機(jī)以低固定費(fèi)、高生產(chǎn)率制造磁場強(qiáng)度高的厚度單向性電磁鋼板的技術(shù)。
本發(fā)明把集簇式軋機(jī)的大直徑工作輥的效果在前段有效的治金學(xué)發(fā)現(xiàn)與殼體分割型集簇式軋機(jī)的效率高的冷軋技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來。其主要發(fā)明點(diǎn)如下所示。
(1)一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋。
(2)一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋，且在軋制過程中的板厚階段中，改變工作輥的直徑。
(3)一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋，且在軋制過程中的板厚階段中，作為最終冷軋的前段路線用直徑為95～180mm的加工輥冷軋到至少為0.40mm以下的中間板厚，接著改變工作輥的直徑，用直徑D≤Tf×520(mm)的工作輥進(jìn)行從中間板厚到最終板厚Tf(mm)的冷軋。
(4)如(1)～(3)中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于在上述冷軋過程中，最終冷軋的路線之間的至少一個(gè)中，將鋼板帶在100～350℃的溫度范圍內(nèi)保持至少1分鐘以上的時(shí)間。
(5)如(1)～(4)中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于所述電磁鋼厚板含有重量百分比為0.03～0.45％的Mn。
(6)如(1)～(5)中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于制品板厚為0.23mm以下。
(7)如(1)～(5)中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于在上述冷軋中，采用由上下可分割的殼體構(gòu)成的集合式可逆軋機(jī)，通過在多個(gè)路線的軋制過程的板厚階段中變換不同直徑的工作輥，用一個(gè)軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋。


圖1示出工作輥直徑和磁場強(qiáng)度的關(guān)系；圖2示出前段軋制的最小板厚和磁場強(qiáng)度的關(guān)系；圖3是變更工作輥直徑時(shí)，對鋼板的一次再結(jié)晶集合組織的分析結(jié)果；圖4是工作輥直徑和可軋制的最小板厚的關(guān)系；圖5是整體型殼體和分割型殼體的20段式多輥軋鋼機(jī)的示意圖。
首先，描述作為本發(fā)明基礎(chǔ)的試驗(yàn)結(jié)果。<實(shí)驗(yàn)1>
將含重量百分比為C0.005％、Si3.3％、Mn0.1％、S0.07％、Al0.0282％、N0.0070％和Sn0.07％的電磁鋼厚板在1150℃的低溫厚板加熱后，進(jìn)行高溫軋制，得到1.8mm厚的熱軋箔板。
將該熱軋箔板在1100℃下退火后，用20輥的森氏多輥軋機(jī)以90％的壓縮率冷軋，得到0.18mm的板厚。此時(shí)，在直到板厚0.26mm的加工過程中在40～180mm的范圍內(nèi)更換軋機(jī)的工作輥直徑，在相同條件的路線規(guī)劃和路線次數(shù)(5次)的情況下進(jìn)行軋制。另外，在第二路線、第三路線、第四路線的之間的板厚階段，進(jìn)行200℃×5分鐘的時(shí)效處理。此后，用60mm的工作輥直徑用一個(gè)路線進(jìn)行從0.26mm到0.18nm的軋制。
然后，以使一次再結(jié)晶晶粒大小為23μm的方式調(diào)整溫度，對冷軋板脫碳退火，之后進(jìn)行使[N]為240ppm的氮化退化，然后涂敷氧化鎂漿液。用通常的方法對該箔板退火處理后，涂敷磷酸鋁+膠態(tài)二氧化硅的絕緣涂料，進(jìn)行涂層燒結(jié)并進(jìn)行形狀矯正退火，得到制品。之后測定該制品的磁場強(qiáng)度B8。
圖1示出工作輥直徑和B8的關(guān)系，由圖1明顯可見，工作輥直徑在95～180mm的范圍內(nèi)時(shí)可提高磁場強(qiáng)度。<實(shí)驗(yàn)2>
對與實(shí)驗(yàn)1成分相同的電磁鋼厚板，在1150℃下低溫厚板加熱進(jìn)行高溫軋制，制成2.0mm厚的熱延箔板。將該熱延箔板在1100℃下退火，用20輥式的森氏多輥軋機(jī)進(jìn)行壓縮率為90％的冷軋，加工到0.20mm板厚。此時(shí)，軋機(jī)的工作輥直徑以i)100mm和ii)60mm為兩個(gè)基準(zhǔn)，軋制到0.60mm～0.20mm范圍內(nèi)的多個(gè)中間板厚。此時(shí)，在第二路線(1.00mm)和第三路線(0.8mm)之間的板厚階段進(jìn)行200℃×5分鐘的時(shí)效處理。此后，對0.22mm以上的部分，與上述i)和ii)的條件對應(yīng)地，交替使用i)60mm的工作輥和ii)100mm的工作輥，一直軋制到0.20mm。
然后，以使一次再結(jié)晶晶粒大小為23μm的方式調(diào)整溫度，對冷軋板脫碳退火，之后進(jìn)行使[N]為220ppm的氮化退化，然后涂敷氧化鎂漿液。用通常的方法對該箔板退火處理后，涂敷磷酸鎂+膠態(tài)二氧化硅的絕緣涂料，進(jìn)行涂層燒結(jié)并進(jìn)行形狀矯正退火，得到制品。之后測定該制品的磁場強(qiáng)度B8。
在前段和后段路線變更工作輥直徑進(jìn)行軋制時(shí)，前段軋制的最小板厚(即中間板厚)和磁場強(qiáng)度B8的關(guān)系示于圖2。結(jié)果是，用大直徑工作輥和在前述i)條件下進(jìn)行軋制的前段路線時(shí)，用大直徑工作輥軋制到至少0.40mm板厚時(shí)，可確保高的B8，即使用大直徑工作輥和在ii)的條件下進(jìn)行后段路線，也可得到高B8。
如前所述，單向性電磁鋼板的磁場強(qiáng)度受阻止劑和一次再結(jié)晶組織的影響。在<實(shí)驗(yàn)1>和<實(shí)驗(yàn)2中>，因氮化退火后的[N]為一定阻止劑不變化，可推定是由于軋制條件的一次再結(jié)晶組織的變化影響了磁場強(qiáng)度。
為此，選取與<實(shí)驗(yàn)1>的50mm、90mm和150mm的工作輥直徑對應(yīng)的一次再結(jié)晶試樣，研究一次再結(jié)晶組織。在板厚為1/5t處的中心處取樣進(jìn)行X射線分析，用SGH法(原勢等，日本金屬學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)，第29卷，第7期，第552頁)進(jìn)行分析。
圖3所示是戈斯方向的ND軸周圍的強(qiáng)度(IN)和∑9對應(yīng)方向的強(qiáng)度(IC∑9)。由圖3看出，工作輥的直徑大的一方，戈斯方向(旋轉(zhuǎn)角為0°)的IN強(qiáng)度增加，從ND軸有約25°的偏差時(shí)，IN強(qiáng)度減少，以ND軸為中心的IC∑9分布。根據(jù)本發(fā)明控制工作輥的直徑，可以得到二次再結(jié)晶的戈斯密集度高的合適的一次再結(jié)晶組織。
以上是用AlN阻止劑的低溫厚板加熱法的結(jié)果，本發(fā)明人同樣還研究了如實(shí)施例1所示的MnS、AlN+MnS(MnSe)阻止劑和輔助添加有Sn、Sb、Cu等的高溫厚板加熱法。其結(jié)果，可以確認(rèn)含有AlN阻止劑的成分系列的材料都具有工作輥的大直徑對磁場強(qiáng)度的改善效果。另一方面，不含AlN的成分系列中不能確認(rèn)具有該效果。
已知AlN與MnS(MnSe)等相比，阻止劑的強(qiáng)度大，且熱穩(wěn)定性好?？梢酝贫ㄔ谟眠@樣的AlN阻止劑的情況下，本發(fā)明中得到的一次再結(jié)晶組織可以發(fā)揮磁場強(qiáng)度改善效果。
關(guān)于加工輥直徑控制和形成一次再結(jié)晶組織的關(guān)系的機(jī)制目前還不清楚，有以下的假說。已知在加工輥直徑小的場合，冷軋中鋼板表面部分的剪切變形成分增加，在一次再結(jié)晶后，(110)面增加，(111)面減少。(河野等，鐵與鋼，68(1982)，P58)。此時(shí)，(110)面中從戈斯方向向ND軸周圍旋轉(zhuǎn)的方向群增加，可以推定在單向性電磁鋼板中成為不優(yōu)選的寬的集合組織。因此可以推定由于工作輥直徑增大使集合組織更窄(sharp)，具有提高磁場強(qiáng)度的效果。另外，認(rèn)為在軋制前段路線中工作輥直徑增大的效果是由于在板較厚時(shí)與工作輥的材料的嚙入角大，鋼板表面部分的剪切變形成分大。
下面，說明本發(fā)明的單向性電磁鋼板的成分的限定理由及優(yōu)選成分范圍。含量的單位是重量百分比。
C是用來形成奧氏體的重要元素，必須在0.025％以上，若過多則難以脫碳，上限為0.100％。
Si若太少則電阻減小，得不到良好的鐵損特性。另外若過多則冷軋困難，其含量為2.5％以上，4.5％以下。
Mn是不可避免的成分，下限為0.03％。另外，若過多，在以高溫厚板加熱為前提的情況下，難以得到MnS、MnSe的固溶體，上限為0.45％。
S、Se應(yīng)根據(jù)使用的阻止劑的種類適當(dāng)添加。它們與上述Mn結(jié)合，起到阻止劑的作用，形成MnS或MnSe。S、Se的成分范圍在單獨(dú)和合用的情況下，都應(yīng)優(yōu)選在0.01％以上，0.04％以下。但是，為了使MnS、MnSe微細(xì)析出，必須高溫厚板加熱。另一方面，用后面工序的氮化法進(jìn)行低溫厚板加熱時(shí)，由于微細(xì)的MnS、MnSe是不必要的，優(yōu)選為0.015％以下。因此，不對S、Se的范圍特別限定。
本發(fā)明中，作為阻止劑成分，特別是含有Al，對獲得高磁場強(qiáng)度是不可缺少的，所以必須添加到一定含量以上。但是若過多，為了溶體化進(jìn)行的高溫厚板加熱時(shí)間增加，生產(chǎn)率惡化，所以Al含有量為0.007％以上，0.040％以下。
在以高溫厚板加熱為前提的情況下，由于必須在最終冷軋前的退火中形成AlN，N的含量范圍為0.003％以上，0.020％以下。另一方面，在低溫厚板加熱法中，由于在一次再結(jié)晶后的氮化處理中形成AlN，無需在制鋼過程中含有N。因此，對N的范圍也不加限定。
除上述外，為了提高磁性，還可以以公知范圍適當(dāng)添加Sn、Sb、Cu、Ni、Cr、P、V、B、Bi、Mo、Nb和Ge等成分。
下面，說明制造過程中的條件。
在本發(fā)明中，鋼材的制造過程采用公知的制造方法。將制得的錠或厚板根據(jù)需要加工，符合尺寸后加熱，進(jìn)行熱軋。厚板加熱溫度根據(jù)需要在1100℃～1450℃的范圍內(nèi)。加熱通常采用常用的氣體加熱爐或感應(yīng)和通電加熱爐。熱軋后的鋼帶用熱軋板退火后的一次冷軋法或夾有中間退火的多次冷軋法加工到最終板厚。
在最終的冷軋之前在公知條件下進(jìn)行退火。在以高溫厚板加熱為前提的情況下，為了確保熱軋時(shí)不充分的AlN微細(xì)析出，必須在最終冷軋前進(jìn)行退火。另外，在以低溫厚板加熱為前提的情況下，無需進(jìn)行為了控制AlN析出的最終冷軋前的退火。由于用于控制碳化物或固溶C的技術(shù)在退火后的急冷、冷卻過程的加工畸變，用于碳化物析出的保溫技術(shù)等比本發(fā)明的路線間時(shí)效處理更有效，即使實(shí)施最終冷軋前的退火，也不損害本發(fā)明的效果。
之后，用可逆軋制對鋼板進(jìn)行最終的冷軋。此時(shí)，為了得到高磁場強(qiáng)度，優(yōu)選采用迄今已公知的81％以上的壓縮率。
在本發(fā)明中，進(jìn)行冷軋過程中的時(shí)效處理或中溫軋制對于提高磁氣特性是重要的。尤其是，已知在高溫厚板加熱的情況下，除了提高磁氣特性的效果，從防止線狀細(xì)粒發(fā)生的觀點(diǎn)出發(fā)也是有效的。由此，在本發(fā)明中，如實(shí)施例3所示，在軋制過程中的板厚階段在100～350℃之間保持1分鐘以上是重要的。
本發(fā)明的特征之一就是，通過冷軋的前段路線的加工輥直徑增加，可制造磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板。如圖1所示，加工輥直徑在90mm以下時(shí)磁場強(qiáng)度十分差，大于95mm時(shí)有改善，大于120mm時(shí)基本趨于飽和。
因此，在本發(fā)明中，工作輥直徑在95mm以上，優(yōu)選為120mm以上。另一方面，若工作輥直徑過大，不僅效果已飽和，集簇式軋機(jī)規(guī)模更大，增加設(shè)備費(fèi)，所以以180mm為上限。另外，從圖2可看出，采用直徑95～180mm的大直徑工作輥的范圍，由于在軋制的前段路線中有效，板厚的厚度必須加工到至少為0.40mm以下，更優(yōu)選為0.26mm以下。
另一方面，在后段路線的軋制中，因?yàn)殡S加工板厚減小，軋制反彈力增加，用直徑95～180mm之間的大直徑工作輥軋制很困難。因此，必須根據(jù)要求的制品板厚，選擇工作輥的直徑。為此，本發(fā)明人用工作輥直徑可變型的軋機(jī)，試驗(yàn)性地求出工作輥直徑和可軋制的最小板厚的關(guān)系。結(jié)果，若工作輥直徑為D(mm)，最小板厚為Tf(mm)，則得到Tf＝D/520的關(guān)系。該關(guān)系比理論公式即Stone公式(μ＝0.1)高出一些，認(rèn)為這是熱軋引起的熱隆起等的不良影響造成的。
作為結(jié)論，可如圖4所示，示出工作輥直徑和軋制的最終板厚的關(guān)系。下面，將軋制的前段路線和后段路線分開，進(jìn)行說明本發(fā)明的軋制方法。軋制的前段路線至少到板厚0.40mm，使工作輥直徑為95～180mm。此時(shí)的軋制以熱軋和中途時(shí)效處理為前提。然后，后段路線的軋制，通過在加工板厚為Tf(mm)的情況下，用(520×Tf)mm以下的工作輥直徑進(jìn)行軋制，可以穩(wěn)定地得到薄板材。例如，為了改善磁場強(qiáng)度優(yōu)選為120mm的工作輥的情況下，由于0.23mm的板厚是軋制極限，難以進(jìn)行0.23mm以下的制品板厚的軋制。而且，在制品板厚為0.20mm的情況下，可用本發(fā)明的前段路線的下限即95mm的工作輥進(jìn)行加工，但難以得到穩(wěn)定的高磁場強(qiáng)度。另外，制品板厚為0.18mm以下的情況下，由于不能用95mm的工作輥軋制，例如在全部路線用同一直徑的工作輥的情況下，為了改善磁場強(qiáng)度優(yōu)選用120mm的工作輥的情況下，由于0.23mm的板厚是軋制極限，難以加工0.23mm以下的制品板厚。而且，在制品板厚為0.20mm的情況下，可以用本發(fā)明的前段路線的下限，即95mm的工作輥進(jìn)行全部路線的軋制，但難以穩(wěn)定地得到高磁場強(qiáng)度。由此，在制品板厚在0.18mm以下的情況下，即使用95mm的工作輥也不能加工，必須用例如60mm的小直徑輥?zhàn)舆M(jìn)行軋制，難以得到高磁場強(qiáng)度。由于以上的原因，在為了得到穩(wěn)定的磁場強(qiáng)度改善效果用95mm以上的工作輥進(jìn)行前段路線的軋制的情況下，必須在軋制的后段路線換成小直徑的工作輥，0.23mm的制品板厚是本發(fā)明的上限。
從熱軋和厚度小的軋制的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，限定為6輥、12輥、20輥等的集簇型可逆軋機(jī)(森氏軋機(jī)或NMS軋機(jī)等)。對于分割型殼體，在中間軋制階段可更換成合適的工作輥直徑，用一個(gè)軋機(jī)進(jìn)行上述軋制，這是本發(fā)明的權(quán)利要求2的特征。圖5(a)示意地示出整體型殼體，圖5(b)示意地示出分割式殼體。在a)中，通過變更中間輥的直徑，可以變更工作輥的直徑，若變更范圍為10mm左右則太小，且更替操作負(fù)擔(dān)大，不現(xiàn)實(shí)。b)中通過升降上下殼體，調(diào)整孔間距，可以變更工作輥直徑。另外，由于集簇式軋機(jī)在工作輥中沒有扼流器(choke)，在箔板軋制過程中可以迅速交換工作輥，不會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下。
對最終軋制后的鋼板進(jìn)行脫脂處理，之后進(jìn)行脫碳兼一次再結(jié)晶的退火。在厚板加熱溫度為1250℃以下的低溫厚板加熱法的情況下，在一次再結(jié)晶和二次再結(jié)晶之間進(jìn)行氮化處理，形成AlN阻止劑是有效的。作為氮化處理的方法，有日本專利特開昭60-179885等中公開的在加工退化過程中進(jìn)行的方法，和特開平1-82393等中公開的一邊傳送帶材一邊在“氫+氮+氨氣”的混合氣體中退火的方法。為了穩(wěn)定并生長良好的二次再結(jié)晶晶粒，必須使氮含量為120ppm以上，優(yōu)選為150ppm以上。另外，若結(jié)合使用特開昭1-82939等中公開的對一次再結(jié)晶晶粒大小的控制，可進(jìn)一步提高磁氣特性。
然后，在鋼板上涂敷以MgO漿液為主要成分的退火分離劑，將其卷成卷進(jìn)行最終加工退火。之后根據(jù)需要進(jìn)行絕緣涂敷，用激光、等離子體、機(jī)械方法、蝕刻或其它方法進(jìn)行磁疇細(xì)分處理是有效的。
對a)、c)和f)用夾有中間退火的兩次冷軋法，對b)、e)和d)用熱軋退火后的一次冷軋法。最終的冷軋用可逆式軋機(jī)，壓縮率為75～92％。表中示出了中間板厚和最終板厚。冷軋是如表1所示更換工作輥直徑，直到0.3mm板厚，用2～5個(gè)路線進(jìn)行軋制。選擇軋制過程中的最低的兩個(gè)路線的中間板厚，進(jìn)行200℃×5分鐘的時(shí)效處理。然后，用直徑60mm的工作輥用一個(gè)路線軋制到板厚0.18mm。用常規(guī)方法對冷軋鋼帶脫碳退火，其中對d)和e)在脫碳退火后退加氮化退火，以到達(dá)表1所示氮化量(氮化后—氮化前)對阻止劑補(bǔ)強(qiáng)。然后，用常規(guī)方法涂敷氧化鎂、加工退火、絕緣涂敷、形狀矯正和燒結(jié)退火，測定得到的制品鋼帶的磁場強(qiáng)度(B8)。之后，用機(jī)械的方法進(jìn)行磁疇控制，之后測定得到的制品鋼帶的鐵損(W17/50)。如表1所示，可以判定含Al的成分如果在本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)控制冷軋的工作輥直徑，可以得到特性優(yōu)良的制品。
表1(※單位是重量％或重量ppm)
表2
實(shí)施例2對表1的a)和表2的a)所示的1.6mm的中間板厚的退火材料，用可逆軋機(jī)如表3所示，進(jìn)行直徑120mm和60mm的工作輥的10次組合，冷軋到最終板厚。路線間的時(shí)效為在表2所示的板厚階段進(jìn)行200℃×5分鐘的處理。用常規(guī)方法對冷軋鋼帶進(jìn)行脫碳退火、氧化鎂涂敷、加工退火、絕緣涂敷、形狀矯正和燒結(jié)退火，之后測定所得制品鋼帶的磁場強(qiáng)度(B8)。其后，用機(jī)械的方法進(jìn)行磁疇控制，之后測定所得制品鋼帶的鐵損(W17/50)。如表2所示，可以判定通過在軋制的前段路線，用120mm的大直徑工作輥軋制到至少板厚為0.4mm以下，可以得到磁場強(qiáng)度優(yōu)良的制品。
表3
實(shí)施例3對表1的(a)和表2的(a)所示的1.6mm的中間板厚的退火材料，用工作輥直徑165mm的可逆軋機(jī)，在如表4所示進(jìn)行12次路線間的保溫條件下，軋制到0.3mm后，用50mm的工作輥冷軋到最終板厚0.15mm。用常規(guī)方法對冷軋鋼帶進(jìn)行脫碳退火、氧化鎂涂敷、加工退火、絕緣涂敷、形狀矯正和燒結(jié)退火，之后測定所得制品鋼帶的磁場強(qiáng)度(B8)。其后，用腐蝕的方法進(jìn)行磁疇控制，之后測定所得制品鋼帶的鐵損(W17/50)。如表4所示，通過在軋制過程中的板厚階段在100～350℃的溫度范圍下保溫1分鐘以上，可以得到磁場強(qiáng)度優(yōu)良的制品。
表權(quán)利要求
1.一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋。
2.一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋，且在軋制過程中的板厚階段中，改變工作輥的直徑。
3.一種磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其中，在對含重量百分比C0.025～0.10％、Si2.5～4.5％、Al0.007～0.040％的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后，對熱軋板進(jìn)行退火，實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋，之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火，然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火，該方法特征在于用工作輥直徑為95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋，且在軋制過程中的板厚階段中，作為最終冷軋的前段路線用直徑為95～180mm的工作輥冷軋到至少為0.40mm以下的中間板厚，接著改變工作輥的直徑，用直徑D≤Tf×520(mm)的工作輥進(jìn)行從中間板厚到最終板厚Tf(mm)的冷軋。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于在上述冷軋過程中，最終冷軋的路線之間的至少一個(gè)中，將鋼板帶在100～350℃的溫度范圍內(nèi)保持至少1分鐘以上的時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于所述電磁鋼厚板含有重量百分比為0.03～0.45％的Mn。
6.如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于制品板厚為0.23mm以下。
7.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的磁氣特性優(yōu)良的單向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于在上述冷軋中，采用由上下可分割的殼體構(gòu)成的集合式可逆軋機(jī)，通過在多個(gè)路線的軋制過程的板厚階段中變換不同直徑的工作輥，用一個(gè)軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋。
全文摘要
為了使以AIN為阻止制的單向性電磁鋼板同時(shí)減薄并提高磁場強(qiáng)度,提出一種單向性電磁鋼板的冷軋方法,其中,在對含重量百分比C:0.025～0.10%、Si:2.5～4.5%、Al:0.007～0.040%的電磁鋼厚板進(jìn)行熱軋之后,對熱軋板進(jìn)行退火,實(shí)施一次冷軋或穿插有中間退火的兩次以上的冷軋,之后進(jìn)行一次再結(jié)晶退火,然后又進(jìn)行二次再結(jié)晶退火,其特征在于:用工作輥直徑為Φ95～180mm的可逆式軋機(jī)進(jìn)行最終冷軋,且在軋制過程中改變工作輥直徑。
文檔編號H01F1/16GK1349862SQ01112018
公開日2002年5月22日 申請日期2001年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者藤井宣憲, 熊野知二, 向井圣夫, 林申也, 白石利幸 申請人:新日本制鐵株式會(huì)社