專利名稱：方向性電磁鋼板的制造方法、卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板及卷繞鐵芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁通密度高的方向性電磁鋼板的制造方法、卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板及卷繞鐵芯。
背景技術(shù)：
方向性電磁鋼板為含有2質(zhì)量％ 5質(zhì)量％左右的Si、晶粒的取向高度地集中于 {110}<001>取向的鋼板，作為變壓器等靜態(tài)感應(yīng)器的卷繞鐵芯等的材料加以利用。晶粒的取向的控制是利用被稱為二次再結(jié)晶的異常晶粒成長現(xiàn)象來進(jìn)行的。作為控制二次再結(jié)晶的方法，可以舉出以下兩種方法。一種方法是在1280°C以上的溫度下加熱鋼坯，使被稱為抑制劑的微細(xì)析出物幾乎完全地固溶之后，進(jìn)行熱軋、冷軋及退火等，在熱軋及退火時，使微細(xì)析出物析出。另一種方法是在不足1280°C的溫度下加熱鋼坯之后，進(jìn)行熱軋、冷軋、氮化處理及退火等處理，在氮化處理時，使AlN作為抑制劑析出。方向性電磁鋼板的鐵損可以通過例如提高磁通密度、降低磁滯損耗而較低地抑制。另外，可以通過強(qiáng)化抑制劑的作用并使晶粒的取向按照{(diào)110}<001>取向高度地集中， 從而提高磁通密度。另外，通過將方向性電磁鋼板的材質(zhì)設(shè)定為考慮到變壓器的卷繞鐵芯等的鐵芯構(gòu)造的材質(zhì)，可以降低變壓器中的能量損失。然而，目前還沒有制造出考慮到卷繞鐵芯的構(gòu)造的方向性電磁鋼板?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特公昭40-15644號公報專利文獻(xiàn)2 日本特公昭51-13469號公報專利文獻(xiàn)3 日本特公昭62-45285號公報專利文獻(xiàn)4 日本特開平2-77525號公報專利文獻(xiàn)5 日本特開平06-184640號公報專利文獻(xiàn)6 日本特開平06-207220號公報專利文獻(xiàn)7 日本特開平10-273727號公報專利文獻(xiàn)8 日本特開2008-261013號公報專利文獻(xiàn)9 日本特開2005-23393號公報專利文獻(xiàn)10 日本特開2003-3215號公報專利文獻(xiàn)11 日本特開2008-1983號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到高磁通密度的方向性電磁鋼板的制造方法、卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板及卷繞鐵芯。用于解決課題的手段在工業(yè)上的生產(chǎn)條件中，使二次再結(jié)晶發(fā)生的最終退火是將冷軋后的鋼板制成卷狀來實施的。另外，卷繞鐵芯是將方向性電磁鋼板卷繞成卷狀而構(gòu)成的。因此，一般認(rèn)為如果方向性電磁鋼板的晶粒向軋制方向延伸，則通過使在制作卷繞鐵芯時卷繞方向性電磁鋼板的方向與最終退火時的卷設(shè)為一致，就能夠廣泛地確保晶體取向一致的區(qū)域。另外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在制造方向性電磁鋼板時，若向熱軋前的鋼坯中添加Te， 則抑制劑的作用得到強(qiáng)化，并且二次再結(jié)晶后的晶粒成為向軋制方向延伸的特異的形狀。進(jìn)而，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定熱軋后的退火的條件等，能夠在工業(yè)規(guī)模下穩(wěn)定地得到恰當(dāng)大小的晶粒。本發(fā)明是基于上述見解而作出的，其主旨如下。本發(fā)明的第一觀點(diǎn)的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，其具有下述工序 將板坯加熱到1280°C以上的工序，所述板坯含有0. 02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 01質(zhì)量％ 0. 15質(zhì)量％的Mn、0. 001質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％的 S、0. 01質(zhì)量％ 0. 05質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 002質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Te，剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)；進(jìn)行上述板坯的熱軋而得到熱軋鋼板的工序；進(jìn)行上述熱軋鋼板的退火而得到退火鋼板的工序；進(jìn)行上述退火鋼板的冷軋而得到冷軋鋼板的工序；進(jìn)行上述冷軋鋼板的脫碳退火而得到脫碳退火鋼板的工序；將上述脫碳退火鋼板卷取成卷狀的工序；進(jìn)行上述卷狀的脫碳退火鋼板的最終退火的工序，在上述脫碳退火時或者上述脫碳退火前的上述冷軋鋼板的升溫時，以30°C /秒以上且100°C /秒以下的速度，將上述冷軋鋼板升溫至800°C以上的溫度，在上述最終退火時的上述脫碳退火鋼板的升溫時，在750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中，以20°C /小時以下的速度使上述脫碳退火鋼板升溫。本發(fā)明中第二觀點(diǎn)的方向性電磁鋼板的制造方法的特征在于，其具有下述工序 將板坯在低于1280°C下加熱的工序，所述板坯含有0. 02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 05質(zhì)量％ 0. 50質(zhì)量％的Mn、0. 010質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 001質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Te，S及 Se的總含量為0. 02質(zhì)量％以下，剩余部分包含！^及不可避免的雜質(zhì)；進(jìn)行上述板坯的熱軋而得到熱軋鋼板的工序；進(jìn)行上述熱軋鋼板的退火而得到退火鋼板的工序；進(jìn)行上述退火鋼板的冷軋而得到冷軋鋼板的工序；進(jìn)行上述冷軋鋼板的脫碳退火而得到脫碳退火鋼板的工序；將上述脫碳退火鋼板卷取成卷狀的工序；進(jìn)行上述卷狀的脫碳退火鋼板的最終退火的工序；進(jìn)而，具有進(jìn)行上述冷軋鋼板或者上述脫碳退火鋼板的氮化退火的工序，在上述脫碳退火時或者上述脫碳退火前的上述冷軋鋼板的升溫時，以30°C /秒以上且100°C /秒以下的速度將上述冷軋鋼板升溫至800°C以上的溫度，在上述最終退火時的上述脫碳退火鋼板的升溫時，在750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中，以20°C /小時以下的速度使上述脫碳退火鋼板升溫。本發(fā)明的第三觀點(diǎn)的卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板的特征在于，其含有2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)，晶粒的由“(軋制方向的長度)/(板寬方向的長度)”表示的形狀比的平均值為2以上，晶粒的軋制方向的長度的平均值為IOOmm以上，通過50Hz的頻率施以800A/m的磁場時的磁通密度的值為1. 94T以上。本發(fā)明的第四觀點(diǎn)的卷繞鐵芯的特征在于，包含上述方向性電磁鋼板。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于經(jīng)過適當(dāng)?shù)拿撎纪嘶鸺白罱K退火而制造，因此晶粒的形狀為適合于卷繞鐵芯的形狀，能夠得到高磁通密度。


圖1是表示脫碳退火的升溫速度、最終退火的升溫速度、Te的有無及磁通密度的關(guān)系的圖。圖2是表示利用第一實施方式制造的卷繞鐵芯及使用它的變壓器的示意圖。圖3是表示第二實施方式的方向性電磁鋼板的制造方法的流程圖。圖4是表示第三實施方式的方向性電磁鋼板的制造方法的流程圖。
具體實施例方式如上所述，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在方向性電磁鋼板的制造時，若向熱軋前的鋼坯中添加Te，則二次再結(jié)晶后的晶粒成為向軋制方向延伸的特異的形狀。另夕卜，發(fā)現(xiàn)在晶粒向軋制方向延伸的形狀的方向性電磁鋼板中，向{110}<001>取向的晶粒的聚集度明顯較高，并且這樣的方向性電磁鋼板的磁特性良好，適宜于卷繞鐵芯及使用該卷繞鐵芯的變壓器。這里，為了充分地確保二次再結(jié)晶后的晶粒的軋制方向的長度，認(rèn)為適當(dāng)?shù)乜刂泼撎纪嘶鸷蟮慕M織是很重要的。另外，添加了 Te的鋼板與未添加Te的鋼板相比，二次再結(jié)晶的開始溫度變高，由此可推定有時二次再結(jié)晶會變得不穩(wěn)定。因此，為了使二次再結(jié)晶穩(wěn)定化，適當(dāng)?shù)乜刂谱罱K退火的升溫速度很重要。本發(fā)明人等為了基于這些見解，可靠地得到Te的添加效果，尤其是確立在工業(yè)規(guī)模上穩(wěn)定地制造適宜于卷繞鐵芯及使用該卷繞鐵芯的變壓器的磁通密度高的方向性電磁鋼板的技術(shù)，進(jìn)行了以下的實驗。 在真空熔煉爐中，制作含有0. 08質(zhì)量％的C、3.沈質(zhì)量％的Si、0. 08質(zhì)量％的Mn、 0. 026質(zhì)量％的S、0. 03質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 008質(zhì)量％的N、剩余部分由！^及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的組成的板坯(無Te)。另外，也制作向上述組成中加入0.013質(zhì)量％的Te的組成的板坯(有Te)。并且，對這些板坯在1350°C下進(jìn)行1小時的退火(板坯加熱)，之后實施熱軋，由此得到熱軋鋼板。隨后，對熱軋鋼板在1100°C下進(jìn)行120秒的退火，之后，實施酸洗。接著，實施熱軋鋼板的冷軋，由此得到厚度為0. 23mm的冷軋鋼板。隨后，通過對冷軋鋼板在850°C的濕氫氣氛中進(jìn)行150秒的脫碳退火，由此得到脫碳退火鋼板。在脫碳退火中，將到800°C為止的升溫速度在10°C /秒 1000°C /秒的范圍中變更。在脫碳退火后，通過向脫碳退火鋼板的表面用水漿料涂布以MgO為主要成分的退火分離劑，之后，進(jìn)行1150°C下20小時的最終退火，由此發(fā)生二次再結(jié)晶，得到最終退火鋼板。在最終退火中，將到低于750°C為止的平均升溫速度設(shè)定為50°C /小時，將750°C以上且1150°C以下的平均升溫速度在10°C /小時 50°C /小時的范圍內(nèi)變更。另外，最終退火是在將脫碳退火鋼板彎曲成曲率半徑成為750mm的狀態(tài)下進(jìn)行的。如上所述，這是由于在工業(yè)的生產(chǎn)條件中，在將脫碳退火鋼板制成卷狀的狀態(tài)下，進(jìn)行最終退火的緣故。在最終退火時，在最終退火鋼板的表面形成陶瓷覆膜。隨后，對最終退火鋼板進(jìn)行水洗，其后，剪切成單板磁氣測定用尺寸。接著，向最終退火鋼板的表面涂布以磷酸鋁及膠體二氧化硅為主要成分的絕緣覆膜材料，對其進(jìn)行燒結(jié)，由此形成絕緣覆膜。這樣操作得到方向性電磁鋼板的試樣。并且，測定各試樣的磁通密度。作為磁通密度，測定通過50Hz的頻率施加800A/ m的磁場時的磁通密度的值(B8)。另外，在磁通密度的測定之后，去除絕緣覆膜，測定由被稱為細(xì)晶粒的粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于2mm的細(xì)小的晶粒構(gòu)成的區(qū)域(二次再結(jié)晶不良部分)的面積率。進(jìn)而，測定各試樣的晶粒的形狀比C及軋制方向的長度D。這里，形狀比C 設(shè)定為“(軋制方向的長度)/(板寬方向的長度)”。在圖1中表示脫碳退火的升溫速度、最終退火的升溫速度、Te的有無、及磁通密度的關(guān)系。在圖1中，還表示由細(xì)晶粒構(gòu)成的區(qū)域(二次再結(jié)晶不良部分)的面積率(細(xì)晶粒產(chǎn)生面積率)為以下的試樣。如圖1所示，由添加了 Te的板坯得到的試樣與由未添加Te的板坯得到的試樣相比，可以得到較大的磁通密度。尤其，在脫碳退火的升溫速度為30°C /秒以上、且最終退火的升溫速度為20°C /小時以下的試樣中，磁通密度穩(wěn)定，高達(dá) 1.94T以上，細(xì)晶粒產(chǎn)生面積率也穩(wěn)定，為以下。另外，在由添加了 Te的板坯得到的試樣中，長度D的平均值變大。尤其是在由添加了 Te的板坯得到的、脫碳退火的升溫速度為100°C /秒以下、且最終退火的升溫速度為 200C /小時以下的試樣中，形狀比C的平均值Cave為2以上，長度D的平均值Dave為IOOmm 以上。這里，平均值Cave及平均值Dave設(shè)為長度D為IOnm以上的晶粒的長度D及形狀比 C的平均值。這是由于對變壓器的特性產(chǎn)生巨大影響的晶粒為長度D為IOnm以上的晶粒的緣故。由這樣的實驗結(jié)果得知，使用含有Te的板坯，在脫碳退火時，以30°C /秒以上且 100°C /秒以下的速度加熱到800°C以上的溫度，將最終退火時的750°C以上且1150°C以下的升溫速度設(shè)定為20°C /小時以下時，就得到1. 94T以上的磁通密度(B8)，平均值Cave為 2以上，平均值Dave為IOOmm以上。即，如果根據(jù)上述的條件進(jìn)行處理，就能夠制造適宜于卷繞鐵芯及使用它的變壓器的方向性電磁鋼板。(第一實施方式)下面，就本發(fā)明的第一實施方式進(jìn)行說明。第一實施方式的方向性電磁鋼板含有 2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)。另外，關(guān)于晶粒的形狀，平均值Cave為2以上，平均值Dave為IOOmm以上。進(jìn)而，方向性電磁鋼板的磁通密度的值(B8)為1.94T以上。Si提高了方向性電磁鋼板的電阻，降低了構(gòu)成鐵損的一部分的渦電流損耗。在Si 的含量不足2.5質(zhì)量％的條件下，降低渦電流損耗的效果不明顯。另一方面，當(dāng)Si的含量超過4.5質(zhì)量％時，方向性電磁鋼板的加工性降低。因此，將Si的含量設(shè)定為2.5質(zhì)量％ 以上且4.5質(zhì)量％以下。另外，在不可避免的雜質(zhì)中，也含有在方向性電磁鋼板的制造工序中形成抑制劑， 在利用高溫退火的精煉之后殘存于方向性電磁鋼板中的元素。
在平均值Dave為IOOmm以上的情況下，將方向性電磁鋼板用于卷繞鐵芯時，能夠得到良好的磁特性。但是，如果平均值Dave不足100mm，則即便用于卷繞鐵芯，也不會收到很好的效果。因此，平均值Dave設(shè)定為IOOmm以上。另外，在平均值Cave不足2時，即便平均值Dave為IOOmm以上，晶體取向的偏離角也容易變大，不能得到足夠的磁特性。因此，平均值Cave設(shè)定為2以上。另外，在磁通密度的值(B8)不足1. 94T的條件下，不能得到足夠的磁特性。因此， 磁通密度的值(B8)設(shè)定為1. 94T以上。在具備這樣的晶粒的方向性電磁鋼板中，向{110}<001>取向的晶粒的聚集度明顯提高，能夠得到良好的磁特性。并且，在使用這樣的方向性電磁鋼板制造卷繞鐵芯時，如果以與最終退火時的卷的卷繞方向一致的方式確定鐵芯的卷繞方向，就能夠較寬地確保晶體取向一致的區(qū)域。其結(jié)果，可以高效率得到性能良好的變壓器?？梢酝ㄟ^如下的方法測定形狀比C及長度D。在去除方向性電磁鋼板的絕緣覆膜及陶瓷覆膜之后，進(jìn)行酸洗時，在鋼板的表面會呈現(xiàn)出反映晶體取向的位圖。由于晶體取向不同時，光的反射程度就不同，從而位圖也不同。因此，能夠擴(kuò)大地識別晶粒之間的界面，即晶粒界。隨后，用例如市售的圖像掃描裝置，取得鋼板表面的圖像，用例如市售的圖像解析軟件對該圖像進(jìn)行解析，由此能夠求出各晶粒的軋制方向的長度D及板寬方向的長度。形狀比C通過將軋制方向的長度D除以板寬方向的長度來計算。圖2為表示使用第一實施方式制造的卷繞鐵芯及使用該卷繞鐵芯的變壓器的示意圖。如圖2所示，將1片方向性電磁鋼板1卷繞成卷狀而構(gòu)成卷繞鐵芯4。另外，在卷繞鐵芯4上安裝兩根卷線2及3而構(gòu)成變壓器。另外，圖2中所示的構(gòu)造為本發(fā)明之一例，但是本發(fā)明并不限定于該構(gòu)造。例如也可以將三根以上的卷線安裝到卷繞鐵芯上。(第二實施方式)下面，就本發(fā)明的第二實施方式進(jìn)行說明。在第二實施方式中，制造如上所述的方向性電磁鋼板。圖3為表示第二實施方式的方向性電磁鋼板的制造方法的流程圖。在第二實施方式中，首先，鑄造方向性電磁鋼板用的鋼水，制作板坯(步驟Si)。鑄造方法無特別限定。鋼水含有例如0. 02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 01質(zhì)量％ 0. 15質(zhì)量％的Mn、0. 01質(zhì)量％ 0. 05質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 002 質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Te。鋼水可以還含有S， 也可以還含有％。但是，3及％的總含量為0.001質(zhì)量％ 0.050質(zhì)量％。另外，鋼水也可以還含有0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Bi。鋼水的剩余部分包含剩余部分!^e及不可避免的雜質(zhì)。這里，就上述的鋼水的組成的數(shù)值限定理由進(jìn)行說明。C具有抑制板坯加熱時的晶粒的成長的作用等各種作用。當(dāng)C含量不足0. 02質(zhì)量％時，不能充分得到這些作用的效果。例如板坯加熱后的晶體粒徑變大，鐵損變大。另一方面，當(dāng)C含量超過0. 10質(zhì)量％時，需要長時間進(jìn)行冷軋后的脫碳退火，成本上升。另外，脫碳會不完全，稱為磁時效的磁性容易變差。因此，C含量設(shè)定為0.02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％。 另外，優(yōu)選C含量為0. 05質(zhì)量％以上且0. 09質(zhì)量％以下。Si是對提高方向性電磁鋼板的電阻、降低構(gòu)成鐵損的一部分的渦電流損耗極為有效的元素。當(dāng)Si含量不足2.5質(zhì)量％時，不能充分地抑制渦電流損耗。另一方面，當(dāng)Si含量超過4. 5質(zhì)量％時，加工性降低。因此，Si含量設(shè)定為2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％。Mn為形成影響二次再結(jié)晶的抑制劑即MnS及/或者M(jìn)Me的重要元素。當(dāng)Mn含量不足0.01質(zhì)量％時，不能形成足夠量的MnS及Mr^e。一方面，當(dāng)Mn含量超過0. 15質(zhì)量％ 時，使MnS及MMe在板坯加熱時難以固溶。另外，MnS及MMe的沉淀容易變得粗大，難以控制成作為抑制劑起作用的大小。因此，將Mn含量設(shè)定為0. 01質(zhì)量％ 0. 15質(zhì)量％。S為與Mn反應(yīng)而形成抑制劑的重要元素。當(dāng)S含量不足0. 001質(zhì)量％或者超過 0.050質(zhì)量％時，就不能充分地得到抑制劑的效果。因此，S含量設(shè)定為0.001質(zhì)量％ 0. 050 質(zhì)量 ％。%為與Mn反應(yīng)而形成抑制劑的重要元素，也可以同時含有S。但是，當(dāng)3及％的總含量不足0.001質(zhì)量％或者超過0.050質(zhì)量％時，不能充分地得到抑制劑的效果。因此， S及％的總含量設(shè)定為0. 001質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％。酸溶性Al為形成作為抑制劑的AlN的重要要素。當(dāng)酸溶性Al的含量不足0. 01% 時，不能形成足夠量的A1N，抑制劑強(qiáng)度不足。另一方面，當(dāng)酸溶性Al的含量超過0.05% 時，AlN就粗大化，抑制劑強(qiáng)度降低。因此，酸溶性Al的含量設(shè)定為0.01質(zhì)量％ 0.05質(zhì)量％。N為與酸溶性Al反應(yīng)而形成AlN的重要元素。當(dāng)N含量不足0. 002質(zhì)量％或者超過0. 015質(zhì)量％時，不能充分地得到抑制劑的效果。因此，N含量設(shè)定為0. 002質(zhì)量％ 0.015質(zhì)量％。另外，優(yōu)選N含量為0.006質(zhì)量％以上。Te為強(qiáng)化抑制劑、有助于磁通密度的提升的重要元素。另外，Te也具有將晶粒的形狀向軋制方向延長的作用。當(dāng)Te含量不足0. 0005%時，不能充分得到這些作用的效果。 另一方面，當(dāng)Te含量超過0. 1000質(zhì)量％時，軋制性降低。因此，Te含量設(shè)定為0. 0005質(zhì)
量％ 0. 1000質(zhì)量％。當(dāng)Bi與Te同時含有時，使磁通密度進(jìn)一步提升。當(dāng)Bi含量不足0.0005%時，不能充分地得到這些作用的效果。另一方面，當(dāng)Bi含量不足0. 1000質(zhì)量％時，軋制性降低。 因此，鋼水中含有Bi時，其含量設(shè)定為0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％。另外，作為使二次再結(jié)晶穩(wěn)定化的元素，可以含有選自由Sn、Sb、Cu、Ag、As、M0、Cr、 P、Ni、B、Pb、V、Ge、及Ti組成的組中的一種以上的元素。但是，若這些元素的總含量不足 0. 0005%，則不能充分得到二次再結(jié)晶的穩(wěn)定化的效果。另一方面，若這些元素的總含量超過1. 0000質(zhì)量％，則效果飽和，僅使成本上升。因此，當(dāng)含有這些元素時，優(yōu)選其總含量為 0. 0005質(zhì)量％以上，且優(yōu)選為1.0000質(zhì)量％以下。在第二實施方式中，由這樣的組成的鋼水制作板坯之后，將板坯加熱到1280°C以上的溫度(步驟S2)。當(dāng)將此時的加熱溫度設(shè)定為低于1280°C時，不能將MnS、Mr^e、及AlN 等抑制劑充分固溶。因此，板坯加熱的溫度設(shè)定為1280°C以上。另外，從保護(hù)設(shè)備的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選板坯加熱的溫度設(shè)定為1450°C以下。隨后，進(jìn)行板坯的熱軋，由此得到熱軋鋼板(步驟S3)。熱軋鋼板的厚度無特別限定，例如設(shè)定為1. 8mm 3. 5mm。之后，進(jìn)行熱軋鋼板的退火，由此得到退火鋼板(步驟S4)。退火的條件無特別限定，例如在750V 1200°C的溫度下進(jìn)行30秒 10分鐘。通過該退火，磁特性得以提升。接著，進(jìn)行退火鋼板的冷軋，由此得到冷軋鋼板(步驟S5)。冷軋可以僅進(jìn)行一次，也可以期間一邊進(jìn)行中間退火，一邊進(jìn)行多次冷軋。中間退火優(yōu)選例如在750°C 1200°C 的溫度下進(jìn)行30秒 10分鐘。另外，也可以中間不進(jìn)行退火鋼板的溫度超過600°C的中間退火，而進(jìn)行多次冷軋。此時，在冷軋之間，施加300°C以下程度的退火時，磁特性就得以提升。另外，若不進(jìn)行上述那樣的中間退火而進(jìn)行冷軋，則有時會難以得到均一的特性。 另外，若一邊在中間進(jìn)行中間退火，一邊進(jìn)行多次的冷軋，則雖然容易得到均衡的性能，但是有時磁通密度會變低。因此，優(yōu)選根據(jù)最終得到的方向性電磁鋼板所要求的特性及成本， 決定冷軋次數(shù)及中間退火的有無。另外，無論哪一種情況，都優(yōu)選最終冷軋的壓下率設(shè)定為80% 95%。冷軋后，在900°C以下的含有氫氣、氮?dú)獾臐駶櫄夥罩袑滠堜摪暹M(jìn)行脫碳退火， 由此得到脫碳退火鋼板(步驟S6)。脫碳退火鋼板中C含量設(shè)定為例如20ppm以下。另外， 關(guān)于脫碳退火的條件的詳情，后面敘述。隨后，向脫碳退火鋼板的表面涂布以MgO為主要成分的退火分離劑(粉末)，將脫碳退火鋼板卷取成卷狀。并且，對卷狀的脫碳退火鋼板進(jìn)行間歇式的最終退火，由此得到卷狀的最終退火鋼板(步驟S7)。另外，關(guān)于最終退火的條件的詳情，后面敘述。之后，進(jìn)行卷狀的最終退火鋼板的解卷繞及退火分離劑的去除。接著，向最終退火鋼板的表面涂布以磷酸鋁及膠體二氧化硅為主成分的漿液，對其進(jìn)行燒結(jié)，形成絕緣覆膜 (步驟S8)。這樣，能夠制造方向性電磁鋼板。(第三實施方式)下面，對本發(fā)明的第三實施方式進(jìn)行說明。在第三的實施方式中也制造上述那樣的方向性電磁鋼板。圖4為表示第三實施方式的方向性電磁鋼板的制造方法的流程圖。在第三實施方式中，首先進(jìn)行方向性電磁鋼板用的鋼水的鑄造，制作板坯(步驟 Sll)。鑄造方法無特別限定。鋼水例如含有0.02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、2.5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 05質(zhì)量％ 0. 50質(zhì)量％的Mn、0. 010質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％的酸溶性 A1、0. 001質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的！"e。鋼水也可以還含有S，也可以還含有％。但是，3及％的總含量為0.02質(zhì)量％以下。另外，鋼水也可以還含有0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Bi。鋼水的剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)。這里，就上述的鋼水的組成的數(shù)值限定理由進(jìn)行說明。在第三的實施方式中，與第二實施方式不同，作為抑制劑(Al，Si)，使用N。因此，無需析出MnS。從而，Mn、3及％的含量與第二實施方式不同。其他的要素的數(shù)值限定理由與第二實施方式同樣。在第三實施方式中，Mn具有提高比電阻、降低鐵損的作用。另外，Mn也具有抑制熱軋中的開裂的發(fā)生的作用。當(dāng)Mn含量不足0. 05質(zhì)量％時，不能充分得到這些作用的效果。另一方面，當(dāng)Mn含量超過0.50質(zhì)量％時，磁通密度降低。因此，Mn含量設(shè)定為0.05質(zhì)量％ 0. 50質(zhì)量％。在第三實施方式中，由于S及％對磁特性有不良影響，所以它們的總含量設(shè)定為 0. 02質(zhì)量％以下。在第三實施方式中，由這些組成的鋼水制作板坯之后，將板坯加熱到低于1280°C的溫度(步驟S12)。隨后，與第二實施方式同樣地操作，進(jìn)行熱軋(步驟S； )、退火(步驟S4)、及冷軋 (步驟S5)。之后，與第二實施方式同樣地操作，進(jìn)行脫碳退火(步驟S6)、退火分離劑的涂布及最終退火(步驟S7)、以及絕緣覆膜的形成(步驟S8)。另外，在第三實施方式中，在從冷軋(步驟結(jié)束到退火分離劑的涂布及最終退火(步驟S7)的開始之間，進(jìn)行鋼板的氮化處理，使鋼板的N含量上升，在鋼板中作為抑制劑形成仏1，31川(步驟319)。作為氮化處理，進(jìn)行在含有氨等具有氮化能力的氣體的氣氛中的退火(氮化退火)。氮化處理(步驟S19)可以在脫碳退火(步驟S6)之前或者之后的任一時間進(jìn)行。另外，氮化處理(步驟S19)可以與脫碳退火(步驟S6)同時進(jìn)行。這樣，能夠制造方向性電磁鋼板。(脫碳退火的條件)下面，對第二實施方式及第三實施方式中的脫碳退火的條件的詳情進(jìn)行說明。在這些實施方式中，將脫碳退火中的升高到800°C的升溫速度設(shè)定為30°C /秒以上且100°C /秒以下。當(dāng)在這樣的條件下進(jìn)行脫碳退火時，如上述的實驗中明確的那樣，得到形狀比C的平均值Cave為2以上、長度D的平均值Dave為IOOmm以上的晶粒，方向性電磁鋼板變得適宜于卷繞鐵芯及使用該卷繞鐵芯的變壓器。當(dāng)升高到800°C的升溫速度低于30°C /秒時，磁通密度的值(B8)就達(dá)不到1. 94T。 當(dāng)升高到800°C的升溫速度超過100°C /秒時，平均值Dave就低于100mm，方向性電磁鋼板就不適宜于卷繞鐵芯及使用該卷繞鐵芯的變壓器。另外，也可以在脫碳退火之前進(jìn)行這樣的升溫。例如，可以將升溫爐和脫碳退火爐設(shè)置在不同的線路上，也可以在同一線路上，將它們作為不同設(shè)備來設(shè)置。該升溫氣氛無特別限定。例如可以在氮?dú)饧皻錃獾幕旌蠚夥?、氮?dú)鈿夥铡駶櫄夥?、或者干燥氣氛中進(jìn)行，特別優(yōu)選在氮?dú)饧皻錃獾幕旌蠚夥?、或者氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行。另外，從升溫后到脫碳退火開始的氣氛及溫度無特別限定。可以在大氣中放冷，也可以冷卻到室溫。另外，控制升溫速度的方法無特別限定。例如通常也可以在使用利用了輻射熱的輻射管或者硅碳棒發(fā)熱體的脫碳退火設(shè)備的前段，設(shè)置感應(yīng)加熱裝置或者通電加熱裝置等電加熱裝置。(最終退火的條件)下面，就第二實施方式及第三實施方式中的最終退火條件的詳情進(jìn)行說明。在這些實施方式中，在最終退火時，例如在氮?dú)饧皻錃獾幕旌蠚夥罩猩郎?，使二次再結(jié)晶出現(xiàn)。之后，切換成氫氣氣氛，在1100°c 1200°C的退火溫度下保持20小時左右。 其結(jié)果，N、S、&k等雜質(zhì)擴(kuò)散到脫碳退火鋼板外而被除去，磁特性變得良好。另外，通過二次再結(jié)晶形成{110}<001>取向的晶粒。進(jìn)而，在這些實施方式中，在最終退火時，將750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中的升溫速度設(shè)定為20°C /小時以下。在這樣的條件下進(jìn)行最終退火時，如上述的實驗明確的那樣，二次再結(jié)晶的行為變得穩(wěn)定。一般認(rèn)為含有Te的脫碳退火鋼板與不含有Te的脫碳退火鋼板相比，二次再結(jié)晶的開始溫度向高溫側(cè)轉(zhuǎn)變，所以二次再結(jié)晶的行為就變得不穩(wěn)定，就容易發(fā)生由細(xì)晶粒構(gòu)成的二次再結(jié)晶不良部分。對此，由于在第二實施方式及第三實施方式中，立足于上述的實驗結(jié)果，將升溫速度設(shè)定為適當(dāng)?shù)乃俣?，所以能夠?qū)⒍卧俳Y(jié)晶的行為穩(wěn)定化。另外，雖然升溫速度的下限無特別限定，但是從退火設(shè)備及工業(yè)上的生產(chǎn)率的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中的升溫速度為3°C /小時以上。另外，如上所述，從特性及生產(chǎn)率的觀點(diǎn)來看，最終退火的初始階段的氣氛設(shè)定為氮?dú)饧皻錃獾幕旌蠚夥?。?dāng)提高氮?dú)夥謮簳r，二次再結(jié)晶就有穩(wěn)定化的傾向，當(dāng)降低氮?dú)夥謮簳r，雖然提升了磁通密度，但是二次再結(jié)晶就有不穩(wěn)定的傾向。另外，可以在最終退火的升溫的過程中進(jìn)行穩(wěn)定化退火。若進(jìn)行穩(wěn)定化退火，則能減少作為退火分離劑的主成分的MgO粉末中所含的水分，能夠提升絕緣覆膜(玻璃覆膜) 對基材的密合性。實施例下面，對本發(fā)明人等進(jìn)行的實驗進(jìn)行說明。這些實驗的條件等為確認(rèn)本發(fā)明的可實施性及效果而采用的例子，但是本發(fā)明并不限定于這些例子。(第一實驗)首先，用實驗室的真空熔煉爐制作含有表1中所示的成分的、剩余部分由及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的板坯。隨后，在1350°C下進(jìn)行1小時板坯的退火(板坯加熱)，之后， 進(jìn)行熱軋而得到熱軋鋼板。表1
成分(質(zhì)量％)CSiMnS酸溶性 AlNTe板坯A . 3.250.080.0260.030.0080.000板坯Bδ. 3.230.080.0250.030.0080.007接著，在1100°C下，進(jìn)行120秒的熱軋鋼板的退火，得到退火鋼板。隨后，進(jìn)行退火鋼板的酸洗，之后，進(jìn)行退火鋼板的冷軋，得到厚度為0. 23mm的冷軋鋼板。接著，在850°C的濕氫中，進(jìn)行150秒的冷軋鋼板的脫碳退火，得到脫碳退火鋼板。在脫碳退火時，如圖2所示，將到800°C為止的升溫速度在10°C /秒 1000°C /秒的范圍內(nèi)變更。隨后，向脫碳退火鋼板的表面上，通過水漿料涂布以MgO為主要成分的退火分離劑。之后，以曲率半徑成為750mm的方式使脫碳退火鋼板彎曲之后進(jìn)行最終退火，得到最終退火鋼板。在最終退火時，如表2所示，將到750°C以上且1150°C以下為止的平均升溫速度在10°C /小時 50°C /小時的范圍內(nèi)變更。另外，最終退火的最高到達(dá)溫度設(shè)定為1150°C， 在1150°C下進(jìn)行20小時的等溫退火。隨后，對最終退火鋼板進(jìn)行水洗，之后，剪切成單板磁氣測定用尺寸。接著，向最終退火鋼板的表面涂布以磷酸鋁及膠體二氧化硅為主要成分的絕緣覆膜材料，對其進(jìn)行燒結(jié)，形成絕緣覆膜。由此得到方向性電磁鋼板的試樣。另外，各個條件制作10個試樣。并且，測定各試樣的磁通密度的值(B8)。另外，在測定磁通密度之后，去除絕緣覆膜及陶瓷覆膜，測定由細(xì)晶粒構(gòu)成的區(qū)域(二次再結(jié)晶不良部)的面積率R。進(jìn)而，測定各試樣的晶粒的形狀比C及軋制方向的長度D。另外，面積率R、形狀比C及長度D經(jīng)過如下的處理來測定。即，首先，在除去絕緣覆膜及陶瓷覆膜之后，進(jìn)行酸洗，用油性筆繪制出能夠放大地識別的粒界。隨后，用市售的圖像掃描裝置，取得鋼板的表面的圖像，用市售的圖像解析軟件，解析該圖像。另外，在細(xì)晶粒的確定中需要測定晶體粒徑，在該實驗中，測定當(dāng)量圓直徑作為晶體粒徑。并且，對于每個條件，計算出面積率R的平均值Rave、磁通密度的值(B^的平均值 B8ave、形狀比C的平均值Cave的平均值Cave'、長度D的平均值Dave的平均值Dave'。 進(jìn)而，將平均值Rave為1以下、平均值B8ave為1. 940T以上、平均值Cave ‘為2以上、平均值Dave'為IOOmm的試樣判定為良好(〇)，除此以外的判定為不好(X)。將這些結(jié)果表示于表2中。表權(quán)利要求
1.一種方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有下述工序?qū)迮骷訜岬?280°C以上的工序，所述板坯含有0. 02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、2. 5 質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 01質(zhì)量％ 0. 15質(zhì)量％&Μη、0. 001質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％ 的S、0. 01質(zhì)量％ 0. 05質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 002質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005 質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Te，剩余部分包含！^及不可避免的雜質(zhì)； 進(jìn)行所述板坯的熱軋而得到熱軋鋼板的工序； 進(jìn)行所述熱軋鋼板的退火而得到退火鋼板的工序； 進(jìn)行所述退火鋼板的冷軋而得到冷軋鋼板的工序； 進(jìn)行所述冷軋鋼板的脫碳退火而得到脫碳退火鋼板的工序； 將所述脫碳退火鋼板卷取成卷狀的工序； 進(jìn)行所述卷狀的脫碳退火鋼板的最終退火的工序，在所述脫碳退火時或者所述脫碳退火前的所述冷軋鋼板的升溫時，以30°C /秒以上且 IOO0C /秒以下的速度將所述冷軋鋼板升溫至800°C以上的溫度，在所述最終退火時的所述脫碳退火鋼板的升溫時，在750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中，以20°C /小時以下的速度使所述脫碳退火鋼板升溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于， 所述板坯還含有Se,S及k的總含量為0. 001質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％。
3.一種方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，具有下述工序?qū)迮髟诘陀?280°C下加熱的工序，所述板坯含有0. 02質(zhì)量％ 0. 10質(zhì)量％的C、 2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si、0. 05質(zhì)量％ 0. 50質(zhì)量％&Μη、0. 010質(zhì)量％ 0. 050質(zhì)量％的酸溶性A1、0. 001質(zhì)量％ 0. 015質(zhì)量％的N、及0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的 Te, S及％的總含量為0. 02質(zhì)量％以下，剩余部分包含F(xiàn)e及不可避免的雜質(zhì)； 進(jìn)行所述板坯的熱軋而得到熱軋鋼板的工序； 進(jìn)行所述熱軋鋼板的退火而得到退火鋼板的工序； 進(jìn)行所述退火鋼板的冷軋而得到冷軋鋼板的工序； 進(jìn)行所述冷軋鋼板的脫碳退火而得到脫碳退火鋼板的工序； 將所述脫碳退火鋼板卷取成卷狀的工序； 進(jìn)行所述卷狀的脫碳退火鋼板的最終退火的工序， 還具有進(jìn)行所述冷軋鋼板或者所述脫碳退火鋼板的氮化退火的工序， 在所述脫碳退火時或者所述脫碳退火前的所述冷軋鋼板的升溫時，以30°C /秒以上且 100°C /秒以下的速度，將所述冷軋鋼板升溫至800°C以上的溫度，在所述最終退火時的所述脫碳退火鋼板的升溫時，在750°C以上且1150°C以下的溫度范圍中，以20°C /小時以下的速度使所述脫碳退火鋼板升溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述板坯還含有 0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Bi。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述板坯還含有 0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Bi。
6.根據(jù)如權(quán)利要求3所述的方向性電磁鋼板的制造方法，其特征在于，所述板坯還含有0. 0005質(zhì)量％ 0. 1000質(zhì)量％的Bi。
7.一種卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板，其特征在于，其含有2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si，剩余部分包含!^e及不可避免的雜質(zhì)， 晶粒的由“軋制方向的長度/板寬方向的長度”表示的形狀比的平均值為2以上， 晶粒的軋制方向的長度的平均值為IOOmm以上， 通過50Hz的頻率施以800A/m的磁場時的磁通密度的值為1. 94T以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的卷繞鐵芯用方向性電磁鋼板，其特征在于， 由當(dāng)量圓直徑小于2mm的晶粒構(gòu)成的區(qū)域的面積率為以下。
9.一種卷繞鐵芯，其是含有方向性電磁鋼板的卷繞鐵芯，其特征在于，所述方向性電磁鋼板含有2. 5質(zhì)量％ 4. 5質(zhì)量％的Si，剩余部分包含！^及不可避免的雜質(zhì)，晶粒的由“軋制方向的長度/板寬方向的長度”表示的形狀比的平均值為2以上，晶粒的軋制方向的長度的平均值為IOOmm以上，通過50Hz的頻率施以800A/m的磁場時的磁通密度的值為1. 94T以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的卷繞鐵芯，其特征在于，所述方向性電磁鋼板中的由當(dāng)量圓直徑小于2mm的晶粒構(gòu)成的區(qū)域的面積率為以
全文摘要
將規(guī)定組成的板坯加熱到1280℃以上。進(jìn)行所述板坯的熱軋而得到熱軋鋼板。進(jìn)行所述熱軋鋼板的退火而得到退火鋼板。進(jìn)行所述退火鋼板的冷軋而得到冷軋鋼板。進(jìn)行所述冷軋鋼板的脫碳退火而得到脫碳退火鋼板。將所述脫碳退火鋼板卷取成卷狀。進(jìn)行所述卷狀的脫碳退火鋼板的最終退火。在所述脫碳退火時或者所述脫碳退火前的所述冷軋鋼板的升溫時，以30℃/秒以上且100℃/秒以下的速度，將所述冷軋鋼板升溫至800℃以上的溫度。在所述最終退火時的所述脫碳退火鋼板的升溫時，在750℃以上且1150℃以下的溫度范圍中，以20℃/小時以下的速度使所述脫碳退火鋼板升溫。
文檔編號C21D9/46GK102361993SQ20108001380
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者久保祐治, 本間穗高, 村上健一, 森重宣鄉(xiāng), 水上和實, 田中幸基, 竹林圣記 申請人:新日本制鐵株式會社