極薄電磁鋼板的制作方法
【專利摘要】通過使組成為以質(zhì)量％計含有C：0.007％以下、Si：4％～10％和Mn：0.005％～1.0％且余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，并且使板厚為0.01mm以上且0.10mm以下，而且使截面粗糙度Pa為1.0μm以下，由此，即使在對板厚為0.10mm以下的電磁鋼板實施滲硅處理以增加鋼中Si量的情況下，也得到磁特性不劣化、并且還避免了占空系數(shù)的劣化的鐵損特性。
【專利說明】極薄電磁鋼板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及適合用于電抗器等的極薄電磁鋼板。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，電磁鋼板的鐵損通常隨著勵磁頻率的提高而急劇上升。然而，現(xiàn)實情況是為了鐵芯的小型化、高效率化，變壓器和電抗器的驅(qū)動頻率正在高頻化。
[0003]因此，電磁鋼板的鐵損增大導(dǎo)致發(fā)熱成為問題的情況增加。
[0004]眾所周知，為了降低電磁鋼板的鐵損，增加Si含量以提高固有電阻的方法是有效的。然而，若鋼板中的Si量超過3.5質(zhì)量％，則加工性顯著劣化，因而作為現(xiàn)有電磁鋼板制造方法的利用軋制的方法難以制造這種高Si鋼板。[0005]因此，為了得到高Si鋼板而開發(fā)了各種方法。
[0006]例如，專利文獻I中公開了一種方法，通過在1023°C~1200°C的高溫下將含有SiCl4的氣氛氣體噴吹至鋼板，得到Si含量高的電磁鋼板。
[0007]另外，專利文獻2中公開了一種方法，通過熱軋制造Si含量為4.5質(zhì)量％~7質(zhì)量％的加工性差的高Si鋼板。
[0008]此處，為了降低鐵損，降低板厚是有效的。在上述方法中，利用熱軋的方法在降低板厚方面存在極限，因此利用SiCl4的方法被工業(yè)化，其被稱作滲硅處理。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特公平5-49745號公報
[0012]專利文獻2:日本特公平6-57853號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的問題
[0014]然而可知，通過對板厚薄的鋼板進行滲硅處理來增加鋼中Si量的情況下，磁特性有時會劣化。
[0015]進一步還可知，鋼板大多被層疊使用，此時占空系數(shù)有時會大幅降低。
[0016]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)狀而開發(fā)的，目的在于提出即使在對板厚為0.1Omm(IOOym)以下的電磁鋼板實施滲硅處理以增加鋼中Si量的情況下，磁特性也不劣化、并且還避免了占空系數(shù)的降低的鐵損特性優(yōu)良的極薄電磁鋼板。
[0017]用于解決問題的方法
[0018]以下，對于使本發(fā)明獲得成功的實驗進行說明。
[0019]〈實驗1>
[0020]對以質(zhì)量％計含有C:0.0045%、S1:3.40%和Mn:0.10%的鋼坯實施熱軋，制成板厚:2.0mm的熱軋板。接著,通過酸洗除去氧化皮,然后通過冷軋加工成板厚:0.05mm的最終板厚。之后，以1000°C至1200°C的各種溫度和100秒至1400秒的各種時間的條件在(10%SiCl4+90% N2)氣氛中進行滲硅處理。上述滲硅處理不論在何種條件下均通過事先計算來考量實施，以使Si量在板厚方向上均勻地達到6.5質(zhì)量％。因此，所有得到的樣品的Si量均大致恒定為6.5質(zhì)量％。
[0021]按照JIS C2550記載的方法對這些樣品的磁特性進行測定。
[0022]圖1中示出滲硅時間與鐵損W5/lk(磁通密度:0.5T、頻率:1000Hz時的鐵損)的關(guān)
系O
[0023]由該結(jié)果可知，通過將滲硅時間延長一定時間以上，鐵損會降低。
[0024]另外，按照JIS C2550中記載的方法對鋼板的占空系數(shù)進行測定。
[0025]其結(jié)果可知，處理時間(滲硅時間)越長則占空系數(shù)越高，鐵損特性越良好。
[0026]對于占空系數(shù)而言，鋼板的表面粗糙度會對其造成大幅的影響，因而對各個樣品的表面粗糙度進 行了考察。表面粗糙度按照Jis B0633’01中規(guī)定的方法進行測定。測定裝置的觸針前端半徑為2 μ m。在圖2中以與鐵損特性的關(guān)系的形式示出所得到的結(jié)果。
[0027]如該圖中所示，可知截面粗糙度Pa越小則鐵損越低，鐵損特性越良好。
[0028]此處，截面粗糙度Pa是指JIS Β0601?1中規(guī)定的輪廓曲線(截面曲線)的算術(shù)平均高度。
[0029]鐵損隨著表面粗糙度的增加而劣化的理由據(jù)認為是由于，表面的凹凸通常會妨礙磁壁的移動。因此，為了考察是否只是表層的影響，通過激光形式的形狀測定機詳細考察了鋼板截面的形狀。
[0030]其結(jié)果可知，表面的凹凸與背面的凹凸大致一致。即，可以說表面粗糙度大的樣品并非只在表面具有凹凸，板也呈細微的波浪。認為這是經(jīng)過滲硅處理且板厚薄的鋼板所特有的現(xiàn)象。
[0031]在圖3 (a)~(d)中示出考察本實驗中得到的樣品的表面粗糙度的結(jié)果的一部分。需要說明的是，分別以截面粗糙度Pa和算術(shù)平均粗糙度Ra計，測定表面粗糙度，這些值和鐵損W5/lk的值也在圖3中一并示出。
[0032]若著眼于截面粗糙度Pa與鐵損W5/lk的關(guān)系，圖3的情況與圖2的情況一樣，Pa與W57lk之間也具有良好的相關(guān)性，隨著Pa減小，W5/lk降低。與此相對，對于算術(shù)平均粗糙度Ra與鐵損W5/lk的關(guān)系而言，若比較圖3的(a)、(c)則可知，盡管相對于圖3 (c)的Ra:0.61 μ m，圖 3 (a)的 Ra 小，為 0.58 μ m，但是圖 3 (a)的 W5/lk 為 7.8ff/kg,是高于圖 3 (c)的 W5/lk:5.3W/kg的值。
[0033]因此認為，在板厚薄的鋼板上可確認到起伏的情況下，作為標記表面性狀的參數(shù)，并非通常的算術(shù)平均粗糙度Ra而是考慮了截面曲線的截面粗糙度Pa更為適合。
[0034]如圖1所示，若延長滲硅時間，則截面粗糙度Pa減小、即起伏減小，其理由雖不明確，但本發(fā)明人認為其理由如下。
[0035]在使用了四氯化硅的滲硅處理中，認為會發(fā)生如下反應(yīng)。
[0036]SiCl4+5Fe — Fe3Si+2FeCl2
[0037]即，F(xiàn)e的一部分被Si置換，形成氯化物的氣體并被排出至體系外。認為此時，通過體積小的Si的置換而進行反應(yīng)的鋼板表面發(fā)生體積收縮。如果最終的滲硅量相同，則該體積收縮的總量相同，但退火時間越短則單位時間的變化越大。認為，若該單位時間的變化劇烈，則會成為板產(chǎn)生起伏的主要原因。[0038]本發(fā)明中重要的是，鋼板的起伏是使磁性劣化的原因，而非退火時間的長短。即認為，即使退火時間短，只要鋼板沒有起伏，則磁性就不會劣化。
[0039]此處，作為消除起伏來減小截面粗糙度Pa的方法，可以考慮:降低滲硅處理時為了使鋼板無翹曲地進行通板而賦予的線張力的方法；間斷地實施滲硅處理的方法；和在滲硅處理時使鋼板沿著支撐輥；等方法。
[0040]但是，在工業(yè)生產(chǎn)電磁鋼板時，由于如本實驗中所進行的那樣延長退火時間會損害生產(chǎn)率，因而不優(yōu)選。
[0041]因此，明確了如下新的發(fā)現(xiàn):在上述方法之中，應(yīng)用了降低線張力的方法的結(jié)果是，盡管確認到算術(shù)平均粗糙度Ra有降低的傾向，但截面粗糙度Pa不一定會降低。據(jù)推測，可能是隨著線張力降低，板寬度方向的拉伸力也降低，因此無法改善起伏。
[0042]需要說明的是，盡管在后述的實施例中進行了披露，但是在實用上難以采取延長退火時間的的方法的情況下，優(yōu)選采用包括降低線張力在內(nèi)、間斷地對鋼板應(yīng)用用于滲硅處理的氣氛等2種以上的方法。
[0043]另外，在工業(yè)制造電磁鋼板的情況下，由于在滲硅處理時所賦予的線張力的影響，鋼板的起伏大多與軋制方向平行地產(chǎn)生。因此，線狀地測定截面粗糙度Pa時，需要在與軋制方向成直角的方向進行測定。本說明書中的該測定是在與軋制方向成直角的方向進行測定的。[0044]如上所述，本發(fā)明人查明在通過對板厚薄的電磁鋼板進行使用SiCl4的滲硅處理而增大鋼中Si量時所擔憂的磁特性的劣化和占空系數(shù)的降低的原因，將其轉(zhuǎn)換為截面粗糙度Pa并加以限制，由此，成功地避免了該問題。
[0045]本發(fā)明立足于上述見解。
[0046]即，本發(fā)明的要點構(gòu)成如下。
[0047]1.一種極薄電磁鋼板，包含以質(zhì)量％計含有C:0.007%以下、S1:4~10%和Mn:0.005~1.0 %且余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的組成，其特征在于，滿足板厚為0.01mm以上且0.1Omm以下且截面粗糙度Pa為1.0 μ m以下。
[0048]2.如上述I所述的極薄電磁鋼板，以質(zhì)量％計,還含有選自N1:0.010~1.50%、Cr:0.01 ~0.50 %、Cu:0.01 ~0.50 %、P:0.005 ~0.50 %、Sn:0.005 ~0.50 %、Sb:0.005 ~0.50%,Bi:0.005 ~0.50%,Mo:0.005 ~0.100%和 Al:0.02 ~6.0%中的至少一種。
[0049]發(fā)明效果
[0050]根據(jù)本發(fā)明，可以有效地避免以往在通過對板厚薄的電磁鋼板進行使用SiCl4的滲硅處理而增大鋼中Si量時所擔憂的磁特性的劣化和占空系數(shù)的降低，從而可以穩(wěn)定地得到磁特性優(yōu)良的極薄電磁鋼板。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0051]圖1是示出滲硅處理時間與鐵損W5/lk的關(guān)系的圖。
[0052]圖2是示出鋼板的截面粗糙度Pa與鐵損W5/lk的關(guān)系的圖。
[0053]圖3是將粗糙度測定中得到的截面曲線與截面粗糙度Pa、算術(shù)平均粗糙度Ra和鐵fe W5/lk 一起示出的圖。[0054]圖4是示出在連續(xù)生產(chǎn)線中間斷或連續(xù)地進行滲硅處理時噴吹噴嘴和屏蔽板的配置狀態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0055]下面，具體說明本發(fā)明。
[0056]首先，對在本發(fā)明中將鋼板的成分組成限定為上述范圍的理由進行說明。需要說明的是，只要沒有特別聲明，下文中表示成分組成的％是指質(zhì)量％。
[0057]C:0.007% 以下
[0058]C會引起磁時效導(dǎo)致的磁特性劣化，因而期望極力減少C。但是，難以完全除去C，為了達到這一目的需要很高的制造成本。因此，將C量設(shè)為0.007%以下。需要說明的是，只要在該范圍內(nèi)，即使殘存有C，磁特性方面也沒有問題。
[0059]S1:4%~10%
[0060]在最終制品板中，Si是 提高鋼的電阻率、改善鐵損所必需的元素。在以滲硅處理為前提的本發(fā)明中，Si量需要為4%以上。另一方面，若超過10%，則飽和磁通密度顯著降低，因此，將Si量限定為4%~10%的范圍。
[0061]Mn:0.005%~1.0%
[0062]Mn作為熱軋時的加工性的改善成分而有效發(fā)揮作用。然而，若含量低于0.005%，則加工性的改善效果??；另一方面，若超過1.0%，則飽和磁通密度降低，磁特性劣化，因此，將Mn量限定為0.005%~1.0%的范圍。
[0063]上面，對于基本成分進行了說明，但在本發(fā)明中，除此以外還可以根據(jù)需要適當?shù)睾羞x自 Ni:0.010 % ~1.50 %、Cr:0.01 % ~0.50 %、Cu:0.01 % ~0.50 %、P:0.005%~0.50%, Sn:0.005%~0.50%, Sb:0.005%~0.50%, B1:0.005%~0.50%,Mo:0.005% ~0.100%和 Al:0.02% ~6.0 % 中的至少一種。
[0064]即，可以為了提高磁特性而添加Ni。然而，在含量低于0.010%的情況下，磁特性的提高量小；另一方面，若超過1.50%，則飽和磁通密度降低，磁特性劣化，因此，將Ni量設(shè)為 0.010%~1.50%。
[0065]另外，出于降低鐵損的目的，可以單獨或者復(fù)合含有Cr:0.01%~0.50%、Cu:0.01%~0.50%、P:0.005%~0.50%和 Al:0.02%~6.0%。
[0066]進而，出于提高磁通密度的目的，可以單獨或者復(fù)合含有Sn:0.005%~0.50%、Sb:0.005%~0.50%、B1:0.005%~0.50%和 Mo:0.005%~0.100%。在各自的添加量少于下限量的情況下，沒有提高磁特性的效果；另一方面，若超過上限量，則飽和磁通密度降低，磁特性劣化。
[0067]接著，對在本發(fā)明中限定電磁鋼板的板厚和截面粗糙度Pa的理由進行說明。
[0068]板厚:0.01mm以上且0.10mm以下
[0069]在本發(fā)明中成為問題的鋼板表面粗糙度導(dǎo)致的磁特性劣化，在板厚薄的情況下顯著地發(fā)生，因此，在本發(fā)明中將作為對象的電磁鋼板的板厚限定為0.1Omm以下。然而，若板厚低于0.01mm，則難以使鋼板通過滲硅處理設(shè)備，因此，將板厚設(shè)為0.01mm以上。
[0070]截面粗糙度Pa: L O μ m以下
[0071]如上所述，本發(fā)明中作為對象的極薄電磁鋼板的磁特性與截面粗糙度Pa高度相關(guān)，通過將Pa降低至1.0 μ m以下，能夠得到優(yōu)良的磁特性。因此，鋼板的表面粗糙度以截面粗糙度Pa計限定為LOym以下。優(yōu)選為0.4 μ m以下、更優(yōu)選為0.3 μ m以下。
[0072]接著，對本發(fā)明鋼板的優(yōu)選制造方法進行描述。
[0073]本發(fā)明中可以利用通常的電磁鋼板的制造方法。
[0074]即如下方法:對使用進行了預(yù)定的成分調(diào)整的鋼水制造的鋼坯進行熱軋，根據(jù)需要實施熱軋板退火，然后實施I次冷軋或夾著中間退火的2次以上的冷軋而制成最終板厚，接著根據(jù)需要對所得到的冷軋鋼板實施退火，然后實施滲硅處理，之后賦予涂層。
[0075]本發(fā)明中，上述工序中使用SiCl4的滲硅處理是必需的。另外，冷軋后，進一步實施一次再結(jié)晶退火、二次再結(jié)晶退火，除去表面的硬質(zhì)覆膜，并對所得到的鋼板實施滲硅處理，可以得到高磁通密度特性，因而是特別優(yōu)選的。這種情況下，即使在除去硬質(zhì)覆膜后再次進行軋制而制成預(yù)定板厚，然后實施滲硅處理，也可以保持高磁通密度。
[0076]下面，具體說明制造工序。
[0077]具有上述成分的鋼水可以用通常的鑄錠法或連續(xù)鑄造法制成鋼坯。另外，也可以用直接鑄造法制造1OOmm以下厚度的薄鑄片。鋼坯以通常的方法進行加熱后進行熱軋，但是也可以在鑄造后不進行加熱而直接供于熱軋。薄鑄片的情況下，既可以進行熱軋，也可以省略熱軋而直接進入以后的工序。關(guān)于熱軋前的鋼坯加熱溫度，從成本方面考慮優(yōu)選為12500C以下的低溫，但在利用二次再結(jié)晶的情況下優(yōu)選加熱至1400°C左右。
[0078]接著，根據(jù)需要實施熱軋板退火。為了得到良好的磁性，熱軋板退火溫度優(yōu)選為800°C以上且1150°C以下。若熱軋板退火溫度低于800°C，則殘留有熱軋中的帶狀組織，難以實現(xiàn)整粒的一次再結(jié)晶組織，磁特性劣化。另一方面，若熱軋板退火溫度超過1150°C，則熱軋板退火后的粒徑過于粗大化，因此在實現(xiàn)整粒的一次再結(jié)晶組織方面極為不利。
[0079]上述的熱壓板退火后，實施I次冷軋或夾著中間退火的2次以上的冷軋，接著根據(jù)需要實施退火，然后進行滲硅處理。使冷軋的溫度上升至100°C~300°C而進行冷軋、以及在冷軋中途進行I次或2次以上的在100°C~300°C范圍的時效處理在提高磁特性方面有效。
[0080]滲硅處理優(yōu)選在1200°C左右的高溫下進行，但如上所述，鋼板產(chǎn)生起伏的情況下，即使降低溫度也沒有影響。另外，作為減少起伏、降低截面粗糙度Pa的方法，除了延長退火時間以外，還可以舉出間斷性的滲硅處理、應(yīng)用支撐輥或降低線張力等，但是在本發(fā)明中對于這些方法不作限定。
[0081]已明確在本發(fā)明中進行的實驗中降低Pa是不容易的，因此認為，至少在控制氣氛而間斷性地進行滲硅處理的同時降低線張力是必要的。
[0082]需要說明的是，間斷性地進行滲硅處理是指在滲硅處理中使進行滲硅的氣氛和不進行滲硅的氣氛反復(fù)交替。具體而言，如果是連續(xù)生產(chǎn)線中的滲硅，可以舉出如圖4(a)所示的方法:在鋼板2的通板方向上設(shè)置2個以上的噴出滲硅的原料氣體的噴嘴1，并且在這些噴嘴之間設(shè)置一對屏蔽來自噴嘴I的原料氣體的屏蔽板3，由此使這些屏蔽板對之間不進行滲硅。
[0083]另外，若使?jié)B硅處理的時間短時間化，則可以得到Si量在板厚表層和中心層中不同的鋼板，其在高頻勵磁時的磁特性良好，因而優(yōu)選。此時，成分組成也以總板厚的平均值進行考慮。在滲硅處理后，為了確保鋼板的絕緣性而賦予絕緣涂層，這在層疊使用的情況下是有效的。
[0084]實施例1
[0085]利用連續(xù)鑄造制造含有C:0.0031 %、S1:3.05%和Mn:0.15%且余量由Fe和不可避的雜質(zhì)構(gòu)成的鋼還，在1150°C下加熱鋼還,然后通過熱軋制成2.0mm厚的熱軋板。接著，在1000°C下進行30秒的熱軋板退火，然后通過冷軋加工成0.075mm的板厚，然后在(10%SiCl4+90% Ar)氣氛中在1100°C下實施600秒的滲硅處理。此時，在退火爐內(nèi)，如圖4(a)所示，按照能夠進行間斷的滲硅處理的方式進行了設(shè)置，在鋼板2的兩表面附近設(shè)置2個以上的噴射原料氣體的噴嘴1，并且在噴嘴間設(shè)置一對屏蔽原料氣體的屏蔽板3，在噴射噴嘴I的附近可以通過原料氣體進行滲硅處理，而在屏蔽板3之間不發(fā)生滲硅。而且，對于一部分樣品來說，如圖4(b)所示，未設(shè)置屏蔽板，利用配置的2個以上的噴嘴I進行連續(xù)的滲硅處理。另外，在進行這些滲硅處理時，對通板時的線張力如表1所示地進行了各種變更。
[0086]所得到的樣品的Si量為5.54%，在板厚方向大致均勻地分布。
[0087]另外，通過JIS C2550所記載的方法測定樣品的磁特性和占空系數(shù)，并且按照JISB0633’ 01的規(guī)定測定截面粗糙度Pa。
[0088]將所得到的結(jié)果一并列于表1中。
[0089]表1
【權(quán)利要求】
1.一種極薄電磁鋼板，包含以質(zhì)量％計含有C:0.007%以下、S1:4~10%和Mn:·0.005~1.0 %且余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)的組成，其特征在于，滿足板厚為0.01mm以上且0.1Omm以下且截面粗糙度Pa為1.0 μ m以下。
2.如權(quán)利要求1所述的極薄電磁鋼板，以質(zhì)量％計，還含有選自N1:0.010~1.50%,Cr:0.01 ~0.50 %、Cu:0.01 ~0.50 %、P:0.005 ~0.50 %、Sn:0.005 ~0.50 %、Sb:·0.005 ~0.50%,Bi:0.005 ~0.50%,Mo:0.005 ~0.100%和 Al:0.02 ~6.0%中的至少一種。
【文檔編號】C22C38/00GK103930584SQ201280055244
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】今村猛, 高島稔, 平谷多津彥 申請人:杰富意鋼鐵株式會社