[发明专利]磁场强度高的单向性电磁钢板的制造方法

说明书

本发明涉及变压器和发电机等电气机器中的铁芯材料用的单向性电磁钢板的制造方法。

单向性电磁钢板必须在轧制方向上具有良好的磁化和铁损特性。磁化特性的好坏取决于在一定磁场中铁芯内感应的磁场强度的大小，磁场强度大的制品可以使铁芯小型化。铁损是向铁芯施加预定的交流磁场时作为热能消耗的电力损失，磁场强度、板厚、表面膜张力、杂质含量、电阻率、晶粒、磁畴宽度等的大小都对铁损的好坏有影响。其中重要的是，磁场强度越大，板厚越薄，铁损越小。

由于现在制造技术的发展，可以工业规模生产例如在板厚0.23mm的钢板中，磁场强度B8(磁矫顽力800A/m时的值)为1.92T、铁损W17/50(50Hz、1.7T时的最大磁化时的值)为0.85W/kg的如此优良的制品。因此作为近年来地球升温的对策，希望开发板厚为0.20、0.18mm等的磁场强度更高的厚度方向的单向性电磁钢板。

具有这种优良磁气特性的单向性电磁钢板，具有铁的易磁化轴即<001>方向与钢板的轧制方向高度一致的晶体组织，在制造工艺的最后加工退火时，一般形成优先地生长巨大的具有被称为所谓戈斯(goss，晶体取向硅钢片)方向的[110]<001>方向的晶粒的所谓二次再结晶现象。

作为使该戈斯方向晶粒优先并充分长大的基本条件，在二次再结晶过程中，存在抑制具有除戈斯方向之外的非优选方向的晶粒的生长的阻止剂，并形成使戈斯方向晶粒优先地容易长成的一次再结晶组织，已是众所周知的事实。

此处，作为阻止剂，一般采用AlN、Mn(S，Se)、Cu₂(S，Se)等的析出物，或还辅助有向Sn、Sb的晶界偏析倾向强烈的成分。另外，一次再结晶组织对于晶粒大小及均匀性、和形成具有戈斯方向晶粒和戈斯方向的对应关系的方向的晶粒向轧制方向一致化的集合组织是很重要的。

以前已知有获得磁场强度高的单向性电磁钢板的方法，例如在日本专利特开昭46-23820号公报中所公开的，用AlN作为阻止剂的方法已众所周知。该方法是通过高温加热厚板，使AlN的阻止剂成分固溶，然后在最终冷轧前的退火中使AlN微细析出，以制造单向性电磁钢板的方法。

另外，在日本专利特开昭62-40315号公报中公开了用后续工序的氮化处理形成AlN阻止制的低温厚板加热的方法。该方法是为了避免高温厚板加热的设备和操作的缺陷而开发的。

在这样的用AlN阻止剂的制造方法中，众所周知如果没有合适的一次再结晶组织就得不到高的磁场强度。一次再结晶组织的形成深受冷轧条件的影响，优选地，一般最终冷轧的压缩率高达81％以上。关于其它的冷轧，已公开有1)日本专利特公昭54-13846号公报中的在强冷轧的路线间进行50～350℃×1分钟以上的时效处理的技术；或2)日本专利特公昭54-29182号公报中的在300～600℃下保持1～30秒的技术。上述1)的技术是意在可逆轧制的技术，上述2)中的技术是意在串列式轧制的技术。

采用串列式轧机的高温轧制，有设备和操作上的技术困难，而现在的技术利用可逆轧制的加工生热进行高温轧制，利用轧制过程中的轧制带卷取后的时效效果。可逆式轧机是将四个、六个等的工作辊串联配置的一般轧机，工作辊的直径越小，辊子越容易变形，通常采用250mm以上的大直径辊子。

另一方面，将六个、十二个、二十个等的辊子集簇状配置的森式多辊轧机或NMS轧机，由于是多角的后备工作辊，可以使用小直径的工作辊。由于单向性电磁钢板含大量的Si，轧制反弹力高，在减小制品板厚度方面用小直径的工作辊更有利。因此，单向性电磁钢板的高温轧制，大多采用集簇型可逆轧机。

另一方面，关于冷压机的工作辊直径，已公开了3)日本专利特公昭50-37130号公报中在轧制的全部路线或后段路线用300mm以下的小直径辊子进行的技术；4)在特开平02-282422号公报中在后段路线用30～100mm的小直径辊在150～230℃之间轧制的技术；5)在特开平05-33056号公报中在前段路线用50～150mm的小直径辊在150～350℃之间轧制的技术；6)在特开平09-287025号公报中随工作辊(40～500mm)的直径增大升高轧制温度(100～350℃)的技术。

现有的电磁钢板用的集簇式轧机，以21、22型为代表的森式多辊轧机是其主流。从确保厚度轧制性的观点出发，主要使用95mm以下的小直径工作辊。例如，上述5)中的技术辊子直径为50～150mm，在实施例中记载了80和90mm的例子。