适合小型铁心的电工钢板及其制造方法技术

本发明专利技术是关于主要适合小型变压器、马达、发电机等电气机械的小型铁心使用的，磁性、噪音特性和加工性优良的电工钢板及其制造方法。提出了不仅在磁性上最有利、而且在经济上也有利的，全新的小型铁心用电工钢板及其制造方法。即，该钢板含有Ｓｉ：２．０～８．０重量％、Ｍｎ：０．００５～３．０重量％、Ａｌ：０．００１０～０．０２０重量％，其余实质上是Ｆｅ的组成，轧制方向的磁通密度：Ｂ↓［５０］（Ｌ）和垂直于轧制方向的磁通密度：Ｂ↓［５０］（Ｃ）都是１．７０Ｔ或以上，而且Ｂ↓［５０］（Ｌ）／Ｂ↓［５０］（Ｃ）是１．００５或以上、１．１００或以下。另外希望，在钢板中，自（１００）［００１］取向的位向差是２０°以内的二次再结晶晶粒以５０％或以上、８０％或以下的面积率存在，而且自（１１０）［００１］取向的位向差是２０°以内的二次再结晶晶粒以６％或以上、２０％或以下的面积率存在。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于主要适合小型变压器、马达、发电机等电力机械的小型铁心使用的，磁性、噪音特性和加工性优良的电工钢板及其制造方法。电力机械的小型铁心材料第一要求磁性良好。进而希望噪音性能良好，或者加工性优良。首先，说到磁性。磁性受构成钢板的晶粒的取向的影响很大。尤其是，晶粒的易磁化方向即〔001〕方向平行于钢板面，对于得到优良的磁性上是必要的。以往作为小型电力机械的铁心材料使用的钢板有(1)一般用冷轧钢板或者使其脱碳的钢板，(2)添加Si，而且减少杂质，而降低铁损的无取向电工钢板，(3)利用二次再结晶，使具有高斯取向((110)〔001〕取向)的晶粒优先长大的单取向电工钢板，以及(4)使立方取向((100)〔001〕取向)完善的双取向电工钢板。其中一般冷轧钢板及其脱碳钢板，或者无取向电工钢板，织构的完善弱，〔001〕方向与钢板面平行的晶粒的数目少。因此，和取向电工钢板相比，得不到良好的磁性。另外，单取向电工钢板作为变压器的铁心材料，是最一般使用的。由在高斯取向聚集的晶粒构成的单取向电工钢板，易磁化〔001〕方向沿轧制方向高度聚集。因此，尤其沿轧制方向进行磁化时，显示优良的磁性。但是，在钢板面内也包含最难磁化的〔111〕方向。因此，在沿该方向进行磁化时，磁性是极差的。即，单取向电工钢板适合用于像变压器那样只要一个方向的磁性良好就可以的用途。但是，单取向电工钢板，对像马达或发电机的铁心材料那样在面内的所有方向需要良好的磁性的用途的使用是不利的。很早就有人研究了通过二次再结晶使立方组织完善的双取向电工钢板的制造方法。例如，在特公昭35-2657号公报中公开了通过所谓的横向轧制，利用抑制剂使立方取向晶粒进行二次再结晶的方法。也就是说，沿一方向进行冷轧后，再沿与该方向垂直的方向施加冷轧的“横轧”，进行短时间退火和900～1300℃的高温退火，使之二次再结晶的方法。另外，在特开平4-362132号公报中公开了沿垂直于热轧方向以50～90％的压下率进行冷轧后，利用AlN使立方取向晶粒进行二次再结晶的方法。也就是说，在冷轧后，实施以一次再结晶为目的的退火，接着实施以二次再结晶和纯化为目的的最终成品退火，进行二次再结晶的方法。利用这些二次再结晶的方法，得到钢板面内的〔100〕方向沿轧制方向高度聚集的钢板。因此，轧制方向和垂直于轧制方向的磁性都良好。但是，与轧制方向成45°的方向成为难磁化的〔110〕方向，因而该方向的磁性低劣。由以(100)面作为轧制面的晶体构成的钢板，在轧制面内大量存在易磁化的〔100〕方向，并且不存在难磁化的〔111〕方向。因此，相对以往使用的钢板，由以(100)面作为轧制面的晶体构成的钢板，能够有利地使用于在面内的所有方向需要良好的磁性的用途。特别是由轧制面平行于(100)面、〔001〕方向在轧制面内是无规则的(100)〔uvw〕取向的晶粒构成的钢板，在轧制面内完全没有磁性的各向异性。也就是说，作为马达用的材料是理想的。从这样的认识出发，到目前为止已经试验了使(100)组织完善的方法。所谓使“(100)组织完善的方法”是指“大量地包含以(100)面作为轧制面的晶体”。例如，在特公昭51-942号公报中公开了使冷轧压下率达到85％或以上、最好是90％或以上，在700～1200℃进行1分～1小时的长时间退火的方法。但是，该方法虽然在刚轧制之后(100)组织完善，但在由长时间退火产生的再结晶后，(111)组织也完善。因此，制品得不到优良的磁性。另外，在特公昭57-14411号公报中公开了在冷轧后的再结晶时，控制从γ相向α相的相变区的冷却速度的方法。但是，该方法在再结晶时引起γ相变是前提，因此不能提高具有使α相稳定化作用的Si量。例如在不含C、Mn时，如果Si量约为2重量％或以上，就不会引起γ相变，因此不能使用该方法。也就是说，该方法是不能增加对降低铁损有利的Si量的不利的方法。进而，在特开平5-5126号公报中公开了含有C0.006～0.020重量％的成分的钢进行冷轧后，加热至900～1100℃进行再结晶，然后再在900℃或以下进行再结晶退火的方法。通过该方法得到的磁性，按照该公报的实施例1，轧制方向和垂直轧制方向的磁通密度B50的平均值是1.66～1.68T左右。即，还不能说在钢板面内的〔001〕方向的聚集度高。如以上所述，对无取向电工钢板的制造方法加以改进的以往方法，不能充分地使(100)组织完善。即，磁性的改善不充分。作为层叠钢板而使用的小型变压器的代表形状，已知是如附图说明图1所示的EI铁心。作为这样的EI铁心用材料，现在使用无取向电工钢板和取向电工钢板的两种钢板。在使用无取向电工钢板时，与使用取向电工钢板时相比，铁心的磁性低劣。因为无取向电工钢板比取向电工钢板的钢板磁性水平低。但是，与取向电工钢板相比，无取向电工钢板的制造工艺简单、价格低，因此从经济的观点出发，使用无取向电工钢板。除此之外，取向电工钢板的轧制方向的磁性良好，但垂直于轧制方向的磁性显著地劣化。在作为EI铁心使用时，磁通流跨越轧制方向和垂直于轧制的方向的两个方向。取向电工钢板与无取向电工钢板相比，铁心的磁性良好，但并未形成在磁性上有利的使用方法。对磁性来说，认为轧制方向和垂直轧制方向的两个方向的磁性都良好的双取向电工钢板是最有利的。但是，以往的方法，在双取向电工钢板的制造中，需要生产率极低的横向轧制。因此不能够形成工业的大量生产。另外，像EI铁心这样的小型变压器铁心，磁通流对变成直角部分的影响小。即，与轧制方向成45°方向的磁性低劣的双取向电工钢板也不一定是理想的材料。如上所述，以往的方法作为像EI铁心的小型变压器的铁心材料，没有提供理想的材料。接着说到噪音性能。最近，特别从环境方面考虑，对噪音的限制更加严格，变压器等的噪音正在成为大的问题。因此，降低变压器的噪音已经成为必要条件。为此，变压器的制造厂，对一般认为是噪音的主要因素的磁致伸缩特性保持极大的关心，正在要求材料制造厂降低磁致伸缩。因此，在材料制造厂也应该适应这种要求，对降低电工钢板的磁致伸缩付出大的努力。磁致伸缩是由磁化钢板时的90°磁畴壁移动和旋转磁化引起的。因此，减少90°的磁畴，对减低磁致伸缩是有效的。取向电工钢板，通过利用抑制剂等提高晶粒位向的取向性，在提高磁性的同时，达到减低磁致伸缩。磁致伸缩的减低使180°的磁畴增加，减少了90°磁畴。为了进一步减低磁畴，以往还曾尝试实施能够赋予张力的涂膜或绝缘涂层的方法。该方法是利用对钢板施加拉应力时，180°的磁畴宽度就变窄，90°的磁畴减少的现象。也就是说，是在高温烘烤钢板上的绝缘涂层，利用钢板和绝缘涂层的热膨胀系数的差，对钢板付加张力，来减低磁致伸缩的方法。例如，在特公昭53-28375号公报中公开了使用胶态氧化硅、磷酸铝和铬酸酐制作张力涂层的方法。另外，在特公平5-77749号公报中公开了在钢板上附着TiC、TiN和Ti(C，N)中的至少1种的极薄层而付加张力的方法。但是，这些张力膜和张力涂层几乎都是玻璃质或者陶瓷质的，因此非常硬，冲裁加工时容易剥落。因此，现状是，仅专门使用于几乎不要求冲裁加工性的单取向电工钢板，而对冲裁加工性是重要的必要条件的电工钢板几乎不使用。Fe-Si合金中的Si量如果接近6重本文档来自技高网...

【技术保护点】
电工钢板，其特征在于，含有Ｓｉ：２．０～８．０重量％、Ｍｎ：０．００５～３．０重量％、Ａｌ：０．００１０～０．０２０重量％，其余实质上是Ｆｅ的组成，轧制方向的磁通密度Ｂ↓［５０］（Ｌ）和垂直于轧制方向的磁通密度Ｂ↓［５０］（Ｃ）都是１．７０Ｔ或以上，而且Ｂ↓［５０］（Ｌ）／Ｂ↓［５０］（Ｃ）是１．００５或以上、１．１００或以下。

【技术特征摘要】
JP 1999-12-3 344229/99;JP 1999-12-6 345995/99;JP 11.电工钢板，其特征在于，含有Si2.0～8.0重量％、Mn0.005～3.0重量％、Al0.0010～0.020重量％，其余实质上是Fe的组成，轧制方向的磁通密度B50(L)和垂直于轧制方向的磁通密度B50(C)都是1.70T或以上，而且B50(L)/B50(C)是1.005或以上、1.100或以下。2.权利要求1所述的电工钢板，其中，在钢板中，与(100)〔001〕取向的位向差是20°以内的二次再结晶晶粒以50％或以上、80％或以下的面积率存在，而且与(110)〔001〕取向的位向差是20°以内的二次再结晶晶粒以6％或以上、20％或以下的面积率存在。3.权利要求1或2所述的电工钢板，其中，还含有选自Ni0.01～1.50重量％、Sn0.01～1.50重量％、Sb0.005～0.50重量％、Cu0.01～1.50重量％、Mo0.005～0.50重量％和Cr0.01～1.50重量％中的至少1种。4.权利要求1所述的电工钢板，其中，以频率50Hz的交流、激磁成1.5T时的轧制方向的磁致伸缩和垂直于轧制方向的磁致伸缩之和是8×10-6或以下。5.权利要求4所述的电工钢板，其中，与(100)〔001〕取向的位向差是15°以内的二次再结晶晶粒以30％或以上、70％或以下的面积率存在。6.权利要求1所述的电工钢板，其中，除了绝缘涂层以外的铁基体表面的氧化物量，按氧量换算抑制在每一面是1.0g/m2或以下。7.权利要求1、4或6所述的电工钢板，其中，铁基体表面的氧化物和绝缘涂层对钢板造成的张力是5MPa或以下。8.电工钢板的制造方法，其特征在于，热轧含有C0.003～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：冈部诚司，早川康之，今村猛，黑泽光正，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]