JPH01309924A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、低コストでしかも圧延方向に良好な磁気特
性を有する方向外電ｍｓ板の製造方法に関する。

（従来の技術） 方向性電磁鋼板は圧延方向の励磁特性と鉄ｂＪ特性に優
れる７！１磁気材料で、変圧器鉄心をはじめとする様々
の電気機器用途に広く用いれている。

ところで、方向性型る１鋼板は、一般の冷延鋼板や無方
向性電磁鋼板に比べ、製造工程が複雑で特殊なために、
コストが非常に高くつく。こうしたことから、方向性電
磁鋼板にあっては製造工程の改善によるコストダウンが
重要な課題となっている。

方向性電磁鋼板の一般的な製造プロセスは、まずスラブ
を１３００℃以上に高温加熱し、ＡＩＮ、ＭｎＳを溶体
化して熱間圧延し、熱延板焼鈍後、１回または中間焼鈍
を伴う２回以上の冷間圧延を行って最終板厚とする。そ
して、脱炭焼鈍により鋼中Ｃを低レベルに下げるととも
に、−次頁結晶を調整する。最後にバッチ炉において１
１００〜１２００℃の仕上焼鈍を行って、二次再結晶を
生じさせるとともに、綱の純化（脱硫・脱窒）を図る、
というもでのである。

スラブの高温加熱は、二次再結晶のインヒビターとなる
ＡＩＮやＭｎＳの分散状態の適正化に不可欠なものある
が、１３００℃以上の加熱には特殊な専用炉が必要とさ
れる上、スケールロスやエネルギーコストの点でも問題
がある。

また脱炭焼鈍は、熱延板焼鈍までの工程においてＡＩ！
、Ｎ、ＭｎＳの分散状態の適正化という意味から必要と
されるＣを磁気特性上問題のないレベルまで下げるため
に行うものであるが、コストが非常に高くつく。

更に仕上焼鈍としての高温長時間焼鈍は、成品の磁気特
性にとっては有害な析出物、とくにＭｎＳの除去のため
に必要とされるが、１１００〜１２００℃いう高温での
長時間に及ぶ処理はコスト上昇の大きな原因となる。す
なわち、方向性Ｆ　ｉｆｆ鋼板のコストダウンを図るた
めには、これらの熱処理の低コスト化が不可欠となって
（る。

熱処理の低コスト化を実現する試みとしては、例えば特
開昭５８−１００６２７号に示される方法がある。

これは、Ｃ０，０２％以下、Ｓｉ５％以下、ＳＯ。

０１５％以下、Ａｉ、０１〜０．０８％、Ｎｏ、０１％
以下の鋼素材を１２７０　℃以下でスラブ加熱し、熱延
、熱延板焼鈍、冷延、−次頁結晶焼鈍を行ったのち、ｗ
４板仮面に平行な１ｃｎ＋当り２℃以上の温度差を付与
する焼鈍を行って二次再結晶を生じさせるというもので
ある。

この方法は、スラブ加熱を１３００　℃未満の温度で行
えばよいので、特殊な専用炉を必要とせず、スケールロ
スやエネルギーコストも低減される。

またｃｌを予め低くしておけるので、工程途中での脱炭
処理が不要となる等のメリットがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この方法ではＡｐ、Ｎのインヒビター効
果が十分に発揮されず、二次再結晶を安定して得ること
が難しい、しかも、二次再結晶処理としてｔ！ｉｌ板板
面板平面に温度差を付与する特殊な焼鈍を必要とし、実
用的な方法とは言えない。

ところで、方向性電磁鋼板については本発明者らも以前
より研究を行っており、有用な製造法をすでにいくつか
提案している。その中の１つが特開昭６２−８３４２１
号（以下、先願とする）の方法である。

これは、基本的には極低炭素（Ｃ５０，０１０％）でＡ
ｌを極微量（０，００３〜０．０１５％）含ませた綱を
素材として用い、熱延−冷延後、所要の条件で一次再結
晶を行わしめる焼鈍と二次再結晶を行わしめる仕上焼鈍
とを行うものである。この方法は、ＡＩＮのインヒビタ
ー効果を有効に引き出すことができ、しかも脱炭焼鈍が
省略できる上、仕上焼鈍もα領域での低温焼鈍で二次再
結晶を発生させることができるので、コスト面で非常に
有利である。

先願の方法はこのように、有効性の高いものであるが、
磁気特性については、これを上進る性能の要求も多く、
より一層の改善が望まれるところである。

本発明は、先願の技術を更に発展させ、その有利性を生
かしながら、より高くかつ安定した磁気特性が確保でき
るようにした方向性電磁鋼板の製造方法の従供を目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、先願技術の適用時における、仕。

上焼鈍工程での二次再結晶挙動、すなわち二次再結晶粒
のゴス方位ｆｌ１０１　　＜００１＞集積度を改善する
有効な手段を見出すべく、鋭意実験、研究を重ねた結果
、下記の如き知見を得た。

二次再結晶粒のゴス方位集積度を高めるには、ＡＩＮの
外に、少量のＭｎＳをインヒビターとして活用する必要
がある。

そして、スラブ加熱温度が１２７０℃以下の低温の条件
下においてＭｎＳのインヒビター効果を有効に引き出す
ためには、Ｍｎ０．０５％〜０．２０％、３０．００３
〜０．０１５％の範囲とすることが重要である。

またこの場合、処理条件としては、熱延の仕上温度を７
００〜９００　℃の範囲とすることが必要であり、更に
熱延Ｆｉ焼鈍及び冷延後の一次再結晶焼鈍を、９５０〜
１０５０℃の高温連続焼鈍とすることが有効である。

本発明は、上記のような知見に基づくものであって、下
記の方法を要旨とする。

Ｃ０，０１％以下、Ｓｉ１．８〜４．０％、Ｍｒ＋０．
０５〜０．２０％、３０．００３〜０．０１５％、Ｓ、
ｏｌ・Ａβａ、ｏｏｓ〜０．０１５％、Ｎ０．００１０
−０゜０１００％含有し、残部はＦｅおよび不可避的不
純物からなるスラブを１２７０℃以下に加熱し、仕上温
度７００〜９００　”Ｃにて熱間圧延を行い、６００℃
以下の温度で巻取ったのち、９５０℃ごえ１０５０℃以
下の温度で１０秒以上１０分以内の連続焼鈍により熱延
板焼鈍を行い、次いで１回または中間焼鈍を伴う２回以
上の冷間圧延を施して最終板厚としたのち、９５０℃ご
え１０５０　℃以下の温度で１０秒以上１０分以内の連
続焼鈍を行って一次再結晶を律しさせ、更に８００℃−
１ｏ　ｏ　ｏ　’ｃの仕上焼鈍により二次再結晶を生じ
させることを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。

〔作　　用〕

以下、本発明の各構成要件について具体的かつ詳細に説
明し、作用を明らかにする。

○　まず使用するスラブの鋼成分の限定理由は次のとお
りである。

Ｃ：鋼中のＣ量が０．０１％をこえると、鉄を員の悪化
や磁気時効の劣化など、磁気特性上好ましくない現象が
顕著となる。よってＣは０．０１％以下とした。なお、
Ｃは、磁気特性上好なければ少ないほど有利であること
から、下限はと（に規定しない。

因に、従来の方向性電磁鋼板は、素材（熱延板）の段階
では０．０２５〜０．０８５％程度のＣを含ませている
のが通例であり、これを冷延以降の過程で脱炭焼鈍によ
り低減して製品Ｃ量としている。これは工程途中までの
Ｃ含有量が、インヒビターとしてのＡｆＮ、ＭｎＳの分
散状態を適正化して最終成品の磁性向上に役立つとの考
えからであるが、本発明はこのようなＣ含有を行わずと
もＡｌ！Ｎ、ＭｎＳをインヒビターとして効果的に作用
させることができるものであり、素材鋼中へのＣ含有は
必要ない。むしろ脱炭焼鈍を省略する意味から予め極低
にしておくことが必要となるのである。

Ｓｌ：比抵抗の増加により鉄を員低減に有効であり、１
．８％以上の含有によりその効果を顕著に示す。しかし
４％を超える含有は冷間圧延を困難とする。したがって
１．８〜４．０％とした。

なお、実際上Ｓｉｌはこの規定のレンジ内において、求
められる磁気特性（鉄損、磁束密度）が得られるように
決められる。

Ｍｎ：ＭｎはＳとともにインヒビターとして作用するＭ
ｎＳを生成し、二次再結晶の安定化に重要な役割を果た
す。しかしＭｎ含有量が０．２０％を超えると１２７０
　”Ｃ以下のスラブ加熱ではＭｎＳの溶体化が十分に行
えず、ＭｎＳのインヒビター効果が発揮されない場合が
ある。また、０．０５％未溝の場合にはＦｅＳによる熱
間圧延中の脆性が問題となる。従ってＭｎ＠は０．０５
〜０．２０％とした。

ＳＯ３は前述したＭｎとＭｎＳを形成し二次再結晶を安
定化する重要な元素である。

第１図はＳ景を変化させて圧延方向の６ｆ１束密度Ｂ、
（磁化力８００Ａ／ｍで磁化した場合の磁束密度）の変
化を調査した結果である。

すなわち、供試材としてＣ０，００１〜０．００３％、
Ｓｉ２．９〜３．１％、Ｍｎ０．０１０〜０．０１５％
、Ｓ　ｏ　１．　Ａｊ２０．００６〜ｏ、　ｏ　ｏ　ｓ
％、Ｎｏ、００２５〜０．００３５％（本発明範囲）で
Ｓ量を変化させたスラブを、スラブ加熱温度１２３０℃
１熱間圧延の仕上温度８２０〜８８０　℃１巻取温度５
１０〜５７０℃で２．３　ｍ厚の熱延板とした後、連続
焼鈍により９５０　℃で１時間の熱延板焼鈍と酸洗によ
る脱スケールを行い、次に０．３０ａまで冷間圧延後９
５０℃で３０秒の連続焼鈍を行い、焼鈍分離材塗布後９
００℃で２４時間均熱のバッチ焼鈍炉による仕上焼鈍を
実施したものである。

Ｓ添加量が０．００３％末溝と０．０１５％を超えた範
囲においてＢ、の値に大きなバラツキが生じている。こ
れはそのようなＳ量ではインヒビターとなるＭｎＳの量
と析出形態が不適切となるためと考えられる。これに対
してｓｌが０．００３〜０゜０１５％の範囲にあるとき
は、確実にＢ、の値はつねに高レベルにあり、二次再結
晶が安定していることが理解される。したがってｓｌは
０．００３〜０．０１５％とした。

Ｓｏｌ、Ａｌ：Ａｌは本発明の主要なインヒビターとな
るＡｌＮを形成し一次再結晶粒の粒成長を抑えるのに必
要な元素であり、その添加量の規定は本発明において重
要な意味をもつ。

Ａｌの含有量はＳｏｆ、Ａ／！量で０．０．０３〜０゜
０１５％と定めたのは、その下限値未満ではインヒビタ
ーとしてのＡｆｆｉＮｌの絶対量が不足して十分な効果
が期待できず、一方正限値を超えるとインヒビターとし
ての分布形態が不適切となり、仕上焼鈍で安定した二次
再結晶が得られないからである。

Ｎ：インヒビターとしてのＡｌＮ形成に不可欠な元素で
あり、その意味から少なくとも０．００１０％以上必要
とされる。ただし、０．０１００％を超えて含有させて
も、インヒビター効果の面で意味がない。よってＮは０
．００１０〜０．０１００％と定めた。

Ｏ次に製造プロセスについて述べる。

本発明の方法は、基本的には上記のような成分条件に適
合したスラブを用い、スラブ加熱−０熱延−＋巻取叫熱
延板焼鈍仲冷延に）連続焼鈍（冷延後の焼鈍）悼仕上焼
鈍の工程を経て方向性電磁鋼板を製造するものである。

各工程について、以下に説明する。

■　スラブ加熱 方向性！磁鋼板の製造においてスラブ加熱は、１３００
〜１４００　℃の超高温で行うのが通例であった。これ
は、熱間圧延以降の工程でＡｌＮやＭｎＳがインヒビタ
ーとして有効な状態（大きさ、分散状態）に析出するた
めには、スラブ熱の段階でＡＩＮ％ＭｎＳを十分に溶体
化させておく必要があるとの認識からである。しかしこ
のようなスラブの高温加熱は、ノロ発生に伴う歩留低下
やエネルギコストの増大、加熱炉のトラブル発生など問
題が多く、特殊な専用炉を用意しなければならないこと
もあって実施コストが非常に裔くつく。

本発明は、このスラブ加熱の加熱温度を下げてコストを
引下げることを１つの狙いとしている。

そしてこの目的のために、鋼中ＡＩＮ、ＭｎＳの量を通
常より少なくし、少量のＡｌＮ、ＭｎＳをインヒビター
として効率的に活用する手法をとっている。

このような方法によれば、スラブの加熱温度は冷延鋼板
並みの１２７０℃以下で十分で、この低温での加熱によ
りインヒビター効果が十分に発現し、仕上焼鈍工程にお
いて二次再結晶が安定的に確保されることになるのであ
る。したがって本発明では、スラブの加熱温度を、１２
７０℃以下に限定した。

因に、このような低温ならば、近年省エネルギーの観点
から盛んに行われているダイレクトチャージ（ロール）
、すなわちスラブを冷却することなく直接加熱炉に装入
し、加熱、復熱処理を行って直ちに熱間圧延にかける方
式を採用することも可能となる。

なお、スラブ加熱温度の下限については特に限定しない
が、圧延機の能力等実操業面から考えて、１０００℃以
上の加熱が望ましい。

■　熱間圧延の仕上温度 二次再結晶の安定化をはかる上で重要な製造条件である
。仕上温度が９００　℃を超えると二次再結晶が不安定
となり磁気特性にバラツキを生じる。

これは熱間圧延中の／ＩＮやＭ　ｎ　Ｓの析出状態、あ
るいは熱延板の集合＆ｌｌ織がゴス本位（（１１０１＜
００１＞１の二次再結晶に不適切になるためと考えられ
るが、詳細は未だ明らかでない。

一方、仕上温度が７００　℃以下になると現行の熱延設
備では形状制御等に問題が生しる。したがって、熱延仕
上温度は７００〜９００℃の範囲とした。

■　巻取温度 本発明では、熱延板焼鈍およびそれ以降の工程で析出し
てくるＡＩＮがインヒビターとして重要な役割を果たし
ている。したがって巻取温度が６００℃を超え、巻取状
態でのＡｌＮの析出か進行すると、冷延以降の工程で析
出するＡｆｆｉＮの量が減少し二次再結晶が不安定とな
る。したがって巻取温度は６００℃以下とした。なお、
下限については、磁気特性上問題とならないので定めな
い。

■　熱延板焼鈍 熱延板焼鈍はりジングの発生防止とＡｌＮの析出分散の
ために必要である。リジングとは、本発明鋼のような高
Ｓｉ鋼にて、熱延板に未再結晶部を残したまま冷間圧延
すると発生する圧延方向に線状に伸びた表面起伏である
。この防止には熱延板を完全に再結晶させる必要があり
、このためには８００℃で１０秒以上の連続焼鈍が必要
となる。

また熱延板焼鈍時に析出するＡＩＮは二次再結晶のため
のインヒビターとして重要であり、この適正な分散析出
状態を実現してゴス方位粒の集積度を上げるためには急
速加熱で９５０　℃を超えの焼鈍が適している。また１
０５０を超える熱延板焼鈍は、ＡＩＮの分散にとって不
適切である。なお、熱延板焼鈍の均熱時間が１０分を超
えても実用上の意味はない、したがって９５０℃超え１
０５゜℃以下で１０秒以上１０分以内とした。

■冷間圧延 冷間圧延は１回冷延であるが、中間焼鈍を伴う二回以上
の冷間圧延であるかを問わない。中間焼鈍の条件として
は８００〜９５０℃での連続焼鈍が望ましいが特に規定
しない。

■　冷間圧延後連続焼鈍 ゴス方位への集積度の高い二次再結晶を発生させるには
、−次頁結晶集合組織と粒径およびインヒビターとなる
ＡＩＮ、ＭｎＳの析出状態（分布および形Ｕ＞が適切な
組み合せとなる必要がある。

これを実現するのが最終板厚とした後の連続焼鈍である
。この焼鈍は急、速加熱の焼鈍が必要で連続焼鈍が適し
ている。焼鈍の条件としては、加熱速度は５℃／Ｓ以上
が望ましい。

焼鈍温度は９５０　℃以下または１０５０℃ごえでは、
前述した集合組織・フェライト粒径・インヒビターの析
出等が適正とならず、二次再結晶でのゴス方位集積度が
低くなる。また、焼鈍時間としては、１０秒未満では焼
鈍の効果が得られず、１０分をこえる均熱は実際上不必
要である。

以上のことから、冷間圧延後の連続焼鈍条件を９５０℃
ごえ１０５０℃以下で１０秒以上１０分以内とした。

■　仕上焼鈍 本発明は、主として成分の適正比により低温の仕上焼鈍
で安定な二次再結晶を生しさせるものであり、仕上焼鈍
ではいわゆる１０００℃以上の高温の純化焼鈍も行わな
い。このことが、コストの低減にむすびつく。

仕上焼鈍の温度は、８００℃未満では二次再結晶が生じ
ず、良好な磁気特性が期待できない。また、本発明は比
較的少量のＡＰ、ＮとＭ　ｎ　Ｓをインヒビターとして
おり、二次再結晶はｉ　ｏ　ｏ　ｏ　’ｃ以下で十分で
ある。したがって８００〜１０００℃の焼鈍とした。

仕上焼鈍の雰囲気は特に限定しないが、ＡＰ、Ｎのイン
ヒビター効果を強化する意味で二次再結晶が完了するま
では窒素を含む雰囲気とするのが望ましい。

なお仕上焼鈍の前には、焼付防止の為に焼鈍分離材等の
表面処理を施す工程が入るのが一般的ある。

〔実施例］ 第１表に示す種々の成分系の連続鋳造スラブを、室温ま
で冷却することなく、直接スラブ加熱炉に装入し、同表
の条件で熱間圧延→熱延板焼鈍→冷間圧延→連続焼錬→
仕上焼鈍を施し、圧延方向の鉄ｔＪＩＷ１？１５０と磁
束密度Ｂ、を測定した。なお、各試験材とも熱延板焼鈍
の前あるいは後に脱スケールを実施している。また、仕
上焼鈍の前には焼鈍分離材の塗布を行った。磁気測定は
ＪＩＳ　　Ｃ２５５０により幅３０購、長さ２８０ｍｍ
のエプスタイン試片を圧延方向より切断採取して８００
　”ＣＸ２ｈの歪取焼鈍後に行った。

試験の結果について説明する。

胤１〜４はｓｌ以外は全条件が実質的に同一（本発明条
件を満足）で、ｓｌを種々変化させた例である。

本発明例のＮα２．３に対しｓｌが本発明範囲から低目
と高目に外れた（以下「外れた」は「本発明範囲から外
れた」の意味とする）Ｎｌｌｌ、４はいずれも鉄…、磁
束密度が大きく劣っている。

Ｎα５〜７は、同一組成で熱間圧延の仕上温度を変化さ
せたもので仕上げ温度が高目に外れたＮα５は適正条件
のＮ１１６．７に比べ、鉄損、ｆ１１東密度ともに劣っ
ている。

Ｎｆ１８〜１３は、同一組成で熱延板焼鈍条件を変化さ
せたもので、連続焼鈍を採用した漱８〜１２のうち焼鈍
温度が低目に外れたに８．９は、磁気特性は良好である
がリジングの発生が認められる。

これに対し適正温度のｋｌＯ〜１２は、リジング性、磁
気特性とも良好である。またバッチ焼鈍で熱延板焼鈍を
実施したＮα１３は、リジング性は良好であるが、二次
再結晶が安定せず磁気特性は悪〔発明の効果） 以上の説明から明らかなように本発明の方法は、スラブ
高温加熱、脱炭焼純、高温仕上焼鈍等、コストのかかる
熱処理を行うことなく、高レベルの磁気特性を有する方
向性電磁鋼板を安定して製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳ含有量と磁束密度Ｂ、の関係を示す実験デー
タのプロット図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、重量％で、Ｃ０．０１％以下、Ｓｉ１．８〜４．０
   ％、Ｍｎ０．０５〜０．２０％、Ｓ０．００３〜０．０
   １５％、Ｓｏｌ．Ａｌ０．００３〜０．０１５％、Ｎ０
   ．００１０〜０．０１００％で、残部はＦｅおよび不可
   避的不純物からなるスラブを１２７０℃以下に加熱し、
   仕上温度７００〜９００℃にて熱間圧延を行い、６００
   ℃以下の温度で巻取ったのち、９５０℃ごえ１０５０℃
   以下の温度で１０秒以上１０分以内の連続焼鈍による熱
   延板焼鈍を行い、次いで１回または中間焼鈍を伴う２回
   以上の冷間圧延を施して最終板厚としたのち、９５０℃
   ごえ１０５０℃以下の温度で１０秒以上１０分以内の連
   続焼鈍を行って一次再結晶を生じさせ、更に８００〜１
   ０００℃の仕上焼鈍により二次再結晶を生じさせること
   を特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。