JPH021893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明の発電機、電動機等の回転機器に適し
た、優れた磁気特性を示す無方向性電磁鋼帯の製
造方法に関し、特に板面各方向に一様に磁束密度
が高い無方向性電磁鋼帯を低コストで製造する方
法を提供するものである。 一般に無方向性電磁鋼帯の用途は、小型変圧器
や安定器等のいわゆる静止機器の鉄芯材料と、電
動機や発電機等のいわゆる回転機器の鉄芯材料と
に大別されるが、これらの電気機器に対してはい
ずれも近年の省エネルギー化の要請から小型化も
しくは高効率化が益々必要とされており、そのた
め電磁鋼帯としては磁束密度が高く、かつ鉄損が
低いことが要求されている。 ところで無方向性電磁鋼帯のうちでも、静止機
器の鉄芯材料としては磁化の方向が限定されるこ
とから機器の特性向上には磁性に方向性を付与し
た方が有利であるが、回転機器の鉄芯材料として
は板面の各方向に磁化されることから、磁性に方
向性がないいわゆる面内無方向性材料が要求され
る。 周知のように無方向性電磁鋼帯の磁気特性は、
JIS−Ｃ−2550に定められている如く圧延方向
（以下Ｌと記す）と、圧延方向に対し直角な方向
（以下Ｃと記す）から等量ずつ採取した25cmのエ
プスタイン試料の測定値で評価している。このよ
うにＬ＋Ｃの25cmエプスタイン試料により評価さ
れる無方向性電磁鋼帯の磁気特性は磁化方向が限
定される静止機器の特性には反映されるが、回転
機器の電磁鋼帯の磁気特性としては、Ｌ＋Ｃの25
cmエプスタイン試料により測定される磁気特性よ
りも、回転機器の励磁状態に近いリング試料での
磁気特性が優れていることが要求される。 無方向性電磁鋼帯の製造技術として、冷間圧延
前の母帯粒を大きくすれば最終製品における磁気
特性が向上することが既に知られている。本発明
者等はこの知見に基いて、特開昭57−35628号、
特願昭57−18909号および特願昭57−86281号にお
いて磁気特性の優れた無方向性電磁鋼帯の製造方
法を開示している。特開昭57−35628号の発明は、
熱間圧延終了温度を化学成分に応じて定まるAr₃
変態点直上のγ相領域とし、次いで短時間焼鈍す
ることが特徴である。また特願昭57−18909号は、
熱間圧延終了温度を上述の特開昭57−35628号の
発明と同じくγ相領域とし、巻取温度を高くする
ことが特徴であり、さらに特願昭57−86281号の
発明は、熱間圧延終了温度を通常よりも低くし、
次いで短時間焼鈍することが特徴であり、これら
はいずれも冷間圧延前の母帯粒を粗大化させて磁
気特性の向上を図つたものである。またその他に
も特開昭54−76422号に示されるように、熱間圧
延時の巻取温度を高くして、自己焼鈍による母帯
粒の成長により磁性向上を図る方法も提案されて
いる。 しかるにこれらの製造方法によれば、Ｌ＋Ｃの
磁性は改善されるが、圧延方向から約55゜の方向
の磁性は逆に通常の電磁鋼帯より劣化しているか
ら、リング試料における磁性は通常材とほぼ同じ
程度であり、このような材料を回転機器の鉄芯に
使用しても特性の向上は図れない。 一方回転機器用に適したいわゆる｛100｝面内
無方向性材の製造方法としては、特公昭51−942
号に、2.0〜5.0mmの熱間圧延材に85％以上の１回
の強冷間圧延を施して0.35mm以下の板厚に仕上げ
た後、脱炭を兼ねた焼鈍を施す方法が提案されて
いる。しかしながらJIS規格のＳ−30以下の板厚
は0.50mmと0.65mmであること、また通常の回転機
器材料としては0.50mmが多く使用されていること
から、製品板厚を0.35mm以下とする上記提案の方
法は実用には不向きである。また特公昭48−
19767号には、適切な成分よりなる熱延板を中間
焼鈍を挟む２回の冷間圧延後に高温の長時間焼鈍
を施し、二次再結晶を利用して板面上に｛100｝
面を有する材料を製造する方法も提案されている
が、この方法は工程が複雑で製造コストが高く、
かつ量産に適当ではない等の欠点がある。 この発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
で、リング試料での磁束密度が高い、回転機器に
適した無方向性電磁鋼帯であつてしかも実用に適
した厚みを有する電磁鋼帯を量産的規模で容易か
つ低コストで製造し得る方法を提供することを目
的とするものである。 回転機器用に適したいわゆる｛100｝面内無方
向性電磁鋼帯を経済的に有利な冷延１回法で造る
には、前述の特公昭51−942号にもあるように冷
延圧下率を高くすればよいことが通説となつてい
る。すなわち冷延圧下率を85％以上にすれば磁性
に有害な｛111｝面が減少して｛100｝面が増加し
て磁性が向上する。しかしながらこの方法によれ
ば、例えば｛100｝面が発生し易い冷延圧下率90
％以上にするには最終仕上板厚が0.50mmの場合、
熱延鋼帯の厚さは５mm以上が必要となり、熱延鋼
帯のハンドリングや冷間圧延に困難が伴うため、
実際には工業的規模の生産には不適当である。 そこで本発明者らは冷延圧下率だけではなく、
熱間圧延条件についても検討し、種々実験・研究
を重ねた結果、熱間圧延における熱延終了温度と
巻取温度をある適正な温度範囲内に制御し、かつ
これに適正な冷延圧下率および素材成分を組合せ
ることによつて上述の目的を達成し得ることを見
出し、この発明を完成させるに至つたのである。 すなわちこの発明の製造方法は、低炭素鋼を熱
間圧延して熱延鋼帯とし、次いで１回の冷間圧延
により最終板厚とし、引続いて焼鈍を行う無方向
性電磁鋼帯の製造方法において、前記低炭素鋼と
して、SiおよびAlの合計含有量が1.5重量％以下、
残部実質的にFeよりなる鋼を用い、かつ前記熱
間圧延における圧延終了温度を600〜700℃の温度
範囲内、また熱間圧延後の巻取温度を500℃以下
の温度とし、さらに１回の冷間圧延における圧下
率を75〜85％の範囲内とすることを特徴とするも
のである。 以下この発明の方法をさらに詳細に説明する。 先ずこの発明の方法に使用される低炭素鋼素材
の成分について説明すると、素材中のSiおよび
Alは固有抵抗を高めて渦電流損を減少せしめる
ことにより製品の鉄損を低くするに有効である
が、合計量で1.5％を越えればこの発明の熱間圧
延条件および冷延圧下率を適用してもその効果が
余り期待できなくなるばかりでなく、非変態鋼に
みられるスラブの柱状晶に起因する冷間圧延後の
形状不良、すなわちいわゆるリジングが発生し、
表面外観を損うから、（Si＋Al）の合計含有量を
1.5％以下に規制する必要がある。その他Ｃ、Ｓ、
Ｎ、Ｏ等の不純物成分は介在物やMnS、AlN等
の析出物を形成し、冷延後に行う焼鈍において結
晶粒の成長を阻害し、ひいては鉄損を増加させる
ことから、これらの不純物成分は可能なかぎり少
なくすることが望ましい。 上述のような成分の低炭素鋼素材は、電気炉、
平炉、転炉等の公知の方法で溶製し、公知の造塊
−分塊圧延法もしくは連続鋳造法によつてスラブ
とする。そしてそのスラブに対し熱間圧延を施し
て酸洗し、１回の冷間圧延を施す。これらの工程
において、この発明では特に熱間圧延終了温度を
600〜700℃の範囲とし、かつ熱間圧延直後の鋼帯
巻取温度を500℃以下とし、さらに冷間圧延にお
ける圧下率を75〜85％の範囲内とする。 上述のようなこの発明における熱間圧延条件、
特に熱延終了温度および熱延鋼帯巻取温度と、冷
延圧下率の限定理由について、本発明者等の実験
結果に基いて以下に説明する。 Si0.11％、Al0.003％を含む溶鋼から３個のス
ラブＡ、Ｂ、Ｃを作成し、これらを供試材とし
た。これらのスラブＡ、Ｂ、Ｃを1250℃に加熱し
た後、第１表に示す熱延条件でそれぞれ熱間圧延
した。

【表】 第１表に示すようにスラブＡは熱間圧延終了温
度および巻取温度ともこの発明より高い条件で熱
延し、スラブＢは熱間圧延終了温度はこの発明の
範囲内であるが巻取温度がこの発明より高い条件
で熱延し、スラブＣは熱間圧延終了温度、巻取温
度ともにこの発明の範囲内の熱延条件で熱延し
た。 これらの熱延条件で得られた熱延鋼帯Ａ、Ｂ、
Ｃの結晶組織を第１図Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ対応
して示す。この発明の熱延条件から外れた熱延条
件で熱間圧延した熱延鋼帯Ａ、Ｂの結晶組織であ
る第１図のＡ，Ｂは結晶粒の大きさに差異はある
ものの、いずれも再結晶組織となつている。これ
らに対し、熱延条件がこの発明の範囲内にある熱
延鋼帯Ｃの結晶組織を示す第１図Ｃはほぼ板厚全
域にわたつて圧延方向に伸長した結晶粒を有する
圧延集合組織、すなわちいわゆる未再結晶組織と
なつている。このような未再結晶組織を有する熱
延鋼帯を得ることが、後述するようにこの発明の
所期の目的を達成するための必要条件となる。本
発明者等はこの未再結晶組織を得る熱延条件を見
出すために種々実験した結果、熱間圧延の際の熱
延終了温度が700℃を越えれば熱延時の動的再結
晶や水冷巻取までの間に再結晶が起ること、また
600℃未満の熱延終了温度では圧延機の負荷がい
たずらに大きくなり圧延が困難となること、さら
には巻取温度が500℃を越えれば熱延鋼帯の保有
熱による自己焼鈍により再結晶が起こることが判
明した。したがつて熱間圧延の熱延終了温度を
600℃〜700℃の範囲内に、また巻取温度を500℃
以下に限定した。 次に前述の各条件で熱間圧延した熱延鋼帯Ａ、
Ｂ、Ｃについて酸洗を施した後、冷間圧延を施す
に際し、圧下率を70％、75％、80％、85％、90％
に変えて圧延し、次いで750℃、２分間の光輝焼
鈍処理をした後、これらを内径65mm、外径85mmの
リングに打抜き、各リング試料の磁束密度B₅₀値
を測定した。その結果を第２図に示す。第２図か
ら、いずれの熱延鋼帯のリングも冷延圧下率が高
くなるほどB₅₀値が高くなつているが、この発明
の熱延条件を満たした熱延鋼帯ＣのリングのB₅₀
値のレベルが特に高く、この発明の熱延限定条件
を満足しない熱延鋼帯Ａ、ＢのリングのB₅₀値の
レベルが低いことが明らかである。 ここで、冷延圧下率の下限を75％としたのは、
冷延圧下率が75％より低くなるとB₅₀値のレベル
が低下するばかりでなく、回転機器用に多く用い
られる0.50mmの製品板厚に仕上げるのに必要な熱
延鋼帯の板厚が1.7mmと薄くなり、熱延工程以後
の酸洗効率などの各工程での効率の低下を招来す
るからである。また冷延圧下率の上限を85％にし
たのは、圧下率が85％以上でリングのB₅₀値は若
干高い傾向にあるものの、最終製品板厚を0.50mm
に仕上げるには熱延鋼帯の板厚を3.3mmと厚くす
る必要があるため、熱延鋼帯のハンドリングや冷
延に困難が伴うことからである。 以上のようにこの発明の方法においては、熱間
圧延の際に熱延終了温度を600℃〜700℃とし、か
つ巻取温度を500℃以下とすることと、その熱間
圧延により得られた熱延鋼帯に対する冷間圧延に
おける圧下率を75％〜85％にすることを組合せる
ことにより始めてリングのB₅₀値が高い適当な厚
みの無方向性電磁鋼帯を、生産性の低下を招くこ
となく量産的規模で製造することが可能となつた
のである。 さらに前記実験においてそれぞれの熱延条件で
熱延した後の熱延鋼帯Ａ、Ｂ、Ｃの（200）極点
図を第３図Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ対応して示す。
第３図から明らかなようにこの発明の熱延条件の
範囲内にある熱延終了温度630℃、巻取温度450℃
の条件で得られた熱延鋼帯Ｃは、この発明の範囲
外の条件で得られた熱延鋼帯Ａ、Ｂに比べて
｛100｝＜011＞方位のRD軸（圧延方向）回りの回
転が非常に強い、いわゆる圧延集合組織になつて
いる。またこれらの熱延鋼帯Ａ、Ｂ、Ｃに酸洗を
施し、冷延率78％で0.50mm厚に圧延し、次いで
750℃、２分間の光輝焼鈍処理を行つた後の
（200）極点図を第４図Ａ，Ｂ，Ｃにそれぞれ対応
して示す。第４図から、この発明の熱延鋼帯Ｃの
最終製品の集合組織は回転機器用に適した｛100｝
＜ｏ，ｖ，ｗ＞のいわゆる面内無方向性になつて
いることが判る。このように圧延面内においてラ
ンダムな面内無方向性の集合組織が得られる理由
としては、冷延圧下率を80％以上、好ましくは90
％以上に高くすれば（100）面が発達しやすいと
いう通説に従えば、この発明のように熱延条件を
限定して未再結晶組織を有する熱延鋼帯を得、さ
らに冷間圧下率が75％〜85％の冷延を施すことに
より、実質的には85％以上の強冷延を施したと同
じ状態となり、これによりリングのB₅₀値向上に
有利な（100）面成分が増加したものと考えられ
る。 なお冷間圧延後の焼鈍は常法にしたがつて700
℃〜950℃程度で行えば良い。 以下にこの発明の実施例を記す。 実施例 １ C0.006％、Si1.08％、Al0.28％を含む溶鋼を転
炉およびRH真空処理にて溶製し、次いで連続鋳
造で220mm厚さのスラブとした。このスラブを
1260℃に加熱し、熱間圧延をするに際して、本発
明材は熱間圧延終了温度を680℃、巻取温度を490
℃とし、比較材は従来法により熱間圧延終了温度
を850℃、巻取温度を580℃として、いずれも2.3
mm厚さの熱延鋼帯とした。次いで本発明の熱延鋼
帯および比較材の熱延鋼帯ともに酸洗を施し、引
続き冷延圧下率78％で0.50mm厚さに冷間圧延した
後、連続焼鈍炉で830℃、２分間の光輝焼鈍を施
して製品とした。これらの製品を外径85mm、内径
65mmのリングに打抜き、磁気特性を測定した。そ
の結果を第２表に示す。

【表】 第２表から明らかなように、熱延条件と冷延圧
下率がこの発明の限定条件を満たした本発明材は
比較材よりリングのB₅₀値が高く、回転機器用材
に適していることが分る。 実施例 ２ 実施例１と同様の方法でC0.005％、Si0.32％、
Al0.0008％を含む溶鋼を溶製し、連続鋳造で220
mm厚さのスラブを得た。このスラブを1250℃に加
熱し、熱間圧延を行うに当つて本発明材は熱間圧
延終了温度620℃、巻取温度を480℃とし、比較材
は従来法により熱間圧延終了温度を780℃、巻取
温度を540℃とし、いずれも2.5mm厚さの熱延鋼帯
とした。次いで本発明材および比較材の熱延鋼帯
を酸洗し、引続き冷延圧下率80％の圧延により
0.50mm厚さにした後、連続焼鈍炉にて800℃、２
分間の光輝焼鈍を施して製品とした。これらの製
品を外径85mm、内径65mmのリングに打抜き、その
磁性を測定した結果を第３表に示す。

【表】 第３表から、本発明材のリングのB₅₀値は比較
材より優れていることが明らかである。 以上の各実施例より明らかなように、この発明
の方法によれば、SiおよびAlの合計含有量を1.5
重量％以下に規制したスラブを熱間圧延するに当
たり、熱間圧延終了温度を600〜700℃、巻取温度
を500℃以下に規制し、得られた熱延鋼帯に対し
冷延圧下率75％〜85％の冷間圧延を施した後に通
常の焼鈍を施すことによつて、リングでの磁束密
度B₅₀値が高い、いわゆる回転機器用に適した無
方向性電磁鋼帯を得ることができる。そしてまた
この発明の方法によれば、実用に適した厚みの無
方向性電磁鋼帯を、特に生産性を阻害することな
く得ることができ、しかも特に複雑な工程を要し
ない等、低コストで優れた特性の無方向性電磁鋼
帯を量産的規模で製造し得る顕著な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃはこの発明の基本実験におけ
る熱延鋼帯の結晶組織を示す30倍の顕微鏡組織写
真で、そのＡは第１表の供試材Ａの熱延鋼帯、Ｂ
は供試材Ｂの熱延鋼帯、Ｃは供試材Ｃの熱延鋼帯
のそれぞれの組織を示し、第２図は供試材Ａ、
Ｂ、Ｃの冷延圧下率と製品のリング試料の磁束密
度B₅₀値との関係を示すグラフ、第３図Ａ，Ｂ，
Ｃは供試材Ａ、Ｂ、Ｃの熱延鋼帯の（200）極点
図で、そのＡは供試材Ａの、Ｂは供試材Ｂの、Ｃ
は供試材Ｃのそれぞれの熱延鋼帯の極点図を示
し、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは供試材Ａ、Ｂ、Ｃの製品
の（200）極点図で、そのＡは供試材Ａの、Ｂは
供試材Ｂの、Ｃは供試材Ｃのそれぞれの製品の極
点図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低炭素鋼を熱間圧延して熱延鋼帯とし、次い
   で１回の冷間圧延により最終板厚とし、引続いて
   焼鈍を行う無方向性電磁鋼帯の製造方法におい
   て、 前記低炭素鋼として、SiおよびAlの合計含有
   量が1.5重量％以下、残部実質的にFeよりなる鋼
   を用い、かつ前記熱間圧延における圧延終了温度
   を600〜700℃、巻取温度を500℃以下とし、さら
   前記１回の冷間圧延における圧下率を75〜85％と
   することを特徴とする無方向性電磁鋼帯の製造方
   法。