JPH03104822A - 無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 - 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、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法に関
し、とくにスラブ加熱処理に工夫を加えることによって
鉄損を低減を図りかつ、高い生産性を維持しようとする
ものである。

（従来の技術） 無方向性電磁鋼板は、主に回転機や変圧器の鉄心等に使
用されるが、最近、これらの電気機器の省エネルギー化
が強く望まれている。そのためには鉄損値を下げる必要
があり、一ｉ的には素材のＳｉ含有量を増すことで低鉄
損化が図られている。

しかしながら素材のＳｉ含有量を増加するとそれに伴っ
て磁束密度が低下するので、低鉄損化手段としては単に
Ｓｔ含有量を増す方法だけではなく、■　素材中の不純
物を低減する方法（特公昭５６一２２９３１号、特開昭
５９〜７４２２３号各公報）、■　微量元素添加によっ
て不純物を無害化する方法（特公昭５４−３６９６６号
、特公昭５９−２０７３１号各公報）、 ■不純物を熱処理によって無害化する方法（特公昭５０
−３５８８５号、特公昭５６−１８０４５号、特公昭５
６−３３４５１号、特開昭５８−１２３８２５号各公報
）など種々の鉄損低減方法が提案されている。

ここに鋼中の不純物とは、主にＮ，Ｓを指し、これらの
元素は、鋼中に残存すると熱延板中にそれぞれ窒化物、
硫化物として分散析出し、冷延後の仕上げ焼鈍における
粒成長を阻害する。

（発明が解決しようとする課題） ■の方法は、不純物元素を製鋼段階で低減するものでそ
の効果は大きいけれども、所要コストが大きく、また全
ての電磁調板素材に対して適用できるものではない。

しかも工業的に不純物を完全になくすことばできないの
で、残存する不純物はその量に応じて磁性に対して悪影
響を及ぼすことになる。

■の方法のうち特公昭５４−３６９６６号公報に開示の
方法は、希土類元素（ＲＥＭ）を添加して硫化物を凝集
させる方法、また特公昭５９−２０７３１号公報に開示
の方法は鋼中のＡＩを０．１％以下にすると共にＢを添
加してＡＩＮによる粒戒長抑制効果を消失させる方法で
あるが、ＲＥＭおよびＢ共に高価な元素であるため経済
的に不利なだけでなく、共に特定の不純物（ＲＥＭ→Ｓ
，Ｂ−Ｎ）に対してしか効果がない。

■の方法のうち、特公昭５６−１８０４５号、特公昭５
６−３３４５１号および特開昭５８−１２３８２５号各
公報に開示の方法は、連続鋳造されたスラブを高温のま
ま保温（８００〜１１５０℃）　Ｌ、析出物を粗大化し
無害化されてから直接熱間圧延を施す方法であるが、連
続鋳造と熱間圧延とのタイ旦ングを常に取る必要がある
ため、上記したような直接熱間圧延設備がない工場では
、この方法は採用し難い。

また特公昭５０−３５８８５号公報に開示の方法は、低
炭素、低温スラブ加熱（１２００℃以下）を組合わせて
ＡＩＮの凝集を図るものであるが、不純物の濃度および
種類に応じて凝集に適する温度が変化し、また実際のス
ラブ加熱炉は連続炉であるので、温度を自由には選べな
い不利があった。しかもこの方法で十分な効果を得よう
とすると、スラブ加熱温度を１２００℃より低温（例え
ば１１５０℃未満）にする必要があるが、熱間圧延機の
負荷は低温ほど増大するため、生産性の低下を招く結果
となる。

ところで発明者らは、先に、特願昭６３−２５７３７２
号明細書において、不純物元素の濃度が異なるスラブが
加熱炉内に混在していたり、スラブ加熱温度が不適切な
場合であっても、析出物の悪影響を大幅に軽減して低鉄
損化を達威できる、スラブ加熱後における冷却速度の制
御を基調とする無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法を
提案した。

すなわち 「１．　　無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、ス
ラブ加熱温度を１２５０℃以下とし、少なくともこの加
熱温度から（加熱温度−１００℃）までの温度範囲を平
均冷却速度＝３０℃／分以下で１１５０℃未満まで冷却
することを特徴とする無方向性電磁鋼板用スラブの加熱
方法。

２．無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブ加
熱温度を１２５０℃超とし、この加熱温度から１２５０
”Ｃまで又は１２５０“Ｃから１１５０℃までの温度範
囲のうち少なくともいずれか一方の温度範囲について平
均冷却速度：３０℃／分以下で冷却することを特徴とす
る無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。」 である。

上記の方法によれば、所定の冷却条件範囲内であれば、
１１５０℃以上の温度で粗圧延を開妬することもできる
ので、生産性の低下をある程度防止できるけれども、こ
の方法においても充分に析出物の粗大化防止を図るため
には、やはりスラブを１１５０℃未満の温度域まで低減
することが好ましく、従って良好な磁気特性を確保した
上での生産性の向上という観点からは未だ充分に満足の
いく解決策とはいえなかった。

この発明は、上述したような無方向性電磁鋼板の工業的
規模での製造過程で鋼中に通常残存する程度の不純物に
よって引き起こされる冷延鋼板の仕上げ焼鈍時における
粒或長抑制作用を、高価な特別の添加元素を用いること
なく、また連続鋳造と熱間圧延とのタイミングを取る必
要もなしに効果的に軽減し、しかも生産性を低下させる
もない無方向性電磁鋼板用スラブの有利な加熱方法を提
案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） まずこの発明の解明経緯について説明する。

無方向性電磁鋼板は、一般に以下のような工程で製造さ
れる。

すなわち、転炉で溶製した溶鋼を出鋼した後、脱ガスし
、合金鉄等の添加を行って戒分を調整する。この威分調
整後の溶鋼は独立した鋳型に注入し、得られた鋼塊を分
塊圧延してスラブにするかもしくは連続鋳造法によって
直接スラブ化される。

かくして得られたスラブは一旦常温まで冷却された後、
または温スラブの状態で通常１２５０℃以下の温度まで
再加熱（スラブ加熱）され、熱間圧延によって熱延板と
なる。その後熱延板は、必要に応して熱延板焼鈍が施さ
れ、冷間圧延および焼鈍を経て製品となる。なお場合に
よってはさらに冷間圧延および焼鈍が繰り返されたれ、
冷延後そのまま製品とする場合もある。

さて無方向性電磁鋼板の素材中不純物は析出物となって
仕上げ焼鈍中における粒或長を阻害するが、この析出物
の形態にとくに大きな影響を与えるのは熱延工程である
。熱延工程における析出物の無害化対策としては、前掲
した特公昭５０−３５８８５号公報および特願昭６３−
２５７３７２号明細書などがあるが、共に熱間圧延温度
の低下を余儀なくされ、生産性が低下する傾向にあった
のは前述したとおりである。

このような点に着目して発明者らは析出物の無害化を図
りつつ熱延工程における生産性を確保する方法について
鋭意研究を重ねた結果、粗圧延前に生産性が阻害される
温度まで低温化したスラブを再度急速加熱してやれば、
析出物の無害化効果を損なうことなしに、しかも熱延工
程の生産性を確保できることを見出し、この発明を完戒
するに至った。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、無方向性電ＶＡ鋼板用スラブの加
熱に際し、スラブをＩ１５０℃未満の温度で加熱した後
、７℃／分以上の昇温速度で１１５０〜１２００℃の範
囲まで再加熱することからなる無方向性電磁調板用スラ
ブの加熱方法（第１発明）である。

またこの発明は、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際
し、スラブ加熱温度を１２５０℃以下とし、少なくとも
この加熱温度から（加熱温度−１００℃）までの温度範
囲を平均冷却速度＝３０℃／分以下でｌ１５０℃未満ま
で冷却した後、７℃／分以上の昇温速度で１１５０〜１
２００”Ｃの範囲まで再加熱することからなる無方向性
電磁鋼板用スラブの加熱方法（第２発明）である。

さらにこの発明は、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に
際し、スラブ加熱温度を１２５０℃超とし、この加熱温
度から１２５０℃まで又は１２５０℃から１１５０℃ま
での温度範囲のうち少なくともいずれか一方の温度範囲
について平均冷却速度：３０℃／分以下で１１５０℃未
満まで冷却した後、７℃／分以上の昇温速度で１■５０
〜１２００℃の範囲まで再加熱することからなる無方向
性電磁鋼板用スラブの加熱方法（第３発明）である。

以下、この発明を由来するに至った実験結果について説
明する。

表１に鋼塊記号ａで示す組成になるスラブを、１１００
℃および１２００℃までそれぞれ加熱し、■２００℃加
熱スラブについては断熱カバーを用いてＩＩ００℃まで
約２０℃／分で冷却した後、この２種のスラブを誘導加
熱炉にて昇温速度を種々に変えて、１２００℃まで再加
熱し、５分間均熱した後、通常の熱延によって厚さ２．
３閣の熱延板とし、ついで冷間圧延を施して０．５　ｍ
ｍ厚の冷延板とした後、ｓｏｏ”ｃ，ｌ分の焼鈍を施し
た。また比較のため、ｉｉｏｏ℃１２００℃加熱および
１２００℃加熱後１１００℃まで約２０℃で冷却した再
加熱なしの各スラブについても同様の処理を行った。

の処理を行った。

かくして得られた各製品板の鉄損値について調べた結果
を、スラブ再加熱時における昇温速度との関係で第１図
に示す。

同図から明らかなように、昇温速度が７℃／分以上の場
合には、それぞれ対応する再加熱なしの場合に比べて鉄
損の劣化が少なく、また再加熱なしで１２００℃で加熱
にした場合に比べると鉄損は十分低い値となっているこ
とがわかる。

ここにスラブ温度が再加熱によって１２００℃となるの
で、生産性の点では再加熱なしの場合に比較すると格段
に向上する。

次に同じ鋼塊記号ａで示される組或のスラブを、１１０
０℃および１２００℃までそれぞれ加熱し、１２００℃
加熱スラブについては断熱カバーを用いて１１００℃ま
で約２０℃／分で冷却した後、この２種のスラブを誘導
加熱炉にて１１３０℃〜１２５０℃まで昇温速度約ｌＯ
℃／分で再加熱し、５分間均熱した後、上記の実験と同
様の処理を施して製品板とした。

かくして得られた各製品板の鉄損値について調べた結果
を、スラブ再加熱温度との関係で第２図に示す。

同図より明らかなように、再加熱温度が１１３０〜１２
００℃の範囲では、それぞれ対応する再加熱なしの場合
に比べて鉄損の劣化はほとんどなかった。

しかしながら、熱間圧延工程における通仮性すなわち粗
圧延から巻取りまでの処理時間については、１１５０〜
１２５０℃の温度域では、標準操業通りの所要時間で圧
延できたが、１１３０℃では約２０％増となった。

すなわち、鉄損特性と生産性との両面からいえば、再加
熱温度の適正範囲は１１５０〜１２００℃ということに
なる。

以上の実験結果から、発明者らはスラブ低温加熱または
スラブ加熱後制御冷却処理などの方法による不純物の無
害化処理を施した後、昇温速度７℃／分以上で１１５０
〜１２００℃の温度域まで再加熱することによって、銖
損を低減しかつ生産性を確保できることを見出し、この
発明を完威させたのである。

（作　用） この発明で対象とするスラブ素材としては、純鉄をはじ
めとして、Ｓｉを３．５％以下程度含有するけい素鋼、
さらには無方向性電磁鋼板用素材として通常使用される
材料全てが適合する。

また第１発明において、スラブ加熱温度を１１５０℃未
満としたのは、析出物の充分な粗大化を図るためである
が、あまりに低すぎるとかえって析出物の粗大化は達或
できないので、少なくとも９００℃程度の加熱温度は必
要である。

第２発明および第３発明において、スラブ加熱条件を前
記の範囲に限定したのも、第１発明と同じく析出物の充
分な粗大化を図るためである。

第２発明は、加熱温度が１２５０℃以下の一般的なスラ
ブ加熱の場合で、この場合には、スラブ加熱温度から（
加熱温度−１００℃）までの温度域を平均冷却速度：３
０℃／分以下で１１５０℃未満まで冷却することが肝要
である。

表１に鋼塊記号ｅで示す組戒になるスラブを、１１００
℃，　１２００℃および１２５０℃までそれぞれ加熱し
、均熱後、この加熱温度から（加熱温度−１００℃）ま
での冷却速度を、基本的には空冷で、粗圧延までの時間
や粗圧延機の圧下率配分を調節することによって、種々
変化させたのち、厚さ：２．３ｍｍの熱延板とした。つ
いで冷間圧延を施して０．５ｎｕｎ厚の冷延板としたの
ち、８００℃、１分の焼鈍を施した。

かくして得られた無方向性電磁鋼板の鉄損値について調
べた結果を第３図に示す。

同図より明らかなように、冷却速度が遅い程鉄損は減少
し、とくに冷却速度が３０℃／分以下の場合に優れた鉄
損特性が得られている。

なお通常の工程では、スラブ加熱温度から（加熱温度−
１００℃）までの冷却速度は、状況によって異なるけれ
ども、だいたい４０〜６０℃／分の範囲である。

ここに冷却速度とは、スラブ平均温度の変化速度であり
、かつ対象温度間隔における平均値を意味する（以下、
同様）。

次に１２００℃加熱と１１００℃加熱の場合を比較する
と、同程度の冷却速度ならば、１１００℃加熱の方が低
鉄損となるが、１２００℃加熱でも冷却速度を３０℃／
分以下にすれば、１１００℃加熱の通常冷却の場合と比
べ同程度以上の良好な鉄損が得られることがわかる。

わかる。

以上のことはスラブ加熱後の冷却速度をスラブ加熱温度
から（スラブ加熱温度−１００℃）の間を３０℃／分以
下とすることにより、スラブ加熱温度の高低にかかわら
ず、安定して鉄損を低減できることを示している。すな
わち鋼中の不純物威分濃度によってスラブ加熱温度を微
調整しなくてもよいことになる。実際の操業において、
スラブ加熱温度を各スラブ毎に微調整することは困難な
場合が多いし、また不純物を無害化するのに適切な温度
を事前に知るには、多くの努力を要する。上記の方法に
従えば、これら実際上の難点を克服でき、スラブ加熱温
度の高低にかかわらず安定した低鉄損化が図れるわけで
ある。

次に、第３発明は、加熱温度が通常よりも高めの温度域
でスラブ加熱を行う場合である。

前掲表１にｆで示した成分の冷スラブを、スラブ加熱温
度１３５０℃で２時間加熱したのち、表２の弘１〜４の
冷却条件で冷却し、ついで熱間圧延によって２ｆｆｌ！
Ｉ＋厚の熱延板とした。また比較例として、スラブ加熱
をｌ２５０℃，　　２時間で行ったのち表２の隘５の条
件で冷却した場合も加えた。このときスラブ冷却速度の
調節は、１３５０℃から１２５０℃までは保温カバーの
使用（表２、ｋｌ，３）および空冷（Ｎ（１２，４）に
より、又１２５０℃から１１５０℃までは空冷を基本と
し、粗圧延までの時間および粗圧延機の圧下率配分の調
節により行い、ついで熱間圧延によって２Ｉｎｌｌ厚の
熱延板とした。

その後各熱延板とも巻取、冷却後、９５０℃、２分の焼
鈍を施し、ついで冷間圧延によって０．５　ｍｍ厚の冷
延板としたのち、非酸化性雰囲気中で、９７０℃、２分
の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損値の測定結果を表２に併
記する。

同表に示したとおり、通常の例であるＮｏ．５に対し、
１３５０”Ｃ→１２５０”Ｃおよび、１２５０℃→１１
５０℃の冷却速度を共に３０℃／分以上としたＮα２で
は鉄損の改善は認められなかったけれども、少なくとも
一方の冷却速度を、３０℃／分以下とした、Ｎα１，３
．４ではいずれも鉄損が改善され、特に両方とも冷却速
度を３０℃／分以下としたＮα３では、鉄損特性が大幅
に向上した。

すなわち１２５０℃〜１１５０℃間の平均冷却速度を、
３０℃／分以下にすることによってスラブ加熱温度が、
１２５０℃以上の場合でも鉄損は改善されること、また
１２５０℃までの平均冷″却速度を３０℃／分以下とす
ることのみでも鉄損は改善されること、さらに両温度範
囲共平均冷却速度を３０℃／分以下にすれば一層鉄損を
低減できることが判明したのである。

従来の常識である低鉄損化のためのスラブ低温加熱に反
して、１２５０℃超のスラブ加熱であっても特定の冷却
条件下では低鉄損化に有効に寄与することは、これまで
に知られていない新規な知見である。

さらに第２発明および第３発明とも、充分な析出物の粗
大化を図るためには、加熱処理後のスラブを１１５０℃
を下回る温度まで低下させた方がこのましいので、第２
、第３発明ではスラブ加熱後の冷却温度につき、１１５
０℃未満の範囲に限定した。

なおスラブの再加熱に際しては、上記のように７℃／分
以上の昇温速度を必要とするので、再加熱法としては誘
導加熱あるいは通電加熱などが適している。というのは
通常スラブ加熱に使用される燃焼式加熱炉では上記の昇
温速度が達或できないからである。また再加熱温度域に
おける保持時間については特に規定しないけれども、で
きるだけ短時間が望ましい。

（実施例） ２益■工 表１に鋼塊記号Ｃで示した組成になるスラブを、ｌ０５
０℃で加熱した後、誘導加熱炉によって１１９０℃まで
昇温速度１４℃／分で再加熱し、５分間均熱後、通常の
熱延によって厚さ２．０肛の熱延板とした。

この熱延板に９５０℃．３０ｓの焼鈍を施した後、冷間
圧延によって０．５ｍｍの冷延板とし、９００℃，３０
ｓの焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損特性および生産性（熱延
に要した時間で評価するものとした）について調べた結
果を表３に示す． なお表３には比較のため、スラブ再加熱なしで上記と同
様に処理して得た製品板についての調査結果も併せて示
す。

表３ 同表より明らかなように、鉄損はほぼ同レヘルであった
が、熱間圧延の処理時間については、スラブ再加熱有の
場合は通常レベルであったのに対し、再加熱なしの場合
は著しく長くなり、しかも熱延板の目標２閣が実現でき
ず、２．４ｍｍ厚と過厚になってしまった。

夫旌明主 表１に鋼塊記号ｄで示したＵ戒になるスラブを、１２３
０℃に加熱し、この温度から１１００℃まで断熱カーを
用いて平均冷却速度２５℃／分で冷却した後、誘導加熱
炉で平均昇温速度１８℃／分で１１９０℃まで再加熱し
た後、直ちに熱間圧延を施して厚さ２，３餉の熱延仮と
した。この熱延板を冷間圧延で０．５閣厚の冷延板とし
たのち、８１０℃，１分の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損特性および生産性につい
て調べた結果を表４に示す。

なお表４には比較のため、スラブ再加熱なしで上記と同
様に処理して得た製品板についての調査結果も併せて示
す。

表４ 同表より明らかなように、鉄損はほぼ同レベルであった
。しかしながら生産性に関しては、スラブ再加熱有のも
のは操業標準通りの所要時間で圧延できたのに対し、再
加熱無のものは２倍の時間を必要とした。

実益班主 表１に鋼塊記号ｂで示した組或になるスラブを、誘導熱
炉で加熱温度１３５０℃で２時間加熱し、同炉中でＩＩ
００℃まで２５℃／分の平均冷却速度で冷却した後、再
度、昇温速度８“Ｃ／分で１１７０”Ｃまで加熱し、１
０分保持した。このスラブを通常の熱延によって２．０
　ｍｍ厚の熱延板としたのち、ｌ０００℃，３０ｓの焼
鈍を施し、ついで冷間圧延によって０．５ｍｍ厚の冷延
板とした後、９８０℃、１分の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損特性および生産性につい
て調べた結果を表５に示す。

なお表５には比較のため、スラブ再加熱なしで上記と同
様に処理して得た製品板についての調査結果も併せて示
す。

表５ 同表より明らかなように、鉄損の増加は再加熱を行って
も極めて小さい。一方、熱間圧延の所要時間は再加熱な
しの場合には著しく長くなる。この点、再加熱有の場合
の所要時間は通常レベルである。

これらの結果からも、この発明法によれば、低鉄損化を
図りつつ生産性を確保できることがわかる。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、無方向性電磁鋼板の工業的
規模での製造過程で調中に通常残存する工程の不純物に
よって引き起こされる冷延鋼板の仕上げ焼鈍時における
粒戒長抑制作用を、高価な特別の添加元素を用いること
なく、また連続鋳造と熱間圧延とのタイミングを取る必
要もなしに効果的に軽減することができ、しかも生産性
の低下を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スラブ再加熱時における昇温速度と鉄損との
関係を示すグラフ、 第２図は、スラブ再加熱温度と鉄損との関係を示すグラ
フ、 第３図は、スラブ加熱後の冷却速度と鉄損との関係を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブを
   １１５０℃未満の温度で加熱した後、７℃／分以上の昇
   温速度で１１５０〜１２００℃の範囲まで再加熱するこ
   とを特徴とする無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 ２、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブ加
   熱温度を１２５０℃以下とし、少なくともこの加熱温度
   から（加熱温度−１００℃）までの温度範囲を平均冷却
   速度：３０℃／分以下で１１５０℃未満まで冷却した後
   、７℃／分以上の昇温速度で１１５０〜１２００℃の範
   囲まで再加熱することを特徴とする無方向性電磁鋼板用
   スラブの加熱方法。 ３、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブ加
   熱温度を１２５０℃超とし、この加熱温度から１２５０
   ℃まで又は１２５０℃から１１５０℃までの温度範囲の
   うち少なくともいずれか一方の温度範囲について平均冷
   却速度：３０℃／分以下で１１５０℃未満まで冷却した
   後、７℃／分以上の昇温速度で１１５０〜１２００℃の
   範囲まで再加熱することを特徴とする無方向性電磁鋼板
   用スラブの加熱方法。