JPH04193909A - 磁気特性の優れた無方向性けい素鋼板の製造方法 - 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、磁気特性の優れた無方向性けい素鋼板の製
造方法に関し、特にスラブ加熱と熱間粗圧延工程に工夫
を加えることによって鉄損特性の有利な改善を図ろうと
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、一般的には素材の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
Ｓｉ含有量を増す方法だけではなく、仕上げ焼鈍後の一
次再結晶組織が、磁気特性に有利な集合組織を有するよ
うに制御することが有効である。具体的には圧延面につ
いて、鉄の磁化に不利な｛１１１｝方位の結晶粒をでき
るだけ減らし、逆に磁化に有利な｛１００｝、　　｛１
１０｝方位を発達させて、磁束密度の低下なしに履歴損
を減らすことである。

（発明が解決しようとする課題） こうした結晶方位を制御する手段としては、これまでい
くつか提案されている。例えば特開平１−９２３１８号
公報に開示の、鋼板圧延方向と直角方向すなわちＣ方向
への冷間圧延をはさむ方法や、特開平１−１０８３４５
号公報に開示の脱炭焼鈍工程で柱状粒を発達させる方法
などである。

しかし、上記の方法はいずれも、通常の工程と比べると
、特殊な圧延方法や長時間焼鈍を必要とし、繁雑でコス
ト高となり、工業的規模で生産するには問題点が多い。

この発明は、上記のような繁雑な工程を必要とすること
なしに、仕上げ焼鈍後に磁気特性向上に有利な集合組織
を容易に形成することができる無方向けい素鋼板の有利
な製造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。

さて発明者らは、特開平１−１３２８号公報において、
一方向性けい素鋼板の製造につき、高温での再結晶現象
を利用することを提案したが、さらに鋭意検討を重ねた
結果、こうした高温での再結晶を利用したスラブ鋳造粒
の破壊は、無方向性けい素鋼板において仕上げ焼鈍後の
結晶組織に磁気特性に有害な（１１１１方位粒を低減さ
せることにも有効であることを新たに見出した。

つまりスラブ鋳造粒のうち特に表面から伸長する柱状晶
は、（１００）　［００１１方位を主方位としてもつが
、圧延中には（１１１）面に沿ったすべりが起こるので
、（１１１１面への集積が強くなり、仕上げ焼鈍後もそ
の影響が残る。ただし再結晶により、集合組織はランダ
ム化する。

発明者らは、この点に注目して、スラブ抽出後のはやい
段階に再結晶を起こし、熱延終了までにかかる再結晶を
繰り返すことにより、スラブ鋳造粒の影響を排除して、
（１１１）面への集積を低減することが可能であること
を見出し、特にそのためには、高温圧延が必要であるこ
とを新たに知見した。

なお高温再結晶については特開平１−１３２８号公報で
３％Ｓｉ鋼での実験結果およびそのメカニズムについて
詳述しているが、発明者らは、さらに検討を重ねたとこ
ろ、無方向性けい素鋼スラブで、α単相のものでも、同
様のメカニズムで起きることを確認した。

ただし高温圧延する場合には、スラブを高温加熱する必
要があるため、窒化物や硫化物が鋼中に一旦固溶したの
ち熱延中に微細に分散析出し、冷延後の仕上げ焼鈍にお
ける粒成長性を阻害するおそれがある。この事実も、高
温圧延がこれまで検討されなかった理由のひとつである
。

しかるに発明者らは、こうした窒化物・硫化物を無害化
するための方法を検討し、高温再結晶による集合組織の
改善効果の発現について考慮した。

その結果、スラブ加熱を通常の加熱速度（１００”Ｃ／
ｈ以下）および均熱時間（３０分以上）で行うと、確か
に平衡状態まで達するまでに窒化物や硫化物は固溶する
けれども、加熱速度をある値以上に大きくし、均熱時間
を短縮してやれば、平衡状態には達せず、鋳造時の粗大
な窒化物や硫化物は完全には固溶しないで、溶は残りが
生し、抽出後、圧延時に析出する際、この溶は残り部分
に優先的に析出し、微細には析出しにくいことが判明し
た。

しかも、こうした高速加熱、均熱短時間でスラブ加熱を
行った場合には、スラブ粒成長も抑制できるので、再結
晶促進にはさらに有利になることも併せて究明した。

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、ｓｉ＋ｒ＋ｌ：　２．０〜４．Ｏ
ｗｔ％（以下単に％で示す）を含む無方向性電磁鋼板用
連続鋳造スラブを、加熱したのち、熱間圧延ついで冷間
圧延を施し、その後仕上げ圧延を行う無方向性電磁鋼板
の製造方法において、 該スラブ加熱に際し、１２００℃以上の温度域を２００
℃／ｈ以上の昇温速度で加熱すると共に、スラブ抽出後
の熱間粗圧延第１パスの圧延温度（Ｔ１）を１２５０℃
以上とし、かつこの圧延温度（Ｔ１）と圧下率Ｒ１（％
）とが次式（１） ６０　≧　Ｒ１（％）≧−０，２ＴＩ＋２８０　　　・
・・（１〕の関係を満足する条件下で粗圧延を行うこと
からなる磁気特性の優れた無方向性けい素針板の製造方
法である。

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、１２００
℃から２８０℃／ｈの昇熱速度で１４００℃まで加熱し
、加熱炉から抽出後、種々の温度および圧下率で１パス
目の圧延を行い、以後は通常の熱延で厚さ２　、０ｍｍ
の熱延板とし、ついでｌ０００℃１３０秒の焼鈍後、冷
間圧延を施して０　、５ｍｍ厚の冷延板としたのち、９
８０℃１１分の焼鈍を施した。

かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を、圧延温度および圧下率との関係で、第１図および
第２図に示す。

第１図から明らかなように、第１バスの圧延温度が１２
５０℃以上の高温域で良好な磁気特性が得られている。

また第２図から明らかなように、そのときの圧下率が３
０％以上の高圧下率側で良好な磁気特性が得られている
。

この理由は、前述したとおり、スラブ鋳造粒が再結晶に
より完全に破壊され、鋳造粒の集合組織の影響が排除さ
れるので、仕上げ焼鈍後に得られる結晶粒につき、特性
に不利な（１１１１方位粒への集積が弱くなるからであ
る。

次に、同じく鋼塊記号ａで示す組成になるスラブを、１
２００℃から１３８０℃まで種々の平均加熱速度で昇温
し、抽出後、圧延温度：　１３１０℃１圧下率＝４０％
で第１パス目の圧延を行い、以後は通常の熱延で厚さ２
．０ｍｍの熱延板とし、１０００℃１３０秒の焼鈍後、
冷間圧延を施して０　、５ｍｍ厚の冷延板としたのち、
９８０℃，１分の焼鈍を施した。

かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を、加熱速度との関係で第３図に示す。

同図から明らかなように、加熱速度が２００℃／ｈ以上
の場合に、良好な磁気特性が得られ、析出物の無害化に
より仕上げ焼鈍時の粒成長性が確保できたことを示して
いる。

以上の実験結果から、発明者らはスラブ加熱に際し、１
２００℃以上の高温域を２００℃／ｈ以上で加熱して不
純物の無害化処理を施した後、高温圧延することにより
、スラブ鋳造粒を破壊して、集合組織を改善することに
よって、鉄損を低減÷きることを見出し、この発明を完
成させたのである。

（作　用） この発明で対象とするスラブ素材は、γ変態がな（、そ
れによる集合組織変化がない組成の無方向性けい素鋼用
スラブ素材である。

そのためには、少なくともＳｉとＡ１の合計量を２．０
〜４．０％とする必要がある。というのは合計量が２．
０％に満たないとγ変態が高温部で生し、一方４．０％
を超えると圧延が困難となるからである。

他の成分組成については、従来公知のものいずれもが適
合する。

スラブ加熱温度および加熱時間は後述する圧延条件が達
成でき、かつ十分な均熱が得られればよい。ただし、加
熱温度があまり高すぎたり、在炉時間があまり長すぎる
と、後述する加熱速度の規制によって確保した不純物完
全固溶抑制効果がなくなったり、鋳造粒の粗大成長が生
じて再結晶による粒破壊が困難になるので好ましくない
。

スラブ加熱速度は、前述した実験結果からも判るように
、窒化物、硫化物が溶解し始める１２００℃以上の温度
域での昇温速度を２００℃／ｈ以上にすることにより、
これらを粗大化し無害化でき、大きな鉄損改善効果が得
られるので、上記の範囲に限定した。

なお、２００℃／ｈ以上という昇温速度の達成には、加
熱法として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炉に使用されている燃焼式
加熱炉では、上記の加熱速度が得難いからである。

こうして高温加熱され、窒化・硫化物の未固溶部分を確
保したスラブは粗圧延に供される。

粗圧延は通常３〜５バスで行われるが、今回の実験結果
により特に重要なのは第１バスの圧延条件であることが
判明した。

すなわち第１バス目終了後に、鋳造粒を破壊し完全再結
晶した組織を得ることが肝要である。

第４図に、表１の鋼塊記号ａの組成になるスラブを、種
々の温度および圧下率で熱延したときの再結晶率につい
て調べた結果を示す。

同図より明らかなように、７５％以上の再結晶率を得る
ためにはかなりの高温、大圧下が必要である。なお７５
％の再結晶率というのは、次の圧延バスまでには粗圧延
の場合数秒の時間を要するので、その間にさらに再結晶
は進行するが、この場合は圧延直後の値である。従って
第１バス目は１２５０℃以上で圧延されなければならな
い。

このときの温度をＴ＋″Ｃとすると、所望の再結晶率を
得るのに必要な圧下率（Ｒ，％）との関係は、第２図に
示される結果等より、下記式で表される。

６０　≧Ｒ１（％）≧−０，２Ｔ、＋２８０なおここで
の圧下率の上限二６０％は、次バス以後も再結晶させる
方が存利であり、そのためには次バス以後で十分な圧下
率を確保する必要があることから定めたものである。

その後の熱延条件は通常と変わることはない。

（実施例） 実施例１ 前掲表１に銅塊記号すで示した成分組成になるスラブを
、１１８０℃までガス加熱炉で加熱し、その後誘導加熱
炉にて表２に示す種々の条件でスラブ加熱を行い粗圧延
に供した。その後通常の条件で２．０ｍｍ厚の熱延板と
し、１０００℃２３０秒の焼鈍後、冷間圧延で０．５ｍ
ｍ厚としたのち、９８０℃，１分の仕上げ焼鈍を施した
。

かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を表２に併記する。

同表より明らかなように、高温でのスラブ加熱を速やか
に行い、粗圧延第１バス目を高温、大圧下で行った場合
に、とくに優れた磁気特性が得られている。

表２ 実施例２ 前掲表１に鋼塊符号Ｃで示した組成になるスラブを、１
１６０℃までガス加熱炉で加熱し、その後誘導加熱炉に
て表３に示す種々の条件で、スラブ加熱〜粗圧延を行い
、その後通常の条件で２．０ｍｍ厚の熱延板とし、９５
０℃１２分の焼鈍後、冷間圧延で０．５ｍｍ厚としたの
ち、９７０”Ｃ１２分の仕上げ焼鈍を施した。

かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を表３に併記する。

同表より明らかなように、この発明条件を適用すること
により、大幅な磁気特性の改善が得られ実施例３ 前掲表１に鋼塊符号ｄで示した組成になるスラブを１．
１１６０℃までガス加熱炉で加熱し、その後誘導加熱炉
にて表４に示す種々の条件で、スラブ加熱〜粗圧延を行
い、その後通常の条件で２　、０ｍｍ厚の熱延板とし、
９５０℃１３０ｓの焼鈍後、冷間圧延で０．５ｍｍ厚と
したのち、９００℃８３０分の仕上げ焼鈍を施した。

かくして得られた各製品板の磁気特性について調べた結
果を表４に併記する。

同表より明らかなように、この発明条件を適用すること
により、大幅な磁気特性の改善が得られ（発明の効果） かくしてこの発明によれば、冷延での複雑な処理なしに
高温圧延という処理で磁気特性に不利な結晶方位を効果
的に排除することができ、しかも高温圧延に付随する高
温スラブ加熱に起因した窒化物・硫化物の完全固溶によ
る微細分散で製品の粒成長が抑制されるという危険も、
高速加熱によって回避することができ、したがって大幅
に磁気特性の改善された無方向性電磁鋼板を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、粗圧延第１パス目の圧延温度と鉄損特性との
関係を示したグラフ、 第２図は、粗圧延第１パス目の圧下率と鉄損特性との関
係を示したグラフ、 第３図は、スラブ加熱速度と鉄損特性との関係を示した
グラフ、 第４図は、再結晶率に及ぼす圧延温度と圧下率の影響を
示したグラフである。 ＠ｔｍ　Ｗ１５ｙ５０　（ｖ／ｋｙ　）第２図 ボ且ａ延第１八〇ス目Ｑ斤下キ（％） 圧千痺・（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｓｉ＋Ａｌ：２．０〜４．０ｗｔ％ を含む無方向性電磁鋼板用連続鋳造スラブを、加熱した
   のち、熱間圧延ついで冷間圧延を施し、その後仕上げ焼
   鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、 該スラブ加熱に際し、１２００℃以上の温度域を２００
   ℃／ｈ以上の昇温速度で加熱すると共に、スラブ抽出後
   の熱間粗圧延第１パスの圧延温度（Ｔ＿１）を１２５０
   ℃以上とし、かつこの圧延温度（Ｔ＿１）と圧下率Ｒ＿
   １（％）とが次式（１）６０≧Ｒ＿１（％）≧−０．２
   Ｔ＿１＋２８０・・・（１）の関係を満足する条件下で
   粗圧延を行うことを特徴とする磁気特性の優れた無方向
   性けい素鋼板の製造方法。