JPH042721A - 磁束密度の高い二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〕 本発明は、鋼板長手方向ならびに長手方向に直角な方向
に磁化容易軸＜００１　＞方位を有するとともに、圧延
面に（１００）面が現れている（ミラー指数で（１００
）　＜００１＞と表示される）結晶粒から構成される所
謂二方向性電磁鋼板の製造方法に関する。

二方向性電磁鋼板は、圧延方向ならびに圧延方向と直角
な方向に磁化容易軸（＜００１＞軸）を有し、二方向で
磁気特性が優れているので、圧延方向にのみ磁気特性が
優れている一方向性電磁鋼板に比べて二方向に磁束を流
す必要のある機器、例えば大型回転器用の磁芯材料とし
て用いると有利である。また、小型静止器の分野では一
般的に磁化容易軸を高度に集積させない無方向性電磁鋼
板が用いられているが、二方向性電磁鋼板を用いること
により、小型化・高効率化への可能性がある。

〔従来の技術〕

上記の如く、二方向性電磁鋼板は優れた特性を有してい
るところから、その製品化が待望されてきたにもかかわ
らず、今日まで工業製品として−般に使用されるに至っ
ていない。

従来の二方向性電磁鋼板の製造技術としては、主に次の
二つの方法がある。

その一つは、特公昭３７−７１１０号公報に開示されて
いるように極性ガス、たとえば硫化水素を含む雰囲気中
で高温焼鈍を行い、表面エネルギーを利用して（１００
）　＜００１＞方位粒を二次再結晶させる方法である。

しかしながら、この方法は鋼板の表面エネルギーを厳密
に制御する必要があり、大量生産プロセスとしては不適
である。

他の一つは、特公昭３５−２６５７号公報に開示されて
いるように、一方向に冷間圧延を行った後、上記冷間圧
延と交叉する方向に冷間圧延を施す、いわゆる「交叉冷
間圧延法」である。しかしながら、この方法で得られる
製品の磁束密度（Ｂ８）は１．８５ＴｅＳｉａ以下であ
り、その製造工程の煩雑さに起因するコスト高に見合う
だけの優れた磁気特性を有しないため、従来の一方向性
電磁鋼板に対抗できない。

一方向性電磁鋼板の磁束密度（Ｂ８）は、特公昭４０−
１５６４４号公報、特公昭５１−１３４６９号公報記載
の技術が発明されて以来、急速に進歩し、現在、磁束密
度（Ｂ６）が１．９２Ｔの高い磁束密度の製品も市販さ
れている。

二方向性電磁鋼板についても、磁気特性向上のため特公
昭３５−１７２０８号公報、及び特公昭３８−８２１３
号公報に改良技術が提案されたが、いずれも一方向性電
磁鋼板等に対抗できる高磁束密度の製品を安定して製造
するに至っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、二方向性電磁鋼板において高磁束密度の製品
を安定して得ることができないという製造技術上の課題
を解決するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために、重量％で、Ｓｉ：
１．８〜６．７％、酸可溶性Ａβ：　０．００８〜０、
０４８％、Ｎ≦０．０１０％、残部Ｆｅおよび不可避的
不純物からなる熱延板を圧下率４０〜８０％で冷間圧延
し、更に前記冷間圧延と交叉する方向に圧下率３０〜７
０％で冷間圧延し、次いで一次再結晶焼鈍し、焼鈍分離
剤を塗布し、二次再結晶と純化を目的とした仕上焼鈍を
行う二方向性電磁鋼板の製造方法において、上記熱間圧
延の最終３パスの累積圧下率を８０％以下とする二方向
性電磁鋼板の製造方法を提供するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明者等は、交叉冷間圧延法によって製造した二方向
性電磁鋼板の製品の調査から、次の新たな知見を得た。

二方向性電磁鋼板の特徴とする結晶方位は（１００）　
＜００１＞方位であるが、二次再結晶粒の中には、この
方位粒とあわせて（１１０）　＜ｕｖｗ＞方位のものが
混在し、後者の方位粒が磁束密度を低くする原因となっ
ている。従って、高磁束密度化を達成するためには、（
１１０）　＜ｕＶＷ＞方位粒の二次再結晶を抑制すれば
良い。

本発明者等は、これらの方位粒に関する詳細な研究を行
った結果、二次再結晶前の一次再結晶板は板厚方向に集
合組織が異なっており、（１１０）＜ｕＶＷ　＞方位粒
は表面層から、（１００）　＜００１　＞方位粒は中心
層から発達することを見出した。

かかる事実は、次の実験によって得られたものである。

Ｃ：０．０５５％、Ｓｉ：３．３％、酸可溶性ＡＡ　：
　０．０２８％、　Ｎ　：０．００７％、残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物からなる１、８ｍｍ厚の熱延板を１１
２５℃で２分間焼鈍し、熱延方向と同一方向に５５％の
圧下率で冷延し、次いで前記圧延方向と直角方向に５５
％の圧下率で交叉冷延し、０．３５ｍｍの最終板厚とし
た。この冷延板を湿水素中８１０℃で２１０秒間脱炭を
兼ねる一次再結晶焼鈍を行った。この−次回結晶板の集
合組織を調査したところ、第１図に示すように表面部で
は（１１１）　、＜ｕｖｗ＞方位を主方位とし、中心部
では（２１１）　＜１２４＞、　　（２１Ｎ＜２３１　
＞方位を主方位とするものであり、板厚方向で異なるも
のであることが判肋した。二次再結晶方位は、例えばに
、Ｔ、Ａｕ５ｔ、　Ｊ、Ｗ、Ｒｕｔｔｅｒ　；Ｔｒａｎ
ｓ。

Ｍｅｔ、Ｓｏｒ、　ＡＩＭＥ　２１５（１９５９年）　
Ｐ１１９／１２７　、牛神他日本金属学会第９６回講演
大会概要集３７３頁に述べられているように、−次再結
晶集合組織の影響を強く受けるものである。この−次再
結晶集合組織の板厚方向の差の原因を検討した結果第２
図に示す熱延板における板厚方向の集合組織の勾配に大
きく影響されるものであることが分った。そこで、上記
熱延板より表面部、中心部をそれぞれ切り出し、上記と
同様の条件で一次再結晶させた後、ＭｇＯを主成分とす
る焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を行った。

第３図に、このようにして得られた各試料の二次再結晶
粒の方位分布を示す。第３図より、（１１０）＜ｕｖｔ
ｖ　＞方位粒は熱延板の表面部から切り出した試料（図
中（ａ））において、また（１００）　＜００１＞方位
粒は、中心部より切り出した試料（図中（ｂ））におい
てそれぞれ発達していることが分る。

従って、磁束密度低下の原因となる（１１０　）＜ｕｖ
ｗ　＞方位粒は、熱延板における表面部を除去すること
により、抑制することができる。

本発明者等は、上記知見を基に熱間圧延条件を詳細に検
討した結果、最終３パスの累積圧下率を８０％以下にす
ること、また特に熱延終了温度を９５０℃以上とするこ
とにより、熱延板の集合組織を変え、表面部からの（１
１０）　＜ｕＶＷ＞方位二次再結晶粒の発達を抑制し、
磁束密度の高い二方向性電磁鋼板を安定して製造できる
ことを見出した。

その実験結果を説明する。前述と同一の４０ｍｍ厚のス
ラブをパス・スケジュールを変え計６パスで２、０　ｍ
ｍ厚の熱延板に熱延した。熱延終了温度は９００〜９５
０℃であった。その後、１０５０℃で２分間焼鈍し、熱
延方向と同一方向に５０％の圧下率で冷延し、次いで前
記圧延方向と直角方向に５０％の圧下率で交叉冷間圧延
した。湿水素雰囲気中で８００℃で９０秒脱炭を兼ねる
一次再結晶焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布し仕上焼鈍を行っ
た。

第４図に、熱間圧延の最終３パスの累積圧下率と製品の
磁気特性（Ｂ　ｅ値）を示す。この図より、累積圧下率
８０％以下で１．９０Ｔｅｓｌａ以上という高い磁束密
度の製品が得られることが分る。

この知見を基に、最＃３パスの累積圧下率５０％の条件
下でパス間のデイレイタイムを変え熱延終了温度の影響
を検討したところ特に、熱延終了温度９５０℃以上で更
に、磁束密度が向上することが分った。

熱延板の集合組織を調査したところ、磁束密度が高い場
合は、いずれも、熱延板の表面部の（１１０）面が少な
くなっていた。従って本発明に従い、最終の３パスの累
積圧下率を８０％以下とした場合は、表面の剪断変形に
よる結晶回転を抑制し、また熱延終了温度を９５０℃以
上とした場合は、表面の剪断変形により、形成された（
１１０　）集合組織を再結晶等により低下させたものと
考えられる。

以下、本発明の構成要件の限定理由を実施形態に従い、
説明する。

本発明で用いる溶鋼は、転炉、電気炉等その溶製方法を
問わないが、成分として次の含有範囲を必須のものとす
る。

Ｓｉ　は、含有量を多くすると、鉄損特性を向上するこ
とができるので望ましいが、逆に磁束密度を低下する。

含有量が約６．５％前後で最低鉄損となり、それ以上増
加しても、改善効果はないので、上限を６．７％とした
。Ｓ１含有量を増加すると脆化が著しく、４．５％以上
で冷間割れが発生するが、温間圧延を行うことにより基
本的には圧延が可能である。一方、Ｓ１含有量が少なく
なると仕上焼鈍時にα→γ変態を生じ、結晶の方向性が
損なわれるので、実質的に影響を及ぼさない０．８％を
下限とする。

酸可溶性Ａβは、ＡβＮ、　（ｉ　、　５ｉ）Ｎ等の窒
化物を形成し、インヒビターを形成する。製品の磁束密
度が高くなる０、　００８〜０．０４８％、望ましくは
０．０１８％〜０．０３６％を限定範囲とする。

Ｎは、０．０１０％を超えて含有すると鋼板に、ブリス
ターと呼ばれる空孔を生じるので、０．０１０％を上限
とする。下限については、途中工程で窒化することによ
り調節することができるので、特に限定しない。

他に、Ｍｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｂ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ｔ１Ｃ
ｒ等のインヒビター構成元素を添加することもできる。

上記成分からなるスラブは、加熱された後、所定の板厚
まで熱間圧延される。この際の最終の累積圧下率を８０
％以下とすることが本発明の特徴とするところである。

この熱延板は、直ちに、もしくは７５０〜１２００℃の
温度域での３０秒〜３０分間の短時間焼鈍工程を経て冷
間圧延が施される。上記焼鈍は、製品の磁束密度を高め
るのに有用であり、望む製品の磁束密度の水準に応じて
焼鈍の採否を決めれば良い。

交叉冷間圧延は、基本的に特公昭３５−２６５７号公報
、或いは特公昭３８−８２１３号公報に開示されたもの
と同じである。

冷間圧延後の材料は、通常鋼中に含まれるＣを除去する
ことも兼ね雰囲気露点を調節した雰囲気内で、７５０〜
１０００℃の温度域において３０秒から１０分間焼鈍し
、−次男結晶させる。

その後ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、
二次再結晶と純化を目的とした仕上焼鈍を施す。

特に、特願昭６３−２９３６４５号公報に示すように、
二次再結晶と純化の工程を分離し、９５０〜１１００℃
の温度域で二次再結晶を完了させた後、１１００℃以上
で純化を行うことが磁束密度を高めるために有効である
。

〔実施例〕

実施例１ 重量％で、Ｃ：　０．０５％、Ｓｉ：３．２％、Ｍｎ：
０．１％、酸可溶性／ｌ：ｏ、０３％、　Ｎ　：　０．
０８％含有する２６ｍｍ厚のスラブを１１５０℃の温度
に加熱した後、■　２６→２０−１８−１５−８−４−
２　　（ｍｍ）■２６→１５→７−３．５−３→２．５
→２　（ｍｍ）の条件下で熱延して２．　Ｏｍｍ厚の熱
延板とした。熱延終了後は１秒間空冷し、その後５５０
℃迄水冷し１時間保持した後炉冷した。この熱延板を１
１２０℃で２分間焼鈍し、熱延方向に５０％の圧下率で
冷間圧延し、次いで前記冷延方向と直角方向に５０％の
圧下率で交叉冷間圧延を行った。その後８００℃で２１
０秒間、脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍を行い、焼鈍分離
剤を塗布し、二次再結晶と純化を目的とする仕上焼鈍を
行った。製品の磁気特性を第１表に示す。

第　　１　　表 第２表 実施例２ 実施例１と同一のスラブを用い、熱延開始温度■１１０
０℃■１０００℃■９００℃の条件で、次の６パス即ち
、２６→１５→６→３．２→２．８→２．４→２　　（
ｍｍ）で熱延を行い、２．０釦の板厚とした。その後、
実施例１と同一の条件で仕上焼鈍迄行った。製品の磁気
特性を第２表に示す。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明は以上述べたように、現在最高レベルの一方向性
電磁鋼板と同等以上の高磁束密度の二方向性電磁鋼板を
工業的に安定して製造できるので、その効果は甚大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一次再結晶板の表面層（同図（ａ））と中心層
（同図（ｂ））の集合組織を示す（２００）極点図であ
り、 第２図は、熱延板の板厚方向における集合組織の面強度
を示す図であり、 第３図は、表面層（同図（ａ））と、中心層（同図ｂ）
）のそれぞれの部位より切り出した材料の二次再結晶の
方位分布を示す（２００）極点図であり、第４図は、熱
間圧延の最′＃３バスの累積圧下率と製品の磁束密度の
関係を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｓｉ：１．８〜６．７％、酸可溶性Ａ
   ｌ：０．００８〜０．０４８％、Ｎ≦０．０１０％、残
   部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる熱延板を圧下率４
   ０〜８０％で冷間圧延し、更に前記冷間圧延と交叉する
   方向に圧下率３０〜７０％で冷間圧延し、次いで一次再
   結晶焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶と純化を
   目的とした仕上焼鈍を行う二方向性電磁鋼板の製造方法
   において、上記熱間圧延の最終３パスの累積圧下率を８
   ０％以下とすることを特徴とする磁束密度の高い二方向
   性電磁鋼板の製造方法。
2. （２）熱間圧延の熱延終了温度が９５０℃以上である請
   求項１記載の方法。