JPH0432127B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランス等の鉄芯に用いられる鉄損
特性の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造
方法に関するものである。 〔従来の技術〕 一方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主にトラ
ンスその他の電気機器の鉄芯材料に使用されてい
るもので、励磁特性と鉄損特性が良好でなくては
ならない。励磁特性を表わす数値として通常B₈
（磁場の強さ800A／ｍにおける磁束密度）を用
い、鉄損特性を表わす数値としてW_17/50（50Hzで
1.7Tまで磁化させた時の１Kg当りの鉄損）を用
いている。 この一方向性電磁鋼板は通常二次再結晶現象を
利用して鋼板面に｛110｝面、圧延方向に〈001〉
軸をもつた組織を発達させることによつて得られ
ている。良好な磁気特性を得るためには磁化容易
軸である〈001〉軸を圧延方向に高度に揃えるこ
とが重要である。又板厚、固有抵抗、鋼板の純度
等も磁気特性に大きな影響を及ぼす。 一方近年のエネルギー価格の高騰を背景として
トランスメーカーは低鉄損トランス用素材への指
向を一段と強めている。低鉄損化の方策として近
年レーザー等を用いた磁区制御技術が開発され、
それに依つて鉄損特性が大幅に向上した。また製
品の板厚が薄いほど、磁束密度が高いほど磁区制
御技術の効果が大きい等の理由で、板厚が薄く高
磁束密度を有する製品を開発する必要性が高まつ
てきた。 高磁束密度化を計る有効な手段としてAlNを
インヒビターとして用い、圧下率80％超の最終強
圧下冷間圧延を行なう方法があるが、この方法
は、板厚を薄くすると二次再結晶が不安定化する
という問題がある。この問題を解決する方法とし
て、熱延板焼鈍を施し、次いで冷間圧延と中間焼
鈍を順次施した後80％超の最終強圧下冷間圧延を
施す方法が提案されている（米国特許第3632456
号明細書）。確かにこの方法を行なうと、板厚が
薄くなつた場合の二次再結晶の不安定化は緩和さ
れるが、磁束密度が低下するなどの原因で充分満
足できる鉄損特性は得られ難い。 鉄損特性の優れた高磁束密度を有する製品を板
厚の薄いものまで製造するにはこのように解決す
べき課題が残つている。またAlNをインヒビタ
ーとして利用する圧下率81〜95％の１回強圧下冷
間圧延による高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造
に於て上記強圧下冷間圧延のパス間に時効処理を
施すことにより磁気特性が向上することが報告さ
れているが（特公昭54−13846号公報）、この技術
では鉄損特性が優れ高磁束密度を有する製品を、
例えば0.20mm以下の板厚の薄いものまで製造する
には十分でない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明はAlNを主インヒビターとして一方向
性電磁鋼板を製造する場合、特に薄手製品におい
て高い磁束密度を得ることが出来ず従つて良好な
鉄損特性を得難いという問題点を解決する方法を
提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、AlNを主インヒビターとし、珪素
鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、圧下率80％超〜95
％の強圧下最終冷間圧延を含む２回以上の冷間圧
延とその間に行なう中間焼鈍と最終冷間圧延後の
脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼
板を製造する方法において、上記熱延板焼鈍の急
冷と１回目の冷間圧延の間に鋼板を50〜300℃の
温度範囲で１分以上の時間保持することによつて
磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板を製造する方
法を提供するものである。さらに上記方法に加え
て１回目の冷間圧延における複数パスのパス間の
少くとも１回に鋼板を50〜400℃の温度範囲で１
分以上の時間保持することによつて一層磁気特性
の優れた一方向性電磁鋼板を製造する方法を提供
するものである。 即ち、本発明者らは、AlNを主インヒビター
とし、珪素鋼熱延板に熱延板焼鈍、圧下率80％超
〜95％の強圧下最終冷間圧延を含む２回以上の冷
間圧延とその間に行なう中間焼鈍と最終冷間圧延
後の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を順次施す製造法に
おいて、製品板厚が薄くなるに従つて高い磁束密
度が得難くなるという問題点を解決する方法を検
討した結果、熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧
延の間に鋼板を50〜300℃の温度範囲で１分以上
の時間保持することによつて例えば0.170mmのよ
うに板厚の薄いものでも高磁束密度が得られ、従
つて鉄損特性が一段と向上することを見い出し
た。また、さらに上記知見に加えて、１回目の冷
間圧延における複数パスのパス間の少くとも１回
に鋼板を50〜400℃の温度範囲で１分以上の時間
保持することによつて一層磁気特性が向上するこ
とを見い出した。この２つの知見は、従来の方法
の中に見いだすことができないまつたく新規なも
のである。 以下本発明を詳細に説明する。 本発明の出発素材である熱延板の成分について
は、Si：2.5〜4.0％、Ｃ：0.03〜0.10％、酸可溶性
Al：0.010〜0.065％、Ｎ：0.0010〜0.0150％、
Mn：0.02〜0.30％、Ｓ：0.005〜0.040％を含有す
る必要がある。 Siは4.0％を超すと脆化が激しくなるため冷間
圧延が困難となり好ましくない。一方2.5％未満
では電気抵抗が低く、良好な鉄損特性が得難い。 Ｃは0.03％未満では脱炭焼鈍以前でのγ量が極
めて少なくなつてしまい脱炭焼鈍後の金属組織が
不適切なものとなる。一方0.10％を超えると脱炭
不良となり好ましくない。 酸可溶性Al，Ｎは本発明において高磁束密度
を得るために必須の主インヒビターAlNを得る
ための基本成分であり、上記範囲を外れると二次
再結晶が不安定となるので酸可溶性Alは0.010〜
0.065％、Ｎは0.0010〜0.0150％とする。 Mn，ＳはインヒビターMnSを形成するために
必要な元素であり、上記範囲を外れると二次再結
晶が不安定となるのでMnは0.02〜0.30％、Ｓは
0.005〜0.040％と定める。 また他のインヒビター構成元素として公知であ
るSn，Sb，Cu，Cr，Se，As，Bi等を含有して
もよいことは勿論である。 本発明は上記成分を含有する珪素鋼熱延板を出
発材として、これに熱延板焼鈍、圧下率80％超〜
95％の強圧下最終冷間圧延を含む２回以上の冷間
圧延とその間に行なう中間焼鈍と最終冷間圧延後
の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を順次施す工程を前提
としている。 以下、本発明の製造方法について説明する。ま
ず上記成分を有する熱延板に熱延板焼鈍を施す。
この焼鈍で熱延板は700〜1200℃に30秒〜30分間
保定され、しかる後300℃までは１℃／sec以上で
冷却される。 次に本発明の特徴である熱延板焼鈍の急冷と１
回目の冷間圧延の間の熱処理条件、及びその限定
理由を述べる。 熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延の間に、
鋼板を50〜300℃の温度範囲で１分以上の時間保
持することが必要である。 １回目の冷間圧延時の変形組織を制御すること
によつて製品の磁気特性を向上させる目的で種々
の実験を行なつた結果、Ｃ，Ｎの状態を制御する
ことが極めて重要であることが推察された。そこ
で、この知見にもとずき熱延板焼鈍の急冷と１回
目の冷間圧延の間に種々の条件で熱処理を行な
い、製品の磁気特性に与える影響を調査した。そ
の結果を以下に示す。 第１図に熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延
の間に行なつた熱処理温度と磁気特性との関係を
示す。この場合、出発素材としてSi：3.27％、
Ｃ：0.079％、酸可溶性Al：0.025％、Ｎ：0.0078
％、Mn：0.073％、Ｓ：0.024％を含有する2.3mm
厚の熱延板を用い、かかる熱延板を1000℃に３分
間保持した後急冷した。しかる後酸洗し、各温度
に２時間保持する熱処理を行なつた。しかる後圧
下率約46％で1.25mm厚としひき続き公知の方法で
中間焼鈍、0.170mmに仕上げる最終冷間圧延、脱
炭焼鈍、MgOを主成分とする焼付分離剤の塗布、
最終仕上焼鈍、張力コーテイングを行なつた。第
１図から明らかなように、磁気特性を向上させる
熱処理温度の範囲は50〜300℃である。 第２図に熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延
の間に行なつた熱処理の保定時間と磁気特性との
関係を示す。ただし熱処理温度は100℃であり、
出発素材、熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延
の間の熱処理以外の工程条件は第１図を説明した
実験と同じである。第２図から明らかなように熱
処理の時間は１分以上で磁気特性向上効果があ
る。 第１図、第２図から熱延板焼鈍の急冷と１回目
の冷間圧延の間の熱処理条件を規定した。つまり
熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延の間に、鋼
板を50〜300℃の温度範囲で１分以上の時間保持
する。熱処理時間の上限は特に規定しないが、生
産性を考えると50時間以下で時効が終るように温
度を選ぶことが望ましい。熱処理温度が低い場合
には熱処理時間を長めにすることが好ましく、50
〜100℃の場合５分間以上の時間熱処理すること
が好ましい。熱処理の方法については特に限定し
ない、熱延板焼鈍での急冷を50〜300℃まで行な
つてコイル状とし緩冷却する方法、１回目の冷間
圧延に先立ち焼鈍炉、油又は湯槽で熱処理する方
法、冷間圧延機のコイル巻戻しスタンドにあるコ
イルを加熱する方法、等を利用してよい。 上記熱処理後に１回目の冷間圧延を行なう。こ
の１回目の冷間圧延の複数パスのパス間の少くと
も１回に鋼板を50〜400℃の温度範囲で１分以上
の時間保持すると一段と磁気特性が向上する。 第３図に１回目の冷間圧延でのパス間時効温度
と磁気特性との関係を示す。この場合出発素材と
してSi：3.22％、Ｃ：0.076％、酸可溶性Al：
0.025％、Ｎ：0.0086％、Mn：0.075％、Ｓ：
0.025％を含有する2.3mm厚の熱延板を用い、かか
る熱延板を1000℃に３分間保持した後急冷した。
しかる後酸洗し、ひき続き100℃に２時間保持し、
圧下率約46％で1.25mm厚とする１回目の冷間圧延
のパス間に２回各温度に５分間保持する時効処理
を行なつた。しかる後公知の方法で中間焼鈍、
0.170mmに仕上げる最終強圧下冷間圧延、脱炭焼
鈍、MgOを主成分とする焼付分離剤の塗布、最
終仕上焼鈍、張力コーテイングを行なつた。第３
図から明らかなように、磁気特性を向上させる時
効温度の範囲は50〜400℃である。 第４図に１回目の冷間圧延でのパス間時効の保
持時間と磁気特性との関係を示す。ただし、１回
目の冷間圧延によつて板厚を2.3mmから1.25mmと
し途中板厚1.6mmの段階で鋼板を100℃に種々の時
間保持した。出発素材、１回目の冷間圧延以外の
工程条件は第３図を説明した実験と同じである。
第４図から明らかなように時効処理の時間は１分
以上で磁気特性向上効果がある。 第３図、第４図から１回目の冷間圧延のパス間
時効の条件を規定した。つまり、１回目の冷間圧
延における複数パスのパス間の少くとも１回に鋼
板を50〜400℃の温度範囲で１分以上の時間保持
する。時効時間の上限は特に規定しないが、生産
性を考慮すると５時間以下で時効が終るように温
度を選ぶことが望ましい。時効温度が低いと時効
時間を長くする必要がある。時効処理は１回でも
効果があるが、圧延と時効処理を交互に繰返すと
磁気特性が一層向上する。時効温度は冷間圧延で
の加工熱を利用しても得られるが、温度が不十分
な場合には加熱設備、焼鈍設備を利用してもよ
い。 １回目の冷間圧延の圧下率は限定しないが、10
〜80％の範囲が磁性の安定性の点では適当であ
る。 本発明の特徴である熱延板焼鈍の急冷と１回目
の冷間圧延の間の熱処理の効果のメカニズムにつ
いて必ずしも明らかではないが、本発明者らは以
下のように考えている。第５図に上記熱処理条件
と１回目の冷間圧延後のビツカス硬度（加重１Kg
板厚中心部板巾方向断面で測定）との関係図を示
す。この場合出発材は第３図を説明したものと同
一成分の2.3mm厚熱延板である。かかる熱延板を
1000℃に３分間保持した後急冷した。しかる後酸
洗し、処理なし、鋼板を100℃に２時間保持、
鋼板を400℃に１時間保持の熱処理を行なつた。
しかる後1.25mmまで冷間圧延した。第５図からわ
かるように本発明の条件であるの履歴の場合、
冷間圧延後の硬度が高くなつている。本発明の熱
処理を行なうことによつて固溶Ｃ，Ｎが転位に固
着する又は微細炭化物、微細窒化物が形成され
て、冷間圧延時の転位運動の妨げとなることによ
つて変形機構に影響を与えたものと考えられる。
その結果第５図に示すように１回目の冷間圧延後
の硬度が増加していると考えられる。このように
変形機構が変化した影響がひき続く中間焼鈍、80
％超の最終強圧下冷間圧延、最終的には、仕上焼
鈍中の二次再結晶現象にまで継承され、製品の磁
気特性を向上させるものと考えられる。 本発明のもう１つの特徴である１回目の冷間圧
延でのパス間時効の効果のメカニズムについて必
ずしも明らかではないが、本発明者らは以下のよ
うに考えている。第６図に１回目の冷間圧延での
パス間時効条件と冷間圧延後のビツカス硬度（加
重１Kg、板厚中心、板巾方向断面で測定）との関
係図を示す。この場合出発材は第３図を説明した
ものと同一成分の2.3mm厚熱延板である。かかる
熱延板を1000℃に３分間保持した後急冷した。し
かる後酸洗し、100℃に２時間保持した後1.25mm
まで冷間圧延した。かかる冷間圧延において1.84
mm、1.47mmなる各途中板厚段階で処理なし、
鋼板を100℃に５分間保持、鋼板を500℃に５分
間保持の時効処理を行なつた。第６図からわかる
ように本発明の条件であるの履歴の場合冷間圧
延後の硬度が高くなつている。本発明の時効処理
を行なうことによつて固溶Ｃ，Ｎが冷間圧延によ
つて形成された転位に固着する又は微細炭化物、
微細窒化物が形成され転位運動の妨げとなること
によつて変形機構に影響を与えたものと考えられ
る。その結果第６図に示すように１回目の冷間圧
延後の硬度が増加したものと考えられる。このよ
うに変形機構が変化した影響が最終的には仕上焼
鈍中の二次再結晶現象にまで継承され製品の磁気
特性を向上させるものと考えられる。 中間焼鈍は公知の方法で行なわれる。昇温速度
を高めること、冷却において急冷を行なうことに
よつて磁気特性は一層向上する。 最終強圧下冷間圧延の圧下率は80％超〜95％に
する必要がある。80％以下では高磁束密度が得難
く、95％を超えると二次再結晶が不安定となるの
で好ましくない。この冷間圧延のパス間に時効処
理を行なうと磁気特性は一層向上する。 最終強圧下冷間圧延後公知の方法で脱炭焼鈍、
MgOを主成分とした焼鈍分離剤塗布、最終仕上
焼鈍を行ない製品とする。最終仕上焼鈍後に鋼板
に張力を付与するコーテイングを行なうと磁気特
性が一層向上する。 以下実施例について述べる。 〔実施例〕 実施例 １ Si：3.22％、Ｃ：0.076％、酸可溶性Al：0.026
％、Ｎ：0.0086％、Mn：0.073％、Ｓ：0.025％、
Sn：0.12％、Cu：0.07％を含有する2.3mm厚の熱
延板に1000℃×３分（均熱）後急冷する熱延板焼
鈍を施した後酸洗し、ひき続き処理なし、
100℃×１時間（均熱）、400℃×１時間（均熱）
の３通りの熱処理を施した。しかる後1.25mmまで
冷間圧延した。ひき続き公知の方法で中間焼鈍、
圧下率約86％の最終強圧下圧延を行なつて0.170
mmとした。得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼
鈍、焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍、張力コーテ
イングを施して一方向性電磁鋼板を得た。材料の
履歴と製品の磁気特性との関係を第１表に示す。

【表】 実施例 ２ Si：3.15％、Ｃ：0.073％、酸可溶性Al：0.025
％、Ｎ：0.0082％、Mn：0.075％、Ｓ：0.025％を
含有する2.3mm厚の熱延板1100℃×３分（均熱）
後急冷する熱延板焼鈍を施した後酸洗し、ひき続
き処理なし、100℃×30分（均熱）の２通り
の熱処理を施した。しかる後１回目の冷間圧延を
行ない、1.35mm厚とした。ひき続き公知の方法で
中間焼鈍、圧下率約86％の最終強圧下圧延を行な
つて0.195mmとした。得られた冷延板を公知の方
法で脱炭焼鈍、焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍、
張力コーテイングを施して、一方向性電磁鋼板を
得た。材料の履歴と製品の磁気特性との関係を第
２表に示す。

【表】 実施例 ３ Si：3.27％、Ｃ：0.079％、酸可溶性Al：0.025
％、Ｎ：0.0078％、Mn：0.073％、Ｓ：0.024％、
Sn：0.13％、Cu：0.06％を含有する2.3mm厚の熱
延板に1000℃×３分（均熱）後急冷する熱延板焼
鈍を施した後酸洗し、ひき続き100℃×10分（均
熱）の熱処理を施した。しかる後酸洗し、１回目
の冷間圧延を行ない1.25mm厚とした。かかる１回
目の冷間圧延の途中板厚段階である1.84、1.47mm
厚の時処理なし、100℃×５分（均熱）、
200℃×５分（均熱）、500℃×５分（均熱）、
50℃×30秒（均熱）の５通りの処理を行なつた。
ひき続き公知の方法で中間焼鈍、圧下率約86％の
最終強圧下圧延を行なつて0.170mmとした。得ら
れた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍、焼鈍分離剤
塗布、最終仕上焼鈍、張力コーテイングを施して
一方向性電磁鋼板を得た。材料の履歴と製品の磁
気特性との関係を第３表に示す。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば熱延板焼鈍の急
冷と１回目の冷間圧延の間に熱処理を施すことに
よつて磁気特性の良好な一方向性電磁鋼板を安定
して得ることができるので、その工業的効果は大
きい。上記熱処理に加えて、１回目の冷間圧延に
おけるパス間時効を施すことによつてさらに磁気
特性が向上するので、その工業的効果は一層大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧
延の間に行なつた熱処理温度と磁気特性との関係
図、第２図は上記熱処理の保定時間と磁気特性と
の関係図、第３図は１回目の冷間圧延でのパス間
時効温度と磁気特性との関係図、第４図は上記時
効処理の保定時間と磁気特性との関係図、第５図
は上記熱処理条件と１回目の冷間圧延後のビツカ
ス硬度との関係図、第６図は上記時効処理条件と
１回目の冷間圧延後のビツカス硬度との関係図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量％でSi：2.5〜4.0％、Ｃ：0.03〜0.10％、
   酸可溶性Al：0.010〜0.065％、Ｎ：0.0010〜
   0.0150％、Mn：0.02〜0.30％、Ｓ：0.005〜0.040
   ％を含有する珪素鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、
   圧下率80％超〜95％の強圧下最終冷間圧延を含む
   ２回以上の冷間圧延とその間に行なう中間焼鈍と
   最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施し
   て一方向性電磁鋼板を製造する方法において上記
   熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延の間に、鋼
   板を50〜300℃の温度範囲に１分間以上の時間保
   持することを特徴とする磁気特性の優れた一方向
   性電磁鋼板の製造方法。 ２ 重量％でSi：2.5〜4.0％、Ｃ：0.03〜0.10％、
   酸可溶性Al：0.010〜0.065％、Ｎ：0.0010〜
   0.0150％、Mn：0.02〜0.30％、Ｓ：0.005〜0.040
   ％を含有する珪素鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、
   圧下率80％超〜95％の強圧下最終冷間圧延を含む
   ２回以上の冷間圧延とその間に行なう中間焼鈍と
   最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施し
   て一方向性電磁鋼板を製造する方法において、上
   記熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延の間に、
   鋼板を50〜300℃の温度範囲に１分間以上の時間
   保持するとともに、１回目の冷間圧延における複
   数パスのパス間で少くとも１回、鋼板を50〜400
   ℃の温度範囲に１分間以上の時間保持することを
   特徴とする磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の
   製造方法。