JPH0564701B2

JPH0564701B2 -

Info

Publication number: JPH0564701B2
Application number: JP27665087A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yashiki; Teruo Kaneko
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1993-09-16
Also published as: JPH01119644A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、｛110｝＜001＞を主方位とする方向
性電磁鋼板およびその製造方法に関する。〔従来の技術〕方向性電磁鋼板は主として変圧器や発電機の鉄
心に用いられる電磁気材料であり、一般には圧延
方向の励磁特性と鉄損特性に優れた３％（重量
％、以下同様）前後のSiを含有する材料を使用し
ている。このような方向性電磁鋼板の製造においては、
熱間圧延後に、熱延板焼鈍および冷間圧延後の連
続脱炭焼鈍、更には1000℃以上の高温の仕上焼鈍
等の特殊な熱処理工程を必要とする。このため、
一般の方向性電磁鋼板は、コストの高いものとな
つている。このコストの問題を解決すべく、従来より種々
の研究開発が進められ、その中で例えば特開昭57
−207114号に示されるように素材として極低炭素
鋼を用い、工程途中での脱炭焼鈍を省略する方法
が提案された。これは基本的には素材鋼中に所定
量のAlとＮを添加しておき、仕上げ焼鈍前に
AlNを析出させ、これを二次再結晶前の結晶粒
粗大化防止のためのインヒビターとして利用する
ことによつて、仕上焼鈍工程での二次再結晶を生
じさせるというものである。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながらこの方法は、極低炭素鋼を使用す
るため、Si量が1.5％以上ではα−γ変態が消失
してリジングが生じ易くなる。このため、熱延板
の焼鈍を欠くことができない。また、最終の仕上
げ焼鈍も、一般の場合と変わらず1000℃以上の高
温焼鈍が必要とされる。つまり、脱炭焼鈍は省略
できるけれども、他の熱処理については経済的メ
リツトがなく、コストも低減の有効策とはなり得
ないのである。それに、この方法はAlNのイヒビター効果を
十分に出すことができず、安定した二次再結晶を
実現することが不可能であり、この点でも実用上
十分なものとは言い難いものであつた。一方、本発明者らは、上記の方法を発展させた
低コスト化に有効な方法を、最近になつて開発
し、提案した（特開昭61−91329号、同62−83421
号）。これらは、極低炭素鋼中のAl量を極微量と
し、インヒビターとしてのAlNの析出形態を適
正化することによつて、α域での低温焼鈍での二
次再結晶の発生を可能にするというものである。したがつてこの方法は、先述の脱炭焼鈍の省略
に加え、仕上焼鈍の温度を低くすることができる
というメリツトがあり、低コスト化により大きく
貢献し得るものである。しかしながら、Si1.5％
以上においてリジング防止のために熱延板焼鈍が
不可欠であることは先の方法と変わりがない。ま
たSiが0.5％以上になると、やはり二次再結晶が
不安定にある傾向が認められ、実用上今一歩の感
を否めない。そこで本発明はこの方法の技術を更に発展さ
せ、上記脱炭焼鈍の省略と仕上焼鈍温度の低下に
加え、熱延板焼鈍の省略をも可能にして低コスト
化を推進するとともに、仕上焼鈍での二次再結晶
の安定性を向上させ磁気特性の優れた方向性電磁
鋼板の安定製造を可能にすることを目的とする。〔問題点を解決するための手段〕本発明者らは上記特開昭62−83421号の技術の
適用下において、リジングの発生を熱延板焼鈍に
よらず防止し、かつまた安定、確実に二次再結晶
を達成する手段を見出すべく、種々の実験、研究
を行つた結果、次のような知見を得た。一般に極低炭素鋼（Ｃ≦0.01％）では、Si含有
量が1.5％以上になると、α−γ変態が消失する。
しかるに、鋼中Mn量を1.0〜2.0％に増量してや
ると、極低炭素の高Si鋼においてもα−γ変態が
生じてくる。そして斯かるMnの増量は、冷延工程でのリジ
ングの発生を防止することになる。また、仕上焼
鈍工程においては、二次再結晶の安定性の向上に
寄与し、問題とされる0.5％以上のSi含有鋼につ
いても二次再結晶の安定確保を可能にする。本発明は上記の知見に基づくものであつて、下
記の方向性電磁鋼板ならびにの製造方法を要
旨とする。 C0.01％以下、Si0.5〜2.5％、Mn1.0〜2.0％、
S0.010％以下、Sol.Al0.003〜0.015％、N0.0010
〜0.0100％、残部はFeおよび不可避的不純物か
らなることを特徴とする方向性電磁鋼板。に示す組成と同じ組成になる熱延鋼板に、
１回の冷間圧延又は中間焼鈍を挟む２回以上の
冷間圧延を施して最終板厚とし、次いで600〜
950℃の連続焼鈍を行い、その後800〜950℃の
仕上焼鈍を実施することを特徴とする方向性電
磁鋼板の製造方法。以下、本発明の詳細に説明する。 Γまず本発明の方向性電磁鋼板における各成分の
限定理由を述べる。Ｃ：鋼中のＣ量が0.01％をこえると、鉄損の悪
化や磁気時効の劣化など、磁気特性上好まし
くない現象が顕著となる。よつてＣは0.01％
以下とした。なお、Ｃは、磁気特性上少なければ少ない
ほど有利であることから、下限はとくに規定
しない。 Si：Siは磁気特性に支配的影響を与える元素で
ある。一般にはSiが多くなるにつれ、鉄損に
ついては改善され、飽和磁束密度の方は逆に
悪化する傾向となる。本発明の特徴は１つは、仕上焼鈍における
二次再結晶を安定させるためにMnを多く添
加する点にあるが、Si量が2.5％をこえると、
安定した二次再結晶を生じさせるために必要
なMn量が２％を上回ることになり、冷間圧
延性の悪化につながる。このことから、Siの
上限を2.5％に限定した。なお、Si量の下限規定については、Si0.5
％未満では二次再結晶が自ずと安定化するの
で、敢えて措置を講ずる必要がなく、この範
囲を本発明対象外としたものである。 Siは、実際には上記0.5〜2.5％の範囲内に
おいて、使用目的に応じ求められる磁気特性
（鉄損、磁束密度）バランスが得られるよう
に含有量が決められる。電磁鋼板としての性
能は、基本的にはこのSi量の選定によつて決
定される。因に、従来一般の方向性電磁鋼板において
は、Si量は３％前後に固定されており、鉄損
と磁束密度の特性バランスに幅がなく、目的
とする用途に対し性能がオーバーしたり、不
足したりする不都合があつた。 Mn：本発明を特徴づける元素である。先にも
述べたとおり、本発明においてMnは冷間圧
延時のリジングの発生防止と二次再結晶の安
定性確保のために使用される。第１図は、Mn量を変化させて磁気特性
（磁束密度）を調査した結果を示す。供試材
はC0.002〜0.003％、Si0.90〜1.10％、S0.003
％、Sol.Al0.006〜0.008％、N0.0030〜0.0040
％（本発明範囲）でMn量を種々変化させた
もので、そのような組成になる2.2mm厚の熱
延板を0.35mmに冷間圧延し、その後750℃で
20秒間連続焼鈍を行い、880℃で10時間仕上
焼鈍（加熱および均熱初期の４時間は分解ア
ンモニアガス雰囲気、その後水素に切換え）
を実施し、得られた仕上焼材について圧延方
向の磁束密度を調査した結果である。Mn添
加量1.0％未満の範囲においては磁束密度に
大きなバラツキが認められるのに対し、
Mn1.0〜2.0％の領域では磁束密度が高いレ
ベルに安定している。これは、｛110｝＜001＞
を主方位とする二次再結晶が安定して生じた
ためである。斯かる二次再結晶の安定化の理
由は、未だ十分に解明されてはいないが、鋼
中のMnが一次再結晶のインヒビターとなる
AlNの分散状態を均一化し、二次再結晶の
安定生成を促す形となるためと考えられる。なお、図においてはMn2.0％ごえの領域に
おいて、磁束密度が低い値となつているが、
これはα−γ変態点が低下し実施した880℃
の仕上焼鈍がγ域での焼鈍となつたためと思
われる。α−γ変態点はSi量の増加につれ上
昇するので、Mn2％ごえでもSi量によつて
は、上記880℃がα域内となることもあり得、
この場合には良好な磁束密度が得られるとも
考えられる。ただしMn量が２％をこえた場合、Siが2.5
％まで許容される本発明の条件下では冷間圧
延時の脆性が高くなり、製造上好ましくな
い。以上のようなことから、Mnは1.0〜2.0％
に限定した。なお、Mnの鉄損への影響については、
Mnは鋼板の比抵抗を上げ鉄損を低下させる
効果をもつ。しかし本発明のMn添加の目的
は、前述したインヒビターとなるAlNの分
散状態の均一化、およびこれから述べるリジ
ング防止にある。そして本発明範囲のMn量
で二次再結晶が安定して生じるため、鉄損は
著しく低下する。また、リジング防止の効果は、Mnの添加
によりSi1.5％以上の高Si鋼の場合でもα−
γ変態が生じるようになることよるもので、
本発明範囲のSi量の場合、上記1.0〜2.0％は
リジング防止にとつても有効に寄与する範囲
である。Ｓ：本発明では、AlNを二次再結晶が生じる
までの一次再結晶粒の粒成長を抑制するイン
ヒビターとしている。インヒビターとしては
通常、MnSが利用されるが、これを使用し
ないので、多量のＳを添加する必要はない。また、通常の方向性電磁鋼板では、二次再
結晶の完了した仕上焼鈍の後半期において、
不要となつたインヒビター（MnS）を、
1100〜1200℃という高温での純化焼鈍により
除去することが行われる。しかるに本発明
は、低コスト化のため仕上焼鈍を低温で行う
ことを一つの狙いとしており、上記のような
純化焼鈍はこの目的に合わない。純化処理を
行わなければ、MnSが残り、これが多いと
良好な磁気特性は期待できないことになる。このようなことからＳは、製鋼段階で十分
に低くする必要があり、よつて0.010％以下
の範囲とした。 Sol.Al：一次結晶粒の粒成長を抑えるAlNを形
成させるのに必要な元素であり、その添加量
の規定は本発明において極めて重要な意味を
もつ。 Alの含有量をSol.Al量で0.003〜0.015％と
定めたのは、その下限値未満ではインヒビタ
ーとしてのAlN量の絶対量が不足して十分
な効果が期待できず、一方上限値を超えると
インヒビターの量が多くなり過ぎるととも
に、分布の形態を適当でなくなり、低温仕上
焼鈍で安定した二次再結晶を得ることができ
なくなるからである。Ｎ：インヒビターとしてのAlN形成に不可欠
な元素であり、その意味から少なくとも
0.0010％以上必要とされる。ただし、0.0100
％を超えて含有させても、インヒビター効果
の面で意味がない。よつて、Ｎは0.0010〜
0.0100％に定めた。 Γ次に本発明の製造方法について述べる。本発明の方法は、基本的には上記の組成から
なる熱延板を用い、冷間圧延後、一次再結晶焼
鈍（冷延後の焼鈍）および二次再結晶焼鈍（仕
上焼鈍）を経る製造プロセスを適用する。各工程について説明すると、次のとおりであ
る。熱延板製造まず素材は、上記製品組成に一致するもの
を使用する。従来の方向性電磁鋼板は、素材
（熱延板）の段階では0.03〜0.06％程度のＣ
を含ませているのが通例であり、これは冷延
以降の過程で脱炭焼鈍により低減して製品Ｃ
量とされている。かかる工程途中までのＣ含
有が、最終製品の磁性向上に役立つとの考え
からであるが、本発明はこのようなＣ含有を
行わずともすぐれた磁気特性が得られるもの
であり、素材鋼中へのＣ含有は必要ない。む
しろ低コスト化のために経済的に不利な脱炭
焼鈍を省略する意味から、製鋼段階で脱炭を
行つてＣ量を0.01％以下の極低にしておくこ
とが必要となるのである。熱延板製造プロセスとしては、特に制限す
るものではない。転炉溶製−連続鋳造−熱延
のプロセスを経るのが常法であるが、本発明
の場合にも、これと同じプロセスによること
ができる。冷間圧延１回または２回以上の冷間圧延とする。２
回圧延を実施する場合は、冷延と冷延との間
に軟化のための中間焼鈍の工程を挟む。中間
焼鈍の条件としては、700〜950℃が一般であ
る。冷延後の焼鈍安定した二次再結晶を発生させるには、イ
ンヒビターとなるAlNの適正な状態（分布
および形態）ならびに一次再結晶集合組織が
必要である。これを実現するのが冷延後の焼
鈍である。冷延後の焼鈍は、急速加熱の焼鈍が必要で
あり、これには連続焼鈍が適している。焼鈍の条件としては、加熱速度は５℃／Ｓ
以上とすることが望まれる。焼鈍温度は、
650℃未満では焼鈍の効果が得られず、また
950℃をこえるとAlNの分布および一次再結
晶の粒径等の面で問題が生じる。よつて650
〜950℃の範囲に限定した。仕上焼鈍本発明は、成分の適正化により低温の仕上
焼鈍で安定な二次再結晶を生じさせるもので
あり、仕上焼鈍ではMnSを分解してＳを除
去するような高温の純化焼鈍を行わない。こ
のことが、コストの低減にむすびつく。この仕上焼鈍の温度は、800℃未満では十
分な二次再結晶が生じず、良好な磁気特性は
期待でない。また950℃をこえる焼鈍は必要
ないばかりか、コストの上昇を来すことにな
る。また、本発明鋼のような高Mn鋼ではα
領域を外れるものもあり、意味がない。この
ようなことから焼鈍温度は、800〜950℃に規
定した。〔実施例〕第１表に示す種々の成分系の熱延板に同表に示
す条件の冷延→連続焼鈍→仕上焼鈍（加熱および
均熱初期の４時間は分解アンモニアガス雰囲気、
その後水素に切換え）を施し、圧延方向の鉄損と
磁束密度を測定した。測定は、JIS C2550により
幅30mm、長さ280mmのエプスタイン試片を圧延方
向より16〜28枚採取して、750℃で2hの歪取焼鈍
後に行つた。結果を同表右欄に示す。また、同表には、製造
過程におけるリジング発生の状況も併せて示し
た。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれ
ば、Si0.5〜2.5％の方向性電磁鋼板の製造におい
て、リジング防止のための熱延板焼鈍および工程
途中での脱炭焼鈍を省略するとともに、仕上焼鈍
に低温焼鈍を採用することでコストの大巾節減が
実現でき、しかも磁気特性が非常にすぐれ、リジ
ングの発生もない高性能方向性電磁鋼板を安定し
て得ることが可能となる。したがつて本発明は産
業上極めて有用な発明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Mnの磁束密度に対する影響を調査
した結果を示すプロツト図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、C0.01％以下、Si0.5〜2.5％、
Mn1.0〜2.0％、S0.010％以下、Sol.Al0.003〜
0.015％、N0.0010〜0.0100％、残部はFeおよび不
可避的不純物からなることを特徴とする方向性電
磁鋼板。２重量％で、C0.01％以下、Si0.5〜2.5％、
Mn1.0〜2.0％、S0.010％以下、Sol.Al0.003〜
0.015％、N0.0010〜0.0100％、残部はFeおよび不
可避的不純物からなる熱延鋼板に、１回の冷間圧
延又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施し
て最終板厚とし、次いで650〜950℃の連続焼鈍を
行い、その後800〜950℃の仕上焼鈍を実施するこ
とを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。