JPH0570833A - 連続焼鈍による電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 所定の成分組成に調整した鋼スラブを、1150
〜1250℃の温度範囲でスラブ加熱後、熱間圧延し、つい
で中間焼鈍を含む１〜２回の冷間圧延を行ったのち、脱
炭焼鈍を施し、その後必要に応じて 0.5〜5.0 ％の圧下
率で冷間圧延を施したのち、連続焼鈍により 900〜1200
℃，３〜600 ｓの短時間焼鈍を施す。 【効果】 通常工業的に行われている連続焼鈍法で、無
方向性けい素鋼板よりも磁気特性が格段に優れ、また一
方向性けい素鋼と比較するとＬ方向の特性は若干劣るも
ののＣ方向特性に優れ、磁性バランスの良い、電磁鋼板
が低コストの下に得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大型回転機の素材と
して好適な電磁鋼板の経済的な製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】大型回転機に使用される電磁鋼板は、冷
間圧延によって最終成品板厚としたのち、高温加熱に際
し、(110) 001 方位を持つ結晶粒を優先的に成長させる
いわゆる２次結晶現象を利用して製造される。

【０００３】現在、発電機、大型モーター及び変圧機等
の鉄心には、無方向性電磁鋼板のハイグレード品又は一
方向性電磁鋼板が用いられている。しかしながら無方向
性電磁鋼板は、圧延方向（Ｌ方向）の磁束密度、鉄損が
低く、Ｌ方向特性の向上が要望されている。また一方向
性電磁鋼板は、(110) 001方位を持つ結晶粒を優先成長
させる必要上、最終焼鈍は長時間加熱が必要であり、そ
のために通常箱焼鈍が用いられるが、この場合、(110)
001 方位に高度に集積するため、Ｌ方向特性は優れるも
のの、圧延方向に垂直な方向（Ｃ方向）の特性は著しく
劣化する。加えて箱焼鈍によるため、コスト高ともな
る。

【０００４】一方で、こうした高価な箱焼鈍の代わりに
短時間の連続焼鈍を採用して、一方向性電磁鋼板を製造
する方法が提案されている。例えば、特公昭51-20373号
公報には、一方向性電磁鋼の冷延板を脱炭焼鈍し、つい
で２次再結晶のための焼鈍を連続焼鈍とし、1000〜1100
℃での保持時間を５〜10分間という比較的短時間で行う
ことからなる製造方法が開示されている。また特開昭49
-95816号公報には、最終板厚とした冷延板を 500〜1000
0 ℃/minの加熱速度で急速加熱し、 950℃超、1200℃以
下の温度で10分以内保持して仕上げ焼鈍する方向性電磁
鋼板の製造方法が示されている。さらに特開昭55-58332
号公報には、Ｃ：0.01wt％（以下単に％で示す）の素材
で脱炭焼鈍なしに、急速加熱、短時間均熱による仕上げ
焼鈍を行うことが示されている。

【０００５】しかしながら特公昭51-20373号公報及び特
開昭49-95816号公報では、主インヒビターとしてAlＮを
利用しているが、このAlＮはインヒビター作用が特に強
く、その２次再結晶粒は強く(110) 001 方位へ集積する
ため、Ｃ方向特性は改善されず、Ｌ方向とＣ方向の特性
差は依然として大きいところに問題を残していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおり、従来
の技術では、発電機や大型モーター用の鉄心材料として
Ｌ方向及びＣ方向とも良好な特性を持ち、しかも安価な
材料を提供することはできなかった。この発明は、上記
の問題を有利に解決するもので、圧延方向及びその直角
方向共に良好な磁気特性を有する大型回転機用電磁鋼板
を安価に得ることができる製造方法を提案することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】さて発明者らは、上記の
目的を達成すべく、安価で、しかもＬ方向特性が無方向
性電磁鋼板より優れ、かつＣ方向特性が一方向性電磁鋼
板よりも優れ、さらにはＬ，Ｃ方向特性のバランスも良
好な電磁鋼板の製造方法について鋭意検討を重ねた。

【０００８】その結果、仕上げ焼鈍時の２次再結晶は不
可欠であるけれども、Ｃ方向特性を改善するには、一方
向性電磁鋼板のように(110) 001 方位があまりに強く集
積するのはかえって不利であり、結晶方位は適度に分散
しているのが望ましいことを見出した。そしてそのため
には、適正な量と強さを有するインヒビター成分ならび
に適正な２次再結晶焼鈍条件さらには冷間圧延条件の選
択が極めて重要であることの知見を得た。この発明は、
上記の知見に立脚するものである。

【０００９】すなわちこの発明は、Ｃ：0.010 〜0.10
％、Si：4.0 ％以下、Mn：0.02〜0.10％、Se及び／又は
Ｓ：0.005 〜0.030 ％を含有し、残部は実質的にFeの組
成になる鋼スラブを、1150〜1250℃の温度範囲でスラブ
加熱後、熱間圧延し、ついで中間焼鈍を含む１〜２回の
冷間圧延で最終板厚とした後、脱炭焼鈍を施してから、
連続焼鈍により 950〜1200℃，10〜600 ｓの短時間仕上
げ焼鈍を施すことからなる電磁鋼板の製造方法（第１発
明）である。

【００１０】またこの発明は、Ｃ：0.010 〜0.10％、S
i：4.0 ％以下、Mn：0.02〜0.10％、Se及び／又はＳ：
0.005 〜0.030 ％を含有し、残部は実質的にFeの組成に
なる鋼スラブを、1150〜1250℃の温度範囲でスラブ加熱
後、熱間圧延し、ついで中間焼鈍を含む１〜２回の冷間
圧延を行ったのち、脱炭焼鈍を施してから、 0.5〜5.0
％の圧下率の冷間圧延を施して最終板厚とし、しかるの
ち連続焼鈍により 900〜1200℃，３〜600 ｓの短時間焼
鈍を施すことからなる電磁鋼板の製造方法（第２発明）
である。

【００１１】以下、この発明を具体的に説明する。まず
第１発明の基礎となった実験結果について述べる。次表
１に示す成分組成になる一方向性けい素鋼素材を、1200
℃に加熱した後、圧下率：99％、仕上げ温度：860 ℃で
熱間圧延し、ついで圧下率：75％の冷間圧延を施して
0.5mmの最終板厚としたのち、 800℃，４分間の脱炭焼
鈍を施し、ついで種々の加熱温度及び時間で仕上げ焼鈍
を施したときの、２次再結晶状況について調べた結果
を、加熱温度及び加熱時間との関係で図１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】図１から明らかなように、Ａ鋼のように素
材Ｃ％が低すぎると全く２次再結晶が生じない。この理
由は、板厚中心にバンド組織が残存し、２次再結晶を阻
害するためである。

【００１４】また図２に、スラブ加熱温度を1200℃と13
00℃とした場合におけるＣ鋼の２次再結晶後の磁気特性
と加熱温度（60ｓ保持) との関係を示す。同図より明ら
かなように、高温・短時間加熱の場合、２次再結晶さえ
すれば、両鋼でＬ方向の磁気特性に大きな差はない。し
かしながらＣ方向特性については、スラブ加熱温度によ
りその差が顕著になり、MnSeが未固溶で残留している12
00℃加熱の方がＬ方向とＣ方向の特性差は小さい。なお
仕上げ焼鈍温度は 950℃以上が必要であることが判る。

【００１５】次に、第２発明の基礎となった実験結果に
ついて述べる。表１中のＢ鋼について、脱炭焼鈍後、３
％の冷間圧延を施したのち、仕上げ焼鈍を種々の温度、
時間で行ったところ、加熱温度が 900℃でも、３ｓ以上
の均熱処理を施せば２次再結晶することが判明した。図
３に、脱炭焼鈍後、冷間圧延を施した場合における、磁
気特性と均熱温度（10ｓ保持）との関係を、冷間圧延を
施さなかった場合のそれと比較して示す。同図より明ら
かなように、冷間圧延を施した場合には 900℃でも良好
な磁気特性が得られている。勿論、 950℃以上の各温度
では良好な特性の向上が認められた。このように脱炭焼
鈍後、インヒビターの在圧下で微小歪を加えることによ
り、粒成長が促進され、ひいては鉄損特性の有利な向上
が達成される。

【００１６】普通鋼でも、歪付与−再結晶で粒成長が促
進されることが知られているが、この発明は、その場合
とは全く異なり、インヒビターの存在下において、非常
にわずかの歪付加で、 900℃という低温の仕上げ焼鈍で
も著しい効果が得られるのである。しかも軽圧下を加え
ることにより、仕上げ焼鈍温度の下限を 900℃まで拡大
することができる。なお高温焼鈍は板の変形やエネルギ
ー節約の点で問題があり、所望の特性が得られるならば
低温焼鈍にこしたことはない。

【００１７】

【作用】この発明の各構成要件について詳細に説明す
る。まず使用する素材の成分組成を前記の範囲に限定し
た理由について説明する。 Ｃ：0.010 〜0.10％ Ｃは、熱延時に鋳造組織を破壊し、バンド組織を残さな
いために必要な元素であり、充分に、このバンド組織を
破壊するためには0.010 ％以上が必要である。しかしな
がら最終成品に残存すると磁気特性の劣化を招くので、
仕上げ焼鈍前の脱炭焼鈍で成品Ｃ量を磁気特性に悪影響
を及ぼさない量まで低減できる0.10％を素材Ｃ量の上限
とした。

【００１８】Si：4.0 ％以下 Siは、磁気特性に支配的影響を与える元素であり、一般
にはSiが多くなるにつれて鉄損は改善され、一方飽和磁
束密度の方は逆に減少する傾向になる。電磁鋼板として
の性能は基本的にはこのSi量の選定によって決定され
る。この発明は種々の要求に対応できるよう、Si含有量
の広い範囲にわたって良好な磁気特性を得ることを狙い
としているが、 4.0％を超えると冷延が著しく困難にな
るので、上限を 4.0％とした。なお下限については、必
要により十分に高い磁束密度が実現できるように、特に
制限はしない。

【００１９】Mn：0.02〜0.10％、Se及び／又はＳ：0.00
5 〜0.030 ％ MnとＳ及び／又はSe量については、２次再結晶焼鈍の際
にインヒビターとして機能を持つ程度存在することが必
要であり、この点から下限が決まる。ただし、あまりに
多量のMn及びＳ，Seはかえって磁気特性を劣化させるの
で、この点からそれぞれ上記の範囲に上限を定めた。

【００２０】上記成分を含むスラブは、熱間圧延に先立
ち、スラブ加熱が施される。このスラブ加熱における処
理温度は、所望量のインヒビターは固溶するが、完全に
は固溶しない温度とすることが望ましい。というのはイ
ンヒビターを完全に固溶させると、通常の一方向性電磁
鋼板と同様、Ｌ方向の特性は向上するけれども、Ｃ方向
の特性向上は期待できなくなるからである。この観点か
らスラブ加熱温度は、1150〜1250℃の範囲に限定した。

【００２１】ついで熱間圧延に供されるが、熱延条件に
ついては常法の一方向性けい素鋼板の製造条件と特に変
わるところはなく、従って通常の条件の下で行えば良
い。熱間圧延後は、インヒビターの量や最終製品板厚に
応じて、850〜1000℃程度の中間焼鈍を含む１回ないし
２回の冷間圧延を施し、ついで 750〜900 ℃，１〜５分
程度の湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を施す。

【００２２】かかる脱炭焼鈍後、この発明ではさらに、
0.5〜5.0％の冷間圧延を加えることができる。ここに
圧下率を上記の範囲に限定したのは、 0.5％より少ない
と２次再結晶不良となる場合があり、板幅方向全体に安
定して２次再結晶粒を得ることができず、一方 5.0％よ
り大きいと、結晶粒に余分の回転が生じ、２次再結晶後
の集合組織が磁気特性上不利な方位に集積し易くなり、
磁気特性の劣化を招くからである。

【００２３】ついでかかる脱炭焼鈍板又は冷間圧延板を
連続焼鈍するのであるが、昇温条件については、板厚及
び設備能力に応じた、通常の昇温速度で差し支えない
（通常５〜150 ℃／ｓ程度）。また加熱条件について
は、２次再結晶を速やかに進行させるには、脱炭焼鈍板
の場合、 950℃以上の温度で10ｓ以上確保することが必
要である。これより低温度、短時間では、２次再結晶が
不完全で安定した磁気特性は得られない。一方、脱炭・
冷延板については、 900℃以上の温度で３ｓ以上確保す
ることが必要である。これにより低温、短時間ではやは
り２次再結晶が不完全で、安定した磁気特性は得られな
い。

【００２４】とはいえ加熱温度が1200℃を超えると設備
上の制約が大きくなるだけでなく、板形状も劣化するの
で、コスト高となり、また 600ｓを超える均熱時間では
２次粒がさらに粒成長してＣ方向の特性劣化を招くだけ
でなく、設備が長大化してコスト高ともなり、安価な方
法というこの発明の目的に反するので、 600ｓを上限と
した。

【００２５】焼鈍終了後は、そのまま又はさらに通常の
工程に従って絶縁被膜処理等の表面処理を施したのち製
品とする。

【００２６】この発明に従い得られた電磁鋼板は、急速
加熱、短時間均熱の連続焼鈍工程を経るため、箱焼鈍材
に比べるとＬ方向の磁気特性は一方向性けい素鋼板より
は若干劣るけれども、Ｃ方向の特性は良好であり、また
無方向性電磁鋼板に比べると、磁気特性ははるかに高
い。したがって発電機、大型モーター等の電磁鋼板とし
て使用された場合、機器性能の向上及びコストの低減の
両面から著しいメリットが得られる。

【００２７】

【実施例】実施例１ Ｃ：0.036 ％、Si：3.31％、Mn：0.072％及びSe：0.022
％を含み、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブ
に、表２に示す種々の温度で４時間のスラブ加熱を施し
た後、圧下率：99％、仕上げ圧延温度：860 ℃で熱間圧
延を施して板厚：2.7 mmの熱延板とし、ついで酸洗後、
１次冷延で0.65mm厚にしたのち、 950℃、３min の中間
焼鈍後、２次冷延を施して0.35mmの最終製品厚に仕上げ
た。その後、湿水素雰囲気中で 800℃、４min の脱炭焼
鈍を行ったのち、連続焼鈍ラインにて、表２に示す種々
の加熱温度、加熱時間条件下に２次再結晶焼鈍を行っ
た。かくして得られた製品の磁気特性について調べた結
果を表２に併記する。

【００２８】

【表２】

【００２９】同表より明らかなように、この発明に従い
得られたものは、Ｌ方向及びＣ方向とも良好な磁気特性
が得られている。これに対し、加熱温度が低い比較例１
及び加熱時間が短い比較例２はいずれも、Ｌ方向及びＣ
方向とも低い特性しか得られず、またスラブ加熱温度が
高い比較例３及び連続焼鈍時間の長い比較例４は、Ｃ方
向の特性に劣っていた。

【００３０】実施例２ Ｃ：0.041 ％、Si：2.95％、Mn：0.068％及びSe：0.025
％を含み、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブ
に、表３に示す種々の温度で４時間のスラブ加熱を施し
た後、圧下率：99％、仕上げ圧延温度：870 ℃で熱間圧
延を施して板厚：2.4 mmの熱延板とし、ついで酸洗後、
１次冷延で0.65mm厚にしたのち、 950℃、３min の中間
焼鈍後、２次冷延を施して0.35mmの最終製品厚に仕上げ
た。その後、湿水素雰囲気中で 800℃、４min の脱炭焼
鈍を行ったのち、連続焼鈍ラインにて、表３に示す種々
の加熱温度、加熱時間条件下に２次再結晶焼鈍を行っ
た。かくして得られた製品の磁気特性について調べた結
果を表３に併記する。

【００３１】

【表３】

【００３２】同表より明らかなように、この発明に従い
得られたものは、Ｌ方向及びＣ方向とも良好な磁気特性
が得られている。これに対し、加熱温度及び加熱時間と
もこの発明の適正範囲からはずれた比較例１は、Ｌ方向
及びＣ方向いずれについても劣悪な磁気特性しか得られ
ず、またスラブ加熱温度の高い比較例２及び焼鈍温度が
高い比較例３はいずれも、Ｌ方向の特性は優れるものの
Ｃ方向の特性に劣る。

【００３３】実施例３ Ｃ：0.036 ％、Si：3.31％、Mn：0.072％及びSe：0.022
％を含み、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブ
に、表４に示す温度で４時間のスラブ加熱を施した後、
熱間圧延を施して板厚：2.7 mmとした熱延板を、酸洗
後、１次冷延で0.65mm厚にしてから、 950℃、３min の
中間焼鈍後、２次冷延で0.35〜0.37mm厚に仕上げた。つ
いで湿水素雰囲気中で 800℃, ４min の脱炭焼鈍を行っ
たのち、表４に示す種々の圧下率で冷間圧延を行って、
最終板厚：0.35mmとしたのち、連続焼鈍ラインにてやは
り表４に示す種々の均熱温度・時間で２次再結晶焼鈍を
行った。かくして得られた製品の磁気特性について調べ
た結果を表４に併記する。

【００３４】

【表４】

【００３５】同表から明らかなように、この発明法に従
い得られたものはいずれも優れた磁気特性が得られてい
る。

【００３６】実施例４ Ｃ：0.041 ％、Si：2.95％、Mn：0.068％及びＳ：0.025
％を含み、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブ
に、表５に示す温度で４時間のスラブ加熱を施した後、
熱間圧延を施して板厚：2.4mm とした熱延板を、酸洗
後、１次冷延で0.65mm厚にしてから、 950℃、３min の
中間焼鈍後、２次冷延で0.35〜0.37mm厚に仕上げた。つ
いで湿水素雰囲気中で 800℃、４min の脱炭焼鈍を行っ
たのち、表５に示す種々の圧下率で冷間圧延を行って、
最終板厚：0.35mmとしたのち、連続焼鈍ラインにてやは
り表５に示す種々の均熱温度・時間で仕上げ焼鈍を行な
った。かくして得られた製品の磁気特性について調べた
結果を表５に併記する。

【００３７】

【表５】

【００３８】同表より明らかなように、この発明法に従
い得られたものはいずれも優れた磁気特性が得られた。

【００３９】実施例５ Ｃ：0.037 ％、Si：3.32％、Mn：0.073％及びSe：0.021
％を含み、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブ
に、表６に示す種々の温度で４時間のスラブ加熱を施し
た後、圧下率：99％、仕上げ温度：855 ℃の熱間圧延を
施して板厚：2.0mmの熱延板とし、ついで1000℃、30ｓ
の焼鈍を施し、酸洗後、冷間圧延により0.50〜0.53mm厚
に仕上げた。ついで湿水素雰囲気中で 800℃、４min の
脱炭焼鈍を行ったのち、表６に示す種々の圧下率で冷間
圧延を行って、最終板厚：0.50mmとしたのち、連続焼鈍
ラインにてやはり表６に示す種々の均熱温度・時間で仕
上げ焼鈍を行なった。かくして得られた製品の磁気特性
について調べた結果を表６に併記する。

【００４０】

【表６】

【００４１】

【発明の効果】かくして第１発明によれば、通常工業的
に行われている連続焼鈍法で、無方向性けい素鋼板より
も磁気特性が格段に優れ、また一方向性けい素鋼と比較
するとＬ方向の特性は若干劣るもののＣ方向特性に優
れ、磁性バランスの良い、電磁鋼板を低コストの下に得
ることができる。また第２発明によれば、さらに低温、
短時間の連続焼鈍で、上記の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次再結晶挙動に及ぼす仕上げ焼鈍条件の影響
を示したグラフである。

【図２】Ｌ方向及びＣ方向の特性に及ぼす仕上げ焼鈍条
件の影響を示したグラフである。

【図３】脱炭焼鈍後、冷間圧延を施した場合の、Ｌ方向
及びＣ方向の特性に及ぼす仕上げ焼鈍条件の影響を示し
たグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：0.010 〜0.10wt％、 Si：4.0 wt％以下、 Mn：0.02〜0.10wt％、 Se及び／又はＳ：0.005 〜0.030 wt％ を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブを、
   1150〜1250℃の温度範囲でスラブ加熱後、熱間圧延し、
   ついで中間焼鈍を含む１〜２回の冷間圧延で最終板厚と
   した後、脱炭焼鈍を施してから、連続焼鈍により 950〜
   1200℃，10〜600ｓの短時間仕上げ焼鈍を施すことを特
   徴とする電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｃ：0.010 〜0.10wt％、 Si：4.0 wt％以下、 Mn：0.02〜0.10wt％、 Se及び／又はＳ：0.005 〜0.030 wt％ を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼スラブを、
   1150〜1250℃の温度範囲でスラブ加熱後、熱間圧延し、
   ついで中間焼鈍を含む１〜２回の冷間圧延を行ったの
   ち、脱炭焼鈍を施してから、 0.5〜5.0 ％の圧下率の冷
   間圧延を施して最終板厚とし、しかるのち連続焼鈍によ
   り 900〜1200℃，３〜600 ｓの短時間焼鈍を施すことを
   特徴とする電磁鋼板の製造方法。