JPH0617510B2 - 薄手一方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、一方向性けい素鋼板の製造方法に係り、特
に、板厚0.10〜0.23mmの薄手の一方向性けい素鋼板の磁
気特性の改善に有効な製造方法に関する。

〈従来の技術〉 一方向性けい素鋼板に要求される磁気特性は、高い磁束
密度と低い鉄損値であり、一般に磁束密度はB₁₀(T)で、
また鉄損は、W_17/50(W/kg)の値で評価されることが多
い。

従来、鉄損を低減させる方法としては、Si含有量を高め
るとか、成品厚を薄くする、成品の不純物を少なくす
る。２次再結晶粒方位の(110)〔001〕方位すなわちゴス
方位への集積度を高める、あるいは２次再結晶粒を小さ
くするなどの方法が知られているが、最近では、上記の
鉄損改善において、成品厚を薄くする気運が強まってい
る。

ここに、成品を薄くした場合の磁性改善方法として、た
とえば、特公昭58-55212号公報に記載されているうよう
な、一方向性けい素鋼板の製造工程において、0.15〜0.
25mm厚の範囲の仕上冷延板を脱炭焼鈍を施したのち、は
く離剤を塗布して最終仕上焼鈍を行う際、室温から一た
ん870〜950℃まで加熱したのち、遅滞なく800〜870℃ま
で降温させる２次再結晶前処理を行い、引続き通常の条
件で最終仕上焼鈍を行う方法や、特開昭61-117215号公
報に開示されているような、Al含有素材に対する板厚0.
10〜0.23mmの高磁束密度の薄手一方向性電磁鋼板を製造
する方法において、熱間圧延終了後最終冷間圧延前の工
程途中に、Ｃを0.0070〜0.0300％脱炭させる方法などが
知られている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、前記の方法によれば、鉄損値を確実に低
めることはできるけれども、コイル全長にわたって、安
定した磁性を効率的に生産することは非常に困難であ
り、特に、0.23mm以下の薄手の一方向性けい素鋼板の製
造において、コイル長さ方向の熱延コイル巻取でのコイ
ル頭部に対比してコイル尾部の磁性劣化が発生するとい
う問題を残していた。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので、薄手一
方向性けい素鋼板における上記の如き従来技術の問題点
を克服し、コイル長手方向ですぐれた磁性を常に安定さ
せ、効率的に、特に0.10〜0.23mm厚の範囲の比較的薄手
の一方向性けい素鋼板を製造する方法を提供することを
目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、Ｃ：0.020〜0.080wt％， Si：2.5〜4.0wt％
を含むけい素鋼熱延母板を、中間焼鈍をはさむ２回以上
の冷間圧延後、脱炭焼鈍についで最終仕上焼鈍を施す一
連の工程よりなる板厚0.10〜0.23mmの薄手一方向性けい
素鋼板の製造方法において、前記冷間圧延によって最終
板厚とするに際し、前記熱延母板のコイル長手方向の後
半部を、その前半部より厚く仕上げるようにして、上記
目的を達成するものである。

〈作 用〉 発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、一方向性けい素鋼の製造方法において、冷間圧延
によって0.10〜0.23mm厚の範囲の最終板厚とする際、コ
イル長手方向を複数の仕上厚とし、コイル長手方向の仕
上厚を熱延でのコイル前半部を薄く仕上げ、コイル後半
部をコイル前半部より厚く仕上げることが、所期した目
的を達成する上で極めて有効であるとの知見を得た。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
る。

以下、この発明を由来するに至った実験結果に基づき、
具体的に説明する。

Ｃ：0.045％， Si：3.28％， Mn：0.082％，Se：0.02
5％， Sb：0.031％を含有する組成よりなるコイル重量
約８tonの2.4mm厚の熱延母板を930℃×３minの焼鈍を施
し、酸洗後、中間厚0.85mmに冷延し、ついで950℃×２m
inの中間焼鈍を施し0.26mmに仕上冷延したものと、2.0m
m厚の熱延母板を930℃×３minの焼鈍を施し、酸洗後、
中間厚0.48mmに冷延し、ついで950℃×２minの中間焼鈍
後、0.18mmに仕上冷延したものとの２水準の仕上冷延板
を脱脂後、湿水素雰囲気中で830℃×３minの脱炭焼純を
施した後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布してか
ら仕上焼鈍を施した。この仕上焼鈍では、840℃〜900℃
の範囲で２次再結晶組織を十分発達させたのち、H₂雰囲
気中で1200℃×10h保持して、鋼板を純化させた。得ら
れた成品のコイル長手方向の磁気特性W_17/50(W/kg)を第
１図に示した。図中の記号の意味は、以下の通りであ
る。

○；仕上厚0.26mm ●；仕上厚0.18mm この図より、仕上厚が0.26mmのものは、コイル長手方向
で鉄損値の変化がほとんどみられないが、仕上厚が薄い
0.18mm仕上げでは、コイル長手方向で頭部から中央部ま
での鉄損値に比べて、コイル長手方向の中央部から尾部
までの鉄損値が著しく劣化している。

この原因としては、コイルの長手方向でのMnSやMnSeの
インヒビターの析出状態が変わることが考えられる。通
常、熱延コイルはスラブ状態でMnSやMnSeのインヒビタ
ーが固溶する温度以上に加熱されたのち、熱延にて所定
の熱延板板厚に圧延されるが、コイル長手方向の頭部に
対して、熱延での滞留時間が長いコイル尾部はMnSやMnS
eの析出物が粗大化し易くなる。また、仕上厚に冷延さ
れた板は脱炭焼鈍と仕上焼鈍を経て２次再結晶粒を組織
するが、仕上厚が薄くなるほど脱炭焼鈍から仕上焼鈍に
かけて、板厚表面での脱硫、脱Se化が進行する。つま
り、仕上厚を薄くした場合、熱延でのコイル中央部から
尾部にかけてのインヒビターMnS，MnSeの粗大化と脱炭
焼鈍から仕上焼鈍にかけての脱硫、脱Se化が相まってイ
ンヒビターの２次再結晶を抑制する力が著しく弱くな
り、第１図の如き劣化現象が生じるものと推測される。

そこで、本発明は、コイル長手方向の頭部にたいし、中
央部から尾部にかけての仕上厚を厚くすれば、上記の劣
化現象が改善されることに着目したものであるが、仕上
厚で0.23mmを超えるとその効果は、小さくなる。

その理由は、熱延での母帯厚も必然的に厚いために、滞
留時間も短縮でき、インヒビターの粗大化もわずかであ
り、脱炭焼鈍から仕上焼鈍にかけての脱硫、脱Se化も仕
上厚が厚いと影響は少ないためである。

冷延工程でコイル長手方向において、中間厚と仕上厚を
変更することは、容易であり、コイル長手方向でコイル
を切断することなく、冷延ミルで調整すればよい。

本発明において、鋼板の成分組成を前記の範囲に限定し
た理由を以下に説明する。

Ｃ：Ｃが、0.02％に満たないと脱炭焼鈍後における集合
組織を損なって、磁気特性の劣化を招き、一方、0.08％
を超えて多量に含まれると連続焼鈍による脱炭が困難と
なり、やはり最終製品の磁気特性を劣化させるので、Ｃ
含有量は0.020〜0.080％の範囲に限定した。

Si：Siが、2.5％より少ないとこの発明で所期したほど
の低い鉄損値を得ることが難しく、一方、4.0％よりも
多いと脆くなって冷間加工性の劣化を招き通常の工業的
圧延が困難になるので、Si量は2.5〜4.0％の範囲に限定
した。

インヒビター成分としてのＳおよび／またはSeについて
は、0.008〜0.080％が好適であり、ＳおよびSeはMnと結
合してインヒビターMnS，MnSeを形成させるために添加
されるもので、その効果を発揮するためには少なくと
も、Ｓ，Seのいずれか一種または二種合計で0.008％以
上が好適であるが、あまり多量に添加させると、Ｓの場
合は熱間割れを生じ、また、Seの場合は高価な元素であ
りコストの上昇を招く不利があるので、それぞれ単独添
加の場合もしくは併用の場合いずれにおいても0.080％
を上限とすることが好ましい。

その他のインヒビター効果の助勢成分として、Sb，As，
Bi，PbおよびSnなどの粒界偏析型元素を下記の範囲で含
有させることもできる。すなわち、Sb，As，Bi，Pbおよ
びSnはいずれも0.010％未満ではインヒビターとしての
役割を果せず、一方、0.080％を超えて含有されるとイ
ンヒビターの役割を逸脱して、むしろ磁気特性を劣化さ
せることや、冷延性を著しく阻害することから、前記各
成分の含有量は、単独もしくは併用いずれの場合におい
ても0.010〜0.080％の範囲とするのが好適である。

AlとＮを含有する成分系のものは、AlとＮが結合して微
細析出物を形成し、インヒビターAlNとしてMnSとともに
機能するが、SolAlとして0.010〜0.065％、 Ｎ：0.003
〜0.010％の範囲が適切である。

この含有量の範囲をはずれると、析出物の生成、分散状
態が不適当な状態となり、粒成長を効果的に制御するこ
とが不可能となり、その結果、２次再結晶組織の発達が
不安定になるので上記の範囲が好適である。

次に、本発明による製造方法を工程順に具体的に説明す
る。

上記の如き成分組成に調整したけい素鋼素材を、通常12
50℃以上の高温に加熱したのち、公知の方法によって板
厚1.2〜4.5mm程度の熱延母板とする。

ついで、この熱延母板を750〜1100℃程度の中間焼鈍を
はさむ２回の冷間圧延によって最終板厚0.10〜0.23mm程
度の冷延板に仕上げるが、かかる冷間圧延においては最
終冷延圧下率を40〜80％、Al，Ｎを含有するものは、80
〜95％の範囲とすることが望ましい。

次に、最終冷延板を湿水素雰囲気中において750〜900℃
の温度範囲で脱炭焼鈍し、Ｃ量を0.003％以下にまで十
分に脱炭する。その後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を
塗布したのち、最終仕上焼鈍を施す。この最終仕上焼鈍
は、(110)〔001〕方位の２次再結晶粒を十分に成長発達
させると同時に、鋼板中にインヒビターとして添加した
Ｓ，Seその他Ｎ等の不純物元素を純化除去する目的で施
すもので、通常箱焼鈍によって1000℃以上の高温に昇温
して行われるが、中でも820〜920℃程度の温度範囲に約
10時間以上保持して、２次再結晶粒を十分発達させたの
ち、引続き1000℃以上の高温において純化焼鈍を施す方
法はとりわけ好適である。その後、絶縁コーティングを
塗布し一方向性けい素鋼板成品とする。

かかる処理工程によって磁気特性のすぐれた一方向性け
い素鋼板を安定して得ることができるのである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ Ｃ：0.045％， Si：3.29％，Mn：0.082％，Ｓ：0.021
％およびSb：0.026％を含有させた200mm厚の連鋳スラブ
２本をいずれも1380℃に１時間加熱後、２mm厚に熱延し
たコイルを920℃×３min焼鈍したのち酸洗し、うち１コ
イルは、0.51mmに冷延し、引続き950℃×２minの中間焼
鈍を施し、コイル全長を0.18mmに冷延して比較例とし、
他の１コイルは、コイル前半部を0.51mmに、コイル後半
部を0.65mmに、２段階に中間冷延したのち、引続き950
℃×２minの中間焼鈍を施した後、コイルの前半部は0.1
8mmにコイルの後半部は0.23mmに２段階の仕上冷延を施
して本発明例のコイルとして、比較例のコイルとともに
脱脂後、湿水素雰囲気中で835℃×３minの脱炭焼鈍を施
した後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布して、H₂雰
囲気中で840℃で35時間、ついで1200℃で10時間の最終
仕上焼鈍を施した。

得られた各成品の磁気特性W_17/50(W/kg)を調べた結果を
第１表に示す。

この表から明らかなように、全長を0.18mmに薄仕上げを
した比較例は、コイル前半部の磁性に比べてコイル後半
部の鉄損値が大幅に劣化したが、コイル後半部を0.23mm
に、コイル前半部より厚く仕上冷延した本発明例は、コ
イル全長にわたり良好な磁性が得られた。

実施例２ Ｃ：0.048％， Si：3.37％， Mn：0.085％，Se：0.02
6％，およびSb：0.029％を含有させた200mm厚の連鋳ス
ラブを２本、いずれも1380℃に１時間加熱後、1.8mm厚
に熱延したコイルを900℃×３min焼鈍したのち酸洗し、
うち１コイルは、0.40mmに冷延し、引続き970℃×２min
の中間焼鈍を施したのち、コイル全長を0.15mmに冷延し
て比較例とし、他の１コイルは、コイル前半部を0.40m
m、コイル後半部を0.64mmに冷延した後、970℃×２min
の中間焼鈍を施し、引き続きコイル前半部は0.15mmに仕
上冷延し、残るコイル後半部は、0.23mm厚に仕上冷延し
て本発明例のコイルとして、比較例のコイルとともに脱
脂後、湿水素中で820℃×３minの脱炭焼鈍をした後、Mg
Oを主体とする焼鈍分離剤を塗布して、H₂雰囲気中で850
℃で30時間、ついで1200℃で10時間の最終仕上焼鈍を施
した。

得られた各成品の磁気特性W_17/50(W/kg)を調べた結果を
第２表に示す。

この表から明らかなように、コイル全長を薄仕上げの0.
15mmにした比較例は、コイル後半部で鉄損値が劣化した
のに対して、コイル前半部を0.15mmの薄仕上げにして、
コイル後半部を前半部より厚仕上げの0.23mmとした本発
明例は、コイル全長にわたり良好な磁性を得ることが可
能となった。

実施例３ Ｃ：0.046％， Si：3.43％， Mn：0.082％，Ｓ：0.01
8％， Se：０．０１６％，およびSb：０．０１８％，
Sn：０．０３５％を含有する200mm厚のスラブを３
本、いずれも1390℃に1.5時間加熱後、1.8mm厚に熱延し
たコイルを935℃×2.5min焼鈍したのち、酸洗し、うち
１コイルは、0.50mmに冷延後、980℃×２minの中間焼鈍
後コイル全体を0.20mm厚に仕上げて比較例１とし、他の
１コイルは、0.39mmに冷延後、980℃×２minの中間焼鈍
後、コイル全体を0.15mmに薄仕上げして比較例２とし、
残りの１コイルを、コイルの前半部を0.39mm、コイル後
半部の前半を0.50mmに、コイル後半部の残り後半を0.58
mmに中間冷延した後、980℃×２minの中間焼鈍後、コイ
ル前半部を0.15mmの薄仕上げ、コイル後半部の前半を0.
20mm仕上げ、残る後半部の後半を0.23mmの３水準の仕上
冷延を実施して本発明例のコイルとして、他の比較例の
２コイルとともに脱脂後、湿水素雰囲気中で820℃×３m
inの脱炭焼鈍を施したのち、MgOを主体とする焼鈍分離
剤を塗布し、水素中で800℃から900℃間を５℃／ｈで徐
熱昇温した後、1200℃で10時間の仕上焼鈍を施した。

得られた各コイルの磁気特性W_17/50(W/kg)を調べた結果
を第３表に示す。

この表から明らかなように、コイル全長を0.15mmと薄仕
上げをした比較例２は、コイル前半部はすぐれた鉄損値
を示したが、コイル後半部は、鉄損値が大幅に劣化した
のに対し、本発明例の場合、コイル長さ方向前半部から
後半部にかけて仕上厚を厚くすることで、コイル全長に
わたり良好な磁性が得られることが可能となった。

実施例４ Ｃ：0.054％， Si：3.28％， Mn：0.087％，Ｓ：0.02
8％，およびSolAl：0.033％とＮ：0.0080％を含有する2
00mm厚のスラブ２本を1380℃で１．５時間加熱後、2.2m
m厚に熱延したコイルを1000℃×２min焼鈍したのち酸洗
し、うち１コイルは、1.20mmに冷延し、1050℃×１min
の中間焼鈍をしたのちコイル全長を0.18mm厚に仕上冷延
して比較例とし、他の１コイルはコイル前半部を1.20mm
厚に、コイル後半部を1.30mm厚に中間冷延し、その後10
50℃×１minの中間焼鈍を施した後、コイル前半部を0.1
8mm厚に、コイル後半部を0.23mm厚に仕上冷延した本発
明例のコイルとして、比較例のコイルとともに脱脂した
後、湿水素中で840℃×３minの脱炭焼鈍後、MgOを主体
とする焼鈍分離剤を塗布して、H₂雰囲気中で23℃/hの速
度で1200℃まで昇熱し、10時間保持した仕上焼鈍を施し
た。

得られた成品の磁気特性W_17/50(W/kg)を調査した結果を
第４表に示す。

この表から明らかなように、コイル全長を0.18mm厚に仕
上冷延した比較例のコイルの鉄損値は、コイル前半部で
は良好な磁性を得たが、コイル後半部では著しい磁性劣
化を生じたのに対して、実施例はコイル前半部を0.18mm
仕上げ後半部を0.23mm仕上厚に変更することによってコ
イル全長にわたり良好な磁性が得られた。

実施例５ Ｃ：0.049％， Si：3.31％， Mn：0.083％，Ｓ：0.02
0％， Se：0.018％， Sb：0.029％，Sn：0.045％を含
有させた180mmの連鋳スラブを２本、いずれも1380℃に
1.5時間加熱後、1.5mm厚に熱延したコイルを950℃×２m
in焼鈍したのち酸洗し、うち１コイルは、0.30mmに冷延
し、引続き975℃×２minの中間焼鈍を施したのち、コイ
ル全長を0.10mmに冷延して比較例とし、他の１コイル
は、コイル前半部を0.30mm、コイル後半部を0.55mmに冷
延したのち、975℃×２minの中間焼鈍を施し、引続きコ
イル前半部は0.10mmに仕上冷延し、残るコイル後半部は
0.18mm厚に仕上冷延して本発明例のコイルとして、比較
例のコイルとともに脱脂後、湿水素中で825℃×３minの
脱炭焼鈍をした後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗布
して、H₂雰囲気中で840℃で40時間、ついで1200℃で10
時間の最終仕上焼鈍を施した。

得られた各成品の磁気特性W_15/50(W/kg)を調べた結果を
第５表に示す。

この表から明らかなように、コイル全長を極薄仕上げの
0.10mmにした比較例は、コイル後半部で鉄損値が劣化し
たのに対して、コイル前半部を0.10mmの極薄仕上げにし
て、コイル後半部を前半部より厚仕上げの0.20mmとした
本発明例はコイル全長にわたり、良好な磁性を得ること
が可能となった。

実施例６ Ｃ：0.046％， Si：3.43％， Mn：0.082％，Ｓ：0.08
1％， Se：0.026％， Sb：0.018％，Sn：0.035％を含
有する200mm厚の連鋳スラブを２本、いずれも1390℃に
1.5時間加熱後、２mm厚に熱延したコイルを935℃×2.5m
in焼鈍したのち酸洗し、うち１コイルは、0.50mmに冷延
し、引続き980℃×２minの中間焼鈍を施し、コイル全長
を0.18mmに冷延して比較例とし、他の１コイルは、0.55
mmに冷延し引続き980℃×２minの中間焼鈍を施した後、
コイルの前半部は0.18mmに、コイル後半部は0.23mmに２
段階の仕上げ冷延を施して本発明例のコイルとして比較
例のコイルをともに脱脂後、湿水素中で825℃×３minの
脱炭焼鈍を施した後、MgOを主体とする焼鈍分離剤を塗
布して、H₂雰囲気中で800〜900℃間を３℃／ｈで徐熱昇
温した後、1200℃で10時間の仕上焼鈍を施した。

得られた各成品の磁気特性W_17/50(W/kg)を調べた結果を
第６表に示す。

この表から明らかなように、全長を0.18mmに薄仕上げを
した比較例は、コイル前半部の磁性に比べてコイル後部
の磁性が大幅に劣化したが、コイル後半部を0.23mmに、
コイル前半部より厚く仕上冷延した本発明例は、コイル
全長にわたり良好な磁性が得られた。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、仕上厚0.10〜0.
23mmの薄手一方向性けい素鋼板の冷間圧延工程におい
て、コイル長手方向の仕上厚を変更し、コイル前半部に
対しコイル後半部の仕上厚を厚くすることにより、コイ
ル全長にわたって良好な磁性が安定して得ることができ
るので、その工業的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、仕上厚0.26mm厚と0.18mm厚にしたときのコイ
ル長手方向の鉄損特性W_17/50(W/kg)を比較した線図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｃ： 0.020〜0.080 wt％， Si： 2.5〜4.
   0 wt％を含むけい素鋼熱延母板を、中間焼鈍をはさむ２
   回以上の冷間圧延後、脱炭焼鈍についで最終仕上焼鈍を
   施す一連の工程よりなる板厚0.10〜0.23mmの薄手一方向
   性けい素鋼板の製造方法において、前記冷間圧延によっ
   て最終板厚とするに際し、前記熱延母板のコイル長手方
   向の後半部を、その前半部より厚く仕上げることを特徴
   とする薄手一方向性けい素鋼板の製造方法。