JPH0823045B2

JPH0823045B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0823045B2
Application number: JP2063965A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西本; 佳弘細谷; 克己谷川
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH03267318A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は優れた磁気特性、特に高い磁束密度を有する
無方向性電磁鋼板の製造方法に関する。

〔従来技術及び発明が解決すべき課題〕

従来、良好な磁気特性を有する無方向性電磁鋼板を製
造するために、数々の製造技術が開発されている。磁気
特性のなかでも磁束密度は鋼板の集合組織と密接な関係
があり、磁化容易軸である＜100＞軸を鋼板表面にでき
るだけ集積させることが必要である。そのために、熱延
板焼鈍により熱延板組織を改良する技術、冷圧率を適正
化することにより、続いて行なう焼鈍時の再結晶集合組
織を制御する技術、冷圧、焼鈍を２回以上行なうことに
より磁気特性上好ましい集合組織へと濁汰していく技術
などが知られているが、いずれも十分に満足できるよう
な改善効果は得られないのが実情である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、このような従来技術に鑑み、ロール周方向
に縦溝を有する上・下ロールを用いて冷間圧延または温
間圧延を行なうことにより磁束密度の改善を試みたもの
である。

ところで、グループロール（溝付ロール）による電磁
鋼板の冷間圧延技術は、従来、方向性電磁鋼板と無方向
性電磁鋼板の特徴を兼ね備えた（100）面上立方集合組
織を有する電磁鋼板を製造するための有力手段として検
討されてきた（例えば、「鉄と鋼」63（1977）P.1828、
P.1838、P.2335、「鉄と鋼」70（1984）P.2065）。その
技術思想は、冷間圧延時に鋼板の幅出しを行なうことに
よって、再結晶焼鈍後に｛100｝＜011＞〜｛100｝＜0vw
＞の集合組織を発達させることにある。このような技術
思想に基づくものとして、例えば、特公昭54−10922
号、特公昭53−30098号が提案されている。しかし、こ
れら従来の報告では、圧延後に脱炭焼鈍と1000℃以上の
温度での純化焼鈍が付加されており、鋼組成（Ｃ＞0.03
％、Si:〜３％、Mn:〜0.2％、Ｓ＞0.01％、Al:〜20pp
m）から判断しても、明らかに二次再結晶集合組織の制
御を狙いとしたものである。これに対し、従来、一般無
方向性電磁鋼板の集合組織制御への縦溝ロール圧延の適
用について検討した例は見当らない。

本発明はこのような現状の下で、無方向性電磁鋼板の
磁束密度を向上させることを狙いとし、冷間圧延または
温間圧延の一部に縦溝付の上・下ロールによる圧延を適
用することにより、圧延時の集合組織形成を、従来の平
滑ロール圧延における平面歪状態から、板幅、板厚方向
への材料の流れを伴う変形状態に移行させることにより
変化させるようにしたものである。

すなわち、本発明の特徴とするところは、重量％で、
C:0.01％、Si:7.0％以下、Mn:0.1〜1.5％、P:0.15％以
下、S:0.01％未満、Al:0.001％以下または0.05〜1.0
％、N:0.005％以下、残部Fe及び不可避的不純物からな
る組成を有する熱間圧延鋼帯を、焼鈍し若しくは焼鈍す
ることなく、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷
間圧延または温間圧延を行なった後、焼鈍を施す一連の
工程によって無方向性電磁鋼板を製造するに当たり、上
記冷間圧延またはは温間圧延工程において、その最終パ
スを含まない１以上の圧延パスにおける圧延を、上・下
ロールともに、ロール表面の周方向にロール長手方向で
等間隔に配列されるよう形成された縦溝を有し、且つ上
・下ロールの溝の断面形状が同一で、溝ピッチｌ（mm）
の上・下ロール間のズレｅ（mm）が、（e/l）≦0.25 を満足するロールを用いて行ない、且つ、最終パスを含
む１以上の圧延パスにおける圧延を上・下ロールともに
縦溝を有しない平滑ロールを用いて行なうようにしたこ
とにある。

また、このような本発明法においては、上記縦溝を有
する上・下ロールを用いた最終のパスにおける圧延を、
この圧延後の被圧延材の凸部、すなわち圧延によりロー
ル溝内に流入する鋼板部分の溝ピッチｌ（mm）当たりの
断面積Ａ（mm²）が、溝ピッチｌ当たりのロール溝部断
面積Ｓ（mm²）に対し、（A/S）≧0.6 を満足する条件で行なうことが好ましい。

〔作用〕

以下、本発明の詳細を実験結果に基づき具体的に説明
する。

第１表の鋼Ａに示す組成を有する連続鋳造スラブを、
第２表のＡに示す条件で熱間圧延鋼板とし、酸洗後、縦
溝付きロール圧延、平坦化圧延、再結晶焼鈍を施し、ミ
クロ組織、磁気特性、集合組織を調査した。縦溝付きロ
ール圧延は、4high冷間圧延機の上・下段の両方に、ロ
ール円周方向に第１図（Ａ）に示す断面形状の縦溝をロ
ール長手方向で等間隔に配列させたワークロールを用
い、室温にて潤滑を施し、且つユニット10kgf/mm²の前
・後方張力をかけ、１〜６パス圧延した。このときのワ
ークロールは、ロール径106φで、溝形状は上・下ロー
ルともに同一であり、且つ、上・下ロールの溝部どうし
が対向するように配置した。このような縦溝付ロール圧
延後に行なった平坦化圧延では、上・下段ともに平滑ロ
ール（ロール径106φ）を用いて板厚0.50mmまで圧延し
た。また、この圧延後の再結晶焼鈍では、625〜850℃の
種々の温度で均熱時間を90秒の焼鈍を実施した。

第２図（Ａ）〜（Ｆ）は、上記両面縦溝付きロール圧
延１〜６パス材の、溝付きロール圧延後の圧延直角方向
断面（Ｃ断面）メタルフローを示す写真である。これに
よれば、鋼板Ｃ断面メタルフローは、ロール溝ピッチに
対応したうねりを呈しており、また、ロール溝部に対応
する鋼板凸部と凹部とでは明らかに変形状態が異なって
いることが判る。特に、溝付きロール圧延パス数が３パ
ス以上の場合は、鋼板凸部の板厚中心層では、メタルフ
ローが板厚方向に垂直に立ち上がるようになっており、
通常の平滑ロールのみによる圧延とは大きく異なってい
ることが判る。

第３図（Ａ）は、通常の平滑ロールのみによる圧延材
の圧延後の鋼板Ｃ断面ミクロ組織を、また、第３図
（Ｂ）は上記縦溝付きロール圧延５パス材の平坦化圧延
後の鋼板Ｃ断面ミクロ組織を、それぞれ示す写真であ
る。また第４図（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ第３図（Ａ）
（Ｂ）に示した各鋼板の800℃、均熱90秒焼鈍後のミク
ロ組織を示す写真である。第３図（Ｂ）の写真から明ら
かなように、溝付きロール圧延材は平坦化圧延後の鋼板
表面の凹凸は完全に消失しているが、通常平滑ロール圧
延材と異なり、第２図の写真に示されるような溝付きロ
ール圧延による板厚方向に垂直に立ち上がるメタルフロ
ーの大きなうねりは残存している。しかし、第４図の写
真に示すように、焼鈍後のフェライト組織においては、
溝付きロール圧延材と通常の平滑ロール圧延材との間に
有意差は認められなくなる。

第５図に、焼鈍温度によるＸ線積分反射強度の変化を
示す。同図（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ（200）面につい
て溝付きロール圧延３パス材、５パス材と通常平滑ロー
ル圧延材とを、また（Ｃ）（Ｄ）は、それぞれ（222）
面について溝付きロール圧延３パス材、５パス材と通常
平滑ロール圧延材とを比較して示したものである。これ
によれば、溝付きロール圧延材は通常圧延材に比べ、圧
延後、再結晶初期、再結晶完了後のいずれの段階におい
ても（200）面強度が高く、（222）面強度が低くなり、
明らかに集合組織は異なっている。特に、溝付きロール
圧延の圧下率が高い５パス材でその相違が顕著にあらわ
れている。

次に、800℃焼鈍後の磁気特性の測定結果を第３表に
示す。これによれば、縦溝付きロール圧延材は通常の平
滑ロール圧延材に比べ、磁気特性、特に磁束密度が向上
しており、溝付きロール圧延の圧延パス数が増え、圧下
率が高くなるほど、磁束密度の向上が顕著になることが
判る。このような縦溝付きロール圧延による磁気特性向
上効果は、前述のように縦溝付きロール圧延材では、圧
延時の変形挙動が通常平滑ロール圧延材の変形挙動と異
なるために、圧延集合組織が通常圧延材とは異なった形
に変化し、磁気特性に対して好ましい一次再結晶集合組
織が形成されることによるものと推定される。

本発明は以上のような実験結果に基づきなされたもの
である，以下、本発明の構成の限定理由について説明す
る。

まず、鋼成分の限定理由について説明する。

C:本発明は、製鋼脱炭を行なうことによる利点を最大限
に享受し、その上で、冷間圧延時の組織形成の問題を解
決することに主眼を置いているため、Ｃは最終製品にお
いて実用上許可される限界として、その上限を0.01％に
限定する。磁気時効に関しては、Ｃは少ない方が好まし
く、下限は限定しないが、実質的には製鋼脱ガス技術の
限界がその下限となる。

Si:本発明の技術は、実用上はSi量にかかわらず有効で
あり、このため下限は特に限定しない。上限に関して
も、実用的なSi量の範囲では全てに適用可能な技術であ
るが、7.0％を超えるSi量の鋼は、製造法の困難さに加
えて利用技術に関するメリットが無く、このため本発明
では7.0％をSiの上限とする。

Al:AlはSiと同様、固有抵抗を高め、鉄損を低減する効
果があるため、無方向性電磁鋼板に添加されることが多
い。本発明では、一般的な無方向性電磁鋼板に添加され
る限界として、その上限を1.0％に規定する。下限に関
しては、本発明の作用効果を発揮する上で何ら制約はな
い。しかし、無方向性電磁鋼板においてはAlが微量に添
加された場合、微細に析出したAlNが最終焼鈍時の粒成
長を阻害し、鉄損値の増大をもたらす。このような問題
を生じるAl量は0.001％超〜0.05％未満の範囲であり、
本発明では、この範囲のAl量を含まないことを必須とす
る。以上の理由からAlは0.001％以下または0.05〜1.0％
と規定した。

その他の元素に関しては、本発明の作用効果との関係
で特段の制限が加えられる必要はないが、磁気特性に関
する成分元素本来の影響を配慮し、Mn:0.1〜1.5％、Ｐ
≦0.15％、Ｓ＜0.01％、Ｎ≦0.005％に規定する。

次に、本発明の製造条件について説明する。

本発明では上記組成を有する熱間圧延鋼帯を必要に応
じて焼鈍し、１回または中間焼鈍をはさむ２回以上の冷
間圧延または温間圧延を行なった後、焼鈍を施す、一連
の工程によって無方向性電磁鋼板を製造するが、上記冷
間圧延または温間圧延工程が極めて重要であり、この圧
延の一部をロール表面周方向にロール長手方向で等間隔
に配列されるよう形成された縦溝を有する上・下ロール
を用いて行なうことを特徴としている。

本発明において、溝付きロール圧延に使用するロール
溝は、ロール周方向に形成され、且つロール長手方向で
等間隔に配列されることを必須とする。溝付きロール圧
延時及び平坦化圧延時に前述したような板幅方向のメタ
ルフローの大きなうねりを形成させるためには、ロール
表面の溝はロール周方向の縦溝でなければならない。ま
た、その間隔が不規則であると、最終製品の磁気特性が
板幅方向位置によって大きく変わる場合があり、好まし
くない。

さらに、縦溝付ロールの縦溝の配列について、特に溝
がロール周方向に対してなす角度が、表面欠陥（微小ヘ
ゲ）発生との関係で問題となる。

前述したような、従来提案されている（100）面立方
集合組織を有する電磁鋼板の製造技術においては、縦溝
とともに横溝を有するロール、或いはロール周方向に対
して角度を付けた交差する２方向に溝を有するロールを
用いるものが主体となっている。しかし、このような溝
の交差したロールで板を圧延すると、転写された凸部が
平坦化圧延時にロールとの摩擦により潰れ、微小なラミ
ネーションが形成されていまう。したがって、縦溝付ロ
ールとしては縦溝は交差しないものを使用することが好
ましい。ロール周方向に対して角度を有する溝を設ける
場合、通板上の要請から傾きが正反対の溝を対称的に設
ける必要がある。そして、このようにして溝を設ける場
合、傾き角度がある程度大きくなると溝どうしの交差が
不可避となる。したがって、溝にロール周方向に対して
角度を付する場合でも、縦溝どうしが交差しない限度と
すべきである。縦溝間隔等との関係で、縦溝のロール周
方向に対する角度は５゜以下とすることが好ましい。

また、上・下ロールの縦溝の断面形状、溝ピッチは同
一であることが好ましい。上・下ロールの溝形状、溝ピ
ッチが大きく異なると、ロール長手方向での縦溝の配列
が不規則な場合と同様に、最終製品の磁気特性が鋼板の
幅方向位置によって変わる場合があり、磁気特性の均一
性を損なうことになるため好ましくない。

さらに、上・下ロールの鋼板通板時の位置関係が極め
て重要であり、上ロールと下ロールの溝部どうしが正確
に対向していることが理想である。しかし、現実には上
・下ロール間で多少のズレを生じる場合がある。

そこで、両面溝付きロール圧延に使用する上・下ロー
ルについて、圧延方向に対して左右に意図的にズレｅ
（mm）（ｅ≦ｌ、l:縦溝ピッチ（mm））を与えて圧延を
行い、平坦化圧延、焼鈍後の磁気特性を調査した。この
とき使用したワークロールの縦溝の断面形状を第１図
（Ｂ）に示す。供試材は、第１表の鋼Ｂの組成を有し、
且つ第２表のＢの条件で圧延された熱延鋼板を酸洗後、
両面縦溝付きロール圧延を４パス行ない、次いで0.5mm
まで平坦化圧延後、800℃で焼鈍したものである。上・
下ロール間のズレｅの縦溝ピッチｌに対する比e/lと、
両面溝付きロール圧延材の磁束密度B₅₀の通常平滑ロー
ル圧延材のB₅₀に対する上昇量ΔB₅₀との関係を第６図に
示す。これによれば、e/l≒０のときΔB₅₀は最も大き
く、e/lが大きくなるに従いΔB₅₀は小さくなることがわ
かる。また、e/l＝0.5、すなわち縦溝ピッチの半周期分
上・下ロール間のズレがある場合には、縦溝付きロール
圧延により鋼板はその幅方向が波状の板となり、引き続
く平坦化圧延時に板割れが発生しやすく、通板上からも
好ましくない。以上の理由から、本発明においては（e/
l）≦0.25と規定した。

本発明においては、縦溝付きロール圧延で使用される
ロールの溝断面形状は特に規定しない。断面形状はＶ
型、Ｕ型、台形、正弦波形等のいずれにおいても十分な
効果が認められる。また、後述の実施例でも明らかなよ
うに、溝ピッチ、溝深さによりその作用効果は変化する
が、いずれの条件においても通常の平滑ロール圧延材に
比べて磁束密度向上効果が認められる。しかし、その効
果との関係であえて好適な条件を限定するならば、溝ピ
ッチｌ、溝深さｄは被圧延材の初期板厚ｔに対して、そ
れぞれ0.5≦（l/t）≦2.5、0.1≦（d/t）≦0.5であるこ
とが好ましい。

このような縦溝付きロールは、通常、平滑ロールに機
械加工あるいはレーザー照射等によって溝を形成させる
ことにより作製されるが、その他いかなる方法を用いて
作製してもよい。

また、本発明における縦溝付きロール圧延、平坦化圧
延は冷間圧延のみならず、温間圧延（通常:400℃以下）
で実施してもその作用効果は十分に得られる。

また、本発明では、冷間圧延または温間圧延工程にお
ける最終パスの圧延は、鋼板表面の凹凸を完全に消失さ
せるため上・下ロールともに平滑ロールを用いて行なう
ことを必須とするが、その他の圧延パスについての縦溝
付きロール圧延と平坦化圧延の組み合わせは任意であ
り、縦溝付きロール圧延と平坦化圧延を交互に繰り返し
ても、或いは縦溝付き圧延を数パス実施した後、平坦化
圧延を実施してもよい。

しかし、本発明の効果をより顕著なものとするために
は、縦溝付きロールを用いた最終のパスの圧延について
は、特定の圧延条件の下で実施することが好ましい。上
・下ロールに縦溝付きロールを用いた圧延において、そ
の圧延条件を種々変化させ、最終の溝付きロールによる
圧延後の被圧延材の凸部、すなわちロール溝内に流入し
た部分の溝ピッチｌ当たりの断面積Ａ（mm²）と溝ピッ
チｌ当たりのロール溝部断面積Ｓ（mm²）との比A/Sと、
磁束密度B₅₀の通常圧延材に対する上昇量ΔB₅₀との関係
を調べた。その結果を第７図に示す。なお、この試験例
では縦溝付きロール圧延の圧延条件以外の条件（供試
材、溝の断面形状、焼鈍条件等）は第６図の試験例と同
一とした。第７図に示される結果から、A/Sが0.6以上と
なるような圧延条件のとき、本発明の効果がきわめて顕
著となることが判る。

なお、本発明法における冷間圧延または温間圧延は、
タンデム圧延に限らず、リバース圧延でも実施すること
ができる。また、中間焼鈍をはさんだ２回以上の冷間圧
延または温間圧延を実施する場合でも、最終パス、すな
わち最終回の圧延の最終のパスを含む１パス以上で平坦
化圧延を行なえばよく、他のパスについては特に限定は
ない。

〔実施例〕供試鋼の化学組成を第４表に示す。

供試鋼は、いずれも転炉溶製後、RH脱ガス設備にて所
定の炭素量まで脱炭した後、連続鋳造にて200mm^tのスラ
ブとした。該スラブを鋼番−１については1200℃に、鋼
番−２〜４については1140℃に加熱後、粗圧延と仕上げ
圧延工程を経て2.0mm^tの熱延板とし、鋼番−１について
は700℃で、鋼番−２〜４については640℃で巻取りを行
なった。

鋼番−２の一部と鋼番−３、４について熱延板焼鈍を
実施し、鋼番−１は巻き取りまま材、鋼番−２は巻き取
りまま材と焼鈍材、鋼番−３、４は焼鈍材について、そ
れぞれ酸洗によるスケール除去を行ない、しかる後、本
発明が規定する冷間までは温間圧延（0.5mm^t）に供し、
最終焼鈍後の磁気特性を測定した。なお上記熱延板焼鈍
は鋼−２は750℃、鋼−３、４は850℃で箱焼鈍（BA）を
用いて実施した。この焼鈍はAPライン等の連続焼鈍でも
実施可能であり、鋼−３、４においては、950℃での連
続焼鈍（AP）も併せて実施した。また、比較のため、同
様の供試材のついて従来の平滑ロールのみによる冷間圧
延を行なって得られた鋼帯、およびe/lが本発明規定外
の条件で縦溝付ロール圧延を実施して得られた鋼板につ
いて、その磁気特性の測定も併せて行なった。

第５表および第６表にその結果を示す。

このうち、第５表として示した実施例−（Ｉ）では冷
間圧延または温間圧延に５スタンド連続圧延機を使用
し、本発明例では、No.1〜No.3スタンドで両面縦溝付ロ
ール圧延を、またNo.4、No.5スタンド平滑ロールによる
平坦化圧延を実施した。

また、第６表として示した実施例−（II）では、同じ
く５スタンド連続圧延機を使用したが、この実施例で
は、縦溝付ロールの溝形状と縦溝付ロール圧延のパス回
数、圧下率を変えて冷間圧延を実施した。

また、鋼番−３を用いて２回冷圧を実施し、その効果
についても確認した。その結果を実施例−（III）とし
て第７表に示す。

なお、この実施例−（III）では、鋼番−３のスラブ
を上述したと同様の条件で熱延板とした後、熱延板焼鈍
し、酸洗によるスケール除去を行った後、本発明が規定
する条件の下で中間焼鈍をはさむ２回冷圧を実施し、最
終焼鈍後の磁気特性を測定したものである。また、この
実施例では冷間圧延を５スタンド連続圧延機とシングル
スタンドリバース圧延機で実施した。

第７表からも明らかなように、２回冷圧法においても
１回冷圧法と同様の効果が認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は、縦溝付きロールの溝断面形状を
示す説明図である。第２図（Ａ）〜（Ｆ）は、縦溝付き
ロール圧延後の鋼板Ｃ方向断面の金属組織を示す顕微鏡
拡大写真である。第３図（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ従来
法の圧延後及び本発明法の縦溝付きロール圧延−平坦化
圧延後の鋼板Ｃ方向断面の金属組織を示す顕微鏡拡大写
真である。第４図（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ従来法及び
本発明法による鋼板の再結晶焼鈍後のＣ方向断面の金属
組織を示す顕微鏡拡大写真である。第５図（Ａ）〜
（Ｄ）は、本発明法及び従来法による鋼板の集合組織を
示す図である。第６図は、縦溝付きロール圧延の上・下
ロール間での位置のズレe/lと縦溝付きロール圧延材の
磁束密度上昇量（従来材の磁束密度に対する上昇量）と
の関係を示すグラフである。第７図は、縦溝付きロール
圧延における圧延条件A/Sと縦溝付きロール圧延材の磁
束密度上昇量（従来材の磁束密度に対する上昇量）との
関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、C:0.01％以下、Si:7.0％以下、
Mn:0.1〜1.5％、P:0.15％以下、S:0.01％未満、Al:0.00
1％以下または0.05〜1.0％、N:0.005％以下、残部Fe及
び不可避的不純物からなる組成を有する熱間圧延鋼帯
を、焼鈍し若しくは焼鈍することなく、１回または中間
焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延または温間圧延を行な
った後、焼鈍を施す一連の工程によって無方向性電磁鋼
板を製造するに当たり、上記冷間圧延または温間圧延工
程において、その最終パスを含まない１以上の圧延パス
における圧延を、上・下ロールともに、ロール表面の周
方向にロール長手方向で等間隔に配列されるよう形成さ
れた縦溝を有し、且つ上・下ロールの溝の断面形状が同
一で、溝ピッチｌ（mm）の上・下ロール間のズレｅ（m
m）が、（e/l）≦0.25 を満足するロールを用いて行ない、且つ、最終パスを含
む１以上の圧延パスにおける圧延を上・下ロールともに
縦溝を有しない平滑ロールを用いて行なうことを特徴と
する磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】縦溝を有する上・下ロールを用いた最終パ
スにおける圧延を、該圧延によりロール溝内に流入する
鋼板部分の溝ピッチｌ（mm）当たりの断面積Ａ（mm²）
が、溝ピッチｌ当たりのロール溝部断面積Ｓ（mm²）に
対し、（A/S）≧0.6 を満足する条件で行なうことを特徴とする請求項（１）
に記載の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方
法。