JPH0823046B2

JPH0823046B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0823046B2
Application number: JP2067759A
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: 1990-03-17
Filing date: 1990-03-17
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPH03267319A

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
に縦溝を有するロールを用いて冷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、グルーブロール（溝付きロール）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.182
8、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54−10
922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、冷間圧延の一部
に縦溝付ロールによる圧延を適用することにより、冷間
圧延時の集合組織形成を、従来の平滑ロール圧延におけ
るような平面歪状態から、板幅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。

本発明は、縦溝付ロールによる圧延が鋼板の磁気特性
改善に極めて有効であること、そしてさらに、その際使
用するロールの溝の配列、大きさ等が鋼板の磁気特性に
大きな影響を与えることを見い出し、かかる知見に基づ
きなされたものである。

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、ロール
表面の周方向に、溝ピッチｌ（mm）、溝深さｄ（mm）
が、被圧延材の初期板厚ｔ（mm）に対し、 0.5≦（l/t）≦2.5 0.1≦（d/t）≦0.5 であり、且つ、ロール軸を通る断面における溝ピッチｌ
当たりのロール溝部断面積Ｓ（mm²）が、 0.15≦〔S/（ld）〕≦0.65 であるような縦溝をロール長手方向で等間隔に配列させ
た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、上記冷間圧延
または温間圧延工程において、縦溝付ロールを用いて行
なう圧延の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、本発明の詳細をその限定理由とともに説明す
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するロールを用いて行
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
の溝は、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しまう。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。

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、半円形、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。第１図（Ａ）〜（Ｇ）に本
発明で使用する縦溝付きロールの溝断面形状の代表例を
模式的に示す。

一方、溝ピッチｌ（mm）、溝深さｄ（mm）、及びロー
ル軸を通る断面における溝ピッチｌ当たりのロール溝部
断面積（溝の相対的な大きさ）Ｓ（mm²）は、圧延の作
用効果に対して大きな影響を与える。

第２図に、ロールの溝ピッチｌ、溝深さｄを種々変化
させたときの磁束密度B₅₀について調べた結果を示す。
図中ｔは被圧延材の初期板厚（mm）であり、また、ΔB
₅₀は通常平滑ロール圧延材に対する縦溝付きロール圧延
材の磁束密度B₅₀の上昇量を示している。各供試材は、
第１表の鋼Ａの組成を有する熱延板（板厚1.6mm、2.0m
m、3.2mmの３種類）を種々の縦溝付きロールを用いて圧
延し、引き続き平滑ロールで平坦化圧延した後、800℃
で焼鈍したものである。なお、溝断面形状は板厚1.6mm
材は第１図（Ａ）に示すようなＶ型、2.0mm材は同図
（Ｃ）に示すようなＵ型、3.2mm材は同図（Ｆ）に示す
ような角型のものを用いた。

同図より明らかなように、溝ピッチｌが大きすぎる場
合や溝深さｄが小さすぎる場合は、磁束密度向上効果が
小さく、初期板厚が変わっても、ｌ、ｄの初期板厚に対
する比l/t、d/tが（l/t）≦2.5で且つ（d/t）≧0.1の範
囲のとき、十分な磁束密度向上効果が得られている。一
方、溝ピッチｌが小さすぎる場合や溝深さｄが大きすぎ
る場合、すなわち、（l/t）＜0.5あるいは（d/t）＞0.5
の場合は、平坦化圧延時に鋼板凸部がロールとの摩擦に
よって潰れる際に微小なラミネーションを形成し、表面
欠陥（微小ヘゲ）を発生させてしまうため好ましくな
い。以上のような理由から、本発明においては、ロール
の溝ピッチｌ（mm）、溝深さｄ（mm）を被圧延材の初期
板厚ｔ（mm）に対して、 0.5≦（l/t）≦2.5 0.1≦（d/t）≦0.5 の範囲に限定した。

次に、第３図にロール軸を通る断面における溝ピッチ
ｌ当たりのロール溝部断面積Ｓ（mm²）と、溝ピッチｌ
（mm）及び溝深さｄ（mm）で規定されるS/（ld）（溝部
の相対的な大きさ）をパラメータとした場合の磁束密度
の変化を示す。各供試材は、第１表の鋼Ａ、Ｂの組成を
有する熱延板（板厚2.0mm）を種々の縦溝付きロールを
用いて圧延し、引き続き平滑ロールで平坦化圧延した
後、780℃で焼鈍したものである。溝のピッチｌ、深さ
ｄが上述の最適範囲内であったとしても溝の断面形状や
溝開口部の幅等の違いにより溝部断面積Ｓは変化するわ
けであるが、第３図より明らかなように、0.15≦〔S/
（l/d）〕≦0.65の範囲において十分な磁束密度の向上
が認められる。したがって、本発明においては溝部断面
積Ｓを0.15≦〔S/（ld）〕≦0.65の範囲に限定した。

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
きロール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。縦
溝付ロール圧延において、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４図に示す。また、このとき使用したワークロール
の溝断面形状を第５図（Ｄ）に示す。なお、縦溝付ロー
ル圧延の溝断面形状と圧延条件以外の条件（供試材、焼
鈍条件等）は第３図の場合と同一とした。第４図に示さ
れる結果より、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回以上の冷圧を
実施する場合でも、最終パス、すなわち最終回の冷圧の
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 1. 第２表の鋼番１に示す組成の連続鋳造スラブを1200℃
に加熱後、粗圧延と仕上圧延工程を経て2.0mm^tの熱延板
とし、670℃で巻取りを行なった。酸洗後、５スタンド
連続圧延機のNo.1〜３スタンドで縦溝付ロール圧延を、
また、No.4、５スタンドで平滑ロールによる平坦化圧延
を実施した。縦溝付きロール圧延は、No.1〜３スタンド
の上ロールに第５図（Ａ）〜（Ｄ）に示す４種類の溝形
状のロールを取り付けて実施した。また、比較例として
No.1〜５スタンドともに通常の平滑ロールを用いた圧延
も行なった。これらを800℃で連続焼鈍した後、その磁
気特性を測定した。また、これらの実機冷圧板を実験室
にて625〜850℃の種々の温度で均熱時間90secの焼鈍を
行ない、Ｘ線積分反射強度を測定した。

第６図に、縦溝付ロール圧延後の鋼板Ｃ断面ミクロ組
織の写真を示す。同図の（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ第
５図（Ａ）〜（Ｄ）の溝形状の溝付ロールにより圧延し
たものである。

第７図（Ａ）に、第５図（Ａ）の溝形状を有する溝付
ロールによる圧延材の平坦化圧延後の（200）極点図
を、また第７図（Ｂ）に、通常の平滑ロール圧延材の圧
延後の（200）極点図を示す。さらに、第８図（Ａ）に
第７図（Ａ）の鋼板の800℃連続焼鈍後の（200）極点図
を、また第８図（Ｂ）に第７図（Ｂ）の鋼板の同じく80
0℃連続焼鈍後の（200）極点図を示す。

また第９図（Ａ）〜（Ｆ）に、溝形状が第５図（Ｂ）
（Ｃ）（Ｄ）の溝付ロールによる圧延材の（200）面、
（222）面のＸ線積分反射強度を、通常平滑ロール圧延
材と比較して示す。

これらの結果から、縦溝付ロール圧延材は通常平滑ロ
ール圧延材とは圧延時の変形状態が異なり、圧延集合組
織、一次再結晶集合組織が変化していることがわかる。

磁気特性の測定結果を第３表に示す。これによれば、
縦溝付ロール圧延材は、通常平滑ロール圧延材に比べ、
磁気特性特に磁束密度が優れていることが判る。

実施例 2. 第２表の鋼番２〜４の組成を有する連続鋳造スラブを
1140℃に加熱後、粗圧延、仕上圧延工程を経て2.0mm^tの
熱延板とし、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２は巻取りまま材と焼鈍材、鋼番３、４は焼鈍
材について、酸洗後、種々の条件で縦溝付ロール圧延を
実施し、引き続き0.5mm^tまで平坦化圧延を行なった後、
鋼番２は900℃、鋼番３は950℃、鋼番４は960℃の各温
度で最終焼鈍を実施し、焼鈍後の磁気特性を測定した。
なお、上記熱延板焼鈍は、鋼番２は750℃、鋼番３、４
は850℃で箱焼鈍（BA）により実施した。この焼鈍は、A
Pライン等の連続焼鈍でも実施可能であり、鋼番３、４
については950℃での連続焼鈍（AP）も併せて実施し
た。また、鋼番３については、850℃×3hrの中間焼鈍を
はさむ２回冷圧、鋼番４については圧延温度300℃の温
間圧延も実施した。また、比較のため同様の供試材につ
いて、従来の平滑ロールのみによる圧延を行ない、その
磁気特性を測定した。これらの結果を第４表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｇ）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図は、ロールの溝ピッチｌ、
溝深さｄと磁束密度上昇量ΔB₅₀との関係を示す図であ
る。第３図は、縦溝の大きさを表わすパラメータS/（l
d）と磁束密度B₅₀との関係を示す図である。第４図は、
縦溝付ロール圧延における圧延条件A/Sと磁束密度の上
昇量ΔB₅₀との関係を示す図である。第５図は、縦溝付
ロールの溝断面形状、寸法を示す説明図である。第６図
（Ａ）〜（Ｄ）は、縦溝付ロール圧延後の鋼板Ｃ方向断
面金属組織を示す顕微鏡拡大写真である。第７図（Ａ）
（Ｂ）は、それぞれ本発明材及び従来材の圧延集合組織
を示す（200）極点図である。第８図（Ａ）（Ｂ）は、
それぞれ本発明材及び従来材の一次再結晶集合組織を示
す（200）極点図である。第９図（Ａ）〜（Ｆ）は、本
発明材、従来材の集合組織を示す図である。

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、ロール表面の周方向に、溝ピッチｌ
（mm）、溝深さｄ（mm）が、被圧延材の初期板厚ｔ（m
m）に対し、 0.5≦（l/t）≦2.5 0.1≦（d/t）≦0.5 であり、且つロール軸を通る断面における溝ピッチｌ当
たりのロール溝部断面積Ｓ（mm²）が、 0.15≦〔S/（ld）〕≦0.65 であるような縦溝をロール長手方向で等間隔に配列させ
た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、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】縦溝を有するロールを用いて行なう圧延の
最終パスにおける圧延を、該圧延によりロール溝内に流
入した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（m
m²）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。