JP2000273549A

JP2000273549A - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2000273549A
Application number: JP11081614A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Yamagami; 伸夫山上; Yoshihiko Oda; 善彦尾田; Akira Hiura; 昭日裏; Noritaka Takahashi; 紀隆高橋; Yasushi Tanaka; 靖田中
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】熱延板焼鈍を省略した場合にも、磁束密度が
低下しない無方向性電磁鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】重量％で、Ｃ：0.005％以下、Si：２％
以下、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.1％以下、Ｎ：0.005％
以下（０を含む）、Al：1.0 ％以下、SiとAlの少なくと
も一方をSi+Alで2.0％以下、Ｓ：0.0015％以下（０を含
む）を含有し、残部が実質的にFeよりなるスラブを、12
00℃以下に加熱して熱間圧延し、630℃〜750℃の巻取温
度で巻き取り、熱延板焼鈍を施すことなしに酸洗した
後、所定の板厚まで冷間圧延し、さらに連続焼鈍を施す
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気特性の優れた
無方向性電磁鋼板の製造方法に関するものであり、さら
に詳しくは、熱延板焼鈍を施さずに、優れた磁気特性を
得ることが可能な無方向性電磁鋼板の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】無方向性電磁鋼板においては、冷間圧延
後の製品にリジングとよばれる表面性状不良が発生する
ことがあり、これを防ぐために熱延板焼鈍が行われてい
る。しかしながら、熱延板焼鈍を行うとそれだけコスト
高になるという問題がある。一般に、無方向性電磁鋼板
においては、鋼板中のSi+Alが2.0％以下の場合には、リ
ジング発生しにくくなるため、通常Si+Alが2.0％以下の
場合には、高コスト化をまねく熱延板焼鈍を省略したプ
ロセスが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱延板
焼鈍を省略した場合、磁束密度が熱延板焼鈍材に比して
著しく低くなる。この対策として、熱延時に、高温巻き
取りにより、磁束密度に影響を与える熱延板の結晶粒径
の粗大化を図っているものの、充分な特性が得られてい
なかった。

【０００４】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、熱延板焼鈍を省略した場合にも、磁束密度が低
下しない無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することを
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、Ｓ含有
量を非常に小さな値として、所定範囲の温度で高温巻取
を行うことにより、熱延板焼鈍を行わずに磁束密度の低
い無方向性電磁鋼板を得ることにある。さらに、この鋼
板に、SbとSnの少なくとも一方を所定量以上含有させる
ことにより、鉄損の向上を図るものである。

【０００６】すなわち前記課題を解決するための第１の
手段は、重量％で、Ｃ：0.005％以下、Si：２％以下、M
n：0.05〜1.0％、Ｐ：0.1％以下、Ｎ：0.005％以下（０
を含む）、Al：1.0 ％以下、SiとAlの少なくとも一方を
Si+Alで2.0％以下、Ｓ：0.0015％以下（０を含む）を含
有し、残部が実質的にFeよりなるスラブを、1200℃以下
に加熱して熱間圧延し、630℃〜750℃の巻取温度で巻き
取り、熱延板焼鈍を施すことなしに酸洗した後、所定の
板厚まで冷間圧延し、さらに連続焼鈍を施すことを特徴
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１）である。

【０００７】前記課題を解決するための第２の手段は、
重量％で、Ｃ：0.005％以下、Si：２％以下、Mn：0.05
〜1.0％、Ｐ：0.1％以下、Ｎ：0.005％以下（０を含
む）、Al：1.0 ％以下、SiとAlの少なくとも一方をSi+A
lで2.0％以下、Ｓ：0.0015％以下（０を含む）、SbとSn
の少なくとも一方をSb+Sn/2で0.001％以上を含有し、残
部が実質的にFeよりなるスラブを、1200℃以下に加熱し
て熱間圧延し、630℃〜750℃の巻取温度で巻き取り、熱
延板焼鈍を施すことなしに酸洗した後、所定の板厚まで
冷間圧延し、さらに連続焼鈍を施す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）である。

【０００８】これらの手段において、「残部が実質的に
Feよりなる」とは、本発明の効果を無くさない限り、不
可避不純物を始め他の微量元素を含むものがこれらの発
明の範囲に含まれることを意味する。なお、本明細書に
おいて鋼の成分を示す％は、特に断らない限り重量％を
示し、ppmも重量ppmを表す。

【０００９】（発明に至る経緯と、Ｓ、Sb、Snの限定理
由）本発明者らは、熱延板焼鈍を省略したプロセスで巻
き取り時の結晶粒径を粗大化させる検討を行った。その
結果、熱延板の粒成長性に影響を与えるＳを低減させる
と、高温巻き取りによって磁束密度の顕著な向上が認め
られることを見出した。なお、巻取温度と鉄損との関係
について検討を行ったところ、630℃以下の巻取温度で
より鉄損が低くなる現象が認められた。そこでさらに、
極低Ｓ鋼の巻取温度と鉄損の関係について詳細に検討を
行った。その結果、下記のような知見を得た。

【００１０】（１）極低Ｓ鋼では巻取温度により、スケ
ール直下の鋼板表面状態が異なり、630℃以上の高温巻
取の場合は、スケール直下の鋼板表層に窒化層が形成さ
れている。（２）一方、630℃未満の低温巻取ではこのような窒化
が生じず、その結果、鉄損値が小さくなる。しかし、前
述のように、このような低温巻取を行うと、リジングが
発生するので、操業上問題がある。（３）鋼中にSbまたはSnが存在する場合は、スケール層
の周辺にSb、Snが偏析し、窒素の拡散を抑制する。その
結果、窒化が抑制されて鉄損劣化が生じないため、高温
巻取でも鉄損が良好となる。

【００１１】以下に実験結果をもとに本発明の説明をお
こなう。はじめに、Ｓ量と磁束密度の関係について述べ
る。供試鋼は、Ｃ：0.0020％、Si：1.3％、Mn：0.2％、
Ｐ：0.05％、Al：0.3％、Ｎ：0.002％をベース組成とし
て、Ｓ量をtrから0.005％まで変化させたものである。
供試鋼を、実験室にて真空溶解してスラブとし、1150℃
に加熱後、2.0mmまで熱延し、680℃で巻き取った。その
後、酸洗を行い、さらに板厚0.5mmまで冷間圧延し、25
％Ｈ₂-75％Ｎ₂雰囲気で850℃、保持時間30secの仕上焼
鈍を行い、磁気特性を評価した。その結果を図１に示
す。

【００１２】図１を見ると分るように、Ｓ量が15ppm以
下では、磁束密度が顕著に向上しており、極めて高い磁
束密度を有した無方向性電磁鋼板が得られていることが
わかる。このような材量の熱延板の組織を観察したとこ
ろＳ量が15ppm以下の材料で、顕著に粒成長が進展して
いることが明らかになった。すなわち、極低Ｓ化にとも
なう粒成長性の向上の結果、熱延板の結晶粒径が粗大化
し、磁束密度が改善されたものと考えられる。以上のこ
とより、本発明においては、Ｓの含有量を15ppm以下に
限定する。

【００１３】次に極低Ｓ材の巻き取り温度と鉄損の関係
について述べる。供試鋼は、Ｃ：0.0025％、Si：1.36
％、Mn：0.25％、Ｐ：0.05％、Ｓ：0.0003％、 Al：0.3
4％、Ｎ：0.0022％を含有する鋼である。供試鋼を実験
室にて真空溶解して製造したスラブを、1150℃に加熱し
て2.0mmまで熱間圧延し、600〜750℃で巻き取った。そ
の後酸洗を行い、さらに板厚0.5mmまで冷間圧延し、25
％Ｈ₂-75％Ｎ₂雰囲気で850℃、保持時間30secの仕上焼
鈍を行った。図２に鉄損と巻き取り温度の関係を示す。
鉄損は巻取温度630℃までは、巻取温度の低下と共に漸
減する傾向にあり、従来の材料とほぼ同一の特性である
ものの、巻取温度が630℃未満となると著しく向上する
傾向にある。

【００１４】この原因についてミクロ組織による解析を
おこなった。その結果、熱延板および冷圧・焼鈍板の表
層を詳細に観察すると、630℃以上の巻き取り材では、
表層に窒化層が観察されることが判明した。したがっ
て、巻取温度による鉄損の変化は、鋼板表面の窒化の影
響により発生しているものと考えられる。

【００１５】本現象は充分に解明できていないものの、
本発明者は以下のように考えている。通常材では、スラ
ブ加熱・熱延時にスケールが深く形成され、熱延巻取前
のデスケーラーでも剥離せず、巻取時に残留する。この
ようなスケール層は、窒化の触媒として働き、高温で巻
き取ることによって窒化が促進される。その結果、高温
巻取では、熱延板の段階で鋼板表面に窒化層が形成され
る。

【００１６】Ｓ量の低減に伴って結晶粒成長性が向上す
るため、本来ならば結晶粒の粗大化による鉄損向上が期
待できるものの、高温巻取では表層が窒化するため、そ
の効果が相殺されて、従来材なみの鉄損となっている。
一方、低温巻取を行うと、窒化が抑制され、その結果鉄
損が低くなる。このように、鉄損の低減のみの観点から
は低温巻取が有効であるが、リジングの発生という別の
問題を生じる。

【００１７】本発明において、巻取温度を630℃以上と
しているのは、630℃未満であるとリジングが発生する
のでこれを防ぐためであり、750℃以下としているの
は、750℃を超えるとピックアップが発生するのでこれ
を防ぐためである。

【００１８】発明者らは、高温巻取においても鉄損を低
下させる方法について検討を行った。その結果、Sbを添
加することが有効であることが分かった。以下、Sb添加
の効果について述べる。

【００１９】Ｃ：0.0030％、Si：1.35％、Mn：0.30％、
Ｐ：0.04％、Ｓ：0.0005％、Sb：0.005％、Al：0.30
％、Ｎ：0.0020％を含有する鋼を実験室にて真空溶解し
てスラブを製造した。このスラブを1150℃に加熱後、2.
0mmまで熱延し、600〜750℃で巻き取った。その後酸洗
を行い、さらに板厚0.5mmまで冷間圧延し、25％Ｈ₂-75
％Ｎ₂雰囲気で850℃、保持時間30secの仕上焼鈍を行っ
た。この材料の磁気特性を図３に(a)として示す。なお
図中に、先に述べた極低Ｓ材の特性を、(b)として併記
している。

【００２０】図３から、Sbの添加によって、高温巻き取
りの鉄損が改善され優れた特性を示すことがわかる。ミ
クロ組織観察によると、Sbの添加を施したものは、熱延
板、仕上げ焼鈍板いずれも高温巻き取り時の窒化が抑制
されており、この結果鉄損が低減されたものと考えられ
る。この理由は、詳細には解明されていないものの、Sb
がスラブ加熱・巻き取り時にスケール直下に拡散し、高
温巻き取り時の窒化を抑制したものと考えられる。

【００２１】発明者らの実験によると、同様の効果は、
Snを微量添加した場合にも見られ、Snの効果はSbの1/2
であることが分かった。よって、Sb+Sn/2量と鉄損の関
係について調査を行った。

【００２２】Ｃ：0.002％、Si：1.35％、Mn：0.30％、
Ｐ：0.04％、Ｓ：0.0005％、Al：0.30%、Ｎ：0.002％を
ベース鋼として、Sb+1/2Snを０から0.05％まで変化させ
た鋼を実験室にて真空溶解してスラブを製造した。この
スラブを1150℃に加熱後、2.0mmまで熱延し、720℃で巻
き取った。その後酸洗を行い、さらに板厚0.5mmまで冷
間圧延し、25％Ｈ₂-75％Ｎ₂雰囲気で850℃、保持時間30
secの仕上焼鈍を行った。この材料の磁気特性を図４に
示す。、図４から明らかなように、Sb+1/2Snを0.001％
以上含有させるすることによって、高温巻き取りの鉄損
が改善され、優れた特性を示すことがわかる。よって、
SbとSnの少なくとも一方を、Sb+1/2Snで0.001％以上含
有させることが望ましい。

【００２３】（その他の成分の限定理由）次に、その他
の成分の限定理由について説明する。Ｃ：Ｃは磁気時効の問題があるため0.005％以下とす
る。 Si： Siは鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素で
ある。しかしながら、2.0％を超えるとリジング回避の
ための熱延板焼鈍が必須となるため上限を2.0％とす
る。 Mn： Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.
05％以上必要であるが、1.0％以上になると磁束密度を
低下させるので0.05〜1.0％とする。Ｐ：Ｐは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元
素であるが、0.1％を超えて添加すると鋼板が脆化する
ため0.1％以下とする。

【００２４】Ｎ：Ｎは含有量が多い場合にはAlＮの析出
量が多くなり、AlＮが粗大となると鋼の粒成長性が低下
し鉄損を増大させるため0.005％以下とする。 Al： Alは微量に添加すると微細なAlＮを生成し磁気特
性を劣化させるものの、1.0％以上になると磁束密度を
低下させるため上限は1.0％以下とする。また、Siとあ
わせて含有量が2％をこえると、リジングの回避のため
熱延板焼鈍が必須となるためSi+Alが2％以下とする。

【００２５】

【実施例】表１に示す鋼を用い、表２に示す条件で板厚
2.0mmまで熱間圧延を行った。次にこの熱延板を酸洗
し、その後、板厚0.5mmまで冷間圧延を行い、25％Ｈ₂-7
5％Ｎ₂雰囲気で900℃×１min間の焼鈍条件で焼鈍を行っ
た。磁気測定は25cmエプスタイン試験片を用いて行っ
た。各鋼板の磁気特性を表２に併せて示す。なお、表１
と表２のNo.は対応しており、これらの表は、表１のNo.
で示される鋼を表２の同じNo.で示される圧延条件で圧
延し、表２に示される磁気特性を得たことを示してい
る。

【００２６】これらの表から分かるように、各成分が本
発明の範囲内にあり、No.1〜No.５の本発明鋼において
は、比較例の鋼に対して磁束密度Ｂ₅₀が高くなってお
り、特にSb+Sn/2が請求項２に係る発明の範囲内にあるN
o.1〜No.４の本発明鋼においては、鉄損Ｗ_15/50も低く
なっている。

【００２７】これに対し、No.５の鋼板で巻取温度が780
℃であったものは、ピックアップが発生し、不良品とな
った。また、No.５の鋼板で巻取温度が610℃であったも
のは、リジングが発生し、不良品となった。No.６の鋼
板は、Ｓ含有量が本発明の範囲を超えているので、磁束
密度Ｂ₅₀が低くなっている。

【００２８】No.７の鋼板は、Si+Alの含有量が本発明の
範囲を超えているので、リジングが発生し、不良品とな
った。No.８の鋼板は、Ｎ含有量が本発明の範囲を超え
ているので、鉄損鉄損Ｗ_15/50が高くなっている。No.９
の鋼板は、Ｃ含有量が本発明の範囲を超えているので、
鉄損鉄損Ｗ_15/50が高くなっている。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、所定成分値を所定の範囲に
制限し、かつ、巻取温度を所定範囲に制限しているの
で、リジングやピックアップの発生を防止しながら、熱
延板焼鈍を行わなくても磁束密度の高い無方向性電磁鋼
板を得ることができる。

【００３２】また、請求項２に係る発明においては、こ
れに加え、SbとSnの少なくとも一方を所定値以上含有さ
せているので、請求項１に係る発明の効果に加え、鉄損
の低い無方向性電磁鋼板とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｓ含有量と磁束密度の関係を示す図である。

【図２】Sbフリー極低Ｓ鋼の、巻取温度と鉄損の関係を
示す図である。

【図３】Sbフリー極低Ｓ鋼とSb添加極低Ｓ鋼の、巻取温
度と鉄損の関係を示す図である。

【図４】Sb+1/2Sn量と鉄損の関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日裏昭東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者高橋紀隆東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者田中靖東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K033 RA03 UA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.005％以下、Si：２％
以下、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.1％以下、Ｎ：0.005％
以下（０を含む）、Al：1.0 ％以下、SiとAlの少なくと
も一方をSi+Alで2.0％以下、Ｓ：0.0015％以下（０を含
む）を含有し、残部が実質的にFeよりなるスラブを、12
00℃以下に加熱して熱間圧延し、630℃〜750℃の巻取温
度で巻き取り、熱延板焼鈍を施すことなしに酸洗した
後、所定の板厚まで冷間圧延し、さらに連続焼鈍を施す
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】重量％で、Ｃ：0.005％以下、Si：２％
以下、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.1％以下、Ｎ：0.005％
以下（０を含む）、Al：1.0 ％以下、SiとAlの少なくと
も一方をSi+Alで2.0％以下、Ｓ：0.0015％以下（０を含
む）、SbとSnの少なくとも一方をSb+Sn/2で0.001％以上
含有し、残部が実質的にFeよりなるスラブを、1200℃以
下に加熱して熱間圧延し、630℃〜750℃の巻取温度で巻
き取り、熱延板焼鈍を施すことなしに酸洗した後、所定
の板厚まで冷間圧延し、さらに連続焼鈍を施すことを特
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。