JP2003277830A

JP2003277830A - 板幅方向に均一な磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2003277830A
Application number: JP2002088034A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirashima; 浩一平嶋; Takashi Suzuki; 隆史鈴木; Toshiro Fujiyama; 寿郎藤山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】幅方向端部のインヒビターの粗大化による二
次再結晶不良を、特別な装置を用いることなく工業的に
安定した手段で解決するための製造方法について提案す
る。【解決手段】方向性珪素鋼スラブを、熱間圧延により
熱延板とし、次いで熱延板焼鈍後、中間焼鈍を挟む２回
以上の冷間圧延にて最終板厚としたのち、湿水素中で脱
炭焼鈍を施してからMgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗
布し、仕上げ焼鈍を行って方向性電磁鋼板を製造するに
当り、上記中間焼鈍後の冷間圧延は、板幅方向中央部で
の圧下率に比し端部での圧下率を低くして仕上げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、方向性電磁鋼板
の製造方法に関して、特に板幅方向にわたる磁気特性の
均一化を図ろうとするものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性電磁鋼板は、鋼スラブを熱間圧延
し、次いで冷間圧延した後、脱炭焼鈍し、その後２次再
結晶のための仕上げ焼鈍を行う一連の工程によって製造
されるのが一般的である。方向性電磁鋼板の製造工程に
おいて、特に２次再結晶は重要な工程であり、この２次
再結晶は、インヒビターと呼ばれる微細なAlN 、MnS お
よびMnSe等の析出物が１次再結晶粒の正常粒成長を抑制
することにより達成される。そして、良好な２次再結晶
を起こさせるには、インヒビターを均一かつ微細に分散
させる必要があり、従って熱間圧延前にインヒビター形
成成分を十分に固溶させることが肝要である。そのため
には、けい素鋼スラブを熱間圧延前に1300℃以上の高温
に加熱することが有効である。

【０００３】しかしながら、スラブ端部は、中央部に比
べて温度上昇が不十分になり易いため、インヒビター形
成成分の固溶が不完全となり、これが熱間圧延後粗大な
析出物となって磁気特性の低下を招く原因となる。

【０００４】この問題を解決する方法として、例えば特
開昭62−13562 号公報には、加熱炉で加熱したスラブを
誘導加熱炉でさらに高温に加熱する際に、該加熱炉の入
側もしくは出側においてスラブ幅方向の温度分布を検出
し、検出した温度偏差をなくすために幅方向投入電力お
よび時間を補正して均一に加熱をする、誘導加熱炉の温
度制御方法が記載されている。

【０００５】また、引き続く熱間圧延において、前記し
たスラブの高温加熱で一旦固溶させたインヒビターを微
細に析出させるが、この熱間圧延では、幅方向の端部で
の冷却速度が中央部に比べて速いために、不均一な析出
が起こる。そこで、例えば特開平１−176032号公報で
は、スラブ抽出から熱間圧延終了までの間に鋼片の両縁
部を保熱または加熱し、1100℃以上の温度で熱間圧延を
終了させることによって、鋼片端部における磁気特性の
向上を図る方法が提案されている。また、特開昭61−71
104 号公報には、熱間粗圧延機と仕上圧延機との間にエ
ッジバーナーもしくはエッジ部保熱カバーを配すること
により、エッジ部を1150〜1250℃の範囲に加熱または保
熱し、インヒビターの粗大化を防ぐ方法が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加熱方法や過度な冷却を防ぐ等の方法によって二次再結
晶を安定化するには限界があり、幅方向端部は二次再結
晶の安定性に欠けることは、依然として問題であった。

【０００７】そこで、この発明は、上記の従来技術をも
ってしても解決できなかった、幅方向端部のインヒビタ
ーの粗大化による二次再結晶不良を、特別な装置を用い
ることなく工業的に安定した手段で解決するための製造
方法について、提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
Ｃ：0.02〜0.15mass％、Si：2.0 〜4.0 mass％およびM
n：0.03〜1.0 mass％を含み、さらにＳおよびSeのいず
れか１種または２種を合計で0.005 〜0.050 mass％含有
する成分組成になる鋼スラブを、熱間圧延により熱延板
とし、次いで熱延板焼鈍後、中間焼鈍を挟む２回以上の
冷間圧延にて最終板厚としたのち、湿水素中で脱炭焼鈍
を施してからMgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、
仕上げ焼鈍を行って方向性電磁鋼板を製造するに当り、
上記中間焼鈍後の冷間圧延は、板幅方向中央部での圧下
率に比し端部での圧下率を低くして仕上げることを特徴
とする板幅方向に均一な磁気特性を有する方向性電磁鋼
板の製造方法。

【０００９】ここで、上記中間焼鈍後の冷間圧延につい
て、板幅方向中央部での圧下率に比し端部での圧下率を
低くするには、中間焼鈍に先立つ冷間圧延において板幅
方向端部の板厚を中央部より薄く圧延し、次いで中間焼
鈍を施した後の冷間圧延により、幅方向の板厚を同等の
厚さに仕上げる、手段が適合する。

【００１０】また、上記鋼スラブが、さらにAl：0.005
〜0.50mass％およびＮ：0.003 〜0.010 mass％を含有す
る成分組成として、AlN をインヒビターとして利用する
ことも可能である。

【００１１】なお、上記した板幅方向端部とは、板幅方
向における最端部から、通常の圧延での２次再結晶良好
部と不良部との境界位置までの領域を指すものとし、具
体的には最端部から中央側へ150mm 程度までの領域であ
る。そして、この領域より板幅方向中央を中央部とし、
両者の境界の、圧下率の変化する領域はできるだけ短く
することが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を導くに到った
実験結果について具体的に説明する。すなわち、Ｃ：0.
06mass％、Si：3.25mass％、Mn：0.06mass％およびＳ：
0.018 mass％を含有し、残部Feおよび不可避的不純物の
成分組成になる鋼スラブを、1350℃に加熱し、粗圧延次
いで仕上圧延からなる熱間圧延を行って2.2mm 厚に仕上
げ、1020℃×20秒の熱延板焼鈍を施したのち、所定の中
間板厚まで冷間圧延（１回目の冷間圧延）後、950 ℃×
60秒の中間焼鈍を施し、その後最終板厚0.23mmまで冷間
圧延（２回目の冷間圧延）を行った。その際、１回目の
冷間圧延後の中間板厚を変更することにより、２回目の
冷間圧延における板幅方向の圧下率を変更した。

【００１３】次いで、最終冷延板をアルカリ脱脂により
清浄化した後、830 ℃の脱炭焼鈍を行ってから、MgO を
主成分とする焼鈍分離剤を塗布してコイル状に巻き取
り、1200℃×５時間保持する仕上焼鈍を施した。このよ
うにして得られた製品板の中央部と端部（エッジから30
mmの部分）のそれぞれからエプスタインサイズの試験片
を採取し、磁束密度Ｂ₈ （磁化力800 Ａ／ｍで励磁した
ときの磁束密度）を測定した。その測定結果を２回目の
冷間圧延（中間焼鈍後の冷間圧延）での圧下率について
整理したものを図１に示す。図１から、鋼板の幅方向中
央部と端部とが同じ圧下率であると、中央部と端部との
磁束密度の差は大きくなるが、端部の圧下率を中央部の
圧下率より低くすることにより、両者の磁気特性差は小
さくなることがわかる。

【００１４】次いで、発明者らは中間焼鈍前の冷間圧延
時に幅方向中央部の板厚に比べて端部の板厚が小さくな
るように圧延を行い、中間焼鈍後の冷間圧延により最終
板厚が幅方向で均一になるように圧延を行った。具体的
には、Ｃ：0.07mass％、Si：3.40mass％、Mn：0.07mass
％およびSe：0.020 mass％を含有し、残部Feおよび不可
避的不純物の成分組成になるスラブを、1420℃に加熱
し、粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を行って
2.0mm 厚に仕上げた後、1000℃×30秒の熱延板焼鈍を施
し、酸洗により鋼板表面のスケールを除去した。

【００１５】上記のコイルを２つ用意し、一方のコイル
Ａは通常通り幅方向の板厚が均一になるように0.60mm厚
まで冷間圧延し、他方のコイルＢは幅方向中央部が0.60
mm厚に、かつ同端部（エッジから30mmの部分）が0.55mm
厚になるように、ロールクラウンを調整しながら冷間圧
延した。その後、975 ℃×60秒の中間焼鈍を施してか
ら、２回目の冷間圧延では幅方向に板厚が均一になるよ
うに0.23mm厚まで冷間圧延を行って最終板厚とした。こ
のとき、コイルＡの幅方向中央部および端部の圧下率は
61.7％であり、一方コイルＢでは、その幅方向中央部の
圧下率が61.7％および同端部の圧下率が58.2％であっ
た。

【００１６】その後、冷延鋼板はアルカリ脱脂による清
浄化処理を施してから、820 ℃の脱炭焼鈍を行い、次い
でMgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してコイル状に
巻き取り、1200℃×５時間保持する仕上げ焼鈍を施し
た。かくして得られた製品板の板幅方向中央部と端部と
からエプスタインサイズの試験片を採取し、その磁束密
度を測定した。この測定結果を、板幅方向の磁気特性の
変化として、図２に示す。

【００１７】図２から、従来方法に従うコイルＡを用い
て得た鋼板では、幅方向端部の電磁特性が不安定であり
磁束密度が低下しているが、コイルＢを用いて得た鋼板
では、幅方向端部においても安定した磁気特性が得られ
ている。すなわち、１回目の冷間圧延において幅方向の
板厚を中央部で厚くする操作を行って、２回目の冷間圧
延における圧下率を幅方向中央部より端部で低くした結
果、板幅方向の磁気特性が安定することが、ここに判明
した。この発明は、上記の知見に由来するものである。

【００１８】次に、この発明の方法について、詳しく説
明する。まず、この発明における鋼スラブの成分組成に
ついて説明する。Ｃ：0.02〜0.15mass％Ｃは、良好な一次再結晶組織を得るために0.02mass％以
上は必要であるが、0.15mass％を超えると脱炭不良とな
り磁気特性が劣化するため、含有量を0.02〜0.15mass％
とする。

【００１９】Si：2.0 〜4.0 mass％ Siは、鋼板の電気抵抗を高めて渦電流損を低減させるた
めに必要な成分であり、2.0 mass％未満では最終仕上焼
鈍中にα−γ変態によって結晶方位が損なわれ、一方4.
0 mass％を超えると冷延性に問題が生ずるため、含有量
を2.0 〜4.0 mass％とする。

【００２０】Mn：0.03〜1.0 mass％ Mnは、熱間加工性を向上させるのに有用な元素であり、
またＳまたはSeと化合物を形成し、インヒビターとして
機能するものである。そのためには、0.03mass％以上が
必要であるが、1.0 mass％を超えると、スラブ加熱の際
に必要となる温度が高くなりすぎて実用的ではないた
め、含有量は0.03〜1.0 mass％とする。

【００２１】ＳおよびSeのいずれか１種又は２種を合計
で0.005 〜0.050 mass％ＳおよびSeは、インヒビターとして機能するものであ
り、ＳおよびSeが単独又は合計で0.005 mass％未満の場
合はインヒビター機能が不十分になり、一方ＳおよびSe
が単独又は合計で0.050 mass％超えると、スラブ加熱の
際に必要とする温度が高くなり、インヒビター機能が損
なわれるため、含有量は0.005 〜0.050 mass％とする。

【００２２】上記の基本成分に加えて、さらにAl：0.00
5 〜0.50mass％およびＮ：0.003 〜0.010 mass％を含有
することが可能である。すなわち、インヒビターとして
AIN を利用することができ、良好な鉄損を得るために
は、Alを0.005 〜0.50mass％およびＮを0.003 〜0.010
mass％の範囲とすることが望ましい。かかるAlおよびＮ
のそれぞれの上限値を超える含有量では、AlN の粗大化
を招いて粒成長抑制力を失い、一方下限値を下回る含有
量ではインビビターとしてのAlN の量が不足する。

【００２３】その他、補助インヒビター形成成分とし
て、Ｐ、Cr、Ｂ、Te、Nb、Bi、Sn、SbおよびMo等を添加
することができる。

【００２４】次に、上記の成分組成になる鋼スラブは、
ガス燃焼炉、誘導加熱炉もしくは両者の併用により、11
50〜1460℃の高温のスラブ加熱に供される。このスラブ
加熱後のスラブは、常法により熱間圧延を施される。そ
の後、必要に応じて熱延板焼鈍を施し、中間焼鈍を挟む
複数回の冷間圧延によって最終板厚とされる。熱延板焼
鈍と中間焼鈍は、熱間圧延もしくは冷間圧延で導入した
歪みを利用して再結晶させるために、900 ℃以上の高温
で行うことが好ましい。

【００２５】なお、中間焼鈍後から最終板厚までの冷延
圧下率つまり最終圧下率は、インヒビターとしてMnS や
MnSeを用いる場合は、50〜70％とすることが好ましく、
MnSやMnSeとAIN とを併用する場合には、70〜95％とす
ることが好ましい。いずれも下限未満であると二次再結
晶粒の方位が悪くなり、一方上限を超えると二次再結晶
が困難となる。

【００２６】ここで、中間焼鈍後の冷間圧延での板幅方
向端部の圧下率を中央部の圧下率より低くすることが肝
要である。とりわけ、板幅方向端部の圧下率を中央部の
圧下率より１〜５％低くすることが好ましい。なぜな
ら、板幅方向端部の圧下率の中央部に対する低下が１％
未満では、端部の二次再結晶が困難になる。これは、板
幅中央部に比べ端部でインヒビター強度が劣化したた
め、端部での適正な圧下率が変化し、端部の圧下率を中
央部より１％以上低下させることにより、二次再結晶が
可能になったものと考えられる。一方、５％をこえる
と、端部の二次再結晶粒の方位が中央部の方位に比べて
著しく悪くなるため、端部の磁気特性が劣化する。

【００２７】また、中間焼鈍後の冷間圧延での板幅方向
端部の圧下率を中央部の圧下率より低くするには、中間
焼鈍に先立つ冷間圧延において、板幅方向端部の板厚を
中央部より薄く圧延し、次いで中間焼鈍を施した後の冷
間圧延により、幅方向の板厚を同等に仕上げることが適
合する。その他、中間焼鈍に先立つ冷間圧延では幅方向
の板厚を同等にしておき、中間焼鈍を施した後の冷間圧
延で端部を中央部より厚く仕上げ、製品のスリット加工
時に端部と中央部との境界でせん断し、異なる板厚の別
々の製品とする、などの手法も採用できる。

【００２８】最終冷間圧延後は、必要に応じて鋼板表面
に溝を設ける、磁区細分化処理を施し、脱炭焼鈍を行
う。この脱炭焼鈍は、通常750 〜950 ℃程度の温度域で
１〜５分の時間、湿水素と窒素ガスとの混合雰囲気に
て、雰囲気の露点：20〜70℃程度として施す。

【００２９】脱炭焼鈍後は、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗
布した後、コイル状を巻き取り、仕上焼鈍に供される。
この仕上焼鈍は、二次再結晶と高温での純化処理とを兼
ねる焼鈍である。最終仕上焼鈍後の鋼板は、必要に応じ
て絶縁コーティングと平坦化処理とを施し、製品とされ
る。このとき、製品にレーザー照射やプラズマジェット
を照射し、磁区細分化処理を施してもよく、鉄損をさら
に向上させる効果もある。

【００３０】

【実施例】Ｃ：0.06mass％、Si：3.25mass％、Mn：0.07
mass％、Se：0.018 mass％、Al：0.025 mass％および
Ｎ：0.007 mass％を含有し、残部Feおよび不可避的不純
物からなる鋼スラブを、1400℃に加熱した後、熱間圧延
を施して板厚2.5 mmおよび板幅1000mmに仕上げた。その
後、1050℃および30秒の熱延板焼鈍を行ったのち、酸洗
により鋼板表面のスケールを除去した。

【００３１】上記圧延コイルを２本用意して、中間焼鈍
に先立つ１回目の冷間圧延において、まず一方のコイル
（コイルＡ）は、１回目の圧延後の板幅方向中央部の板
厚が1.50mmおよび幅方向端部（最端部から30mmの部分）
の板厚が1.30mmとなるように、ロールクラウンを調整し
ながら圧延した（発明例）。残る他方のコイル（コイル
Ｂ）は、従来どおりに幅方向全長にわたり、板厚が1.50
mmとなるように圧延した（比較例）。

【００３２】その後、両コイルともに、1000℃および60
秒の中間焼鈍を施し、その後の２回目の冷間圧延におい
て、コイルＡは圧延後の幅方向の板厚が全て最終板厚0.
30mmとなるように圧延した。このとき、幅方向中央部の
圧下率は80.0％および同端部の圧下率は76.9％であっ
た。一方、コイルＢについては、従来どおりの方法で最
終板厚0.30mmとなるように圧延した。

【００３３】次いで、840 ℃および２分間の脱炭焼鈍を
行ってから、MgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗布して
コイル状に巻取り、1200℃で５時間保持する仕上焼鈍を
行った。かくして得られた鋼板について、コイル幅方向
中央部およびコイル幅方向端部から30mmの各位置よりエ
プスタインサイズの磁気測定用試料を採取し、磁束密度
Ｂ₈ および鉄損Ｗ_17/50 を測定した。

【００３４】その結果、コイルＡ（発明例）では、幅方
向中央部の磁気特性がＢ₈ ：1.932Ｔ、Ｗ_17/50 ：1.06
Ｗ／kgであり、幅方向端部では、Ｂ₈ ：1.925 Ｔ、Ｗ
_17/50：1.06Ｗ／kgであった。これに対して、コイルＢ
（比較例）では、幅方向中央部の磁気特性がＢ₈ ：1.93
0 Ｔ、Ｗ_17/50 ：1.02Ｗ／kgであり、幅方向端部では、
Ｂ₈ ：1.884 Ｔ、Ｗ_17/50 ：1.31Ｗ／kgであった。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
従来不可避であった板幅方向端部の磁気特性の劣化が、
未然に防止されるため、全幅にわたって磁気特性が安定
して優れた方向性電磁鋼板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】板幅方向における２回目の冷間圧延圧下率と
磁気特性との関係を示す図である。

【図２】板幅方向における磁気特性の分布を示す図で
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｂ (72)発明者藤山寿郎岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内Ｆターム(参考） 4K033 AA02 BA02 FA12 HA03 LA02 MA00 5E041 AA02 CA01 NN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.02〜0.15mass％、Si：2.0 〜4.0 ma
ss％およびMn：0.03〜1.0 mass％を含み、さらにＳおよ
びSeのいずれか１種または２種を合計で0.005 〜0.050
mass％含有する成分組成になる鋼スラブを、熱間圧延に
より熱延板とし、次いで熱延板焼鈍後、中間焼鈍を挟む
２回以上の冷間圧延にて最終板厚としたのち、湿水素中
で脱炭焼鈍を施してからMgO を主成分とする焼鈍分離剤
を塗布し、仕上げ焼鈍を行って方向性電磁鋼板を製造す
るに当り、上記中間焼鈍後の冷間圧延は、板幅方向中央部での圧下
率に比し端部での圧下率を低くして仕上げることを特徴
とする板幅方向に均一な磁気特性を有する方向性電磁鋼
板の製造方法。
【請求項２】中間焼鈍に先立つ冷間圧延において板幅方
向端部の板厚を中央部より薄く圧延し、次いで中間焼鈍
を施した後の冷間圧延により、幅方向の板厚を同等の厚
さに仕上げることを特徴とする請求項１に記載の板幅方
向に均一な磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方
法。
【請求項３】鋼スラブが、さらにAl：0.005 〜0.50mass
％およびＮ：0.003 〜0.010 mass％を含有する成分組成
になることを特徴とする請求項１または２に記載の板幅
方向に均一な磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方
法。