JP2514447B2

JP2514447B2 - 磁気特性および表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2514447B2
Application number: JP1335158A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西本; 佳弘細谷; 俊明占部
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPH03197621A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、磁気特性および表面性状の優れた無方向性電
磁鋼板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

電磁鋼板の製造プロセスにおいて不可避的に考慮され
なくてはならない冶金因子の中で、最も重要なものの一
つが鋼中炭素量の管理である。すなわち、使用環境下で
の特性の経時劣化（磁気時効）を抑制するため、その主
因となる残留固溶炭素を、一般には最終段階で50ppm以
下（好ましくは30ppm以下）程度まで低減することが必
須となる。

従来、電磁鋼板の脱炭処理に関しては、最終焼鈍時に
非酸化・脱炭雰囲気（一般には0.1≦〔PH₂O/PH₂〕≦0.
2、但しPH₂O:H₂O分圧、PH₂:H₂分圧、以下同様）中で短
時間の脱炭焼鈍を行う方法がとられてきた。これは製鋼
段階で鋼中炭素を安定的に30ppm程度まで低減すること
が困難であったことにもよる。

これに対し、近年の製鋼脱ガス技術の進歩により、製
鋼時に鋼中炭素を30ppm以下まで低減することが可能に
なり、最終的な連続焼鈍において、脱炭処理を不要とす
る技術も数多く開示されている。

ここで、以上の最終脱炭法と製鋼脱炭法の技術的な得
失を以下に示す。

（最終脱炭法）（１）鋼中炭素の存在により、特にSi含有量が1.5％
を超える鋼においては、熱間圧延時にフェライトの動的
回復、再結晶が促進され、冷間圧延時のリジング発生の
原因となるストリーク状フェライトの発達が抑制され
る。

（２）製鋼時に脱ガス処理を必要としない反面、最終
の脱炭焼鈍時におけるサブスケールの形成が鉄損値の増
大をもたらす。

（製鋼脱炭法）（１）製鋼脱炭法は、素材段階で所定の炭素量にコン
トロールされているため、以降の製造工程で脱炭処理を
必要とせず、生産性が優れている。

（２）鋼帯にした後に行われる雰囲気脱炭処理におい
て不可避（特に高Si鋼において）のサブスケール層の形
成が問題とならなくなる。

（３）しかし、素材段階で極低炭素化した場合、凝固
組織が粗粒化すると同時に、熱間圧延時の動的回復、再
結晶が緩慢となり、ストリーク状フェライト組織が発達
し易い。これは今日の連続鋳造、連続熱間圧延プロセス
において、より顕著になる傾向があり、冷間圧延時での
リジング発生の原因となる。そこで、このような問題に
対し、鋼中Ｃ量をSi,Al量の関数としてその下限値を規
制した技術（特公昭48−49617号）も開示されている
が、その効果は十分なものでない。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、以上の代表的な電磁鋼板の製造プロセスに
対して、熱延板の状態で脱炭する技術も開示されている
（特公昭41−21967号、特公昭48−19766号、特開昭53−
66816号等）。しかし、これらの技術は、上記した２つ
の方法の得失を加味した独自の技術として開示されたも
のではなく、あくまで脱炭処理の一方法として開示され
たものである。

例えば、特公昭41−21967号は、リムド鋼に対して開
示された技術であって、Si≦0.02％の一般的なラミネー
ション鋼板に関するものであり、脱炭処理時のサブスケ
ール形成はそれ程問題ではなく、またこの技術はその後
の調質圧延を不可欠としている。また、特公昭48−1976
6号は、高Si鋼について開示された技術ではあるが、最
終製品のＣ量を0.005％以下に規定するのみで、特に特
性との関連で、初期炭素量および熱間圧延条件に関する
規定は開示されていない。また、この技術では熱延板脱
炭後に内部酸化層の除去工程が必須となっている。さら
に特開昭53−66816号では、実施例中に0.008％Ｃのケイ
素鋼熱延鋼帯を大気中で脱炭する技術が開示されている
が、その程度の初期炭素量では、高Si鋼においては十分
な熱延組織コントロールは困難である。

本発明は、以上の従来技術に鑑み、電磁鋼板の脱炭処
理に関し、熱延板段階での脱炭を必須とする技術を開示
するものであり、その目的とするところは、最終脱炭法
における高温焼鈍によって形成されるサブスケール層の
問題と、連続焼鈍炉でのwet焼鈍に伴う操炉上または生
産効率上の問題を解決すると同時に、製鋼脱炭法におけ
る熱延時のストリーク状組織形成に起因したリジングの
問題と磁束密度上の不利を解決することにある。

〔課題を解決するための手段〕

このため発明では、熱延板の脱炭処理を行うにあた
り、製鋼段階での炭素量を厳密に管理するとともに、熱
間圧延時に形成したスケールにより窒化反応を抑制する
狙いから脱スケール処理を必須とし、さらに、オープン
コイルによる脱炭条件を厳密に管理することにより、以
降の内部酸化の除去工程を省略することを骨子とするも
のである。

すなわち本発明は、重量％で、C:0.009〜0.026％、S
i:1.3〜3.0％、Al≦0.8％、（Si＋Al）≦3.2％、Mn:0.2
〜1.2％、Ｐ≦0.03％、Ｓ≦0.005％、Ｎ≦0.005、残部F
eおよび不可避的不純物からなる連続鋳造スラブを、直
接または1200℃以下に加熱後、熱間圧延して650℃以下
で巻取り、該鋼帯を脱スケール処理後、オープンコイル
焼鈍により、まず、 0.05≦〔PH₂O/PH₂〕≦−0.014（Si＋Al）^２＋0.01（Si＋Al）＋0.16 の範囲の雰囲気中において640〜720℃の温度で脱炭処理
を行った後、引き続き〔PH₂O/PH₂〕≦0.03,H₂濃度≧75
％の雰囲気中で700〜850℃の温度範囲に30分以上保持す
る条件で均質化焼鈍を行うことにより、鋼中Ｃ量を0.00
3％以下とし、該熱延鋼帯を冷間圧延と連続焼鈍に供す
ることを特徴とする。

以下、本発明の詳細をその限定理由とともに説明す
る。

本発明では、熱延板脱炭処理を行うことにより、熱延
時の組織形成に対して鋼中炭素の効果を最大限に利用す
ることが可能になるが、オープンコイルでの脱炭処理に
おいてサブスケールの形成を阻止しながら速やかに脱炭
を完了させる目的と、必要最小限の炭素量で熱延時のス
トリーク状フェライト組織の発達を抑制して耐リジング
性を向上させる狙いから、鋼中炭素量、熱延条件、脱炭
焼鈍条件を以下のように限定する。

（鋼中成分） C:0.009〜0.026％に規定する。第１図は初期炭素量と冷
圧時のリジング高さとの関係を示したもので、上記下限
未満のＣ量ではSi≧1.3％を含有するケイ素鋼において
は、熱間圧延時のストリーク組織の形成を十分に抑制す
ることが困難であり、また、磁束密度（B₅₀）のレベル
に関しても不利となる。一方、Ｃ量が上限を超えと、サ
ブスケールの形成を抑制し、もってサブスケールの除去
工程を経ることなく冷間圧延以降の工程を供することの
できる低温、非酸化脱炭雰囲気では、残留Ｃ量が30ppm
を超えるケースがあり好ましくない。また、第１図に示
されるように、リジングと磁束密度改善の観点からも、
上限を超えるＣを含有したとしてもリジングの抑制と磁
束密度の改善に顕著な効果はなく、却って長時間の脱炭
処理が必要となることから、サブスケールの形成による
鉄損の増大が問題となる。

Si:1.3〜3.0％に規定する。下限未満では、凝固温度の
上昇により鋳造時の柱状晶の発達が抑制されるだけでな
く、その後のスラブ冷却と再加熱過程でのγα変態に
よりスラブ組織が細粒化し、熱延時にストリーク状組織
が発達しにくくなり、リジングの発生はあまり問題とな
らなくなる。したがって本発明の効果を最大限に発揮し
得るSiレベルとして下限を1.3％とする。一方、上限を
超えるSi量では、たとえ上限のＣ量を添加したとして
も、十分にリジングの発生を抑制できず、また脱炭焼鈍
時のSiの優先酸化に起因したサブスケール層が形成さ
れ、以降の工程でサブスケールの除去が不可避となる。

Mn:0.2〜1.2％に規定する。下限未満では、Ｓを0.005％
以下に規定しても、MnSの十分な析出を促進することが
できない。また、MnはＣと同様オーステナイト安定化元
素であり、熱間圧延時のストリーク組織の形成を抑制す
るが、1.2％を超えて添加してもその添加量に見合う顕
著な効果は認められない。

P:Pは、硬度上昇と鉄損低下の観点から意識的に添加さ
れるケースがあるが、本発明では、熱延板焼鈍時のＰの
フェライト粒界への偏析抑制と、Si≧1.3％の鋼では、
Ｐの助けを借りることなく低鉄損化が可能であことか
ら、その上限を0.03％とする。

S:Sは、MnSの微細分散阻止の観点から、その上限を0.00
5％とする。

Al:Alは、Siと同様の役割を果たし、一般には（Si＋A
l）で扱われる場合もある。本発明のようにSi≧1.3％の
鋼においては、その作用効果を発揮する上でAlは必須元
素ではなく、下限を規制する必要はない。Alは、一般的
に磁気特性のレベル自体を改善する狙いから添加される
ケースがほとんどであり、特にその上限に関しては、Al
の優先酸化防止の観点から、0.8％に規制する。

Si＋Al:本発明の重要な技術的特徴は、熱延板脱炭焼鈍
後に内部酸化層の除去工程が不要な点である。これは本
発明に規定したプロセス条件と、（Si＋Al）を3.2％以
下に限定することにより達成される。

N:Nは、AlNの析出量を抑える狙いから、0.005％をその
上限とする。

さて、従来技術の問題点を解決するための手段とし
て、本発明では上述した成分系の規定に加えて、熱延条
件と熱延板の脱炭処理条件を、以下のように規定する。

（熱延条件）スラブ加熱温度：連鋳スラブは鋳造後、直接熱間圧延（直送圧延）するこ
ともできるが、スラブを再加熱して熱間圧延する場合に
は、スラブ加熱温度の上限は1200℃とする。これは加熱
中でのスケール溶融の問題を回避するとともに、スラブ
加熱時の組織の粗大化に伴う熱間圧延時のストリーク状
組織の発達の抑制と、MnS,AlNの再溶解と以後の焼鈍工
程での微細析出による鉄損値上昇を抑えるためである。

巻取り温度：巻取り温度は650℃以下とする。これは、脱炭焼鈍前
の脱スケール性の改善を狙いとしたものであるが、同時
に、熱延板の脱炭焼鈍過程で均一微細な再結晶組織が形
成されることにより、高温巻取り材に比べてＣの粒界拡
散が促進され、脱炭時間が短縮される。さらに、スケー
ルの残存を抑制し、脱炭焼鈍時の窒化防止にも効果的で
ある。

（脱炭処理条件）本願の最も重要な構成要件として、脱スケール処理を
経た熱延鋼帯を、以下の条件にて脱炭焼鈍と均質化焼鈍
を一連の工程の中で実施する。

すなわち、オープンコイル状で、まず、 0.05≦〔PH₂O/PH₂〕≦−0.014（Si＋Al）^２＋0.01（Si＋Al）＋0.16 の条件を満たす雰囲気中において640〜700℃の温度で保
持した脱炭を行う。第２図はPH₂O/PH₂と脱炭性との関
係、およびSi＋Alとの関係におけるサブスケール層生成
に対する影響をそれぞれ示したもので、PH₂O/PH₂が0.05
未満の場合、サブスケール形成を配慮して脱炭温度を64
0℃まで下げると十分な脱炭が起こらない。一方、鋼中S
i,Al量に関して、−0.014（Si＋Al）^２＋0.01（Si＋A
l）＋0.16を超えると、700℃での脱炭ではサブスケール
層が形成され、焼鈍後の脱スケール処理が不可避とな
る。

さらに、本発明では上記脱炭焼鈍に引き続いて、磁気
特性の向上を狙いとして700〜850℃温度で30分以上保持
する焼鈍を行うことを必須とする。そして、特に本発明
では、この焼鈍時の雰囲気を〔PH₂O/PH₂〕≦0.03,H₂濃
度≧75％と規定する。この焼鈍は磁気特性上好ましいサ
イズまで熱延板のフェライト粒を成長させることを狙い
としたものであるが、脱炭焼鈍がたとえ本発明に規定す
る最適条件に制御されたとしても、不可避的に形成され
る極表層の酸化層による雰囲気中の窒素の吸収（一般的
に使用されるH₂＋N₂混合ガス中の場合）を抑制する狙い
から、特に十分な低露点と75％以上のH₂濃度での均質化
を行うようにしたものである。第３図は、均質化焼鈍に
おけるH₂濃度が窒化層生成に及ぼす影響を示すもので、
サブスケールの形成に関して厳しい条件にある第１表中
の鋼−3,4について、〔PH₂O/PH₂〕＝0.10,H₂濃度＝10
％,700℃×2hの条件で脱炭を行った後、H₂濃度を変えて
840℃×3hの均質化焼鈍を行った場合の窒化層の厚さを
調べたものである。同図から明らかなように、H₂濃度≧
75％で窒化層の形成が抑えられていることが判る。

本発明では、以上のような構成を採ることにより、スラ
ブ段階での鋼中炭素の存在によって、熱間圧延時のスト
リーク状フェライト組織の形成が抑制され、その集合組
織形成における有意な差のため、冷間圧延時のリジング
の発生が阻止されるとともに、最終製品の磁束密度の向
上がもたらされる。さらに、本発明では管理された条件
にて熱延板段階で脱炭処理を行うことにより、磁気時効
が問題とならないレベルまで鋼中炭素を低減できるとと
もに、十分な温度と時間の下で均質化焼鈍を付加するこ
とにより、優れた低鉄損、高磁束密度が得られ、しかも
最終の連続焼鈍段階でのwet焼鈍を必要としないため、
露点制御等の操炉上の煩わしさが解消され、製鋼脱炭鋼
種を含めたプロダクトミックスの構成が容易になる。

〔実施例〕

第１表に供試鋼の化学組成を示す。

これらの鋼はいずれも転炉溶製後、RH脱ガス処理およ
び加炭による炭素量調整を行った後、連続鋳造を行っ
た。200mmtの連鋳鋳片を1140℃に加熱後、粗圧延、仕上
げ圧延を経て2.0mmtの圧延板とし、610℃で巻取った。
一部鋼帯については、680℃での巻取りも併せて実施し
た。

巻取り後の鋼帯を酸洗後ルーズコイルとして、種々の
PH₂O/PH₂比（鋼番１〜６は20％H₂＋N₂雰囲気で露点:15
℃，鋼番７〜10は25％H₂＋N₂雰囲気で露点:10℃）を有
する雰囲気中にて脱炭処理を行った後、種々のPH₂O/PH₂
比および水素濃度を有する雰囲気中にて均質化焼鈍を実
施した。焼鈍後の熱延鋼帯について0.5mmtまで冷圧後、
各成分系に最適の温度で連続焼鈍を行った。このように
して得られた鋼帯のリジング高さ、最終Ｃ量、磁気特性
等を熱延板焼鈍条件等とともに第２表〜第４表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼中の初期炭素量と冷圧時のリジング高さとの
関係を示すグラフである。第２図は熱延板脱炭焼鈍雰囲
気のPH₂O/PH₂と脱炭性との関係、およびSi＋Alとの関係
におけるPH₂O/PH₂のサブスケール層生成に対する影響を
それぞれ示すグラフである。第３図は熱延板均質化焼鈍
におけるH₂濃度が窒化層生成に及ぼす影響を示すグラフ
である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、C:0.009〜0.026％、Si:1.3〜3.
0％、Al≦0.8％、（Si＋Al）≦3.2％、Mn:0.2〜1.2％、
Ｐ≦0.03％、Ｓ≦0.005％、Ｎ≦0.005％、残部Feおよび
不可避的不純物からなる連続鋳造スラブを、直接または
1200℃以下に加熱後、熱間圧延して650℃以下で巻取
り、該鋼帯を脱スケール処理後、オープンコイル焼鈍に
より、まず、 0.05≦〔PH₂O/PH₂〕≦−0.014（Si＋Al）^２＋0.01（Si＋Al）＋0.16 の範囲の雰囲気中において640〜720℃の温度で脱炭処理
を行った後、引き続き〔PH₂O/PH₂〕≦0.03,H₂濃度≧75
％の雰囲気中で700〜850℃の温度範囲に30分以上保持す
る条件で均質化焼鈍を行うことにより、鋼中Ｃ量を0.00
3％以下とし、該熱延鋼帯を冷間圧延と連続焼鈍に供す
ることを特徴とする磁気特性および表面性状の優れた無
方向性電磁鋼板の製造法法。