JP2536976B2 - 表面性状および磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延板焼鈍を省略し
て、熱延板焼鈍を付加した成品と同等以上の優れた磁気
特性を有し、且つ、リジリングの無い表面性状の優れた
高級無方向性電磁鋼板を製造するに際し、雰囲気制御型
電気式加熱炉を用いて、スラブ加熱を行って熱間圧延す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、無方向性電磁鋼板の高級グレード
（ＪＩＳ ５０Ａ４７０以上）を熱間圧延する際、１１
００℃〜１３００℃でスラブ加熱され、２〜６パスの粗
圧延を経て、巻取られて熱延板となる。その操業条件
は、使用する熱間圧延機によって違ってくるが、スラブ
厚は１２０mm〜２５０mm、仕上圧延温度は７５０℃〜９
５０℃、巻取り温度は５００℃〜７００℃、熱延板厚は
１．６mm〜２．９mmが普通である。

【０００３】その後、いわゆるリジングの発生防止と、
製品の磁気特性を改善させるために、熱延板焼鈍を付加
し、酸洗、冷延、焼鈍、そして必要に応じてコーテング
し、製品とする。しかし、この熱延板焼鈍を採用するこ
とによって、製造価格の上昇のみならず、製造工程の延
長に伴う煩雑な管理を避けることが出来なかった。

【０００４】従来熱延板焼鈍を省略するため、幾つかの
提案があり、例えば特開昭６２−１９９７２０号公報で
は、スラブを低温加熱とし、且つ高温巻取りによる自己
焼鈍を行う技術を開示している。しかし、このような従
来のスラブ加熱法では、ガス式加熱法が採用されてお
り、従って長時間加熱であるため、生産性については依
然として問題が残っている。

【０００５】さらに特開昭６２−５４０２３号公報にも
熱延板焼鈍を省略する方法を開示しており、これには、
［Ｃ］０．０１％以下、１．８％＜（％Ｓｉ＋２×％Ａ
ｌ）＜５％、［Ｓ］０．００１５％以下、［Ｎ］０．０
０２０％以下の無方向性電磁鋼スラブを熱間圧延するに
際し、熱間仕上圧延温度を少なくとも１０００℃以上に
すると共に、熱間仕上圧延後１秒〜７秒間無注水とし、
しかる後、注水冷却して７００℃以下の温度で巻取る方
法が提案されている。この方法によれば、熱延板焼鈍を
省略して、熱延板焼鈍を付加した製品と同等以上の磁気
特性を得られる。しかしながら、スラブ加熱を高温まで
許容しており、従ってこの加熱条件によってはリジング
が発生し、目標とする製品が得れない場合がある。ま
た、リジングを防止するために加熱炉の温度を低下させ
ると、仕上出口温度の１０００℃以上を確保することが
難しい。すなわち、加熱温度の上限はリジング発生、加
熱温度の下限は、仕上出口温度の低温化であり、非常に
狭い間に操業を安定させる難しさが残されている。

【０００６】一方、無方向性電磁鋼板において、仕上焼
鈍時に生成する１次再結晶は、鋼板中に微細な（数百〜
数千オングストローム）硫化物、又は窒化物が多いほど
起こりにくく、或いはその成長を抑制することが知られ
ている。即ち、スラブ中に存在する介在物は、熱間圧延
前における高温加熱によって固溶し、これがひき続く熱
間圧延中での１１００〜９００℃の温度領域で微細に析
出してくる。そのため製鋼段階でＳ、Ｎ等をかなり徹底
して除去する高純化処理を行うことが必要であるが、こ
の処理は製造コストの上昇を大きくし、またこれらを完
全に除去し得るレベルには達しきれない。

【０００７】このような問題点を解消するために、スラ
ブ加熱温度を低温にし、鋼中に存在している上記介在物
の固溶を防ぐ方法が、例えば特開昭６０−１９０５２１
号公報に開示されている。即ち、該公報には、スラブを
加熱する場合に１１５０℃を超えないように加熱し、Ｍ
ｎＳやＡｌＮ等の析出物の再固溶を抑制することが記述
されているが、通常スラブの加熱を行うガス加熱方式で
は、熱間圧延時における被圧延材の幅方向エッジ部の温
度降下が激しく、仕上圧延機出口温度で８５０℃程度し
か得られない。この為、熱間圧延中に熱延板再結晶を行
わせることができず、熱延板焼鈍を省略するまでに至ら
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記技術の
問題点である、熱延板の焼鈍を省略する製造法におけ
る、高温加熱時のリジング発生問題と仕上出口温度の低
温化問題を、粗圧延機に直結した雰囲気制御型電気式加
熱炉を使用することにより解消し、熱延板焼鈍を付加し
た製品と同等以上の磁気特性を得られ、且つリジングの
全く発生しない無方向性電磁鋼板を製造する方法を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち、［Ｃ］
０．００８０％以下、１．８％＜（％Ｓｉ＋２×％Ａ
ｌ）＜５％、［Ｍｎ］０．０２〜０．５％、［Ｓ］０．
００３０％以下、［Ｎ］０．００３０％以下、［Ｐ］
０．１％以下、残部実質的にＦｅよりなる無方向性電磁
鋼スラブを熱間圧延するに際し、粗圧延機に隣接して設
置し、上下方向に夫々出力制御可能なコイルを多段に備
えた雰囲気制御型電気式加熱炉を使用して、１１５０℃
以下に加熱すると共に、スラブエッジ部分のコイル出力
をアップしてその中央部温度以上に加熱し、直ちに粗圧
延〜仕上を実施し、仕上圧延機出口温度を９５０℃以上
で処理を行い、仕上圧延後１〜７秒間無注水とし、しか
る後に注水冷却して７００℃以下の温度で巻取ることを
特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法である。

【００１０】上記発明において、使用する雰囲気制御型
電気式加熱炉には複数の誘導加熱コイルを上下方向に多
段に備え、各誘導加熱コイルの出力を調整して、装入ス
ラブ幅方向エッジ部の温度に加熱することができるよう
に構成することが好ましい。以下本発明を具体的に説明
する。無方向性電磁鋼板の製造方法において、通常スラ
ブは、熱間圧延に先立って高温加熱されるが、この際鋼
中に存在するＭｎＳやＡｌＮなどを固溶し、次いで行わ
れる熱間圧延工程で微細に再析出する。この微細な析出
物の生成は、後工程での鋼帯の仕上焼鈍時に再結晶粒の
十分な成長を阻止し、磁気特性の劣化をもたらす。ま
た、高温スラブ加熱を行った場合には、例えば１２００
℃以上の加熱温度となると、鋳片組織が一部粒成長を起
こし、リジング発生の原因となる。

【００１１】一方、このような高温加熱の欠陥を防止す
るために比較的低温での加熱を実施するとしても、これ
をガス式加熱炉で行うときには、熟熱に長時間を要する
ためこれまた鋳片組織の一部の粒について成長を惹き起
することになる。従ってリジングの発生を十分に阻止す
るには至らない。

【００１２】本発明は、このようなことから熱間圧延前
のスラブ加熱を、１１５０℃以下の低温でしかも短時間
に行うことを特徴の一つとする。この低温短時間加熱は
炉内を非酸化性雰囲気に制御可能な電気式加熱炉を使用
することで達成できる。この電気式加熱炉は、複数の誘
導加熱コイルを上下方向に多段に構成し、各誘導加熱コ
イルは、それぞれ出力を調整可能にすることが好まし
い。すなわち、誘導加熱を行った場合でも、スラブ全
長、全幅を均一に焼上げると、圧延中にエッジ部分での
温度降下が幅方向中心部分よりどうしても大きくなり、
その結果圧延上あるいは磁気特性上の欠陥となることが
ある。従って、低温となるエッジ部分のコイルを出力ア
ップして、中央部以上に加熱することにより、スラブの
焼上げ温度を低温側に設定できると共に上記欠陥の発生
を防止できる。スラブの加熱方法として、誘導加熱炉の
みで１１５０℃以下まで焼上げることも可能であるが、
電力原単位低減を目的に、９００℃程度までの中低温域
をガス加熱炉で焼上げ、その後誘導加熱炉で１１５０℃
まで焼上げる方法も可能であり、どちらかの方法におい
ても本発明は適用できる。

【００１３】このような誘導加熱したスラブは、炉から
抽出後速やかに粗圧延を実施する。炉から抽出したスラ
ブの温度降下はできるだけ防止しなければならず、とり
わけエッジ部では温度降下しやすいので、粗圧延機に近
接した位置に電気式加熱炉を設置し、粗圧延機までの搬
送時間を短くする。なお、電気式加熱炉内は非酸化性雰
囲気例えば、ＡｒやＮガス雰囲気にすることが好まし
く、これはスラブ表面にスケールの発生を防止できるか
らである。

【００１４】本発明の実施様態として、前記加熱炉での
スラブ加熱は１１５０℃以下で行ない、その下限は特に
限定しないが仕上圧延温度を確保するため１０００℃と
することが好ましい。加熱したスラブは速やかに粗圧延
−仕上圧延を実施し、仕上圧延機出口温度を９５０℃以
上とする処理を行い、仕上圧延後１秒〜７秒間は無注水
としてそれ以降注水冷却して７００℃以下の温度で巻取
る。

【００１５】本発明において、加熱温度を１１５０℃以
下に限定したのは、雰囲気制御型の電気式加熱炉で短時
間加熱をこの温度以下で行うことによって、リジングの
発生を十分に防ぐことが可能となるからである。図１
は、加熱炉抽出温度とリジング発生状況（評点で示し、
Ａはリジング高さ０μｍ，Ｂは３μｍ以下，Ｃは４〜７
μｍ，Ｄは８μｍ以上である。）を示すものであって、
［Ｃ］０．００２％、［Ｓｉ］１．９％、［Ａｌ］０．
３％、［Ｍｎ］０．１８、［Ｓ］０．００１２％、
［Ｎ］０．００１５％、［Ｐ］０．０３％を含有し、残
部実質的にＦｅよりなる無方向性電磁鋼板用スラブを雰
囲気制御型電気加熱炉およびガス式直下型加熱炉で種々
の温度にて加熱した。その後熱間圧延で熱間仕上出口温
度を９８０〜１０１５℃、仕上出口を出てからの無注水
時間を３〜４秒とし、巻取り温度は６８０℃として板厚
は２．７mmの熱延板を製造し、以下、熱延板焼鈍工程な
しで、冷延−仕上焼鈍した場合の結果である。図から明
らかのように、本発明の雰囲気制御型電気式加熱炉を用
いてスラブの加熱温度を１１５０℃以下にした場合、リ
ジング評点はＡであり、その発生が無く、良好であるこ
とが分かる。

【００１６】また、本発明においては、加熱温度を１１
５０℃以下に低下させることによって、ＭｎＳ、ＡｌＮ
といった介在物の加熱炉内での再固溶を軽減でき、これ
によって熱延中に再析出する微細な析出物を減少できる
ことがわかった。

【００１７】これにより、従来の方法（高温加熱）で
は、仕上出口温度を１０００℃以上に高く確保する必要
があったが、本発明では、９５０℃まで下げても、従来
と同等もしくはそれ以上の熱延板の再結晶程度が得られ
ることが分った。そのため本発明の好ましい仕上出口温
度を９５０℃以上とするが、この温度を得るために加熱
温度は少なくとも１０００℃とすることが好ましい。こ
のような加熱温度と熱延仕上出口温度との差が少なくて
良いのは、本発明で用いる雰囲気制御型電気式加熱炉で
加熱されたスラブは、内部から加熱、熟熱されるために
温度降下が比較的少ないからである。

【００１８】以上のことから、熱延仕上温度（出口温
度）は９５０℃以上とするのが好ましい。この温度でも
仕上圧延直後に水冷すると、未再結晶熱延組織が残るこ
とがあり、そのため１〜７秒無注水として極力保温を行
い十分に再結晶を促進させることが良い。その後注水を
開始し、強制冷却をして７００℃以下で巻取ればスケー
ルの少ない、酸洗性のよい熱延板とすることができる。

【００１９】このようにして得られた熱延板からは、熱
延板焼鈍を行うこと無く通常の冷間圧延および仕上焼鈍
を行うことによって、磁気特性の優れた高級無方向性電
磁鋼板が得られる。

【００２０】次に本発明において、成分組成を上記範囲
に限定した理由について説明する。［Ｃ］が多量に含有
されると、熱感圧延中にオーステナイト・フェライト二
相範囲が広がり、さらに脱炭焼鈍に長時間を要するだけ
でなく磁気特性の面からも不利であるので、０．００８
％以下とした。［Ｓｉ］と［Ａｌ］は通常無方向性電磁
鋼板に含有されるＳｉ≦４％、Ａｌ≦１．０％とする
が、［％Ｓｉ］＋２×［％Ａｌ］が１．８％以上で且つ
［Ｃ］０．００８％以下であれば熱延中オーステナイト
相が発生せず、結晶粒が成長しやすい。また、低鉄損を
得るため、固有抵抗を上げる必要から、［％Ｓｉ］＋２
×［％Ａｌ］が１．８％以上とした。さらに［％Ｓｉ］
＋２×［％Ａｌ］が５％を越えると冷延性が劣化するた
め、５％以下に制限することが好ましい。［Ｍｎ］は
０．０２〜０．５％含有させる。これは、Ｍｎ／Ｓを１
５以上とし、赤熱脆性を防止するために下限を０．０２
％とした。一方、上限の０．５％を越えると固溶体硬化
をもたらし、打ち抜き加工性を劣化させる。次に、本発
明において、清浄度を構成する［Ｓ］、［Ｎ］について
は、［Ｓ］は微細な硫化物あるいは、酸硫化物をつく
り、１次再結晶温度を高める有害な作用を演ずるため、
極力少ないほうが望ましいが、本発明で示す低温加熱を
実施すれば、これらの析出物による磁性の劣化を防止で
きる効果が確認できる。よって［Ｓ］の上限は０．００
３０％とし、［Ｎ］は熱延長でのＡｌＮ析出を最小限に
し、［Ｓ］と同様に１次再結晶粒のインヒビター効果を
弱めるためには極力少ないほうが望ましく、０．００３
０％とした。［Ｐ］は鋼板の硬度を高め、打抜き性を向
上する作用があるが、反面その含有量が多くなると、鉄
損および磁束密度が劣化するので０．１％以下とする。
特に、Ｓｉが１％以上の場合は、Ｓｉのみで硬度が確保
されることが多く、Ｐ添加を実施しない場合もある。

【００２１】その他成分元素については、特に限定する
理由はないが、しかし、鉄中に残留した微量［Ｓ］を安
定化させるために、［Ｃａ］を添加する、磁束密度のよ
り以上の改善を目的に［Ｓｎ］、［Ｃｕ］を入れるとい
ったことも有効である。

【００２２】

【実施例】［Ｃ］０．００２０％、［Ｓｉ］２．２％、
［Ｍｎ］０．２２％、［Ｓ］０．００１０％、［Ａｌ］
０．３％、［ＴＮ］０．００１５％、［Ｐ］０．０３％
を含有する無方向性電磁鋼板用スラブを、粗圧延機に近
接設置した誘導加熱炉に直接装入し、炉内を窒素ガス雰
囲気にして１０９０℃×１．５ｈｒ加熱した。又、一部
のスラブは、９００℃にガス加熱後、粗圧延機に近接し
た誘導加熱炉に装入し、１０９０℃×１．５ｈｒ加熱し
た。誘導加熱炉内には、誘導加熱コイル４個を上下方向
に多段に構成し、上記スラブを竪形にしてこの多段コイ
ル内に挿入し、最上段および最下段のコイルを中央部コ
イルより５％電力をパワーアップして、スラブ幅方向エ
ッジ部の温度が中央部温度（１０９０℃）よりほぼ４０
℃高温になるように調整した。このスラブを炉より抽出
後直ちに粗圧延機に噛み込ませ、粗−仕上圧延をし２．
７mmの熱延鋼板とした。この際、熱延仕上出口温度を１
０４０℃、１０２０℃、１０００℃、９８０℃、９５０
℃、９２０および９００℃の７水準になるように製造
し、出口直後から４秒間無注水とし、その後注水を開始
し６８０℃で巻取った。この鋼板を酸洗後、圧下率８１
％で冷延し、８９０℃×４０秒の仕上焼鈍を行った。一
方、比較法として同一成分のスラブを直火式ガス加熱炉
で１２２０℃×４ｈｒ加熱した外は上記と同様の処理を
行った。

【００２３】得られた鋼板各コイルについて磁束密度
（Ｂ５０) および鉄損（Ｗ１５／５０）を測定した結果
を図２、図３に示した。図から明らかのように本発明法
（白丸印）は、従来法（黒丸印）に比べて何れも優れて
いる。又本発明法によって得た成品の上記特性は、幅方
向均一であったが、比較法の成品は、幅方向エッジ部分
の特性が著しく劣化していた。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、雰囲気制
御型誘導加熱でスラブを低温加熱することにより、すな
わち、加熱温度を１１５０〜１０００℃の範囲に下げる
ことで、熱延仕上出口温度を９５０℃以上を確保でき、
熱延板焼鈍を省略しても、幅方向均一な高い磁気特性と
優れた表面性状を有する高級無方向生電磁鋼板を製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱炉抽出温度とリジング発生との関係を示
す。

【図２】実施例における熱延仕上圧延出口温度と成品の
鉄損との関係を示す。

【図３】実施例における熱延仕上圧延出口温度と成品の
磁束密度との関係を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ［Ｃ］０．００８０％以下、１．８％＜
   （％Ｓｉ＋２×％Ａｌ）＜５％、［Ｍｎ］０．０２〜
   ０．５％、［Ｓ］０．００３０％以下、［Ｎ］０．００
   ３０％以下、［Ｐ］０．１％以下、残部実質的にＦｅよ
   りなる無方向性電磁鋼スラブを熱間圧延するに際し、粗
   圧延機に隣接して設置し、上下方向に夫々出力制御可能
   なコイルを多段に備えた雰囲気制御型電気式加熱炉を使
   用して、１１５０℃以下に加熱すると共に、スラブエッ
   ジ部分のコイル出力をアップしてその中央部温度以上に
   加熱し、直ちに粗圧延〜仕上を実施し、仕上圧延機出口
   温度を９５０℃以上で処理を行い、仕上圧延後１〜７秒
   間無注水とし、しかる後に注水冷却して７００℃以下の
   温度で巻取ることを特徴とする高級無方向性電磁鋼板の
   製造方法。