JP3369371B2 - 高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、変圧器等の鉄心に
使用される高磁束密度一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】一方向性電磁鋼板は主に変圧器や発電機
の鉄心材料に使用されるが、省エネルギー化が要求され
ている昨今、更に磁束密度が高く、鉄損の少ない鋼板が
市場から要求されている。磁束密度の高い一方向性電磁
鋼板を得るには、｛１１０｝＜００１＞方位いわゆるゴ
ス方位に高度に集積した２次再結晶組織を得ることが必
要である。２次再結晶には、インヒビターと１次再結晶
集合組織が大きく影響することが知られている。インヒ
ビターについては、仕上焼鈍を行うまでに鋼中に１００
〜１０００オングストローム程度の析出分散相を均一微
細に存在させることが必要で、ＡｌＮ，ＭｎＳ，ＭｎＳ
ｅなどが一般的に知られている。これらは、連続鋳造に
おいて粗大に析出してしまうので、スラブを１２５０℃
以上の高温に加熱し、十分容体化させた後、熱延でＭｎ
Ｓ，ＭｎＳｅを均一微細に析出させ、熱延板焼鈍、析出
焼鈍でＡｌＮを均一微細に析出させ、更には、熱延から
脱炭・一次再結晶焼鈍までに結晶粒界に粒界偏析元素の
Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｂｉ
などを偏析させることが重要である。

【０００３】一方、一次再結晶組織については、従来か
ら熱延、冷延、焼鈍の各工程条件を適切に組み合わせる
ことにより制御されてきた。特に、最終強冷延において
は、特公昭５４−１３８４６号公報、及び特公昭５６−
３８９２号公報に、最終強冷延に時効処理を施すことが
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の方法で
得られる製品は、幅方向の磁気特性の安定性という点で
は満足できるものではない。即ち、熱間圧延の際に幅方
向エッジ部は幅方向センター部と比べて温度が低下して
しまうが、これを解消することは工業的には困難であ
り、これによって熱延板の集合組織は影響を受け、幅方
向センター部と比べ幅方向エッジ部は集合組織が不適切
になりやすい。従って、上記従来技術を採用しても、こ
れに起因する製品の磁気特性不良を起こす場合があっ
た。特に製品の幅方向エッジから２００mmの範囲は、Ｂ
₈ が１．８８Ｔ以上の場合もあれば、１．８８Ｔ未満の
場合もあり、ばらつきが非常に大きく、製品歩留まりが
低く、製品の幅方向の磁気特性のばらつきが著しく、大
きな問題となっていた。

【０００５】本発明は、熱延の際の集合組織の違いによ
る幅方向エッジ部の磁気特性のばらつきを最終強冷延の
パス間において、幅方向センター部と幅方向エッジ部に
相違な温度で時効処理を行うことにより、幅方向エッジ
部の磁気特性のばらつきを著しく低減するという全く新
しい技術で、製品の幅方向エッジから２００mmの範囲の
Ｂ ₈ １．８８Ｔ以上の製品歩留まりの高い、工業的に幅
方向の磁気特性の安定性が高い高磁束密度一方向性電磁
鋼板の製造方法を提案するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは以下の通りである。 （１）重量％で、 Ｃ ：０．０１５〜０．１００％、 Ｓｉ：２．０〜４．０％、 Ｍｎ：０．０３〜０．１２％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％、 Ｎ ：０．００４０〜０．０１００％、 Ｓ，Ｓｅの少なくとも１種を合計で：０．００５〜０．０５０％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる連続
鋳造スラブを出発材として、スラブ加熱したのち熱延
し、熱延板焼鈍してから最終強冷延する工程、予備冷延
の後に析出焼鈍してから最終強冷延する工程、熱延板焼
鈍、予備冷延の後に析出焼鈍してから最終強冷延する工
程のいずれかの工程の後、最終板厚とし、脱炭・１次再
結晶焼鈍を行い、最終仕上焼鈍によって高磁束密度一方
向性電磁鋼板を製造する方法において、幅方向エッジ部
が幅方向センター部の温度よりも低い温度で熱延された
熱延コイルを、最終強冷延工程が、複数のパスからな
り、少なくとも１回のパス間において、鋼板の幅方向セ
ンター部は５０〜３５０℃の温度範囲で、幅方向エッジ
部は４０℃以上かつ幅方向センター部の温度以下の温度
範囲で、１分以上保持する工程を有することを特徴とす
る、製品の幅方向エッジから２００mmの範囲のＢ ₈ １．
８８Ｔ以上の製品歩留まりの高い高磁束密度一方向性電
磁鋼板の製造方法。

【０００７】（２）重量％で、Ｃ ：０．０１５〜０．
１００％、 Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ｍｎ：０．
０３〜０．１２％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．
０６５％、Ｎ ：０．００４０〜０．０１００％、Ｓ，
Ｓｅの少なくとも１種を合計で ：０．００５〜０．０
５０％を含有し、さらに、Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇ
ｅ，Ｂ，Ｔｅ，Ａｓ及びＢｉの少なくとも１種を各元素
量で：０．００３〜０．３％を含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物よりなる連続鋳造スラブを出発材とする
ことを特徴とする前記（１）記載の高磁束密度一方向性
電磁鋼板の製造方法。

【０００８】本発明者は、工業的に幅方向に安定して磁
束密度の高い製品を得られる方法を検討した。通常、最
終強冷延におけるパス間の時効処理は、鋼板の昇温を冷
延による温度上昇を利用したり、外部加熱を利用し、幅
方向は均一な温度で処理されるが、鋼板の幅方向の位置
とパス間の時効処理の磁気特性に及ぼす影響を調査した
ところ、最終強冷延におけるパス間の時効処理の保持温
度をセンター部よりエッジ部を低くすることが非常に有
効であることを見いだした。

【０００９】図１、図２は、本発明者が行った実験結果
の一例である。本発明に従った成分範囲であるＣ：０．
０８８％、Ｓｉ：３．３７％、Ｍｎ：０．０８１％、
Ｓ：０．０２６％、Sol.Ａｌ：０．０２９％、Ｎ：０．
００９１％を含有する鋳片を連続鋳造し、スラブ加熱し
た後熱延し、板厚２．５０mmの熱延板を作成した。そし
て、熱延板のセンター部とエッジ部からサンプルを採取
して実験を行った。熱延板焼鈍は１１００℃×２分均熱
した後、１１００℃から４００℃まで３０℃/sで冷却し
た。その後、０．３０mmに最終強冷延した。この冷延
は、７パスで行い、２パスと３パスの間で種々の温度で
２分間保持した。その後、脱炭・一次再結晶焼鈍を行
い、最終仕上焼鈍そして絶縁コーティングを施した。

【００１０】この時の幅方向センター部とエッジ部との
双方における、パス間保持温度（時効処理温度）とＢ₈
１．８８Ｔ以上の製品の発生率の関係を図１に示す。ま
た、幅方向センター部とエッジ部との双方における、パ
ス間保持温度（時効処理温度）と１．８８Ｔ以上のＢ₈
が発生した製品の鉄損値Ｗ_17/50 の平均値との関係を図
２に示す。

【００１１】図１に示すように、幅方向エッジ部をセン
ター部と同じ温度でパス間保持すると、Ｂ ₈ が１．８８
Ｔ以上得られる場合もあるが、その発生率が低く、ばら
つきが非常に大きいことが分かる。幅方向エッジ部はパ
ス間の保持温度をセンター部よりも低くするとエッジ部
のＢ₈ １．８８Ｔ以上の発生率が高くなることが分か
り、ばらつきを著し少なくすることができることが分か
る。熱延の際の集合組織の違いによる幅方向エッジ部の
磁気特性のばらつきを、パス間保持温度を幅方向に制御
することにより、ばらつきを著し少なくすることができ
ることが分かる。また、図２に示すように、幅方向セン
ター部ではパス間保持温度が５０℃未満になると、幅方
向エッジ部ではパス間保持温度が４０℃未満になると、
それぞれ平均鉄損値Ｗ_17/50 が悪化する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の出発材である連
続鋳造スラブの成分条件について説明する。Ｃは、０．
０１５％未満では２次再結晶が不安定となり、０．１０
０％を超えると脱炭所要時間が長くなり経済的に不利と
なるため、０．０１５％以上０．１００％以下に限定し
た。

【００１３】Ｓｉは、２％未満では良好な鉄損が得られ
ず、４％を超えると冷延性が著しく劣化するので、２％
以上４％以下に限定した。

【００１４】Ｍｎは、０．０３％未満であれば熱間脆化
を起こし、０．１２％を超えるとかえって磁気特性を劣
化させるので、０．０３％以上０．１２％以下に限定し
た。

【００１５】Ｓ，Ｓｅは、ＭｎＳ，ＭｎＳｅを形成させ
るために必要な元素で、少なくとも１種を添加する。両
元素の合計量が０．００５％未満ではＭｎＳ，ＭｎＳｅ
の絶対量が不足し、０．０５０％を超えると熱間割れを
生じ、また最終仕上焼鈍での鈍化が困難となるので、
０．００５％以上０．０５０％以下に限定した。

【００１６】sol.Ａｌは、ＡｌＮを形成するために必要
な元素で、０．０１％未満ではＡｌＮの絶対量が不足
し、０．０６５％を超えるとＡｌＮの適当な分散状態が
得られないため、０．０１％以上０．０６５％以下に限
定した。

【００１７】Ｎは、ＡｌＮを形成するために必要な元素
で、０．００４０％未満ではＡｌＮの絶対量が不足し、
０．０１００％を超えるとＡｌＮの適当な分散状態が得
られないため、０．００４０％以上０．０１００％以下
に限定した。

【００１８】Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔ
ｅ，Ａｓ及びＢｉは粒界に偏析させ、２次再結晶を安定
化させる元素であり、少なくとも１種を添加する。各元
素量が０．００３％未満では偏析量が不足し、０．３％
を超えると得られる鋼板の経済性と脱炭性を劣化させる
ので、０．００３％以上０．３％以下に限定した。熱延
では、幅方向エッジ部はセンター部と比べ温度が低下し
てしまい、これを解消することは工業的には難しく、本
発明は幅方向エッジから２００mmの範囲が幅方向センタ
ー部の温度よりも低い温度で熱延された熱延コイルを対
象とする。

【００１９】以下に本発明の特徴である、最終強冷延の
パス間に行う時効処理の詳細について説明する。本発明
における時効処理は、複数のパスからなる最終強冷延の
少なくとも１回のパス間において、幅方向センター部は
５０〜３５０℃の温度範囲で、幅方向エッジ部は４０℃
以上かつ幅方向センター部の温度以下の温度範囲で、１
分以上保持して行う。ここで、幅方向エッジ部とは鋼板
両端からそれぞれ２００mmの範囲の部分をいい、幅方向
センター部とは鋼板両端からそれぞれ２００mmの範囲の
部分を除いた部分をいう。

【００２０】幅方向センター部の保持温度を５０〜３５
０℃としたのは、図２に示すように５０℃未満や３５０
℃を超えると良好な磁気特性を得られないためである。

【００２１】幅方向エッジ部の保持温度を４０℃以上と
したのは、図２に示すように４０℃未満では良好な磁気
特性を得られないためである。また、図１に示すよう
に、幅方向エッジ部のパス間保持温度をセンター部より
も低くするとエッジ部のＢ₈ １．８８Ｔ以上の発生率が
高くなり、製品の歩留が向上することから、幅方向エッ
ジ部の保持温度をセンター部のパス間保持温度以下とし
た。好ましくは、幅方向エッジ部の保持温度を幅方向セ
ンター部の間保持温度よりも１０℃以上低くするとよ
い。また、保持時間が１分未満では磁気特性の改善効果
が少ないため、保持時間は１分以上とする。

【００２２】時効処理は２回以上行ってもよい。この場
合には、２回以上行う時効処理のうち１回以上を上記し
た条件で行えば、幅方向エッジ部のＢ₈ １．８８Ｔ以上
の発生率が高くなる。

【００２３】幅方向エッジ部の保持温度をセンター部よ
りも低くする方法としては、鋼板の昇温に通常冷延によ
る温度上昇を利用する場合は、圧延時の圧延油の流量を
幅方向で制御する方法が採用できる。外部加熱を利用す
る場合には、電気炉の場合は発熱体の位置を制御する手
段、ガス加熱の場合はガスバーナーの設置位置を制御す
る手段が採用できる。

【００２４】

【実施例】

［実施例１］Ｃ：０．０７２％、Ｓｉ：３．２９％、Ｍ
ｎ：０．０６９％、Ｓ：０．０３０％、sol.Ａｌ：０．
０３１％、Ｎ：０．００６８％、Ｓｎ：０．０８％、Ｃ
ｕ：０．０５％を含有する鋳片を連続鋳造、スラブ加熱
し、２．４０mm厚に熱延した。その後１．４７mmに予備
冷延し、析出焼鈍は１１１０℃×２分保持して急冷し、
１１００℃から４００℃まで４０℃/sで冷却した。さら
に０．２２mmに最終強冷延して製品板厚とした。この冷
延は、５パスで行ない、２パスと３パスの間でセンター
部は２５０℃で、エッジ部は種々の温度で２分間保持す
る時効処理を行なった。鋼板の昇温は冷延による温度上
昇を利用し、圧延油の流量を幅方向で変更し、センター
部とエッジ部の温度を調整した。そして脱炭・１次再結
晶焼鈍を行ない、次いで焼鈍分離材を塗布した後、最終
仕上焼鈍を行い、コーティング液を塗布した。

【００２５】ここで、製品として合格するのは、Ｂ
₈ １．８８Ｔ以上発現したものとする。センター部の製
品歩留は１００％であり、平均鉄損値Ｗ_17/50 は０．７
８５W/kgであった。このときの時効処理におけるエッジ
部の各保持温度におけるエッジ部の製品歩留、製品とし
て合格したエッジ部の平均鉄損値Ｗ_17/50 を表１に示
す。

【００２６】表１より、エッジ部の時効処理における保
持温度をセンター部よりも低くすると製品歩留が高くな
り、４０℃よりも低くすると鉄損が悪化することが分か
る。

【００２７】

【表１】

【００２８】［実施例２］Ｃ：０．０７０％、Ｓｉ：
３．２９％、Ｍｎ：０．０６９％、Ｓ：０．０１２％、
Ｓｅ：０．０１７％、sol.Ａｌ：０．０３０％、Ｎ：
０．００７０％、Ｓｂ：０．０１５％、Ｍｏ：０．０１
２％を含有する鋳片を連続鋳造、スラブ加熱し、２．３
０mm厚に熱延した。そして、１１３０℃×２分の均熱後
急冷するという熱延板焼鈍をし、１．３０mmに予備冷延
し、析出焼鈍は１０８０℃×９０秒保持し、１０８０℃
から４００℃まで４０℃/sで冷却した。その後、０．１
７mmに最終強冷延とし製品板厚とした。この冷延は、７
パスで行ない、表２に示す条件で時効処理した。鋼板の
昇温は冷延による温度上昇を利用し、圧延油の流量を幅
方向で変更し、センター部とエッジ部の温度を調整し
た。そして脱炭・１次再結晶焼鈍を行ない、次いで焼鈍
分離材を塗布した後、最終仕上焼鈍を行い、コーティン
グ液を塗布した。

【００２９】ここで、製品として合格するのは、Ｂ
₈ １．８８Ｔ以上発現したものとする。センター部の製
品歩留は１００％であり、平均鉄損値Ｗ_17/50 は表２の
センター処理条件(1) では０．７５２W/kg、センター処
理条件(2) では０．７４６W/kgであった。このときのエ
ッジ部の時効処理条件と、エッジ部の製品歩留と、製品
として合格したエッジ部の平均鉄損値Ｗ_17/50 を表２に
示す。

【００３０】表２より、エッジ部の時効処理における保
持温度をセンター部よりも低くすると製品歩留が高くな
り、４０℃よりも低くすると鉄損が悪化することが分か
る。

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、製品の幅方向エッジか
ら２００mmの範囲のＢ ₈ １．８８Ｔ以上の製品歩留まり
の高い、工業的に幅方向に安定して磁束密度の高い幅方
向に安定して製品歩留まりの高い製品を製造でき、その
工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板幅方向センター部及びエッジ部のパス間保
持温度と、製品のＢ₈ １．８８Ｔ以上の発生率との関係
を示す図面である。

【図２】鋼板幅方向センター部及びエッジ部のパス間保
持温度と、製品のＢ₈ が１．８８Ｔ以上発現した試料の
平均鉄損値Ｗ_17/50 との関係を示す図面である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−94825（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−96318（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−17202（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−13846（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 8/12 C21D 9/46 501 C22C 38/00 303 C22C 38/60

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０１５〜０．１００％、 Ｓｉ：２．０〜４．０％、 Ｍｎ：０．０３〜０．１２％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％、 Ｎ ：０．００４０〜０．０１００％、 Ｓ，Ｓｅの少なくとも１種を合計で：０．００５〜０．
   ０５０％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる連続
   鋳造スラブを出発材として、スラブ加熱したのち熱延
   し、熱延板焼鈍してから最終強冷延する工程、予備冷延
   の後に析出焼鈍してから最終強冷延する工程、熱延板焼
   鈍、予備冷延の後に析出焼鈍してから最終強冷延する工
   程のいずれかの工程の後、最終板厚とし、脱炭・１次再
   結晶焼鈍を行い、最終仕上焼鈍によって高磁束密度一方
   向性電磁鋼板を製造する方法において、幅方向エッジ部
   が幅方向センター部の温度よりも低い温度で熱延された
   熱延コイルを、最終強冷延工程が、複数のパスからな
   り、少なくとも１回のパス間において、鋼板の幅方向セ
   ンター部は５０〜３５０℃の温度範囲で、幅方向エッジ
   部は４０℃以上かつ幅方向センター部の温度以下の温度
   範囲で、１分以上保持する工程を有することを特徴とす
   る、製品の幅方向エッジから２００mmの範囲のＢ ₈ １．
   ８８Ｔ以上の製品歩留まりの高い高磁束密度一方向性電
   磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．０１５〜０．１００％、 Ｓｉ：２．０〜４．０％、 Ｍｎ：０．０３〜０．１２％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％、 Ｎ ：０．００４０〜０．０１００％、 Ｓ，Ｓｅの少なくとも１種を合計で：０．００５〜０．
   ０５０％を含有し、さらに、 Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔｅ，Ａｓ及びＢ
   ｉの少なくとも１種を各元素量で：０．００３〜０．３
   ％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる連
   続鋳造スラブを出発材とすることを特徴とする請求項１
   記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。