JP3379053B2 - 磁束密度が高い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁束密度が高い無方向性電磁鋼板の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機器の鉄心材料と
して用いられる、磁束密度が高い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】近年、省エネルギーの観点から無方向性
電磁鋼板の品質向上のニーズは高まってきている。これ
まで高磁束密度無方向性電磁鋼板としては低級グレード
の無方向性電磁鋼板が広く用いられてきている。これら
の無方向性電磁鋼板の特性向上のためには溶製段階での
高純化、鋼中のSi,Al含有量を多くする、仕上焼鈍
温度、時間の確保、冷延条件の検討等が行われてきた
が、高磁束密度を得ることには限界があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような技術の現状
にかんがみ、本発明は高磁束密度の無方向性電磁鋼板を
提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。 (1)鋼中に重量%でSi≦7.00%、および残部が
Feならびに不可避不純物からなるスラブを用い、熱間
圧延して熱延板とし、次いで1回の冷間圧延工程で最終
板厚とし、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法
において、冷間圧延において下記の式を満足することを
特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
【数3】
【0005】(2)鋼中に重量%でSi≦7.00%、
および残部がFeならびに不可避不純物からなるスラブ
を用い、熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍工程を施
し、1回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼鈍を施
す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延に
いて下記の式を満足することを特徴とする無方向性電磁
鋼板の製造方法。
【数4】
【0006】以下に、本発明を詳細に説明する。従来無
方向性電磁鋼板の磁束密度向上のための冷延技術とし
て、特開昭51−97527号公報のごとく熱延方向か
ら55°±20°方向に冷間圧延方向をとることによる
全周特性の向上、特開昭63−26313号公報のごと
くブライトロールにて圧延後ダルロールにてスキンパス
を行う技術等が示されている。また、磁気特性の向上技
術として、特開平1−294825号公報ではクレータ
付きロールにて圧延後、ブライトロールによる最終圧
延、特開平3−267317号、同3−267318
号、同3−267319号各公報にはいずれも縦溝付き
ロールにて圧延後、最終圧延をスムースロールにて圧延
する技術等が公開されている。また特開昭56−589
25号公報では鋼板表面の平均粗さをRa<0.4μm
に規定している。
【0007】しかし、特開昭51−97527号公報の
ごとき熱延方向と冷延方向の異なる圧延は、ストリップ
圧延による冷延が不可能なため、切り板圧延を採用せざ
るを得ずコストの上昇を招き、またダルロールによるス
キンパスでは鋼板の表面粗度が悪化するため鉄心使用時
の占積率の低下を招き好ましくない。また、クレータ付
きロール、溝付きロール使用ではロール自身のコスト上
昇およびロール表面形状の保守の煩雑さによるコストア
ップ、またクレータ付きもしくは溝付きロールにて圧延
後ブライトもしくはスムースロールを使用して圧延する
ため、頻繁なロール研削を行わなくてはならない等の欠
点があった。
【0008】発明者らは、従来技術における問題点を解
決すべく冷延条件について鋭意検討を重ねた結果、無方
向性電磁鋼板製造プロセスにおいて、冷延時の各パスの
圧延ロール径と入り側板厚、出側板厚の間に一定の関係
を満たす条件下で冷延を実施することにより、仕上焼鈍
後および歪取り焼鈍後の製品における磁束密度が極めて
高い無方向性電磁鋼板を得ることに成功した。すなわ
ち、本発明は冷間圧延条件を規定することにより、仕上
焼鈍後および磁性焼鈍後の製品における集合組織を制御
し、磁束密度が極めて高い無方向性電磁鋼板を製造でき
るようにしたものである。
【0009】まず、本発明の成分について説明する。S
iは一般に鋼板の固有抵抗を増大させ渦流損を低減させ
るために添加されるが、低級グレードの無方向性電磁鋼
板においてはコスト低減の観点から、必ずしもその添加
は必須であるとされない。一方、Si添加量が7.00
%を超えると鋼板の脆性が著しく悪化し、スラブの置き
割れ、熱間圧延、冷間圧延時の破断、加工性の劣化が起
こるので7.00%以下とする必要がある。
【0010】本発明の効果は、Si含有量の少ない低グ
レードの無方向性電磁鋼板において顕著である。Si含
有量と歪取り焼鈍後の磁束密度について調査するため、
表1に示す成分の鋼の2.70mmの厚みの熱延板を表2
および表3に示す冷延条件で圧延し0.55mmに仕上
げ、仕上焼鈍を施しスキンパスを施し0.50mmに仕上
げた。これに750℃2時間の需要家焼鈍相当の焼鈍を
施し磁束密度を測定した。図1に本発明の歪取り焼鈍後
の磁束密度の値と、同じ成分の材料で比較例の冷延条件
に従って圧延した材料の磁束密度の差をとって、Si含
有量を横軸にして示す。図1に示されるように、本発明
による歪取り焼鈍後の磁束密度改善代は、Si含有量が
重量%で1.5%以下で顕著となっている。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】Cは0.010%以下であれば本発明の目
的を達成することができる。無方向性電磁鋼板の用途は
主として小型回転機であり、鉄損の低減のために冷延後
の仕上焼鈍あるいはさらに歪取り焼鈍中の粒成長を促進
させる必要があり、鋼中の微細析出物を減らす必要があ
る。このためには、鋼中のCの含有量を0.010%以
下に制限する必要がある。
【0015】Al,MnはSiと同様に鋼板の固有抵抗
を増大させ渦流損を低減させるために添加される。この
ためにはAl,Mnとも0.10%以上を含有すること
が有効である。また、Alは1.0%を超えるとコスト
高となるので1.0%未満の添加が好ましく、Mnは
2.0%を超えると熱間変形抵抗が増加して不適切であ
るので2.0%以下の添加が好ましい。また、Al,M
n添加の有無は本発明の効果を何等損なうものではな
い。
【0016】また、製品の機械的特性の向上、磁気的特
性、耐錆性の向上あるいはその他の目的のために、A
l,Mn,P,B,Ni,Cr,Sb,Sn,Cuの1
種または2種以上を鋼中に含有させても本発明の効果は
損なわれない。
【0017】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製され連続
鋳造あるいは造塊−分塊圧延により製造される。鋼スラ
ブは公知の方法にて加熱される。このスラブに熱間圧延
を施し所定の厚みとする。この際、必要に応じ熱延巻取
後ホットコイルの自己焼鈍あるいは、熱延板焼鈍を行っ
ても良い。
【0018】発明者らは無方向性電磁鋼板の冷間圧延条
件について鋭意検討を重ねた結果、冷間圧延工程におい
て各パス毎の圧延ロール径(mm)と入り側板厚(mm)、
出側板厚(mm)との間の関係を下記式(1),(2)の内
容で規定することにより製品における磁束密度が著しく
改善され得ることを発見し本発明の完成に至った。
【数5】
【0019】本発明による磁束密度の改善効果について
以下に詳細に説明する。表4に示される供試材を2.7
mmに熱延にて仕上げ、表5,6に示した冷延条件下で冷
延を実施した。これを750℃で30秒の仕上焼鈍を行
い、磁気特性を測定した。さらに750℃、2時間の需
要家相当の焼鈍を実施し、磁気特性を測定した。磁気測
定の結果を表7に示す。
【0020】
【表4】
【0021】
【表5】
【0022】
【表6】
【0023】
【表7】
【0024】仕上焼鈍後の製品板および需要家相当の焼
鈍を施した製品板より試料を採取し、その集合組織の調
査のため主要11面の反射面強度を測定し逆極点図を作
成した。図2に仕上焼鈍後の試料の逆極点図を、図3に
需要家焼鈍後の試料の逆極点図を示す。
【0025】本発明の仕上焼鈍後の1次再結晶集合組織
では、比較例よりも板表層、中心とも(111)方位集
積度が抑制され、(100)集積度が向上している。こ
のような集積度の変化は特に板表層部分(1/5t)に
おいて顕著である。また需要家焼鈍後の試料の集合組織
においては、実施例では(111)方位集積度は仕上焼
鈍後の試料よりもさらに低下しているのに対し、比較例
では逆に難磁化方位である(111)方位集積度が増加
している。このような集合組織の変化の結果、難磁化方
位である(111)方位集積度に対する磁化容易方位で
ある(100)方位集積度の強度の比は実施例の方が比
較例よりも仕上焼鈍後、需要家での歪取り焼鈍後のいず
れにおいても高い値を示しており、本発明によれば無方
向性電磁鋼板の集合組織をより磁気特性発現に好ましい
状態へ改善することが可能である。比較例にみられるこ
のような需要家焼鈍後の集合組織変化は、これまで経験
的に言われてきた需要家焼鈍後の磁束密度の低下の原因
を説明するものである。また、実施例では比較例に対し
需要家焼鈍後の(100)方位の集積度は板表層、板厚
中心とも2倍以上の値を示している。
【0026】このように本発明によれば無方向性電磁鋼
板の集合組織において難磁化方位である(111)方位
の発達を抑制し、磁化容易方位である(100)方位を
富化することが可能であり、磁気特性に適した集合組織
へと改善することが可能である。このような集合組織に
対する効果により本発明によれば仕上焼鈍後の磁束密度
が高い無方向性電磁鋼板を製造することが可能であるば
かりでなく、需要家での歪取り焼鈍後の磁束密度の低下
の小さい無方向性電磁鋼板を提供することが可能であ
る。
【0027】式中のMを小さくするには一般には冷延ロ
ール径および1パスの圧下量を小さくすることが有効で
あるが、生産性との兼ね合いから自ずと板厚および冷延
ロール径の限界条件が定められる。ただし、冷延ロール
の直径は好ましくは300mm以下である。
【0028】式(1)中のMの値が0.1を下回ると1
パスあたりの圧下量が著しく低下するが、圧延ロール径
を非常に小さくせねばならず、前者の場合圧延パス回数
が著しく増加するため不適であり、後者の場合もロール
自身の剛性が不足し広幅圧延が不可能になるとともに圧
延速度を下げねばならず生産性が著しく低下するため不
適である。また、Mの値が7.0を上回ると磁束密度向
上の効果がみられない。従って、Mの値は0.1以上
7.0以下とする。
【0029】上記の冷間圧延の後、再結晶および結晶粒
成長のための仕上焼鈍を施す。本発明によれば、仕上焼
鈍時の条件を従来の焼鈍条件よりも高温にし時間を長く
して粒成長させ製品の鉄損を改善しても、磁束密度が低
くなることはない。また、無方向性電磁鋼板においては
鉄損の改善のため需要家で歪取り焼鈍を実施した後に使
用に供するが、先に示したように、一般に需要家焼鈍
(歪取り焼鈍)を施すと鉄損値が改善(低下)されるが
磁束密度が低下するという欠点があった。しかし、本発
明に従って冷延を実施すれば1次再結晶集合組織におけ
る(111)方位集積度が低下し、(100)集積度が
向上する。歪取り焼鈍後の集合組織においては(11
1)方位集積度はさらに低下する。このように本発明に
よれば無方向性電磁鋼板の集合組織をより磁気特性に適
した集合組織へと改善することから、歪取り焼鈍後の磁
束密度の低下が抑制され、場合によっては歪取り焼鈍後
に鉄損が改善(低下)されながら磁束密度が向上すると
いう画期的な効果を合わせ持っている。
【0030】
【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。ここ
で、以下の記述に用いる数式の定義は下記の通りであ
る。
【数6】
【0031】〔実施例1〕(パススケジュール) 表8に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブを
通常の方法にて加熱し、熱延により板厚2.7mmに仕上
げた。その後、酸洗を施し、冷間圧延により0.5mmに
仕上げた。これを連続焼鈍炉にて、鋼2は760℃、鋼
3は900℃で30秒間それぞれ焼鈍し、磁気特性を測
定した。また、さらにこの試料に750℃、2時間の需
要家相当の焼鈍を施し磁気特性を測定した。各冷延条件
とMの値を表9〜表12に、仕上焼鈍後の磁気測定結果
を表13に、需要家焼鈍後の磁気測定結果を表14に示
す。
【0032】
【表8】
【0033】
【表9】
【0034】
【表10】
【0035】
【表11】
【0036】
【表12】
【0037】
【表13】
【0038】
【表14】
【0039】このように本発明のごとくMの値が所定の
範囲になるように冷延を行うことにより、仕上焼鈍後に
おいて磁束密度の値が高い材料が得られることがわか
る。さらに本発明によれば需要家焼鈍後においても磁束
密度の値がほとんど低下せず、磁気特性の良好な材料が
得られることがわかる。
【0040】〔実施例2〕(冷延ロール径) 表15に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブ
を通常の方法にて加熱し、熱延により2.7mmに仕上げ
た。その後、酸洗を施し、冷間圧延により0.50mm厚
に仕上げた。これを連続焼鈍炉にて、鋼4は750℃で
30秒、鋼5は950℃で30秒間焼鈍した。その後、
750℃、2時間の需要家相当の焼鈍を施し、磁気特性
を測定した。各冷延条件とMの値を表16〜表19に、
仕上焼鈍後の磁気測定結果を表20に、需要家焼鈍後の
磁気測定結果を表21に示す。
【0041】
【表15】
【0042】
【表16】
【0043】
【表17】
【0044】
【表18】
【0045】
【表19】
【0046】
【表20】
【0047】
【表21】
【0048】このように本発明のごとくMの値が所定の
範囲になるように冷延を行うことにより、仕上焼鈍後に
おいて磁束密度の値が高い材料が得られることがわか
る。さらに本発明によれば需要家焼鈍後においても磁束
密度の低下が比較例よりも小さく、磁気特性の良好な材
料が得られることがわかる。
【0049】〔実施例〕(板厚変更) 表22に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブ
を通常の方法にて加熱し、熱延によりそれぞれ3.7mm
および2.7mmに仕上げた。その後、酸洗を施し、冷間
圧延により0.70mmおよび0.50mm厚に仕上げた。
これを連続焼鈍炉にて、鋼8は760℃で30秒、鋼9
は900℃で30秒間焼鈍した。その後、750℃、2
時間の需要家相当の焼鈍を施し、磁気特性を測定した。
各冷延条件とMの値を表23〜表24に、仕上焼鈍後の
磁気測定結果を表25に、需要家焼鈍後の磁気測定結果
を表26に示す。
【0050】
【表22】
【0051】
【表23】
【0052】
【表24】
【0053】
【表25】
【0054】
【表26】
【0055】このように本発明のごとくMの値の範囲を
0.1から7.0にとるように冷延を行うことにより、
仕上焼鈍後において磁束密度の値が高い材料が得られる
ことがわかる。さらに本発明によれば需要家焼鈍後にお
いても磁束密度の低下が比較例よりも小さく、需要家に
よる歪取り焼鈍後も磁束密度の高い材料が得られること
がわかる。
【0056】
【発明の効果】以上のように本発明は冷延時の各パスに
おける圧延ロール径と入り側板厚、出側板厚を規制して
圧延することにより、仕上焼鈍後および歪取り焼鈍後の
製品における磁束密度が極めて高い無方向性電磁鋼板を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁束密度改善代とSi含有量との
関係を示す図。
【図2】仕上焼鈍後の試料の逆極点図を示す図。
【図3】需要家焼鈍後の試料の逆極点図を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 B21B 3/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼中に重量%でSi≦7.00%、およ
    び残部がFeならびに不可避不純物からなるスラブを用
    い、熱間圧延して熱延板とし、次いで1回の冷間圧延工
    程で最終板厚とし、仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の
    製造方法において、冷間圧延において下記の式を満足す
    ることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数1】
  2. 【請求項2】 鋼中に重量%でSi≦7.00%、およ
    び残部がFeならびに不可避不純物からなるスラブを用
    い、熱間圧延して熱延板とし、熱延板焼鈍工程を施し、
    1回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼鈍を施す無
    方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延において
    下記の式を満足することを特徴とする無方向性電磁鋼板
    の製造方法。 【数2】
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