JP4231278B2 - 高級無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無方向性電磁鋼板の高級グレードの製造に関して、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製造方法を提供するものである。
【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）は、スラブをスラブ加熱し、熱延して熱延板とし、これを熱延板焼鈍する。熱延板焼鈍は、いわゆるリジングの発生防止と製品磁気特性の改善のため行い、その後、酸洗、冷延、仕上焼鈍、そして必要に応じてコーティングして製品とする。しかし、この熱延板焼鈍を採用することにより、製造コストの上昇のみならず、製造工程の延長に伴う納期管理、工程管理の煩雑さを避けることができなかった。
【０００３】
そこで、この熱延板焼鈍を省略する方法として、下記特許文献１には、Ｃ：０．００８％以下、１．８％≦（％Ｓｉ＋２×％Ａｌ）≦５％、Ｍｎ：０．０２〜０．５％、Ｓ：０．００１５％以下、Ｎ：０．００２０％以下、残部鉄よりなる無方向性電磁鋼スラブをスラブ加熱し、熱間圧延するに際して、仕上温度を少なくとも１０００℃以上とすると共に、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℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする高級無方向性電磁鋼板用熱延板の製造方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６２−６１６４４号公報
【０００５】
この方法の要旨とするところは、Ｓ，Ｎの含有量を低減し、熱間仕上温度を１０００℃以上とし、無注水時間をとることにより、熱延板の金属組織を従来法では加工組織であったものを、再結晶を促進した組織に変え、熱延板焼鈍材並に磁気特性を向上することにある。
【０００６】
また下記特許文献２には、Ｃ：０．００８％以下、１．８％≦（％Ｓｉ＋２×％Ａｌ）≦５％、Ｍｎ：０．０２〜０．５％、Ｓ：０．００１５％以下、Ｎ：０．００２０％以下、残部鉄よりなる無方向性電磁鋼スラブを１１００〜１２００℃でスラブ加熱し、熱間仕上圧延するに際して、上側と下側のロールの周速を少なくとも５％以上異ならせる異周速圧延を少なくとも１パス実施し、熱間仕上温度を少なくとも９５０℃以上とすると共に、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℃以下の温度で巻き取ることを特徴とする高級無方向性電磁鋼板用熱延板の製造方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献２】
特開平３−１３８３１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１によれば、熱延板焼鈍を付加した製品と同等以上の製品を得られるものの、熱間仕上温度を安定して１０００℃以上確保するには、スラブ加熱温度を１２００℃程度以上に高めにせざるを得なかった。スラブ加熱を高温にするとＳ，Ｎの固溶量が増え、続く熱延で微細析出物を生成するため、特許文献１ではこの悪影響を避けるべく、Ｓ：０．００１５％以下、Ｎ：０．００２０％以下として、Ｓ，Ｎの固溶量を予め少なくしているのであるが、少量といえども生成する微細析出物により磁気特性が劣化しやすかった。
また、熱間仕上温度を１０００℃以上確保するために、粗圧延、仕上圧延をできるだけ高速で通板せざるを得ず、ミスロールが起こりやすかったり、熱延板の形状を制御しにくいという問題があった。
【０００９】
また、前記特許文献２の方法によれば、熱間仕上温度を９５０℃以上と特許文献１の方法よりも下げることができるが、仕上圧延で異周速圧延を行うため、熱延板の形状制御や板厚のばらつきが大きく、これに起因する製品の鋼板形状、板厚のばらつきが大きいという欠点があった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、熱間仕上温度を特許文献１の方法より低くしても熱延板の金属組織を再結晶を促進した組織を得られ、形状、板厚のばらつきが小さい、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製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１） 質量％で、
Ｃ ：０．００８％以下、 １．８％≦（％Ｓｉ＋２×％Ａｌ）≦５％、
Ｍｎ：０．０２〜１．０％、 Ｓ ：０．００１５％以下、
Ｎ ：０．００２０％以下
を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成よりなるスラブをスラブ加熱し、熱延し、熱延板を焼鈍することなく冷延、仕上焼鈍を行う高級無方向性電磁鋼板を製造する方法であって、不可避不純物としてのＴｉを０．００３０％以下とすると共に、さらにＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５〜０．０２０％含有し、熱間圧延するに際して、仕上温度を９５０℃以上と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℃以下の温度で巻き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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明者らは、良好な磁気特性を得られる高級無方向性電磁鋼板用熱延板の製造方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、鋼中のＴｉを０．００３％以下に制御すること、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａを添加することが非常に有効であることを見出した。
【００１３】
図１は、本発明者が行なった実験結果の一例である。
Ｃ：０．００１３％、Ｓｉ：２．２％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２５％、Ｓ：０．００１４％、Ｎ：０．００１５％、Ｔｉを種々の含有量、ＲＥＭを添加なしと０．００３１％を含む無方向性電磁鋼スラブを、１１７０℃でスラブ加熱し、熱間仕上温度を９５３〜９５６℃、熱間仕上圧延後２秒無注水とし、しかる後に注水冷却して６００℃で巻き取った。
【００１４】
その後、酸洗して０．５０ｍｍに冷延し、８８０℃×６０秒の仕上焼鈍を行い、コーティングを塗布して製品とした。このときのＴｉ，ＲＥＭ含有量と磁束密度Ｂ₅₀の関係を図１に示す。Ｔｉが０．００３０％以下であると磁束密度Ｂ₅₀が高くなることが分かる。また、Ｔｉが０．００３０％以下でかつＲＥＭを含むと、更に磁束密度Ｂ₅₀が高くなることが分かる。
【００１５】
本発明者はＭｇ，Ｃａについても同様の実験を行い、実施例に示すように磁束密度Ｂ₅₀が高くなる効果があることを見出した。
図２に示す実験は、Ｃ：０．００１１％、Ｓｉ：１．９％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２４％、Ｎ：０．００１５％を含み、（ａ）Ｔｉ：０．００３９％、（ｂ）Ｔｉ：０．００２２％、（ｃ）Ｔｉ：０．００２３％とＲＥＭ：０．００１９％を含む３つの無方向性電磁鋼スラブを、１１７０℃でスラブ加熱し、熱間仕上温度を種々変更し、熱間仕上圧延後１秒無注水とし、しかる後に注水冷却して６３０℃で巻き取った。
【００１６】
その後、酸洗して０．５０ｍｍに冷延し、８８０℃×６０秒の仕上焼鈍を行い、コーティングを塗布して製品とした。このときの熱間仕上温度と磁束密度Ｂ₅₀の関係を図２に示す。
（ｂ）Ｔｉ：０．００２２％、（ｃ）Ｔｉ：０．００２３％とＲＥＭ：０．００１９％の場合は、熱間仕上温度が９５０℃以上でＢ₅₀：１．６９Ｔ以上（Ｓｉ：１．９％、Ａｌ：０．３％という鋼組成の素材で熱延板焼鈍を付加した製品の磁束密度Ｂ₅₀）以上となることが分かる。
【００１７】
Ｔｉを０．００３０％以下とした場合、これに加えＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％以上含有した場合に、良好な磁気特性を得られる理由は以下のように考えている。
本発明法では、熱間圧延後、無注水の間に鋼板を再結晶、正常粒成長させるが、ＴｉはＴｉＮなどの微細な介在物を生成する。Ｔｉを０．００３０％を超え、微細なＴｉＮなどの介在物が多く存在すると再結晶、正常粒成長が抑制され、巻き取り後の熱延板の結晶粒径が小さくなってしまう。更に、冷延後の連続焼鈍においても再結晶、正常粒成長が抑制され、磁気特性が劣化するものと考えられる。
【００１８】
ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａは各々硫化物を生成する。Ｓは０．００１５％以下であるが、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａを１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％以上含有すると、鋼中のＳがＲＥＭ硫化物、Ｍｇ硫化物、Ｃａ硫化物を粗大に生成し、ＴｉＮなどのTi系介在物の析出サイトとなり、微細なＴｉＮが少なくなること、微細な硫化物が少なくなり、粗大な硫化物となることにより、再結晶、正常粒成長が抑制されず、良好な磁気特性を得られると考えられる。
【００１９】
以下に本発明の限定理由を説明する。以下の成分は、鋼中に含まれる質量％である。
Ｃは、熱間圧延中にオーステナイト、フェライト２相域とさせないことと、０．００８％を超えると磁気時効により製品の磁気特性を劣化させるので、０．００８％以下とした。
【００２０】
％Ｓｉ＋２×％Ａｌ：％Ｓｉ＋２×％Ａｌが１．８％以上で、かつＣが０．００８％以下であれば、熱間圧延中にオーステナイト、フェライト２相域とならず結晶粒成長し易い。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は１．８％以上とした。更に、％Ｓｉ＋２×％Ａｌが５％を超えると冷延性が劣化するため、上限は５％とした。
【００２１】
Ｍｎは、熱延性をよくするために０．０２％以上添加する。上限の１．０％は経済的理由によるものである。
【００２２】
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、０．００１５％以下とした。
【００２３】
Ｎは、ＴｉＮ，ＡｌＮの析出を最小限にし、結晶粒成長の抑制を回避するため０．００２０％以下とする。
【００２４】
Ｔｉは、図１に示すように、０．００３０％以下とすると磁束密度Ｂ₅₀を高くでき、図２に示すように、熱間仕上温度９５０℃以上で熱延板焼鈍を付加した製品と同等以上の磁束密度を得られる。
【００２５】
ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａは、１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％％以上含有すると、図１に示すように磁束密度Ｂ₅₀を高くでき、図２に示すように熱間仕上温度９５０℃以上で熱延板焼鈍を付加した製品と同等以上の磁束密度を得られる。上限の０．０２０％は効果が飽和するためである。
【００２６】
熱間仕上温度を９５０℃以上と限定した理由は、図２に示すようにＴｉを０．００３０％以下とした場合、９５０℃以上で熱延板焼鈍を省略しても、熱延板焼鈍を付加した製品と同等以上の磁束密度を得られるからである。
【００２７】
熱間圧延後の無注水時間は、９５０℃以上の熱間仕上温度で熱延した場合、再結晶、正常粒成長に少なくとも１秒は要し、これ未満では磁束密度が低くなるため、下限は１秒とし、上限の７秒は、無注水時間が７秒を超えるとその分注水時間が短縮され、７００℃以下で巻き取ることが工業的に困難となるためである。
【００２８】
巻き取り温度は、７００℃を超えると酸洗性が悪化するため、７００℃以下とした。好ましくは６５０℃以下である。
【００２９】
【実施例】
Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：２．２％、Ｍｎ：０．１９％、Ｓｏｌ．Ａｌ：０．３％、Ｓ：０．０００６〜０．００１４％、Ｎ：０．０００７〜０．００１４％、Ｔｉ、ＲＥＭ、Ｍｇ、Ｃａを種々含有する無方向性電磁鋼板スラブを１１７０℃でスラブ加熱し、熱間仕上温度を種々変更して熱間圧延し、熱間圧延後の無注水時間を１秒とし、巻き取り温度は６４０℃、熱延板板厚は２．５ｍｍとした。
続いて酸洗し、０．５０ｍｍに冷延し、８８０℃×６０秒の連続焼鈍し、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の、Ｔｉ，ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａ含有量、熱間仕上温度と磁気特性の関係を表１に示す。本発明範囲では、良好な磁気特性を得られることが分かる。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、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高級無方向性電磁鋼板の製造を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔｉ，ＲＥＭ含有量と磁束密度Ｂ₅₀の関係図である。
【図２】Ｔｉ，ＲＥＭ含有量、熱間仕上温度と磁束密度Ｂ₅₀の関係図である。

Claims (1)

1. 質量％で、
   Ｃ ：０．００８％以下、
   １．８％≦（％Ｓｉ＋２×％Ａｌ）≦５％、
   Ｍｎ：０．０２〜１．０％、
   Ｓ ：０．００１５％以下、
   Ｎ ：０．００２０％以下
   を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成よりなるスラブをスラブ加熱し、熱延し、熱延板を焼鈍することなく冷延、仕上焼鈍を行う高級無方向性電磁鋼板を製造する方法であって、不可避不純物としてのＴｉを０．００３０％以下とすると共に、さらにＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５〜０．０２０％含有し、熱間圧延するに際して、仕上温度を９５０℃以上と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℃以下の温度で巻き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。

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