JP7276501B2 - 方向性電磁鋼板の製造方法及び設備列 - Google Patents
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Description
本発明は、方向性電磁鋼板の製造方法及び設備列に関する。
方向性電磁鋼板は、鉄の磁化容易軸である＜００１＞方位を鋼板の圧延方向に高度に集積した結晶組織(ゴス方位)を有する磁気特性に優れた鋼板である。
このような高い方位集積度を実現するために、例えば、特許文献１では、冷間圧延中に鋼板を低温で熱処理(時効処理)する方法が提案されている。
特許文献２では、熱延板焼鈍又は仕上げ冷間圧延(最終冷間圧延)前焼鈍時の冷却速度を30℃/s以上とし、さらに仕上げ冷間圧延中に鋼板温度150～300℃で2分間以上のパス間時効処理を2回以上行う技術が開示されている。
特許文献３では、冷間圧延中に鋼板温度を高温とする(温間圧延)手段が提案されている。
このような高い方位集積度を実現するために、例えば、特許文献１では、冷間圧延中に鋼板を低温で熱処理(時効処理)する方法が提案されている。
特許文献２では、熱延板焼鈍又は仕上げ冷間圧延(最終冷間圧延)前焼鈍時の冷却速度を30℃/s以上とし、さらに仕上げ冷間圧延中に鋼板温度150～300℃で2分間以上のパス間時効処理を2回以上行う技術が開示されている。
特許文献３では、冷間圧延中に鋼板温度を高温とする(温間圧延)手段が提案されている。
こうした種々の技術は、冷間圧延中、あるいは冷間圧延のパス間で鋼板を適正な温度に保つことにより、圧延で導入された転位上に固溶元素である炭素Cや窒素Nを固着させ、転位の移動を抑制し、せん断変形を起こさせて圧延集合組織を改善させる技術である。こうした技術を適用することにより、一般的には冷間圧延後の一次再結晶集合組織において、γファイバー（｛１１１｝＜１１２＞）と呼ばれる（１１１）繊維組織を低減させ、ゴス方位の存在頻度を高める効果が得られる。このような方向性電磁鋼板は、Siが4.5mass%以下で、インヒビターと呼ばれるMnS、MnSe、AlNなどが形成される成分系とし、インヒビターを利用して二次再結晶を発現させる方法により製造される。
これに対して、特許文献４では、インヒビターを形成する成分を含有させなくても二次再結晶を発現できる技術(インヒビターレス法)が提案されている。
インヒビターレス法では、より高純度化した鋼を利用し、テクスチャー(集合組織)制御によって二次再結晶が発現される方法である。この方法により、高温の鋼スラブ加熱が不要となり、低コストによる製造が可能になるが、一方でインヒビターによる二次再結晶促進効果が得られないため、その集合組織の作りこみには、より繊細な制御が必要とされる。特に１パスあたりの圧下率が30％以上の高圧下で行われる圧延を伴う製造方法では、その圧延工程の条件の違いによって、特性は大幅な影響を受け得る。
また、一般に熱間圧延は、製鋼で鋳込まれたスラブ単位で行われる。そのため、熱間圧延において、先端側は圧延時に張力のかからない状態で圧延され、また圧延速度も遅いことが多い。一方、尾端側では長手方向の中央相当箇所などと同等の圧延速度を保つことができるが、フィッシュテールと呼ばれる矩形でない形状が形成される。また尾端側は圧延で待機する時間が長時間となるため、待機中に温度低下が生じ得る。このため、熱間圧延後のコイル（熱延コイル）をコイル単位で見ると、その先尾端相当箇所は非定常部(通常、熱延コイルの長手方向の全長を100％とした場合、熱延コイルの先端又は尾端からそれぞれ5％未満程度に対応する部分）であり、長手方向の中央相当箇所を含む定常部（通常、熱延コイルの長手方向の全長を100％として、熱延コイルの先端から5～95％程度の箇所に対応する部分）と比べると、再結晶が困難なαファイバー（＜１１０＞繊維組織）が増加するなど、集合組織形成に必ずしも好ましくない組織が形成されてしまう。
一方で、熱間圧延以外の工程では、通常、工程の入側でコイル同士が溶接され連続的な通板が行われるため、コイルの長手方向に一様の処理が施されることになる。この結果、熱間圧延で生じた非定常部と定常部の集合組織の差が残留し、非定常部での磁気特性の劣化を招き得る。
こうした非定常部と定常部の差は、中間焼鈍を実施し、２回の圧延を行うなど、工程数を増やすことで、徐々に小さくすることができるが、中間焼鈍を利用せず、１回の圧延によって組織形成を行う場合は、非定常部の磁気特性劣化は避けられない。また、中間焼鈍を行うにしても、冷間圧延のうち１回の総圧下率が80％以上のような場合は、実質的にその１回の冷間圧延によって組織形成が行われるため、磁気特性劣化が生じ得る。これらの傾向は、単パスの圧下率が30％以上である圧延が含まれている場合に顕著である。
さらに、冷間圧延にリバース圧延機を用いる場合とタンデム圧延機を用いる場合とを比較すると、後者において磁気特性劣化が確認される場合が多い。リバース圧延機は連続ラインではなくコイル単位での処理であり、非定常部は不圧部（両側のリールに巻き付けた圧延できない部分）となり、最終的に除去される。一方、タンデム圧延機は連続ラインで、コイル長手方向に一様の処理が施されるため、非定常部の利用も可能であるが、上記のとおり、当該部分では磁気特性の劣化が発現しやすいためである。
本発明の目的は、熱延コイル単位でみた場合、長手方向全長に亘って均一化された集合組織を有し、磁気特性の変動が小さい方向性電磁鋼板の製造方法を、当該方法に使用することができる設備列とともに提供することにある。
本発明者らは、タンデム圧延機において、熱延コイル単位の非定常部を所定の熱処理に付すことで、長手方向全長に亘って良好な集合組織を作り込むことができ、方向性電磁鋼板における磁気特性変動を低減させることが可能になるとの知見に基づき、本発明を完成させた。
本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］質量%で、
C :0.01～0.10%、
Si:2.0～4.5%、
Mn:0.01～0.5%、
Al:0.0100%未満、
S :0.0070%以下、
Se:0.0070%以下、
N :0.0050%以下及び
O :0.0050%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とし、前記熱延板焼鈍板に１回又は中間焼鈍を挟んだ２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、前記冷延板に一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施すことを含む、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
少なくとも１回の冷間圧延は、総圧下率が80％以上であり、かつタンデム圧延機により行われ、
前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドで行われる圧延は、圧下率30％以上、かつ前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度T0℃の条件で行われるが、
ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、70℃以上、かつ前記T0℃よりも10℃以上高い温度とする、
方向性電磁鋼板の製造方法。
［２］前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、120℃以上、かつ前記T0℃よりも20℃以上高い温度とする、上記［１］の方向性電磁鋼板の製造方法。
［３］前記少なくとも１つのスタンドが、前記タンデム圧延機の最初のスタンドである、上記［１］又は［２］の方向性電磁鋼板の製造方法。
［４］前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドで行われる圧延が、歪み速度65s-1以上の条件で行われるが、ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方は歪み速度65s-1未満で圧延される、［１］～［３］のいずれかの方向性電磁鋼板の製造方法。
［５］鋼スラブが、さらに、質量％で、
Ni：0.005～1.50％、
Sn：0.01～0.50％、
Sb：0.005～0.50％、
Cu：0.01～0.50％、
Mo：0.01～0.50％、
P ：0.0050～0.50％
Cr：0.01～1.50％、
Nb：0.0005～0.0200％、
B ：0.0005～0.0200％及び
Bi：0.0005～0.0200％
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を含有する、［１］～［４］のいずれかの方向性電磁鋼板の製造方法。
［６］加熱装置及びタンデム圧延機を備えた設備列であって、
鋼板の長手方向の位置を検出する検出装置及び前記加熱装置の制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記検出装置からの出力に基づいて、前記加熱装置を制御して、前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドのワークロールへのかみ込み温度を調整する、設備列。
［７］前記加熱装置が、誘導加熱、通電加熱又は赤外加熱のいずれかの加熱方式を利用する、［６］の設備列。
［１］質量%で、
C :0.01～0.10%、
Si:2.0～4.5%、
Mn:0.01～0.5%、
Al:0.0100%未満、
S :0.0070%以下、
Se:0.0070%以下、
N :0.0050%以下及び
O :0.0050%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とし、前記熱延板焼鈍板に１回又は中間焼鈍を挟んだ２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、前記冷延板に一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施すことを含む、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
少なくとも１回の冷間圧延は、総圧下率が80％以上であり、かつタンデム圧延機により行われ、
前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドで行われる圧延は、圧下率30％以上、かつ前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度T0℃の条件で行われるが、
ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、70℃以上、かつ前記T0℃よりも10℃以上高い温度とする、
方向性電磁鋼板の製造方法。
［２］前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、120℃以上、かつ前記T0℃よりも20℃以上高い温度とする、上記［１］の方向性電磁鋼板の製造方法。
［３］前記少なくとも１つのスタンドが、前記タンデム圧延機の最初のスタンドである、上記［１］又は［２］の方向性電磁鋼板の製造方法。
［４］前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドで行われる圧延が、歪み速度65s-1以上の条件で行われるが、ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方は歪み速度65s-1未満で圧延される、［１］～［３］のいずれかの方向性電磁鋼板の製造方法。
［５］鋼スラブが、さらに、質量％で、
Ni：0.005～1.50％、
Sn：0.01～0.50％、
Sb：0.005～0.50％、
Cu：0.01～0.50％、
Mo：0.01～0.50％、
P ：0.0050～0.50％
Cr：0.01～1.50％、
Nb：0.0005～0.0200％、
B ：0.0005～0.0200％及び
Bi：0.0005～0.0200％
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を含有する、［１］～［４］のいずれかの方向性電磁鋼板の製造方法。
［６］加熱装置及びタンデム圧延機を備えた設備列であって、
鋼板の長手方向の位置を検出する検出装置及び前記加熱装置の制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記検出装置からの出力に基づいて、前記加熱装置を制御して、前記タンデム圧延機の少なくとも１つのスタンドのワークロールへのかみ込み温度を調整する、設備列。
［７］前記加熱装置が、誘導加熱、通電加熱又は赤外加熱のいずれかの加熱方式を利用する、［６］の設備列。
本発明によれば、熱延コイル単位で見た場合、長手方向全長に亘って均一化された集合組織を有し、磁気特性の変動が小さい方向性電磁鋼板の製造方法が、当該方法に使用することができる設備列とともに提供される。
＜鋼スラブ＞
本発明の製造方法で使用する鋼スラブは、公知の製造方法によって、製造されたものであることができ、製造方法としては、例えば製鋼－連続鋳造、造塊－分塊圧延等が挙げられる。
本発明の製造方法で使用する鋼スラブは、公知の製造方法によって、製造されたものであることができ、製造方法としては、例えば製鋼－連続鋳造、造塊－分塊圧延等が挙げられる。
鋼スラブの成分組成は以下のとおりである。ここで、成分組成に関する「%」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
C:0.01～0.10%、
Cは圧延集合組織改善のために必要な元素である。0.01%未満では集合組織改善に必要な微細炭化物の量が少なく十分な効果が得られず、また、0.10%超では脱炭が困難となる。
Cは圧延集合組織改善のために必要な元素である。0.01%未満では集合組織改善に必要な微細炭化物の量が少なく十分な効果が得られず、また、0.10%超では脱炭が困難となる。
Si:2.0～4.5%、
Siは電気抵抗を高めることで鉄損を改善する元素である。2.0％未満ではこの効果に乏しく、また、4.5％超では冷間圧延が著しく困難になる。
Siは電気抵抗を高めることで鉄損を改善する元素である。2.0％未満ではこの効果に乏しく、また、4.5％超では冷間圧延が著しく困難になる。
Mn:0.01～0.5%、
Mnは熱間加工性を向上させる点で有用な元素である。0.01%未満ではこの効果に乏しく、また、0.5％超では一次再結晶集合組織が劣化し、Goss方位に高度に集積した二次再結晶粒を得るのが難しくなる。
Mnは熱間加工性を向上させる点で有用な元素である。0.01%未満ではこの効果に乏しく、また、0.5％超では一次再結晶集合組織が劣化し、Goss方位に高度に集積した二次再結晶粒を得るのが難しくなる。
Al:0.0100%未満、S:0.0070%以下、Se:0.0070%以下、
本発明の製造方法はインヒビターレス法であり、インヒビター形成元素であるAl、S、Seは、それぞれ、Al：0.0100%未満、S:0.0070%以下、Se:0.0070%以下に抑制される。Al、S、Seが過剰に存在すると、鋼スラブ加熱によって粗大化したAlN、MnS、MnSe等が一次再結晶組織を不均一にし、二次再結晶が困難となる。Al、S、Seの量は、それぞれ、Al：0.0050%以下、S：0.0050%以下、Se：0.0050%以下が好ましい。Al、S、Seの量は、それぞれ0%でもよい。
本発明の製造方法はインヒビターレス法であり、インヒビター形成元素であるAl、S、Seは、それぞれ、Al：0.0100%未満、S:0.0070%以下、Se:0.0070%以下に抑制される。Al、S、Seが過剰に存在すると、鋼スラブ加熱によって粗大化したAlN、MnS、MnSe等が一次再結晶組織を不均一にし、二次再結晶が困難となる。Al、S、Seの量は、それぞれ、Al：0.0050%以下、S：0.0050%以下、Se：0.0050%以下が好ましい。Al、S、Seの量は、それぞれ0%でもよい。
N:0.0050%以下
Nは、インヒビターとしての作用を防止し、純化焼鈍後にSi窒化物の生成を防止するために、0.0050%以下に抑制される。Nの量は0%でもよい。
Nは、インヒビターとしての作用を防止し、純化焼鈍後にSi窒化物の生成を防止するために、0.0050%以下に抑制される。Nの量は0%でもよい。
O:0.0050%以下
Oは、インヒビター形成元素とされることもあり、0.0050%超では粗大な酸化物に起因して二次再結晶を困難にするため、0.0050%以下に抑制される。0の量は0%でもよい。
Oは、インヒビター形成元素とされることもあり、0.0050%超では粗大な酸化物に起因して二次再結晶を困難にするため、0.0050%以下に抑制される。0の量は0%でもよい。
以上、鋼スラブの必須成分及び抑制成分について説明したが、鋼スラブは、以下の元素から選ばれる１種又は２種以上を適宜含有することができる。
Ni：0.005～1.50％
Niは、熱延板組織の均一性を高めることにより、磁気特性を改善する働きがある。Niを含有させる場合、十分な添加効果を得る点から、0.005％以上とすることができ、また、二次再結晶の不安定化により磁気特性が劣化することを回避するため、1.50％以下とすることができる。
Niは、熱延板組織の均一性を高めることにより、磁気特性を改善する働きがある。Niを含有させる場合、十分な添加効果を得る点から、0.005％以上とすることができ、また、二次再結晶の不安定化により磁気特性が劣化することを回避するため、1.50％以下とすることができる。
Sn：0.01～0.50％、Sb：0.005～0.50％、Cu：0.01～0.50％、Mo：0.01～0.50％、P：0.0050～0.50％、Cr：0.01～1.50％、Nb：0.0005～0.0200％、B：0.0005～0.0200％、Bi：0.0005～0.0200％
これらの元素はいずれも、鉄損の改善に有効に寄与する。これらの元素を含有させる他場合、十分な添加効果を得る点から、それぞれの下限値以上で含有させることができ、また、二次再結晶粒を十分に発達させる点から、それぞれの上限値以下で含有させることができる。中でも、Sn、Sb、Cu、Nb、B、Biは補助インヒビターとみなされることもある元素であり、上限値を超えて含有させることは好ましくない。
これらの元素はいずれも、鉄損の改善に有効に寄与する。これらの元素を含有させる他場合、十分な添加効果を得る点から、それぞれの下限値以上で含有させることができ、また、二次再結晶粒を十分に発達させる点から、それぞれの上限値以下で含有させることができる。中でも、Sn、Sb、Cu、Nb、B、Biは補助インヒビターとみなされることもある元素であり、上限値を超えて含有させることは好ましくない。
鋼スラブの成分組成の残部は、Fe及び不可避的不純物である。
＜製造工程＞
本発明の製造方法は、上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とし、前記熱延板焼鈍板に１回又は中間焼鈍を挟んだ２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、前記冷延板に一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施すことを含む。冷間圧延の前に酸洗を施してもよい。
本発明の製造方法は、上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とし、前記熱延板焼鈍板に１回又は中間焼鈍を挟んだ２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、前記冷延板に一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施すことを含む。冷間圧延の前に酸洗を施してもよい。
上記の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とする。鋼スラブは、例えば1050℃以上1300℃未満の温度に加熱した後、熱間圧延することができる。本発明における鋼スラブは、インヒビター成分が抑制されているので、完全固溶させるため、1300℃以上の高温処理に付す必要がない。1300℃以上に加熱すると、結晶組織が大きくなりすぎで、ヘゲと呼ばれる欠陥の原因になる可能性があるため、加熱は1300℃未満であることが好ましい。鋼スラブの円滑な圧延の点から、1050℃以上に加熱することが好ましい。
それ以外の熱間圧延条件は特に限定されず、公知の条件を適用することができる。
それ以外の熱間圧延条件は特に限定されず、公知の条件を適用することができる。
得られた熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とするが、その際、焼鈍条件は特に限定されず、公知の条件を適用することができる。
得られた熱延板焼鈍板に冷間圧延を行なう。冷間圧延は、１回でも、中間焼鈍を挟み２回以上行ってもよい。本発明の製造方法においては、少なくとも１回の冷間圧延は総圧下率80％以上であり、タンデム圧延機で行われるものとする。総圧下率80％以上の圧延は、集合組織の集積度を高め、磁気特性に有利な組織を作りこむことができる点で有利であるが、定常部と非定常部とで集合組織の差異が大きくなりやすい。本発明の製造方法は、このような圧延を含むものを対象とする。総圧下率は、二次再結晶に必要な｛１１０｝＜００１＞方位組織を得る目的から、95％以下とすることが好ましい。
タンデム圧延機の各スタンドの圧下率、鋼板温度等の条件は、所望の鋼板の特性、生産量等に応じて設定されるが、本発明の製造方法においては、少なくとも１つのスタンドで行われる圧延は、圧下率30％以上、かつ前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度T0℃の条件で行われる。以下において、この条件が採用されるスタンドを所定のスタンドともいう。
所定のスタンドでの圧下率は、30％以上であれば特に限定されず、32％以上が好ましく、また、55％未満であり、好ましくは50％以下である。このように単スタンドの圧下率が通常よりも高い値において、本発明は長手方向全長に亘って均一化された集合組織を有するようにし、磁気特性の変動を小さくすることができる。
所定のスタンドのワークロールへのかみ込み温度T0℃は、特に限定されず、例えば、30℃以上とすることができる。所定スタンドが、圧延初パスに相当するスタンドとなる場合、T0℃は周囲の室温（25℃）程度になる場合があるが、例えば潤滑油を利用した圧延については潤滑性が高まるため、若干室温よりも高温とすることができ、45℃以上が好ましい。温度の調整に、例えば、加熱した潤滑油（例えば、45～70℃に加熱した潤滑油）を鋼板に供給することによる接触伝熱による温度上昇を利用してもよい。一方、非定常部との熱処理に差をつける点から、T0℃は120℃以下とすることができ、好ましくは100℃以下であり、より好ましくは90℃以下である。
集合組織を改善する手法として温間圧延が知られているが、通常の温間圧延では圧延を行うことで生じる加工発熱による鋼板温度の上昇を利用し、パス間（圧延が行われた後、次の圧延が行われるまでの間）で低温熱処理（エージング）することが多い。しかしながら、このような手法では、定常部及び非定常部の区別なく、コイル長手方向が同じように熱処理され、集合組織の均一化を図ることができない。
これに対し、本発明の製造方法においては、定常部の圧延は、原則として、上記の条件の下で行われるが、先端のワークロールへのかみ込み温度（T1℃）及び熱延板焼鈍板の尾端のワークロールへのかみ込み温度（T2℃）の一方又は両方、好ましくは両方について、例外的に70℃以上、かつT0℃よりも10℃以上高い温度とすることで、定常部と非定常部を区別し、定常部と非定常部の集合組織の差異を小さくする。
これに対し、本発明の製造方法においては、定常部の圧延は、原則として、上記の条件の下で行われるが、先端のワークロールへのかみ込み温度（T1℃）及び熱延板焼鈍板の尾端のワークロールへのかみ込み温度（T2℃）の一方又は両方、好ましくは両方について、例外的に70℃以上、かつT0℃よりも10℃以上高い温度とすることで、定常部と非定常部を区別し、定常部と非定常部の集合組織の差異を小さくする。
T1℃及びT2℃の一方又は両方が70℃未満であると熱処理の効果が十分に得られないため、T1℃及びT2℃の一方又は両方を70℃以上とし、好ましくは120℃以上とする。また、T1℃及びT2℃は280℃以下とすることができ、好ましくは250℃以下である。この範囲であれば、例えば圧延に潤滑油を使用した場合でも、潤滑油の粘性を適正に保ちやすい。
T1℃及びT2℃の一方又は両方とT0℃との温度差が10℃未満であると、集合組織の差異を小さくするのが困難であるため、温度差は10℃以上とし、より好ましくは20℃以上である。また、温度差は150℃以下とすることができ、好ましくは100℃以下である。通常、コイルとして保証する特性は最も特性の悪い部分で行われる。そのため、端部の特性が異なることは特性評価に影響する。本発明ではコイル全長での組織均質化が図られるため、組織が均一であることでコイルを切り分けたりする必要なく、そのまま充当することが可能である。このような観点から、過剰に温度差を与えることは好ましくはなく、温度差は150℃以下とすることができ、好ましくは100℃以下である。
タンデム圧延機に含まれる複数のスタンドのうち、所定のスタンドは、１つでも、２つ以上であってもよく、複数のスタンドのいずれでもあってもよいが、最初のスタンドであることが有利である。最初のスタンドのワークロールへのかみ込み温度を制御すると、後続するスタンドで圧延される間もその影響が持続するため、熱処理による高い効果が得られるためである。
所定のスタンドのワークロールへのかみ込み温度の制御は、タンデム圧延機と加熱装置とを組み合わせて、通板中のコイルに対して、コイル長手方向の位置に応じて、加熱装置による加熱を変更することによって行うことができる。
例えば、コイル長手方向の先端及び尾端の一方又は両方に対しては、加熱装置の出力を増加し、かみ込み温度が高くなるように制御し、それ以外の箇所に対しては、出力を低下（出力オフも含む）することが挙げられる。また、前工程で熱延コイルの端部が切断除去されているような場合には、コイル端部であっても本願の加熱装置の制御を回避することが可能である。
加熱装置の加熱方式は、特に限定されないが、長手方向の位置に応じてかみ込み温度を変化させるためには、通板中のコイルに直接、短時間で加熱を行うことが好ましく、短時間での昇温が可能である点から誘導加熱、通電加熱、赤外加熱等の加熱方式が好ましい。
コイル長手方向の位置を検出する検出装置、加熱装置の制御装置をさらに組み合わせ、検出装置からの出力（長手方向の位置情報）に基づいて、加熱装置の制御装置によって、加熱装置による所定のスタンドのワークロールへのかみ込み温度を調整してもよい。
さらに、所定のスタンドでは、非定常部の歪速度を低下させて圧延を行うことが、定常部と非定常部の集合組織の差異を小さくする上で有利である。例えば、所定のスタンドの歪速度の条件を65s-1以上として、定常部では歪速度65s-1で圧延されるようにし、熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方では、例外的に歪み速度を低下させて65s-1未満で圧延されるようにすることが挙げられる。
ここで、歪速度εは、Ekelundの式：
（ここで、ｖRはロール周速度（ｍｍ／ｓ）であり、Ｒ´はロール半径（ｍｍ）であり、
ｈ1はロール入側の板厚（ｍｍ）であり、ｒは圧下率（％）である。）
を用いて算出することができる。歪速度は、ロール径、圧延時の通板速度（ロール周速度）等を変更することにより、調整することができる。例えば、歪速度を低下させ、加熱装置内の滞留時間を長くすることで、かみ込み温度を容易に高くすることができ、加熱装置の能力が不十分な場合に有用である。また、特開2012-184497号公報の参照によれば、総圧下率50％以下の段階において、歪み速度を低くし温間圧延同等の効果を得ることで、加熱装置によって行う熱処理の負担を軽減することもできる。
ｈ1はロール入側の板厚（ｍｍ）であり、ｒは圧下率（％）である。）
を用いて算出することができる。歪速度は、ロール径、圧延時の通板速度（ロール周速度）等を変更することにより、調整することができる。例えば、歪速度を低下させ、加熱装置内の滞留時間を長くすることで、かみ込み温度を容易に高くすることができ、加熱装置の能力が不十分な場合に有用である。また、特開2012-184497号公報の参照によれば、総圧下率50％以下の段階において、歪み速度を低くし温間圧延同等の効果を得ることで、加熱装置によって行う熱処理の負担を軽減することもできる。
得られた最終板厚の冷延板（「最終冷延板」ともいう。）に、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施して、方向性電磁鋼板を得る。最終冷延板に一次再結晶焼鈍を施した後、鋼板の表面に焼鈍分離剤を塗布した後、二次再結晶焼鈍を行うことができる。
一次再結晶焼鈍は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。焼鈍分離剤は、特に限定されず、公知の焼鈍分離剤を使用することができる。例えば、マグネシアを主剤とし、必要に応じてTiO2などの添加剤を添加した水スラリーを使用することができる。シリカ、アルミナなどを含む焼鈍分離剤も使用することができる。
二次再結晶焼鈍は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。マグネシアを主剤とする分離剤を用いた場合、二次再結晶と共にフォルステライトを主とする被膜が形成される。二次再結晶焼鈍後にフォルステライトを主とする被膜が形成されない場合は、新たに被膜を形成する処理や、表面を平滑化する処理などの種々の追加工程を行ってもよい。張力を有する絶縁被膜を形成する場合、絶縁被膜の種類は、特に限定されず、公知の絶縁被膜のいずれも使用することができ、リン酸塩-クロム酸-コロイダルシリカを含有する塗布液を鋼板に塗布し、800℃程度で焼き付ける方法が好適である。これらの方法については、例えば、特開昭50-79442公報、特開昭48-39338公報を参照することができる。また、平坦化焼鈍により、鋼板の形状を整えてもよく、さらには絶縁被膜の焼付けを兼ねた平坦化焼鈍を行なってもよい。
［実施例１］
質量％で、C:0.04％、Si：3.2％、Mn：0.05％、Al:0.005％、Sb：0.01％及びS、Se、N、Oをそれぞれ50ppm以下にまで低減させ、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを1150℃に加熱し、熱間圧延により2.0mmの熱延コイルとした後、1035℃40秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、冷間圧延を施して板厚0.23mmの冷延板とした。
冷間圧延は、圧延機初パス入側直前に誘導加熱装置を配したタンデム圧延機（ロール径410mmφ、4スタンド）を使用し、コイルの先尾端相当箇所では圧延速度を低速化し、同時に誘導加熱装置を用いて、圧延機の最初のスタンドのワークロールへのかみ込み温度を制御した。
図１に、タンデム圧延機の最初のスタンドにおける歪速度と前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度の変化を示す。横軸は、コイルの先端からの距離であり、先端は０％、尾端は１００％である。
質量％で、C:0.04％、Si：3.2％、Mn：0.05％、Al:0.005％、Sb：0.01％及びS、Se、N、Oをそれぞれ50ppm以下にまで低減させ、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを1150℃に加熱し、熱間圧延により2.0mmの熱延コイルとした後、1035℃40秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、冷間圧延を施して板厚0.23mmの冷延板とした。
冷間圧延は、圧延機初パス入側直前に誘導加熱装置を配したタンデム圧延機（ロール径410mmφ、4スタンド）を使用し、コイルの先尾端相当箇所では圧延速度を低速化し、同時に誘導加熱装置を用いて、圧延機の最初のスタンドのワークロールへのかみ込み温度を制御した。
図１に、タンデム圧延機の最初のスタンドにおける歪速度と前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度の変化を示す。横軸は、コイルの先端からの距離であり、先端は０％、尾端は１００％である。
具体的な制御は以下のとおりである。
コイルの先端のかみ込み温度を120℃に制御し、歪速度29s-1の条件で圧延した。
その後、かみ込み温度70℃、歪速度58s-1の段階を経て、コイル長手方向の長さ5％超95％未満の範囲の定常部では、かみ込み温度60℃、歪速度87s-1の条件で圧延した。
コイルの尾端のかみ込み温度を75℃に制御し、歪速度29s-1の条件で圧延した。
コイルの先端のかみ込み温度を120℃に制御し、歪速度29s-1の条件で圧延した。
その後、かみ込み温度70℃、歪速度58s-1の段階を経て、コイル長手方向の長さ5％超95％未満の範囲の定常部では、かみ込み温度60℃、歪速度87s-1の条件で圧延した。
コイルの尾端のかみ込み温度を75℃に制御し、歪速度29s-1の条件で圧延した。
得られた冷延板に、均熱温度800℃、均熱時間120秒の一次再結晶焼鈍を施した。
得られた一次再結晶焼鈍板に、MgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1150℃、均熱時間7時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板にリン酸塩とクロム酸を含有する塗布液を塗布し、850℃、50秒の歪取り焼鈍を行なった。得られた鋼板の定常部と先尾端の最大鉄損差（ΔW17/50(W/kg)）は、0.013W/kg（先尾端が劣位）であった。
得られた一次再結晶焼鈍板に、MgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1150℃、均熱時間7時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板にリン酸塩とクロム酸を含有する塗布液を塗布し、850℃、50秒の歪取り焼鈍を行なった。得られた鋼板の定常部と先尾端の最大鉄損差（ΔW17/50(W/kg)）は、0.013W/kg（先尾端が劣位）であった。
比較のため、全長にわたり30℃のまま、一定の歪速度58s-1で、冷間圧延を行い、上記と同様にして、得られた鋼板の定常部と先尾端の最大鉄損差（ΔW17/50(W/kg)）を求めたところ0.022W/kg（先尾端が劣位）であった。
［実施例２］
質量％で、C:0.04％、Si:3.1％、Mn:0.06％、Al:0.005％、Cr:0.01％、P:0.02％、S、Se、Oを各々50ppm未満、Nを40ppm未満に抑制し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを1180℃に加熱し、熱間圧延により板厚2.0mmの熱延コイルとした後、1050℃、60秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、得られた熱延板焼鈍板を、圧延機初パス入側直前に誘導加熱装置を配したタンデム圧延機（ロール径280mmφ、４スタンド）を用いて、0.26mmまで圧下し冷延板とした。
この冷間圧延の際、コイルの先尾端及び定常部について、表１に示すように、歪速度及びかみ込み温度を変更した。最初のスタンド（初パス）の圧下率は32％とした。
質量％で、C:0.04％、Si:3.1％、Mn:0.06％、Al:0.005％、Cr:0.01％、P:0.02％、S、Se、Oを各々50ppm未満、Nを40ppm未満に抑制し、残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを1180℃に加熱し、熱間圧延により板厚2.0mmの熱延コイルとした後、1050℃、60秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、得られた熱延板焼鈍板を、圧延機初パス入側直前に誘導加熱装置を配したタンデム圧延機（ロール径280mmφ、４スタンド）を用いて、0.26mmまで圧下し冷延板とした。
この冷間圧延の際、コイルの先尾端及び定常部について、表１に示すように、歪速度及びかみ込み温度を変更した。最初のスタンド（初パス）の圧下率は32％とした。
得られた冷延板に、50℃～700℃間の平均昇温速度150℃、均熱温度800℃、均熱時間50秒の一次再結晶焼鈍を施した。一次再結晶後焼鈍板から、定常部と先尾端のそれぞれから30mm×30mmの試験片を10枚切り出し、X線インバース強度測定を行なった。
次いで、一次再結晶焼鈍板にMgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1200℃、均熱時間5時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板にリン酸塩-クロム酸塩-コロイダルシリカを重量比３：１：２で含有する塗布液を塗布し、800℃、3時間の歪取り焼鈍を行なった後、定常部と先尾端のそれぞれから30mm×280mmの試験片10枚を切り出し、エプスタイン試験により、鉄損W17/50(W/kg)を測定した。結果を表１に示す。
次いで、一次再結晶焼鈍板にMgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1200℃、均熱時間5時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板にリン酸塩-クロム酸塩-コロイダルシリカを重量比３：１：２で含有する塗布液を塗布し、800℃、3時間の歪取り焼鈍を行なった後、定常部と先尾端のそれぞれから30mm×280mmの試験片10枚を切り出し、エプスタイン試験により、鉄損W17/50(W/kg)を測定した。結果を表１に示す。
表１に示されるように、発明例では、コイル内の集合組織のばらつきが抑制され、磁気特性の差異も小さかった。
［実施例３］
表２に示す成分を含有した鋼スラブを1200℃に加熱後、熱間圧延により板厚2.2mmの熱延コイルとした後、950℃、30秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、タンデム圧延機（ロール径280mmφ4スタンド）を用いて、0.22mmまで圧下し冷延板とした。
表２に示す成分を含有した鋼スラブを1200℃に加熱後、熱間圧延により板厚2.2mmの熱延コイルとした後、950℃、30秒の熱延板焼鈍を施した。次いで、タンデム圧延機（ロール径280mmφ4スタンド）を用いて、0.22mmまで圧下し冷延板とした。
この冷間圧延の際、コイルの先尾端及び定常部の歪速度をそれぞれ62.7s-1及び125.5s-1とした。また、圧延機初パス入側直前に配置した誘導加熱コイルを有する加熱装置により、コイルの先尾端及び定常部のかみ込み温度をそれぞれ120℃及び70℃とした。
得られた冷延板に、300℃～700℃間の昇温速度250℃/s、均熱温度850℃、均熱時間40秒の一次再結晶焼鈍を施した。
一次再結晶焼鈍板にMgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1200℃、均熱時間5時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板に、リン酸塩－クロム酸塩－コロイダルシリカを重量比３：１：２で含有する塗布液を塗布し、850℃、30秒の平坦化焼鈍を行なった後、定常部と先尾端のそれぞれから、30mm×280mmの試験片を総重量が500g以上となるように切り出し、エプスタイン試験により、鉄損W17/50(W/kg)を測定した。結果を表２に示す。
一次再結晶焼鈍板にMgOを主剤とする焼鈍分離剤を塗布し、均熱温度1200℃、均熱時間5時間の二次再結晶焼鈍を施した。
得られた二次再結晶焼鈍板に、リン酸塩－クロム酸塩－コロイダルシリカを重量比３：１：２で含有する塗布液を塗布し、850℃、30秒の平坦化焼鈍を行なった後、定常部と先尾端のそれぞれから、30mm×280mmの試験片を総重量が500g以上となるように切り出し、エプスタイン試験により、鉄損W17/50(W/kg)を測定した。結果を表２に示す。
表２に示されるように、添加元素を含有させた鋼スラブを用いた場合においても、同様の鉄損改善効果がみられた。
Claims (6)
- 質量%で、
C :0.01～0.10%、
Si:2.0～4.5%、
Mn:0.01～0.5%、
Al:0.0100%未満、
S :0.0070%以下、
Se:0.0070%以下、
N :0.0050%以下及び
O :0.0050%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物の成分組成を有する鋼スラブを、熱間圧延して熱延板とし、前記熱延板を焼鈍して熱延板焼鈍板とし、前記熱延板焼鈍板に１回又は中間焼鈍を挟んだ２回以上の冷間圧延を施して最終板厚の冷延板とし、前記冷延板に一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を施すことを含む、方向性電磁鋼板の製造方法であって、
少なくとも１回の冷間圧延は、総圧下率が80％以上であり、かつタンデム圧延機により行われ、
前記タンデム圧延機の最初のスタンドで行われる圧延は、圧下率30％以上、かつ前記熱延板焼鈍板の定常部の前記スタンドのワークロールへのかみ込み温度T0℃の条件で行われるが、
ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、70℃以上、かつ前記T0℃よりも10℃以上高い温度とし、
ここで、前記熱延板焼鈍板の長手方向の全長を100％として、前記定常部は、前記先端側の端から5％超95％未満の部分に対応し、前記先端及び尾端は、前記先端側の端から5％以下の部分及び95％以上の部分にそれぞれ対応し、
前記タンデム圧延機による冷間圧延では、前記最初のスタンドの入側でのみ加熱が行われる、
方向性電磁鋼板の製造方法。 - 前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度を、120℃以上、かつ前記T0℃よりも20℃以上高い温度とする、請求項１記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 前記タンデム圧延機の最初のスタンドで行われる圧延が、歪み速度65s-1以上の条件で行われるが、ただし、前記熱延板焼鈍板の先端及び尾端の一方又は両方は歪み速度65s-1未満で圧延される、請求項１又は２に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 鋼スラブが、さらに、質量％で、
Ni：0.005～1.50％、
Sn：0.01～0.50％、
Sb：0.005～0.50％、
Cu：0.01～0.50％、
Mo：0.01～0.50％、
P ：0.0050～0.50％
Cr：0.01～1.50％、
Nb：0.0005～0.0200％、
B ：0.0005～0.0200％及び
Bi：0.0005～0.0200％
からなる群より選ばれる１種又は２種以上を含有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。 - 加熱装置及びタンデム圧延機を備えた設備列であって、
鋼板の長手方向の位置を検出する検出装置及び前記加熱装置の制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記検出装置からの位置情報に基づいて、前記加熱装置を制御して、タンデム圧延機の最初のスタンドのワークロールへのかみ込み温度を調整する装置であって、前記検出装置からの位置情報に基づき、前記鋼板の定常部の前記ワークロールへのかみこみ温度T 0 ℃の条件とするが、前記鋼板の長手方向の先端及び尾端の一方又は両方の前記ワークロールへのかみ込み温度が、70℃以上、かつ前記T 0 ℃よりも10℃以上高い温度になるよう加熱装置を制御する装置であり、
ここで、鋼板の長手方向の全長を100％として、前記定常部は、前記先端側の端から5％超95％未満の部分に対応し、前記先端及び尾端は、前記先端側の端から5％以下の部分及び95％以上の部分にそれぞれ対応する、
設備列。 - 前記加熱装置が、誘導加熱、通電加熱又は赤外加熱のいずれかの加熱方式を利用する、請求項５に記載の設備列。
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