JPH01212721A - 方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、（１）０１＜ＯＯＨを主方位とする方向性
電磁鋼板の製造方法に関する６〔従来の技術〕 方向性を磁鋼板は主として変圧器の鉄心に多用されるも
ので、一般には圧延方向の励磁特性と鉄損特性に優れた
３％（重量％、以下同様）前後のＳｉを含有するものが
汎用されてきた。

ところが近年、電気機器の多様化に伴い磁気特性に対す
る要望も多様化し、既存の３％Ｓｉ品に較べ低コストな
こと、飽和磁束密度のより高いこと等、厳しい条件が付
されるようになってきた。

かかる事情を背景に近年、炭素含有量の低い低Ｓｉ系の
軟磁性材料が俄に注目を浴びるようになった。低炭素、
低Ｓｉ系の材料は方向性ＩＭ、磁鋼板とするための製造
工程が上記のような高Ｓｉ材に比べ簡単で、コスト低減
の可能性が高く、しかも特に磁束密度については、ＳＩ
含有緊が低いことから非常にすぐれた性能が期待される
ものである。

ところが、この種の材料はその一方で、顕著な方向性の
付与がきわめて困難であるとされ、実際、通常知られる
範囲の技術では、磁気特性の面で実用に供し得るほどの
ものを製造することは不可能であったのである。

このようなことから、低Ｓｉ域を含む５ｉ含有量の広い
範囲（実質θ〜４％）に亘って稿低炭素の方向性電磁鋼
板を製造し得る技術が必要とされ、その開発が望まれて
きた。

この要求に応えるものとして、本発明者らは先に極微量
のＡ１を添加する方向性電磁鋼板の製造方法を見出し、
提案した（特開昭６１−９１３２９号、同６２−８３４
２１号、以下先願とする）。

これは、基本的には熱間圧延鋼板に、冷間圧延後−次回
結晶を行わしめる焼鈍と二次再結晶を行わしめる仕上焼
鈍とを施して方向性量ＶＡ鋼板を製造する場合において
、極低炭素の素材鋼中に極微量のＡｌを添加しておき、
仕上焼鈍前に適正な形態、分布でＡＩＮを析出させ、こ
れを−成典結晶粒の粒成長を抑制するインヒビターとす
ることによって、仕上焼鈍での二次再結晶を安定に生じ
させるというものである。この方法は、通常必要とされ
る工程途中での脱炭焼鈍が省略でき、かつまた仕上焼鈍
もα域での低温焼鈍で二次再結晶を発生させることがで
きるので、低コスト化が可能である。

また低温焼鈍で二次再結晶が可能であるということは、
α−Ｔ変態があるために高温焼鈍ができない低Ｓｉ鋼で
も、問題なく二次再結晶を生じさせることができるとい
うことであり、このことも大きなメリットとなる。

（発明が解決しようとする問題点） 先願の方法は、このように有効なものであるが、これも
その後の実験により実用上必ずしも満足のゆくものでは
ないことが明らかとなってきた。すなわち、この方法は
ＡＩ含有暖の適正範囲が狭いため製鋼でのＡＩ量の調製
が難しく、実際上その適中率を良好に維持することは困
難である。また、仕上焼鈍における二次再結晶の安定性
に今−歩の感があり、必ずしも十分なものとはいえない
ものである。

本発明は、上記先願の方法の改良に係るもので、同法の
利点を生かしながら上記難点を有効に解消した方向性電
磁鋼板の製造方法を提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、先願の方法の適用時における製鋼でのＡ
Ｉ適中率の改善および仕上焼鈍における二次再結晶の安
定性の向上に有効な手段を見出すべく、鋭意実験、研究
を続けた結果、下記の如き知見を得た。

■　Ａｆｆｉの適中率を上げるには、溶鋼中の酸素レベ
ルを低位に安定させることが必要である。そして、酸素
レベルを低位に安定させる手段としては、ＡＩよりも脱
酸力の強いＴｉの添加が有効である。

■　このＴｉの添加はまた、二次再結晶の安定化にも有
効に寄与する。ただし、添加量が多過ぎると、二次再結
晶温度を高めることが必要となり、コスト低減に逆行す
る結果となる。

本発明は上記の知見に基づくものであって、下記の製造
方法を要旨とする。

ｃ０．ｏｉ％以下、Ｓ　Ｉ　４．０％以下、Ｍｎ１．５
％以下、Ｐ０．２％以下１、Ｓ０．０１５％以下、Ｓ。

１、Ａ１０．００３〜０．０１５％、Ｎ０．００１０〜
０．０１００％、Ｔｉ０．５〜０．０１５％、で残部は
Ｆｅおよび不可避的不純物からなる熱延鋼板を用い、７
００〜１０００℃の熱延板焼鈍を行ってからまたは行わ
ずに、−回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む２回以上の
冷間圧延を実施して最終板厚とし、次いで６５０〜９５
０℃の連続焼鈍を行い、しかるのち８００〜９５０℃の
仕上焼鈍を施して二次再結晶を生じさせることを特徴と
する方向性電磁鋼板の製造方法。

以下、本発明の各構成要件について具体的かつ詳細に説
明する。

○　まず使用する熱延鋼板の鋼成分の限定理由は次のと
おりである。

Ｃ：鋼中のＣ量が０，０１％をこえると、鉄損の悪化や
磁気時効の劣化など、磁気特性上好ましくない現象が顕
著となる。よってＣは０．０１％以下とした。

なお、Ｃは、磁気特性上好なければ少ないほど有利であ
ることから、下限はとくに規定しない。

因に、従来の方向性電磁鋼板は、素材（熱延板）の段階
では０，０３〜０．０６％程度のＣを含ませているのが
通例であり、これは冷延以降の過程で脱炭焼鈍により低
減して製品Ｃ量とされている。

かかる工程途中までのＣ含有が、最終成品の磁性向上に
役立つとの考えからであるが、本発明はこのようなＣ含
有を行わずともすぐれた磁気特性が得られるものであり
、素材鋼中へのＣ含有は必要ない、むしろ低コスト化の
ために経済的に不利な脱炭焼鈍を省略する意味から、製
鋼段階で脱炭を行って予めＣｗｋを、最終ＣＭとして求
められる０゜０１％以下の極低にしておくことが必要と
なるのである。

Ｓｉ：Ｓｉは磁気特性に支配的影響を与える元素である
。一般にはＳｔが多くなるにつれ、鉄ｔｉについては改
善され、飽和磁束密度の方は逆に悪化する傾向となる。

電磁鋼板としての性能は、基本的にはこのＳｉｌの選定
によって決定される。

本発明は、種々の要求に対応できるよう、Ｓｉ含有量の
広い範囲に亘って良好な磁気特性を得ることを狙いとし
ているが、Ｓｉ４．０％とえでは冷延が困難となる。よ
ってＳｉの上限を４．０％と定めた。

なお、下限については、必要により十分に高い磁束密度
が実現できるよう、特に規定を設けなかった・ Ｍｎ：打抜き性向上のための硬さ調整に有効であり、こ
の意味ではとくに低Ｓｉ鋼にとって有用である。またＳ
ｉはどではないが、鋼板の電気抵抗を高め鉄損を下げる
効果もある。しかし、１．５％をこえる含有は製品の脆
化を招く、シたがって１．５％を上限とした。

なお、下限については、不可避的不純物レベルでも磁気
特性上とくに問題となることはないので、とくに規定し
なかった。

Ｐ：硬度を高め打抜き性を向上させる効果があるので、
低Ｓｉ鋼の場合に有用であるが、０．２％をこえると冷
間圧延性を害することになる。このことから、０．２％
を上限として、添加を許容することとした。

なお、Ｐは不可避的不純物レベルでもとくに問題ないの
で、下限については定めなかった。

Ｓ二本発明ではＡＩＮを二次再結晶前の結晶粒粗大化を
抑制するインヒビターとしている。インヒビターとして
は通常、ＭｎＳが利用されるが、主たるインヒビターと
してこれを使用しないので、多量のＳを添加する必要は
ない。むしろ多量のＳ添加は二次再結晶温度の上昇につ
ながる。このことからＳは、０．０１５％以下とした。

なお、本発明はこの０．０１５％以下の範囲内のＳ添加
により、ＭｎＳを補助的なインヒビターとして利用する
ことを妨げない。

Ｓｏｌ、Ａｆｆｉｆｆミニ−成粒の粒成長を抑えるＡＩ
Ｎを形成させるのに必要な元素であり、その添加量の規
定は本発明において極めて重要な意味をもつ。

ＡＩｌの含有量をＳｏｂ、Ａ／量で０．　ＯＯ３〜０゜
０１５％と定めたのは、その下限値未満ではインヒビタ
ーとしてのＡＩＮ量の絶対量が不足して十分な効果が期
待できず、−力士限値を超えるとインヒビターの量が多
くなり過ぎるとともに、分布の形態も適当でなくなり、
低温仕上焼鈍で安定した二次再結晶を得ることができな
くなるがらである。

Ｎ：インヒビターとしてのＡＩＮ形成に不可欠な元素で
あり、その意味から少なくとも０．ｏｏｉ。

５以上必要とされる。ただし、０．０１００％を超えて
含有させても、インヒビター効果の面で意味がない。よ
ッテ、Ｎは０．００１０−０．０１００％に定めた。

ＴＩ＝本発明を特徴づける成分である。先にも述べたと
おり、Ｔｉは製鋼でのへ〇適中率の向上と仕上焼鈍にお
ける二次再結晶の安定性確保のために使用される。

第１図は、Ｔｉ量を変化させて磁気特性（磁束密度）へ
の影響を調査した結果を示す、供試材は、Ｃ０．　００
２％、Ｓｉ０．８％、Ｍｎ０．２５％、Ｐｏ。

０１３％、Ｓ０．００５％、Ｓｏ　１．　Ａｌ０．００
６〜０．００８％、Ｎ０．ＯＯ３０〜０．００３６％テ
Ｔ１）を種々変化させたもので、そのような組成の２．
１龍厚の熱延板を０．３５龍厚に冷間圧延し、次いで７
５０℃で２０秒の連続焼鈍後、２５％Ｈ２＋７５％Ｎｔ
雰囲気にて８５０℃で１０時間の仕上焼鈍を行い、得ら
れた焼鈍材について圧延方向の磁束密度を調査した結果
である。

Ｔｉ添加量が０．００５〜０．０２％の範囲において、
磁束密度は高レベルに安定している。これは、＋］ＩＯ
＋　　＜００１＞を主方位とする二次再結晶が安定して
生じたことによるものである。かかる二次再結晶の安定
化は未だ十分に解明されていないが、適正量のＴｉある
いはＴｉの炭窒化物、硫化物が、主要なインヒビターと
してのＡＩＮと協同して適度な一次再結晶粒の粒成長抑
制効果を発揮し、８５０℃というような比較的低温の焼
鈍において二次再結晶の安定発生を促す形となるためと
考えられる。

なお、図においてＴｉ含有量が０．００５％未満では、
磁束密度に大きなバラツキが認められ、−方０．０２％
ごえの範囲においては、磁束密度にバラツキはないが、
値自体低いものとなっている。

これは、０．００５％未満ではインヒビターとなるＡＩ
Ｎの分布および量が安定して得られず、また０、０２％
とえでは、−成典結晶粒の粒成長抑制効果がつよくなり
過ぎて、８５０℃程度の低温焼鈍ではこの二次再結晶が
発生しなかったためと考えられる。

以上のことから、Ｔｉは０．ＯＯ５〜０．０２％の範囲
とした。

なお、Ｔｉは鉄損に対しては、Ｔｉ単独では本発明鋼の
範囲の量では特に大きな影響をおよぼさない、しかし本
発明範囲にて二次再結晶が安定して生じるため、鉄ｔｉ
は低下する。

また、Ｔｉは製鋼での八ρの連中率の向上にも寄与する
が、これは添加Ｔｉが溶鋼中の酸素を同定し自由酸素の
レベルを低位に安定させ、その結果添加Ａ１の止り率が
安定化することによるものである。このような効果は、
上記０．ｏｏｓ〜０，０２％のＴｉレベルにおいて十分
に発揮されることになる。

Ｏ次に、製造プロセスについて述べる。

本発明の方法は、基本的には上記のような成分条件に適
合した熱延鋼板を用い、これを冷間圧延し、次いで連続
焼鈍（冷延後の焼鈍）の後、仕上焼鈍を行うもので、必
要により熱延板の段階での焼鈍が追加される。

各工程について説明すると、次のとおりである。

■　熱延板焼鈍 素材鋼中のＳｉｌが１．５％をこえると、リジング発生
の問題が生じてくる。

熱延板焼鈍はこれに対処するためのもので、必要に応じ
て実施される。熱延板焼鈍は連続焼鈍によるのが望まし
い。

焼鈍温度については、７００℃未満ではりジング防止の
効果が十分でなく、１０００℃をこえると粒径の粗大化
を来し、冷延の実施が困難となる。

よって７００〜１０００℃の範囲とすべきである。

なお、熱延板を得る工程については、特に制限するもの
ではない。転炉溶製一連続鋳造−熱延のプロセスを経る
のが常法であるが、本発明の場合にも、これと同じプロ
セスによることができる。

■　冷間圧延 １回または２回以上の冷間圧延とする。２回圧延を実施
する場合は、冷延と冷延との間に軟化のための中間焼鈍
の工程を挟む、中間焼鈍の条件としては、７００〜９５
０℃が一般である。

○　冷延後の焼鈍 安定した二次再結晶を発生させるには、インヒビターと
なるＡＩ！Ｎの適正な状態（分布および形態）ならびに
−次回結晶集合組織が必要である。

これを実現するのが冷延後の焼鈍である。

冷延後の焼鈍は、急速加熱の焼鈍が必要であり、これに
は連続焼鈍が適している。

焼鈍の条件としては、加熱速度は５℃／Ｓ以上とするこ
とが望まれる。焼鈍温度は、６５０℃未満では焼鈍の効
果が得られず、また１０００℃をこえるとＡ７！Ｎの分
布および一次再結晶の粒径等の面で問題が生じる。よっ
て本発明では、６５０〜１０００℃の範囲に限定した。

なお、この焼鈍はα領域内である必要があり、そのため
低５１ｗ４の上限温度はα−γ変ａ変度温度まり、１０
００℃以下の温度となるものもある。

○　仕上焼鈍 本発明は、成分の適正化により低温の仕上焼鈍で安定な
二次再結晶を生じさせるものであり、仕上焼鈍ではいわ
ゆる１０００℃以上の高温の純化焼鈍も行わない。この
ことが、コストの低減にむすびつく。

この仕上焼鈍の温度は、８００℃未満では十分な二次再
結晶が生じず、良好な磁気特性は期待でない、また９５
０℃をこえる焼鈍は必要がないばかりか、コストの上昇
を来すことになる。また低Ｓｉ鋼では９５０℃以上では
ｒ　８５域となる場合もあり、この時は二次再結晶が発
生しない。このようなことから焼鈍温度は、８００〜９
５０℃に規定した。

〔実施例〕

第１表に示す種々の成分系の熱延板に同表に示す条件の
冷延一連続焼鈍−仕上焼鈍（雰囲気：？＆１）〜１０は
５０％Ｈ２＋５０％Ｎ２、階１）〜１６は２５％Ｈｚ＋
７５％Ｎ２、階１７．１８は７５％Ｈｚ＋２５％Ｎ２で
均熱の初期の４ｈ焼鈍し、その後の均熱は１００％Ｈ２
に切換えた。）を施した。ただし１ｍ１７．１８につい
ては、冷延前に同表の条件で熱延板焼鈍を実施した。

得られた仕上焼鈍材について、圧延方向の磁気特性（鉄
…、磁束密度）を測定した。測定は、ＪＩｓ　　Ｃ２５
５０によった。

結果を同表右欄に示す。

試験の結果について説明する。

○　ｌ１ｈｌ〜４は、同一の組成（本発明範囲内）で仕
上焼鈍温度を変化させた例で、焼鈍温度が低目および高
目に外れた（以下「外れた」は「本発明範囲から外れた
」の意味、以下同様）Ｎｉｌ、および−４は、同温度の
適正な本発明例陽２．３に比べて、鉄ｔｉ、ｍ束密度と
も大きく劣っている。これは二次再結晶が生じなかった
ことによるもので、ｌｈ４の場合には焼鈍がＴ域焼鈍と
なったために、二次再結晶が生じなかったのである。

○　階５はＳｉ量０．３％の本発明例で、Ｓｉ０．１％
の本発明例隘２．３と比較してみると、磁束密度は多少
低くなっているが、その分鉄損の方がよりすぐれたもの
となっており、ＮＱ２．３同様、両特性のバランスのよ
り高いレベルとの磁気特性が得られている。

○　隘６〜隘９は製造条件を本発明範囲内に固定してＳ
ｏｌ、Ａｌ１のみ変化させた例で、Ｓｏｌ。

ＡＩ量が低目に外れる隘６と高目に外れる尚９は、二次
再結晶が得られず、本発明例階７．８に比べ、磁気特性
（鉄損、磁束密度）が著しく劣ったものとなった。

０ＴｈｌＯは、Ｓｉ量０．６％の本発明例で、これも本
発明例２．３と対比してみると、磁束密度の方はやや落
ちるものの、鉄１ｉは改善されており、全体として高性
能なものとなっている。

○　１）ｍ１）〜１６は、他の条件を一定にして、Ｔｌ
添加量を変化させたもので、Ｔｉｌが低目および高めに
外れた１ｌｈｌｌと１）ｈ１６は、二次再結晶が不十分
で、鉄損、磁束密度ともに、本発明例階１２〜１５のよ
うに良好なものが得られなっかった。

○　患１７．１８は、それぞれＳｉ量が２．１％、３．
２％の本発明例であり、例えばＳｉ量０．８％の本発明
例１４に比較してみると、磁束密度は多少低い傾向があ
るが、鉄損の方に相当の改善が認められ、良好な磁気特
性が実現されている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明の方法は、低Ｓｉ
域を含む広い範囲に亘って鉄を員、磁束密度がともに良
好な高性能の方向性電磁鋼板を安定して製造することが
可能である。しかも、素材鋼へのＴｉの添加により、製
鋼時Ａ１の連中率を良好に維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１表はＴｉの磁束密度に対する影響を調査した結果を
示すプロット図である。 Ｔ＋　（ｙｏ） 手続　（甫　正　鶏−（方式） １．事件の表示 昭和６２年特許願第２７６６４９号 ２、発明の名称 方向性電磁鋼板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人。 代表者新宮康男 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄。 ７、補正の内容 明細書第２０頁５行目「第１表は」とあるを「第１図は
」に補正します。 以　　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、Ｃ０．０１％以下、Ｓｉ４．０％以下
   、Ｍｎ１．５％以下、Ｐ０．２％以下、Ｓ０．０１５％
   以下、Ｓｏｌ、Ａｌ０．００３〜０．０１５％、Ｎ０．
   ００１０〜０．０１００％、Ｔｉ０．００５〜０．０２
   ％で、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなる熱延鋼
   板を、１回の冷間圧延又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷
   間圧延により最終板厚とし、次いで６５０〜１０００℃
   の連続焼鈍を行い、しかるのち８００〜９５０℃の仕上
   焼鈍を施し二次再結晶を生じさせることを特徴とする方
   向性電磁鋼板の製造方法。
2. （２）冷間圧延前に熱延鋼板に７００〜１０００℃で焼
   鈍を施すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方向性電磁鋼板の製造方法。