JPH0121851B2

JPH0121851B2 -

Info

Publication number: JPH0121851B2
Application number: JP60221549A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Yashiki; Atsuki Okamoto
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1989-04-24
Also published as: JPS6283421A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、｛110｝＜001＞を主方位とする方向
性電磁鋼板の製造方法に関するものである。方向性電磁鋼板は主として変圧器、発電機、電
動機等の鉄心材料に多用されている電磁気材料で
あるが、一般には圧延方向の励磁特性と鉄損特性
に優れた３％（以下、成分割合を表わす％は重量
％とする）前後のSiを含有した方向性珪素鋼板が
主流を占めている。ところが、近年に至つて様々な電気機器類が広
く一般に普及してきたこともあり、磁気特性に対
して新しい観点からの要望もなされるようになつ
てきた。そして、この要望は、特に“従来の３％
Si方向性電磁鋼板よりも低コストのもの、及び飽
和磁束密度のより高いものの実現”に集約されて
いた。もつとも、炭素含有量の低い低Si方向性電磁鋼
板或いは純鉄系方向性電磁鋼板はこれまでも３％
Si方向性電磁鋼板に比べて飽和磁束密度が高い
上、コスト低減の可能性も大きいとされてきた
が、一方ではこれらの材料は顕著な方向性を賦与
することが極めて困難であることも知られてお
り、これまでの製造技術をもつてしては磁気特性
面でかなり劣つたものしか得ることができなかつ
た。従つて、上記要望に応えるためには、低Si域を
含むSi含有量の広い範囲（１％超〜2.5％）に亘
つて極低炭素鋼を素材として方向性電磁鋼板をコ
スト安く製造し得る技術の開発が必要であつた。〔従来技術並びにその問題点〕従来、このような状況下で、特定成分組成の鋼
を熱間圧延し、冷間圧延するとともに、一次再結
晶処理に次ぐ二次再結晶処理時に特定結晶粒を粗
大化させて方向性電磁鋼板を製造する場合、最終
焼鈍前に鋼板の一部がγ変態を生じる温度で焼鈍
等を行つてAlNを析出させ、これを二次再結晶
前の結晶粒粗大化防止のためのインヒビターとす
ることで優れた磁気特性の方向性電磁鋼板を得る
方法も提案された（特公昭46−23820号）。しかし
ながら、この方法は、最終焼鈍までの間にコスト
のかかる脱炭焼鈍工程を必要とするものであつ
た。そこで、脱炭焼鈍工程を省略する試みとして、
γ変態が生じなくてもAlNのインヒビター効果
が発揮できるような種々の方法も提案された（特
開昭57−114614号、特開昭57−207114号、特開昭
58−100627号）。しかし、これらの方法もインヒ
ビター効果が弱く、安定した二次再結晶が生じな
いという問題を有しており、実用上決して満足で
きるものではなかつた。〔問題点を解決するための手段〕本発明者等は、上述のような観点から、Si含有
量の広い範囲に亘つて二次再結晶により極低炭素
鋼を素材として特定結晶を安定・確実に粗大化
し、｛110｝＜001＞を主方位とする磁気特性の優れ
た電磁鋼板をコスト安く安定生産し得る手段を提
供すべく研究を重ねたところ、以下(a)〜(c)に示さ
れる如き知見を得るに至つたのである。即ち (a) 鋼の成分系を特定のものに調整すると、熱間
圧延や冷間圧延でのＣによる集合組織の制御等
を要することなく、所定方向に方位の揃つた好
ましい方向性電磁鋼板を製造することができ、
極低炭素鋼を素材とすることも可能となるが、
このように極低Ｃ・低Si鋼材を素材とする場合
には素材鋼中にsol・Alを添加してAlNを析出
せしめ、二次再結晶前の結晶粒粗大化防止のた
めのインヒビターとすることがどうしても必要
であること、 (b) しかしながら、この方法ではAlNを適正に
微細分散させないと所望の安定した二次再結晶
を生じにくく、従つて優れた磁気特性を安定し
て確保するのが困難であること、 (c) ところが、このような極低Ｃ・低Si鋼を素材
とした場合でも、Al添加量を特定の範囲に調
整するとともに、熱延巻取り温度、冷間圧延に
おける中間焼鈍条件並びに一次再結晶を行わし
めるための焼鈍条件、また熱延板焼鈍を行う場
合にはその焼鈍条件として特定のものを選択
し、かつ二次再結晶を行わしめるための仕上げ
焼鈍条件をも規制すると、前記インヒビターと
なるAlNが安定して適正な微細分散形態をと
り、圧延方向に優れた磁気特性を発揮する方向
性電磁鋼板がコスト安く得られること。この発明は、上記知見に基づいてなされたもの
であり、その要旨とするところは、Ｃ：0.01％未満、 Si：１％超〜2.5％、 Mn：１％以下、Ｐ：0.2％以下、Ｓ：0.03％以下、 sol・Al：0.003％〜0.015％、Ｎ：0.001〜0.01％、を含有し、残りがFeとその他の不可避不純物か
ら成る組成を有する極低炭素鋼を熱間圧延し、脱
スケール後、或いは脱スケールの前又は後に熱延
板焼鈍を行つてから、１回或いは中間焼鈍を含む
２回以上の冷間圧延を施して最終板厚となし、そ
の後、一次再結晶を行わしめるための焼鈍と二次
再結晶を行わしめるための仕上げ焼鈍とを施す工
程を含む方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延巻取り温度を600℃以下にするとともに、
前記熱延板焼鈍、冷間圧延における中間焼鈍、並
びに最終板厚とした後の一次再結晶を行わしめる
ための焼鈍のいずれもを、５℃／sec以上の加熱
速度で700〜950℃のα領域にまで加熱してそのま
ま10分以下保持する条件で実施し、かつ二次再結
晶を行わしめる仕上げ焼鈍は、800℃以上のα領
域にて二次再結晶が完了するまではN₂を含む雰
囲気中で実施することにより、圧延方向に優れた
磁気特性を発揮する方向性電磁鋼を製造する方
法、である。次に、この発明の方向性電磁鋼板の製造方法に
おいて、鋼板及び素材鋼の化学成分割合、及び各
焼鈍条件を前記の如くに数値限定した理由を説明
する。Ａ鋼板及び素材鋼の化学成分割合 (a) Ｃこの発明の鋼板及び素材鋼では、Ｃによる
熱間圧延・冷間圧延での集合組織の制御等が
不要であるので、Ｃを積極的に含有させる必
要は全くない。逆に、この発明の方法ではコスト低減のた
め鋼板段階での脱炭焼鈍を行わないので、粒
成長性や磁気時効に影響のない範囲まで製鋼
段階でＣを減少させることが必要である。そして、鋼板中のＣ含有量が0.01％以上で
あると鉄損の悪化や磁気時効劣化等が著しく
なることから、Ｃ含有量を0.01％未満と定め
た。 (b) Si この発明は、Si含有量の広い範囲（１％超
〜2.5％）で磁気特性に優れた方向性電磁鋼
板を得ることを特徴としているが、Si含有量
が2.5％を越えると冷間圧延性が悪化して所
望鋼板を安定して得られなくなることから、
Si含有量は2.5％以下と定めた。なお、この
発明では、用途に応じて高い飽和磁束密度の
電磁鋼板が得られるよう、Si含有量の範囲を
広くとつているが、Si含有量が１％以下では
所望の鉄損値が得られないので、その下限値
を１％超と定めた。 (c) Mn Mnは、Siほどではないが、鋼板の電気抵
抗を高め低鉄損を得るのに有利な元素であ
る。しかしながら、１％を越えてMnを含有
させると鋼板の脆化を招くようになることか
ら、Mn含有量は１％以下と定めた。また、Mnの添加はAr₃変態点を低下させ
る傾向をもたらし、これはα−γ変態を生じ
る低Si鋼の場合、熱延中のAlNの析出を抑制
する効果を奏する。そして、熱延中における
AlNの析出が抑制されるほど熱延以降の焼
鈍工程でインヒビターとなる微細AlNの析
出が容易となるため、積極的なMnの添加は
意味を有するものである。 (d) Ｐ低Si鋼の場合には、打抜き性向上のための
硬度上昇にＰ添加は有効であるので、冷間圧
延性を害しない0.2％以下の範囲で含有させ
ることと定めた。 (e) Ｓこの発明では、AlNを二次再結晶前の結
晶粒粗大化防止のためのインヒビターとして
おり、MnSを主なインヒビターとする場合
のようにＳの多量含有は必要としない。しか
し、MnSのインヒビター作用を補助的に取
り入れることを防げる必要はないので、鉄損
劣化を来たさない0.03％以下の範囲で添加含
有させることもできる。 (f) sol・Al AlNをインヒビターとして二次再結晶さ
せることがこの発明のポイントになつてお
り、従つて、この発明の鋼板においてはAl
の含有量は極めて重要な事項である。 Al含有量をsol・Al量として0.003〜0.015
％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AlN量が不足し、一方、上
限値を越えて含有させるとインヒビターとし
てのAlN量が多くなり過ぎる上、分布が適
当でなくなつて二次再結晶が生じなくなるか
らである。 (g) ＮＮはAlとともにAlNを形成してインヒビ
ターの役割を果す重要な元素であるが、その
含有量が0.001％未満ではAlNの析出量が不
足してインヒビター効果が不十分となるから
であり、一方、0.01％を越えて含有させても
AlNのインヒビター効果に意味をもたなく
なることから、Ｎ含有量は0.001〜0.01％と
定めた。Ｂ熱延巻取り温度この発明の方法では、インヒビターとなる
AlNは熱延以降の工程での焼鈍中に析出させ
る必要があり、熱延巻取り時のAlN析出は極
力抑制することが重要である。従つて、熱延巻
取り温度はAlNの析出しにくい600℃以下と限
定した。Ｃ熱延板焼鈍、冷間圧延における中間焼鈍、一
次再結晶を行わしめるための焼鈍の条件適正なAlNをインヒビターとして仕上げ焼
鈍前に析出させることが、仕上げ焼鈍での二次
再結晶の発生を安定化し、磁気特性の優れた方
向性電磁鋼板を得る上で極めて重要である。そ
して、このためには、熱延後の熱延板焼鈍や、
二回以上の冷間圧延を施す場合の中間焼鈍、或
いは冷間圧延の後の仕上げ焼鈍前の焼鈍により
AlNを析出させることが重要であるが、適正
なAlNの分散を行わせるにはこれらの焼鈍条
件をその加熱速度をも含めて厳密に規定する必
要がある。この適正焼鈍条件は、５℃／sec以上の加熱
速度で700〜950℃のα領域にまで加熱してその
まま10分以下均熱することであり、この条件の
うち、加熱速度が５℃／sec未満であつたり均
熱温度が950℃を越えた場合には、一次再結晶
粒が粗大化してしまつたり、インヒビターとし
て適正なAlNが析出しなかつたりするため、
二次再結晶が不安定になつてしまう。また、均
熱温度が700℃未満ではAlN析出が不十分で、
やはり二次再結晶が生じない。更に、均熱時間
を10分以内としたのは、これ以上の均熱を行つ
ても格別な効果がもたらされないばかりか、コ
スト上昇を伴う結果となるからである。Ｄ仕上げ焼鈍の条件仕上げ焼鈍は、鋼板メーカーにて実施し得る
ことはもちろんであるが、ユーザーにおける歪
取り焼鈍として行うことも可能である。そして、二次再結晶を行わしめるためには、
焼鈍温度はα領域内で800℃以上が必要であり、
この温度未満では十分な焼鈍効果が得られな
い。ところで、この発明の方法では、極めて少量
のAlNをインヒビターとして使うようにsol・
Al含有量を規制しているため、二次再結晶が
完了するまでに脱窒が生じるとAlNのインヒ
ビター効果が弱められて、｛110｝＜001＞への集
積が良好な二次再結晶粒を得ることができな
い。従つて、仕上げ焼鈍は、二次再結晶が完了
するまではN₂を雰囲気中に含む状態で行う必
要があり、望ましくはN₂：30容量％以上の雰
囲気中で実施することが推奨される。次いで、この発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。〔実施例〕実施例１まず、第１表に示される５種類の鋼を転炉で溶
製し、連続鋳造によりスラブとした後、第２表に
示される条件で熱延及び冷延（２回冷延では冷延
間に中間鈍を施す）、一次再結晶焼鈍、更に仕上
げ焼鈍を順次行ない、磁気特性を評価した。尚、
中間焼鈍、一次再結晶焼鈍における加熱速度：８
〜20℃／secは連続焼鈍で、又一次再結晶焼鈍に
おける30℃／hrの加熱速度は箱焼鈍でそれぞれ実
施したものである。磁気特性も第２表に示す。第２表に示された結
果からも本発明例によれば良好な特性を有する方
向性電磁鋼板が得られるのに対して、鋼の成分組
成が外れた比較例５、12、熱延巻取り温度が外れ
た比較例３、一次再結晶焼鈍条件の外れた

【表】

【表】比較例８、９、10、仕上げ焼鈍条件が外れた比較
例１では、得られた鋼板は優れた磁気特性を発揮
しないことがわかる。実施例２第３表に示される３種類の鋼を溶解し、鋼塊と
した後、熱間圧延により板厚：2.3mmの熱延薄鋼
板を得た。この時の熱延巻取り温度は第４表に示
す通りであつた。続いて、上記熱延薄鋼板を酸洗にて脱スケール
し、第４表に示すように、鋼種Ｗを除くＸ、Ｙに
ついては熱延板焼鈍を実施し、その後は冷間圧
延、一次再結晶を行わしめる焼鈍、二次再結晶を
行わしめる仕上げ焼鈍を順次施した。このようにして得られた電磁鋼板について、圧
延方向の磁束密度〔B₁₀〕及び鉄損〔W_15/50〕を
測定したが、その結果も第４表に併せて示した。第４表に示される結果からも、本発明で規定す
る成分組成、巻取り温度、熱延板焼鈍条件、焼鈍
条件及び仕上げ焼鈍条件の全てを満たすものだけ
が良好な磁気特性を発揮することがわかる。

【表】 (注) ＊印は、本発明の条件から外れていること
を示す。

〔総活的な効果〕

以上に説明した如く、この発明によれば、熱間
圧延以降での脱炭工程を省略したコストの安い製
造方法にて、優れた磁気特性を有する方向性電磁
鋼板を広いSi量の範囲にわたり安定して製造する
ことが可能となるなど、産業上極めて有用な効果
がもたらされるのである。

Claims

【特許請求の範囲】１重合割合で、Ｃ：0.01％未満、 Si：１％超〜2.5％、 Mn：１％以下、Ｐ：0.2％以下、Ｓ：0.03％以下、 sol・Al：0.003〜0.015％、Ｎ：0.001〜0.01％、を含有し、残りがFeとその他の不可避不純物か
ら成る組成を有する極低炭素鋼を熱間圧延し、脱
スケール後、或いは脱スケールの前又は後に熱延
板焼鈍を行つてから、１回或いは中間焼鈍を含む
２回以上の冷間圧延を施して最終板厚となし、そ
の後、一次再結晶を行わしめるための焼鈍と二次
再結晶を行わしめるための仕上げ焼鈍とを施す工
程を含む方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延巻取り温度を600℃以下にするとともに、
前記熱延板焼鈍、冷間圧延における中間焼鈍、並
びに最終板厚とした後の一次再結晶を行わしめる
ための焼鈍のいずれもを、５℃／sec以上の加熱
速度で700〜950℃のα領域にまで加熱してそのま
ま10分以下保持する条件で実施し、かつ二次再結
晶を行わしめる仕上焼鈍は、800℃以上のα領域
にて二次再結晶が完了するまではN₂を含む雰囲
気中で実施することを特徴とする、圧延方向に優
れた磁気特性を発揮する方向性電磁鋼板の製造方
法。