JPH02107718A - 無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法 - 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、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法に関
し、スラブ加熱処理に工夫を加えることによって鉄損特
性の有利な改善を図ろうとするものである。

（従来の技術） 無方向外電、磁鋼板は、主に回転機や変圧器の鉄心等に
使用されるが、最近、これらの電気機器の省エネルギー
化が強く望まれている。そのためには鉄を員値を下げる
必要があり、−船釣には素材のＳｉ含有量を増すことで
低鉄損化が図られている。

しかしながら素材のＳｉ含有量を増加するとそれに伴っ
て磁束密度が低下するので、低鉄損化手段としては単に
Ｓｉ含有量を増す方法だけではなく、■　素材中の不純
物を低減する方法（特公昭５６−２２９３１号、特開昭
５９−７４２２３号各公報１、■　不純物を熱処理によ
って無害化する方法（特公昭５０〜３５８８５号、特公
昭５６−１８０４５号、特公昭５６３３４５１号、特開
昭５８−１２３８２５号各公報）１■　微量元素添加に
よって不純物を無害化する方法（特公昭５４−３６９６
６号、特公昭５９−２０７３１号各公報１など種々の鉄
損低減方法が提案されている。

ここに鋼中の不純物とは、主にＮ、Ｓを指し、これらの
元素は、鋼中に残存すると熱延板中にそれぞれ窒化物、
硫化物として分散析出し、冷延後の仕上げ焼鈍における
粒成長を阻害する。

（発明が解決しようとする課題） ■の方法は、不純物元素を製鋼段階で低減するものでそ
の効果は大きいけれども、所要コストが大きく、また全
ての電磁鋼板素材に対して適用できるものではない。

しかも工業的に不純物を完全になくすことはできないの
で、残存する不純物はその量に応じて磁性に対し悪影響
を及ぼすことになる。

■の方法のうち、特公昭５０−３５８８５号公報に開示
の方法は、低炭素、低温スラブ加熱（１２００℃以下）
を聞合せてＡＩＮの凝集を図るものであるが、不純物の
濃度および種類に応じて凝集に適する温度が変化し、ま
た実際のスラブ加熱炉は連続炉であるので、温度を自由
には選べない不利があった。

また特公昭５６−１８０４５号、特公昭５６−３３４５
１号および特開昭５８−１２３８２５号各公報に開示の
方法は、連続鋳造されたスラブを高温のまま保温（８０
０〜１１５０℃）と、析出物を粗大化し無害化させてか
ら直接熱間圧延を施す方法であるが、連続鋳造と熱間圧
延とのタイミングを常に取る必要があるため、上記した
ような直接熱間圧延設備がない工場では、この方法は採
用し難い。

■の方法のうち特公昭５４−３６９６６号公報に開示の
方法は、希土類元素（ＲＥＭ）を添加して硫化物を凝集
させる方法、また特公昭５９−２０７３１号公報に開示
の方法は鋼中のＡ／２を０．１％以下にすると共にＢを
添加してＡｊ２Ｎによる粒成長抑制効果を消失させる方
法であるが、ＲＥＭおよびＢ共に高価な元素であるため
経済的に不利なだけでなく、共に特定の不純物（ＲＥＭ
→Ｓ、　　Ｂ→Ｎ）に対してしか効果がない。

この発明は、上述したような無方向電磁鋼板の工業的規
模での製造過程で鋼中に通常残存する程度の不純物によ
って引き起こされる冷延鋼板の仕上げ焼鈍時における粒
成長抑制作用を、高価な特別の添加元素を用いることな
く、また連続鋳造と熱間圧延とのタイミングを取る必要
もなしに効果的に軽減し、鉄損の低い無方向性電磁鋼板
を存利に得ることができる製造方法を提案することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） まずこの発明の解明経緯について説明する。

無方向性電磁鋼板は、−船釣に以下のような工程で製造
される。

転炉で溶製した溶鋼を出鋼した後、脱ガスし、合金鉄等
の添加を行って成分を調整する。この成分調整後の溶鋼
は独立した鋳型に注入し、得られた鋼塊を分塊圧延して
スラブにするかもしくは連続鋳造法によって直接スラブ
化される。かくして得られたスラブは一旦常温まで冷却
された後、または温スラブの状態でａ　常ｉ　２５０　
゛ｃ以下の温度まで再加熱（スラブ加熱）され、熱間圧
延によって熱延板となる。その後熱延板は、必要に応じ
て熱延板焼鈍が施され、冷間圧延および焼鈍を経て製品
となる。なお場合によってはさらに冷間圧延および焼鈍
がくり返されたり、冷延後そのまま製品とする場合もあ
る。

さて無方向性電磁鋼板において、冷延後の焼鈍中に粒成
長を抑制する析出物は、主にＡｆｆｉＮ、　ＭｎＳであ
ることが知られている。前掲特公昭５０−３５８８５号
公報では、かかるＡＡＮを無害化するためにスラブ加熱
温度を最高１２００℃１望ましくは１１００℃以下とす
ることを提案しているが、Ａ！およびＮの濃度によって
適切なスラブ加熱温度は変化する。

このことはＡ１とＮの濃度の積と各温度における溶解度
積を比較すれば明らかである。したがって成分の異なる
スラブでは、／１ｊ２Ｎを無害化するための最適スラブ
加熱温度も異なることになるが、実際のスラブ加熱炉で
は各スラブ毎に加熱温度を微調整することはできないの
で、Ｉ／２Ｎの無害化をスラブ加熱温度によって適切に
図ることは充分にはできない。このことはＭｎＳについ
ても同様である。しかも実際には、ＩＮＳとＭｎＳとは
混在しているので、スラブ加熱温度調節によるＡ　Ｉ　
ＮおよびＭｎＳの無害化は、最適とはいえない条件で行
わざるを得ないのが現実である。

二のような点に着目して発明者らは、析出物の無害化条
件につき鋭意研究を重ねた結果、不純物元素の濃度が異
なるスラブが加熱炉内に混在していたり、スラブ加熱温
度が不適切な場合であっても、スラブ加熱後の冷却速度
を適切に制御することによって析出物の悪影響が大幅に
軽減され、鉄損の低い無方向性電磁鋼板が安定して得ら
れることの知見を得た。

この発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわちこの発明は、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱
に際し、スラブ加熱温度を１２５０℃以下とし、少なく
ともこの加熱温度から（加熱温度−１００℃）までの温
度範囲を平均冷却速度：３０℃／分以下で冷却すること
からなる無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法である。

またこの発明は、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際
し、スラブ加熱温度を１２５０℃超とし、この加熱温度
から１２５０℃まで又は１２５０℃から１１５０℃まで
の温度範囲のうち少なくともいずれか一方の温度範囲に
ついて平均冷却速度：３０℃／分以下で冷却することか
らなる無方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法である。

以下この発明を由来するに至った実験結果について説明
する。

さて発明者らはまず、通常のスラブ加熱温度範囲（１２
５０℃以下）について調査した。

表１に鋼塊記号ａで示す組成になるスラブを、１１００
℃，１２００℃および１２５０℃までそれぞれ加熱し、
均熱後、この加熱温度から（加熱温度−１００″Ｃ）ま
での冷却速度を、基本的には空冷で、粗圧延までの時間
や粗圧延機の圧下率配分を調節することによって、種々
変化させたのち、厚さ：２．３ｎｖｎの熱延板とした。

ついで冷間圧延を施して０．５ｍｍ厚の冷延板としたの
ち、８００℃１１分の焼鈍を施した。

かくして得られた無方向性電磁鋼板の鉄損値について調
べた結果を第１図に示す。

同図より明らかなように、冷却速度が遅い程鉄損は減少
し、とくに冷却速度が３０℃／分以下の場合に優れた鉄
損特性が得られている。

なお通常の工程では、スラブ加熱温度から（加熱温度−
１００℃）までの冷却速度は、状況によって異なるけれ
ども、だいたい４０〜６０℃／分の範囲である。

ここに冷却速度とは、スラブ平均温度の変化速度であり
、かつ対象温度間隔における平均値を意味する（以下、
同様）。

次に１２００″Ｃ加熱と１１００℃加熱の場合を比較す
ると、同程度の冷却速度ならば、１１００℃加熱の方が
低鉄損となるが、１２００℃加熱でも冷却速度を３０℃
／分以下にすれば、１１００℃加熱の通常冷却の場合と
比べ同程度以上の良好な鉄損が得られることがわかる。

わかる。

以上のことはフラブ加熱後の冷却速度をスラブ加熱温度
から（スラブ加熱温度−１００℃）の間を３０℃／分以
下とすることにより、スラブ加熱温度の高低にかかわら
ず、安定して鉄損を低減できることを示している。すな
わち鋼中の不純物成分濃度によってスラブ加熱温度を微
調整しなくてもよいことになる。実際の操業において、
スラブ加熱温度を各スラブ毎に微調整することは困難な
場合が多いし、また不純物を無害化するのに適切な温度
を事前に知るには、多くの努力を要する。上記の方法に
従えば、これら実際上の難点を克服でき、スラブ加熱温
度の高低にかかわらず安定した低鉄損化が図れるわけで
ある。

次に、スラブ加熱は一般的に１１５０〜１２５０℃の温
度範囲で行われるが、発明者らは１２５０“Ｃを超える
スラブ加熱温度域についても調査した。

その結果、従来特公昭５０−３５８８５号公報でも提案
されているように、低温はど低鉄ｔＵになるとされてい
るスラブ加熱温度を通常より高くずなわち１２５０℃超
とした場合でも、低鉄損化しろる条件を見出した。

前掲表１にｄで示した成分の冷スラブを、スラブ加熱温
度１３５０℃で２時間加熱したのち、表２のに１〜４の
冷却条件で冷却し、ついで熱間圧延によって２　ｍｍ厚
の熱延板とした。また比較例として、スラブ加熱を１２
５０℃，２時間で行ったのち表２のＮｏ、　５の条件で
冷却した場合も加えた。このときスラブ冷却速度の調節
は、１３５０℃がら１２５０℃までは保温カバーの使用
（表２、Ｎｏ、１．３）および空冷（Ｎｏ、２．　４　
）　ニより、又１２５０℃から１１５０℃までは空冷を
基本とし、粗圧延までの時間および粗圧延機の圧下率配
分の調節により行い、ついで熱間圧延によって２　ｍｍ
厚の熱延板とした。

その後各熱延板とも巻取、冷却後、９５０　℃１２分の
焼鈍を施し、ついで冷間圧延によって０．５　ｍｍ厚の
冷延板としたのち、非酸化性雰囲気中で、９７０℃１２
分の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損値の測定結果を表２に示
す。

同表に示したとおり、通常の例であるＮｏ、　５に対し
、１３５０℃→１２５０℃および、１２５０℃−＋１１
５０℃の冷却速度を共に３０℃／分以上としたＮｏ、　
２では鉄損の改善は認められなかったけれども、少なく
とも一方の冷却速度を、３０℃／分以下とした、Ｎｏ、
１．３４ではいずれも鉄損が改善され、特に両方とも冷
却速度を３０℃／分以下としたＮｏ、　３では、鉄損特
性が大幅に向上した。

すなわち１２５０″Ｃ〜１１５０℃間の平均冷却速度を
、３０℃／分以下にすることによってスラブ加熱温度が
、１２５０℃以上の場合でも鉄損は改善されること、ま
た１２５０℃までの平均冷却速度を３０℃／分以下とす
ることのみでも鉄１員は改善されること、さらに両温度
範囲共平均冷却速度を３０℃／分以下にすれば一層鉄１
員を低減できることが判明したのである。

従来の常識である低鉄を具化のためのスラブ低温加熱に
反して、１２５０℃超のスラブ加熱であっても特定の冷
却条件下では低鉄損化に有効に寄与することは、これま
でに知られていない新規な知見である。

この理由として発明者らは次のように考えている。

無方向性電磁鋼板の鉄損に対し有害なＴｉが残存する場
合やＡｌを多量に添加した場合には、ＴｉＮおよびＡｌ
２Ｎの析出はそれぞれの濃度によって異なるとはいえか
なりの高温（たとえば１３００℃以上）で起こり、これ
らの析出物を粗大化させるためには拡散速度の点から高
温加熱が有利であると考えられる。しかしながらそのと
きの加熱温度が、粗大化に適切な温度に比べて高すぎる
ときは溶解度積が大となり、溶解する割合が大きくなる
ため、溶解したＴｉＮやＡＩＮは冷却時に微細な析出物
となる。ただし析出部分は粗大化するのですべてが微細
な析出物となるわけではなく、従っである程度の無害化
作用を示すことになるが、加熱温度から３０℃／分以下
で冷却を行えば溶解部分は微細に析出せずむしろ適切に
溶解度積が減少し拡散に十分な速度と時間が与えられる
ことから、−層粗大化が図れるものと考えられる。

この点、加熱温度が低くすぎる場合には、溶解する割合
は少ないけれども、粗大化のための拡散速度が十分では
ないので現実的なスラブ加熱時間（たとえば３時間）内
には粗大化し得ない。

スラブ加熱温度が適切であれば析出物は粗大化が容易で
あるが、−ａにはそれぞれのスラブに対し正確な温度を
予想できないので、スラブ加熱温度を高目に設定し３０
℃／分以下で冷却すればバラツキなく析出物を粗大化で
きるものと考えられる。

次に高温で析出する化合物と共に、低温で析出する化合
物が含まれている鋼の場合は、１２５０℃超の加熱温度
から１１５０℃までを３０℃／分以下で冷却することに
よって上記と同様の現象が低温析出化合物についても起
こり、溶解した析出物が３０℃／分以下の冷却速度下で
粗大な析出物となると考えられる。

このような場合には、加熱温度の適正化のみでは十分と
は言えず、冷却速度を３０℃／分以下で冷却することに
よって真の低鉄損化を図り得る。またこのことは高温で
析出する化合物の粗大化を無視したスラブ低温加熱にお
いても徐冷を組合せることが重要であることを意味して
いる。

以上述べたとおり、発明者らは、スラブ加熱温度と加熱
後の冷却条件を研究した結果、スラブ加熱温度が１２５
０″Ｃ以下の場合には加熱温度から（加熱温度−１００
℃）までを平均冷却速度：３０℃／分以下で冷却するこ
とにより、またスラブ加熱温度が１２５０℃超の場合に
は、加熱温度から１２５０℃までまたは１２５０℃から
１１５０℃までの少なくともいずれか一方の平均冷却速
度を３０℃／分以下とすることにより、従来に比べて鉄
損を大幅に低減できることを見出し、この発明を完成さ
せたのである。

（作　用） スラブ加熱後の冷却速度調節方法としては次のような方
法がある。すなわち加熱温度が１２５０℃以下の場合は
、加熱炉抽出から粗圧延までの時間を調節することによ
り、冷却速度を３０℃／分以下にすることが可能である
。さらに冷却速度を遅くするには、断熱カバーの使用、
ハツチ炉内での徐冷、スラブ連続加熱炉における加熱→
均熱→徐冷ヒートパターンの採用等の方法がある。また
加熱温度が１２５０℃超の場合でも冷却速度３Ｊｉｉ１
節【よ粗圧延までの時間を長くし、空冷することが基本
であるが、さらに効果を高めるには、上述したような冷
却速度を遅くする方法を併用することが好ましい。なお
スラブ加熱温度を１２５０℃超とする場合、通常の燃焼
式連続加熱炉を使用することももちろん可能ではあるが
、スケールの発生が大となったり加熱温度に制限が生じ
るので、不活性雰囲気中で誘導加熱しそのまま炉内で徐
冷する方法がとりわけ好ましい。

（実施例） 実施例１ 前掲表１に鋼塊記号すで示した成分組成になるスラブを
、１２５０℃に加熱し、この温度から１１５０℃までの
平均冷却速度を、加熱炉抽出から粗圧延までの時間を調
節することによって変化させたのち、熱間圧延によって
２．３ｍｍ厚の熱延板とし、冷間圧延で０．５ｍｍ厚と
した後、８２０　℃２１分の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損特性について調べた結果
を第２図に示す。

同図から明らかなように、ＩＮおよびｌ’Ｉｎｓがかな
り溶解するスラブ加熱温度においても冷却速度を３０℃
／分以下とすれば低い鉄損値が得られている。

すなわちスラブ加熱炉の設定温度が適切ではなくてもこ
の発明の方法に従えば低い鉄損値が得られるのである。

実施例２ 表１に記号Ｃで示した成分になるスラブを、１１５０℃
に加熱し−１この温度から１０５０℃までの平均冷却速
度を実施例１と同様の方法で調節し、その後２，０胴厚
の熱延板とした。ついでこの熱延板に９００℃２３分の
焼鈍を施した後、０．５ｍｍ厚まで冷間圧延し、しかる
のち９００℃１２分の焼鈍を施した。

かくして得られた製品板の鉄損特性について調べた結果
を第３図に示す。

同図から明らかなように、スラブ加熱温度を比較的低温
とした場合でも、冷却速度を３０℃／分以下にすること
によって大幅な鉄損低減が達成された。

なお冷却速度５℃／分はスラブ加熱後、スラフを保持炉
内で１０５０℃まで冷却したものであり、より大きな鉄
損低減効果を示している。

実施例３ 表１に記号ｅで示した成分になるスラブを、表３に示す
種々のスラブ加熱および冷却条件で処理したのち、熱間
圧延によって２ｍｍ厚の熱延板とした。ついで９００℃
，３分の熱延板焼鈍後、冷間圧延によって０．５ｍｍ厚
の冷延板とした後、８８０℃１分の焼鈍を施した。

かくして得られた各製品板の鉄損特性について調べた結
果を表３に併記する。

同表から明らかなように、スラブ加熱温度を１２５０℃
超とじ１２５０℃までの冷却を３０℃／分以下の速度で
実施したＮｏ、６．　８．１０はいずれも、冷却速度が
３０℃／分を超えるＮα７，９．１１に比べて低鉄損で
あり、１２５０℃までの徐冷の効果を示している。とく
に１２５０℃から１１５０℃までの徐冷も組合せたＮｏ
、　６１０は一層低い鉄損値を呈し、この発明の著しい
効果を示している。また従来法に従うＮｏ、　１３に比
べ、この発明に従い得られたＮｏ、６．　７．　８．１
０．１１および１２はいずれも鉄損が低くなっている。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、鋼中に残存する不純物の悪
影響を、スラブ加熱後の冷却速度を制御するという簡単
な操作で、高価な添加元素を用いることなく、また連続
鋳造と熱間圧延のタイミングを取る必要もなく、さらに
析出物に対するスラブ加熱温度が適切ではなくても、効
果的に排除することができ、かくして鉄損特性に優れた
無方向性電磁鋼板を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図はそれぞれ、表１に鋼塊記
号ａ、ｂおよびＣで示した組成になるスラブの冷却速度
と鉄損値との関係を示したグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブ加
   熱温度を１２５０℃以下とし、少なくともこの加熱温度
   から（加熱温度−１００℃）までの温度範囲を平均冷却
   速度：３０℃／分以下で冷却することを特徴とする無方
   向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。 ２、無方向性電磁鋼板用スラブの加熱に際し、スラブ加
   熱温度を１２５０℃超とし、この加熱温度から１２５０
   ℃まで又は１２５０℃から１１５０℃までの温度範囲の
   うち少なくともいずれか一方の温度範囲について平均冷
   却速度：３０℃／分以下で冷却することを特徴とする無
   方向性電磁鋼板用スラブの加熱方法。