JPH02182866A - 磁気特性の優れた一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〕 本発明は、トランス等の鉄心として使用される一方向性
電磁鋼板用板材に製造される板材に関する。

〔従来の技術〕

一方向性電磁鋼板は、主にトランスその他の電気機器の
鉄心材料として使用されており、励磁特性、鉄損特性等
の磁気特性に優れていることが要求される。励磁特性を
表す数値としては、磁場の強さ８００Ａ／ｍにおける磁
束密度Ｂ、が通常使用される。また、鉄損特性を表す数
値としては、周波数５０Ｈｚで１．７テスラー（Ｔ）ま
で磁化したときの１ｋｇ当りの鉄損Ｗ　”　／　５６を
使用している。磁束密度は、鉄損特性の最大支配因子で
あり、一般的にいって磁束密度が高いほど鉄損特性が良
好になる。

なお、一般的に磁束密度を高くすると二次再結晶粒が大
きくなり、鉄損特性が不良となる場合がある。これに対
しては、磁区制御により、二次再結晶粒の粒径に拘らず
、鉄損特性を改善することができる。

この一方向性電磁鋼板は、最終仕上げ焼鈍工程で二次再
結晶を起こさせ、鋼板面に（１１０）、圧延方向に　＜
００１　＞軸をもったいわゆるゴス組織を発達させるこ
とにより、製造されている。良好な磁気特性を得るため
には、磁化容易軸である＜ＱＱｌ＞を圧延方向に高度に
揃えることが必要である。二次再結晶粒の方向性は、Ｍ
ｎＳ、Ａｊ’Ｎ等をインヒビターとして利用し、最終強
圧下圧延を施す方法によって大幅に改善され、それに伴
って鉄損特性も著しく向上する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、一方向性電磁鋼板の製造においては各工程の
種々の要因が磁気特性に影響を与えるため、各工程の条
件に対して極めて厳しい基準を設けている。そのため、
多大な労力が工程管理に費やされる。それにも拘らず、
原因不明の二次再結晶不良、磁気特性不良等が発生する
ことも少なくない。

この対策として、製品の二次再結晶不良発生。

磁気特性を途中段階で予測できれば、製造条件。

材質１表面性状等に由来する問題を解消して、二次再結
晶が良好で磁気特性が向上する条件下での製造が可能と
なる。しかし、これまでのところ、種々の試みにも拘ら
ず、二次再結晶不良発生、磁気特性を予測することは困
難であった。

そこで、本発明は、脱炭焼鈍後で、最終仕上げ焼鈍前の
板材がもつ結晶組織が二次再結晶不良発生、磁気特性に
大きな影響を与えるという新たな知見をもとにして、こ
の結晶組織を特定することにより、優れた磁気特性をも
つ一方向性電磁鋼板を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の一方向性電磁鋼板用板材は、その目的を達成す
るために、珪素鋼冷延鋼板を脱炭焼鈍した後、仕上げ焼
鈍前の状態で、一次再結晶粒の平均直径ｄが１５μｍ以
上で、直径の変動係数σ責平均直径ｄで規格化した分布
の標べ（偏差）が０．６以下である結晶組織を備えてい
ることを特徴とする。

更に、この特徴に加えて、圧下率８０％以下の最終、強
圧下圧延を施すことによって、−層磁気特性の優れた一
方向性電磁鋼板が得られる。

〔作用〕

本発明が対象としている一方向性電磁鋼板は、従来用い
られている製鋼法で得られた溶鋼を連続鋳造法或いは造
塊法で鋳造し、必要に応じて分塊工程を挟んでスラブと
し、引き続き熱間圧延して熱延板とし、この熱延板を必
要に応じて焼鈍した後、１回の冷延又は中間焼鈍を挟ん
だ２回以上の冷延によって最終ゲージの冷延板とし、こ
の冷延板を脱炭焼鈍する。

本発明者等は、この脱炭焼鈍後の結晶組織に着目し、脱
炭焼鈍後の鋼板（以下、これを脱炭焼鈍板という）の結
晶組織と製品の磁気特性（磁束密度）との関係を種々の
観点から広範囲にわたって研究したところ、両者の間に
極めて密接な関係があることを発見した。以下、実験結
果を基に詳細に説明する。

第１図及び第２図は、光学顕微鏡で観察した脱炭焼鈍板
の結晶組織（断面全厚）を画像解析することによ・って
求めた一次再結晶粒の平均直径ｄ　（円相光）及び直径
の変動係数σ＊が製品の磁束密度Ｂ８　に与える影響を
表したグラフである。また、第３図は、平均直径ｄ、直
径の変動係数σ＊が異なった脱炭焼鈍板の結晶組織（断
面全厚）の例である。

ここでは、ＣＯ，０２０〜０．０９０重量％、Ｓｉ３．
２〜３．３重量％、酸可溶性Ａｆ０．０１０〜０．０４
５ｍｍ％。

Ｎ　０９００３０〜０．０１００重徂％、　　Ｓ　Ｏ，
００３０〜０．０３００重量％、　　Ｍｎ　０．０７０
〜０．５００重量％を含有するスラブを１１５０〜１４
００℃に加熱し、２．３市厚の熱延板に熱延し、９００
〜１２００℃の温度で熱延板焼鈍を行い、約８８％の最
終強圧下圧延を行って最！を板厚０．２８５ｍｍの冷延
板とし、８３０〜１０００℃の温度で脱炭焼鈍を行、い
、引き続いてＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し
て最終仕上げ焼鈍を行った。

第１図及び第２図から明らかなように、平均直径ｄ≧１
５μｍで且つ直径の変動係数σ９≦０．６の範囲で、Ｂ
８≧１．８ＢＴ　の高い磁束密度が得られている。また
、第１図及び第２図は、脱炭焼鈍板の平均直径ｄ及び直
径の変動係数σ＊を適正範囲にすることによって、二次
再結晶及び磁気特性を良好とすることが可能であること
を示している。

脱炭焼３屯板の平均直径ｄ及び直径の変動係数σ争と製
品の二次再結晶不良発生、磁束密度Ｂ８　との間に第１
図及び第２図に示した関係が成立する理由については、
必ずしも明らかではないが、本発明者等は次のように推
察している。

二次再結晶の方位を含めて二次再結晶現象に影響する因
子としては、−次回結晶の結晶組織（平均直径２粒径分
布）、集合組織、インヒビター強度等がある。−次回結
晶完了後、粒成長に伴って集合組織１粒径分布に変化が
生じるので、平均直径は間接的に集合組織１粒径分布を
も表している。

また、脱炭焼鈍板の平均直径そのものは、粒界面積の総
和（単位面積当り）に逆比例する量であり、これらの粒
界エネルギーが二次再結晶粒の粒成長の駆動力となる。

したがって、平均直径は、二次再結晶現象に影響をする
と考えられる集合組織。

粒径分布１粒界面積の総和を同時に記述するパラメータ
と考えることができる。

ところで、集合組織は、二次再結晶する方位粒（（１１
０）　＜００１＞方位粒等）、二次再結晶粒を粒成長さ
せ易い方位粒（（１１１）　＜１１２＞方位粒等）、そ
れ以外の方位粒の量的割合を表し、粒径分布は、二次再
結晶粒の核化２粒成長の不均一性に影響を与え、粒界面
積の総和は、二次再結晶粒の核化。

粒成長の容易さに影響する。したがって、集合組織１粒
径分布１粒界面積の総和を同時に記述するパラメータで
ある平均直径ｄは、二次再結晶方位と強い相関があると
推察される。

他方、直径の変動係数σ９は、粒径の不均一性を表し、
直径の変動係数σ＊が高まると二次再結晶粒の核化１粒
成長が難しくなり、二次再結晶不良が発生するものと推
察される。

このように、直径の変動係数σ＊は二次再結晶の不良発
生と密接な関係にあり、脱炭焼鈍板の平均直径１は二次
再結晶が良好な場合の磁束密度と密接な関係にある。そ
こで、これらパラメータを所定範囲に制御することによ
って、高い磁束密度Ｂ、をもつ製品を歩留り良く製造す
ることが可能となる。

次いで、本発明の各要件について説明する。

本発明で使用されるスラブの成分は、特に限定されるも
のではないが、磁気特性を安定させる上で０．０２５〜
０．１００重量％のＣ及び２．５〜４．５重量％のＳｉ
　を含有していることが好ましい。また、インヒビター
構成元素として、必要に応じてＡβ、Ｎ。

Ｍｎ、　　Ｓ、　　Ｓｅ、　　Ｓｂ、　　Ｂ、　　Ｃｕ
、　　Ｂｉ、　　Ｎｂ、　　Ｃｒ。

Ｓｎ、　　Ｔｉ　等を添加することもできる。

このスラブの加熱温度は、特に限定されるものではない
が、コストの面から１３００℃以下とすることが好まし
い。

加熱されたスラブは、引き続き熱間圧延されて熱延板と
なる。この熱延板は、必要に応じて焼鈍される。次いで
、１回の冷延又は中間焼鈍を挾んだ２回以上の冷延によ
って、最ｆ％ゲージの冷延板とする。このとき、最終冷
間圧延の圧下率は、特に限定するものではないが、８０
％以上とすることが、磁束密度Ｂ８　を高める上で好ま
しい。圧下率を上記範囲とすることによって、脱炭焼鈍
板において尖鋭な（１１０］　＜００１　＞方位粒と、
これに蚕食され易い対応方位粒（（１１１）　＜１１２
＞方位粒等）を適正量得ることができる。

最終冷延された冷延板は、脱炭焼鈍された後、ＭｇＯを
主成分とする焼鈍分離剤を塗布して最終仕上げ焼鈍され
る。この最終仕上げ焼鈍前の状態は通常脱炭焼鈍板の状
態における一次再結晶粒の平均直径ｄを１５μｍ以上と
し、直径の変動係数σ９を０．６以下としている。

このような状態に結晶組織を制御する方法は、特に限定
されるものではない。たとえば、冷間圧延の圧下率、冷
間圧延前の粒径等により一次再結晶核の数を調整する方
法、インヒビター構成元素の成分範囲、スラブ加熱温度
、熱延巻取り温度。

熱延板焼鈍温度等によって脱炭焼鈍時のインヒビターの
強度を調整し、脱炭焼鈍時の粒成長を制御する方法、脱
炭焼鈍温度を調整し、粒成長を制御する方法等を採用す
ることができる。或いは、脱炭焼鈍と最終仕上げ焼鈍と
の間で焼鈍を追加的に行うことにより、結晶組織を調整
することも可能である。

焼鈍分離剤、最終仕上げ焼鈍等については、特に限定さ
れた条件が付されるものではないが、脱炭焼鈍板の適正
な結晶組織が仕上げ焼鈍の昇温中の粒成長で不適当な結
晶組織にならないように、仕上げ焼鈍の昇温中にインヒ
ビター強度が高くなるような処置（たとえば浸窒、浸硫
等）を行うことは、安定製造の上から有利である。また
、比較的低温（〜８００℃）の脱炭焼鈍で所期の結晶組
織を得るためには、脱炭焼鈍時のインヒビター強度を低
めなければならないが、このインヒビター強度が二次再
結晶を安定して行わせる上で不足のときには、仕上げ焼
鈍における上記インヒビター強化の処置が必要となる。

インヒビター強化法の一例としては、ＡＡを含有する鋼
において仕上げ焼鈍雰囲気ガスの窒素分圧を高めに設定
する方法が知られている。

平均直径ｄ≧１５μｍ、直径の変動係数σ９≦０．６と
規定したのは、第１図及び第２図から明らかなようにこ
の範囲に平均直径ｄ、直径の変動係数σ＊があるとき、
１．８８　Ｔ以上の良好な磁束密度Ｂ８　をもつ製品が
得られるためである。なお、平均直径ｄ及び直径の変動
係数σ＊の上限に関しては、特に限定されるものではな
いが、通常成分、工程条件の下で得られる平均直径ｄの
上限は５０μｍはある。平均直径ｄを５０μｍ以上にす
ると、成分の高純度化、焼鈍温度上昇等によるコストア
ップが生じて好ましくない。他方直径の変動係数σ９に
ついては、０まで許容される。

このように最終仕上げ焼鈍前の一次再結晶粒の状態を規
定したのは、脱炭焼鈍板の結晶組織が不適切なものであ
っても、脱炭焼鈍後で最終仕上げ焼鈍前に追加的に熱処
理を行って、一次再結晶粒の状態を平均直径ｄ≧１５μ
ｍ、直径の変動係数σ＊≦０６の範囲に調整すれば、良
好な磁気特性が得られるからである。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

一実施例１− ｃ　Ｏ，０５４重１％、Ｓｉ３．２５重量％、Ｍｎ０．
１５重量％、　　Ｓ　Ｏ，００５重量％、酸可溶性Ａβ
０．０２７重量％、　ＮＯ，００７８重量％を含有する
スラブを、１１５０℃の温度に加熱した後、熱延して２
．３ｔｎｒｎの熱延板とした。この熱延板を、１１５０
℃及び９５０℃の温度で熱延板焼鈍した後、圧下率約８
８％で最終板厚まで冷延して０．２８５　ｍ＋ｎの冷延
板とし、８１０℃で１５０秒保持し、次いで８３０℃、
８９０℃及び９５０℃に各々２０秒保持する脱炭焼鈍を
施した。得られた脱炭焼鈍板に、ＭｇＯを主成分とする
焼鈍分離剤を塗布し、Ｎ２２５％、　　８．７５％の雰
囲気ガス中で１０℃／時の速度で１２００℃まで昇温し
、引き続きＨ２１００％の雰囲気ガス中で１２００℃で
２０時間保持する最終仕上げ焼鈍を行った。

脱炭焼鈍後、画像解析機を用いて、脱炭焼鈍板（断面全
厚）の平均直径ｄと、直径の変動係数σ１を測定した。

第１表は、このときの画像解析結果及び製品の磁気特性
を示している。

一実施例２− ＣＯ，０５８重量％、Ｓｉ３．２８重量％、　　Ｍｎ　
０．１４重里％、　　Ｓ　Ｏ，００７重量％、酸可溶性
、ｌ！０．０２５重量％、　　Ｎｏ、　００７５重λ％
を含有するスラブを、１１５（１℃及び１２５０℃の温
度に加熱した後、熱延して２Ｊｍｍの熱延板とした。こ
の熱延板に、１１５０℃に３０秒保持し、引き続き９０
０℃で３０秒保持する熱延板焼鈍を施した。次いで、圧
下率約８８％で最終板厚まで冷延して０．２８５ｍｍの
冷延板とし、８５０℃で１５０秒保持する脱炭焼鈍を行
った。

得られた脱炭焼鈍板に、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布して、Ｎ２２５％、Ｈ＊７５％の雰囲気ガス中
で１０℃／時の速度で１２００℃まで昇温しで、引き続
きＨｚ１００％の雰囲気ガス中で１２００℃で２０時間
保持する最終仕上げ焼鈍を行った。

脱炭焼鈍後、画像解析機を用いて、脱炭焼鈍板（断面全
厚）の平均直径ｉと直径の変動係数σ中を測定した。第
２表は、このときの処理条件１画像解析結果及び製品の
磁気特性を示す。

一実施例３一 実施例２のスラブ加熱温度１２５０℃の条件で得られた
脱炭焼鈍板に、９５０℃Ｘ３０秒の熱処理を施した後、
ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布して、実施例２
の条件で最終仕上げ焼鈍を行った。

第３表は、この追加的な熱処理を１行った後の鋼板（断
面全厚）の平均直径１及び直径の変動係数σ゛を、製品
の磁束密度Ｂ６等と共に表したものである。

一実施例４ Ｃ：Ｑ、　０５６重量％、　　Ｓｉ：３．２７重量％、
　　Ｍｎ：０．１４重量％、　　Ｓ：０．００６重量％
、酸可溶性Ａ　ｆ　：Ｑ、０２７２７重量　　Ｎ’　０
．００７８重量％を含有するスラブを、１１５０℃の温
度に加熱した後、熱延して２．Ｏｍの熱延板とした。こ
の熱延板を１１２０℃に３０秒保持し、引き続き９００
℃に３０秒保持する熱延板焼鈍をした後、圧下率８９％
で最終板厚まで冷延して０．２２０ａ＋ｍの冷延板とし
、８３０℃で９０秒保持し、次いで８９０℃及び９２０
℃にそれぞれ２０秒保持する脱炭焼鈍を施した。

得られた脱炭焼鈍板に、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布し、Ｎ２２５％、　　Ｎ２１５％の雰囲気ガス
中で８８０℃まで昇温し、８８０℃から１２００℃まで
Ｎ２７５％、Ｎ２２５％の雰囲気ガス中で昇温し、引き
続きＨａ１００％の雰囲気ガス中で１２００℃で２０時
間保持する最終仕上げ焼鈍を行った。このとき、１２０
０℃までの昇温速度を１０℃／時、２５℃／時とした。

脱炭焼鈍後、画像解析機を用いて脱炭焼鈍板（断面金Ｉ
’；！　）の平均直径ｄと、直径の変動係数σ１を測定
した。第４表は、このときの処理条件１画像解析結果及
び磁気特性を示している。

（以下、このページ余白） 第４表 第５表 一実施例５一 実施例４の条件で得られた脱炭焼鈍板に、ＭｇＯを主成
分とする焼鈍分離剤を塗布し、Ｎ２２５％。

Ｎ２７５％の雰囲気ガス中、及びＮ２５０％、Ｈ２Ｓ（
１％の雰囲気ガス中で１５℃／時の速度で１２００℃ま
で昇温し、引き続合Ｈ，ｉ００％の３囲気ガス中で１２
００℃で２０時間保持する最終仕上げ焼鈍を行った。

脱炭焼鈍後、画像解析機を用い脱炭焼鈍板（断面全厚）
の平均直径ｄと、直径の変動係数σ◆を測定した。第５
表は、このときの処理条件１画像解析結果及び製品の磁
気特性を示している。

（以下、このページ余白） 一実施例６− Ｃ：０．０４５重量％、　　Ｓ　ｉ：３．２０重量　％
、　　Ｍｎ：０．０６５重量％、　　Ｓ：０．０２３重
ｆｔ％、　　Ｃｕ：０，０８重１ｉ９ｆｉ、　　ｓｂ：
０．０１８重量％を含有するスラブを１３００　ｔの温
度に加熱した後、熱延して２．６ｍａ＋の熱延板とした
。この熱延板を９００　℃に３分間保持する熱延板焼鈍
した後、圧下卑約６３％で冷延して０．９５ｍｏの冷延
板とし、次いで９５０℃に３分間保持する中間焼鈍を施
した後、圧下率７０％で最終板厚まで冷延して０．２８
５ｍｌ１１ノ冷延板とし、８１０℃、８５０を及び８９
０　ｔ　１．：２００秒保持する脱炭焼鈍を施した。得
られた脱炭焼鈍板１、：ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布し、Ｎ２２５％、　８２７５％の雰囲気ガス中
で５℃／時の速度で１２００℃まで昇温し、引き続き８
２１００％の雲囲気ガス中で１２００℃で２０時間保持
する最終仕上げ焼鈍を行った。

脱炭焼鈍後、画像解析機を用いて脱炭板（断面全厚）の
平均直径ｄと直径の変動係数σ＊を測定した。藷６表は
、このときの処理条件、ＷＪ像解析結果及び製品の磁気
特性を示している。

第６表 パラメータとしても使用することができ、後続する工程
、たとえば最終仕上げ焼鈍の条件を調整することによっ
て、製品の磁束密度を目標値に収めることも可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は脱炭焼鈍板の平均直径ｄが製品の磁束密度８日
　に与える影響を表したグラフであり、第２図は平均直
径ｄで規格化した分布の直径の変動係数σ＊が製品の磁
束密度Ｂ８に与える影響を表したグラフであり、第３図
は平均直？？ａ及び直径の変動係数σ＊が異なる脱炭焼
鈍板の結晶構造の例を示す顕微鏡写真である。 〔発明の効果〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、脱炭焼鈍後、仕上げ焼鈍前の状態で、一次再結晶粒
   の平均直径＠ｄ＠が１５μｍ以上で、直径の変動係数σ
   ＾＊が０．６以下である結晶組織を備えていることを特
   徴とする一方向性電磁鋼板用板材。