JPH02259016A - 表面脹れ欠陥の無い一方向性電磁鋼板の製造法 - Google Patents

表面脹れ欠陥の無い一方向性電磁鋼板の製造法

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JPH02259016A
JPH02259016A JP1082233A JP8223389A JPH02259016A JP H02259016 A JPH02259016 A JP H02259016A JP 1082233 A JP1082233 A JP 1082233A JP 8223389 A JP8223389 A JP 8223389A JP H02259016 A JPH02259016 A JP H02259016A
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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) 本発明は表面脹れ欠陥の無い一方向性電磁鋼板を工業的
に安定してかつ安価に製造する方法に関するものである
(従来の技術) 一方向性電磁鋼板は鋼板面が(110)面で、圧延方向
が<100>軸を有するいわゆるゴス方位〔ミラー指数
で(110)<001>方位と表す〕を持つ結晶粒から
構成されており、軟磁性材料として変圧器、および発電
機用の鉄心に使用される。
この鋼板は磁気特性として磁化特性と鉄損特性が良好で
なければならない。磁化特性の良否は、かけられた一定
の磁場力で鉄心内に誘起される磁束密度の大小で決まり
、その磁束密度の大きさは鋼板結晶粒の方位を(110
)<001>に高度に揃えることによって達成出来る。
鉄損は鉄心に所定の交流磁場を与えた場合に熱エネルギ
ー止して消費される電力損失であり、その良否に対し磁
束密度、板厚、不純物量、比抵抗、結晶粒の大きさ等、
が影響する。特に、磁束密度の大きい鋼板は電気機器を
小さく出来、また鉄損も少なくなるので望ましい。
ところで一方向性電磁鋼板は熱間圧延と冷間圧延と焼鈍
との適切な組合せにより最終板厚になった鋼板を仕上高
温焼鈍することにより、(110)<001>方位を有
する一次再結晶粒が選択成長するいわゆる二次再結晶に
よって得られる。二次再結晶は二次再結晶前の鋼板中に
微細な析出物、例えばMnS、  Aj N 、  M
nSe等、が存在すること、あるいはSn、 Sb、 
 P、等の粒界存在型の元素が存在することによって達
成される。これら析出物及び粒界存在型の元素はメイ 
アンド ターンプル(J、E May and D、T
urnbull) (トランスアクションズ・メタラジ
カル・ソサイエティ・ニーアイエムイー Trans、
Met、Soc、AlME212(195B)p769
/781)によって説明されているように、仕上高温焼
鈍中の(IIO)<001>方位以外の一次再結晶粒の
成長を抑え、(110)<ool>方位粒を選択的に成
長させる機能を持つ。このような粒成長の抑制作用を、
−船釣にはインヒビター効果と呼んでいる。したがって
当該分野の研究開発の重点課題は、如何なる種類の析出
物あるいは粒界存在型の元素を用いて二次再結晶を安定
させるか、そして正確な(110) <001>方位粒
の存在割合を高めるためにそれらの適切な存在状態をい
かに達成するかにある。析出物の種類として、エム・エ
フ・リットマン(M、F、Littmann)は特公昭
303651号公報に、メイ アンド ターンプルはト
ランスアクションズ・メタラジカル・ソサイエティ・ニ
ーアイエムイー212(1958) p769/781
にMnSを、田中、板金は特公昭33−4710号公報
にAjNを、フィードラ−はトランスアクションズ・メ
タラジカル・ソサイエティ・ニーアイエムイー221 
(1961)p1201/1205ニVNを、今生らは
特公昭51−13469号公報にMnSeを、ファスト
はフィリップ リザーチレポート(1956) 11.
p490にSi3N、を述べており、その他TtS、 
CrS+ CrC,Nbc、 5102等も公表されて
いる。又、粒界存在型の元素として、日本金属学会誌2
7 (1963) p186、(斉藤達雄)に八s、 
Sn、 Sb等が述べられているが、工業生産において
は、これら元素単独で使用される例は無く、いずれも析
出物と共存させて、その補助的効果を狙って使用される
。したがって、一方向性電磁鋼板の製造に当って、いか
なる種類の析出物を利用するがが、高度に(110)<
001>方位に揃え、かつ工業的に安定生産を可能にす
ることの鍵となる。
上記要約からも明らかなように高磁束密度((110)
<□o1>方位の高集積度)を得るためには、析出物を
微細で均一、かつ多量に仕上高温焼鈍前の鋼板中に存在
させることが必要である。このために、今までにも多く
の技術が開示され、その中で素材成分、および熱処理条
件が制御されて来た。さらに、高磁束密度材を得るため
には、析出物の制御と同時に、その析出物の特性に合致
すべく圧延、熱処理の適切な組合せにより二次再結晶前
の一次再結晶組織の性状を制御することが重要である。
(発明が解決しようとする課題) 現在、工業生産されている代表的な一方向性電磁鋼板製
造法として3種類ある。
第1の技術はエム・エフ・リットマンによる特公昭30
−3651号公報に示されたMnSを用いた二面冷延工
程であり、第2の技術は川口、板金による特公昭40−
15644号公報に示されたAlN+MnSを用いた最
終冷延工程を80%以上の強冷延率とする工程であり、
第3の技術は今生等による特公昭5113469号公報
に示されたMnS (または、およびMn5e)+sb
を用いた二面冷延工程である。上記技術はいずれもが、
析出物を微細、均一に制御する手段として熱間圧延に先
立つスラブ加熱温度を第1の技術では1260℃以上、
第2の技術では特開昭4851852号公報に示すよう
に素材Silによるが3%Siの場合で1350℃1第
3の技術では特開昭5120716号公報に示されるよ
うに1230℃以上、高磁束密度の得られる実施例では
1320℃といった極めて高い温度にすることによって
粗大に存在する析出物を一旦固溶し、その後の熱間圧延
中、あるいは熱延板焼鈍処理中に微細に析出させている
。スラブ加熱温度を上げることはスラブ加熱時の使用エ
ネルギーの増大、ノロの発生による歩留低下および補修
費の増大、さらには特公昭57−41526号公報に示
されるように二次再結晶不良が発生するために連続鋳造
スラブが使用出来ない、等低コスト製造工程を実現する
上で解決すべき本質的な課題を抱えている。最近、特公
昭62−45285号公報は1回冷延法をベースに最終
冷延後の窒化処理で、 (/V、5i)N析出物を形成させ、これを二次再結晶
に対するインヒビターとして機能させることにより、高
温スラブ加熱を不用とする技術を開示した。
これは、低コスト製造プロセスへの新しい展開をもたら
すものである。この技術をベースに、更に低コストにす
るための一つの方法は、特公昭6245285号公報に
開示されているように、熱延板焼鈍工程を省略すること
である。しかしながら、この熱延板焼鈍工程を省略し、
熱延板を直接に冷延すると磁束密度が劣化することは勿
論、最終成品に表面脹れ欠陥が発生し、製品にならない
という致命的問題が生じる。
本発明は、窒化処理によって形成させた(Al。
5i)Nを利用する一回冷延工程において、熱延板焼鈍
工程を省略し、直接に冷延した場合に発生ずる最終成品
の表面膨れ欠陥を解消し、さらに磁束密度劣化の改善を
しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明者等は最終成品の表面脹れ欠陥の発生原因、さら
に、磁束密度の劣化の主な原因が線状二次再結晶不良の
発生によることを明らかにし、この両者は冷間圧延ロー
ル直径を一定以上の大きさにすることによって解消する
ことを見い出した。
冷間圧延ロール直径と表面脹れ欠陥そして線状二次再結
晶不良との関係を以下に説明する。
重量比でC: 0.045%、 St : 3.30%
、 Mn : 0.14%、 P : 0.022%、
 S : 0.007%、酸可溶性M:0.031%、
 T、N  :o、oo7a%、残部:Feおよび不可
避的不純物から成る連続鋳造スラブを1iso”cg加
熱後、2.3 turnの熱延板とし、酸洗し、0.3
0 mmまで冷間圧延し、850℃X120sec間、
湿水素中で脱炭焼鈍し、MgO+3χTi(h+7X窒
化フェロマンガンを塗布し、乾燥し、1200℃X20
hrの仕上高温焼鈍を行った。この時の冷間圧延時のロ
ール直径を60nwn、 100 mm、 150 m
m、 270. mm、 490 mmとして、それぞ
れのロールを用いて冷間圧延した時の成品の表面脹れ欠
陥と、線状二次再結晶不良との発生程度を第1図に示し
た。第1図から分かるように、冷間圧延ロール直径が1
50mm以上では、表面脹れ欠陥と線状二次再結晶不良
のいずれもが解消する。
本発明者等は次にこれら欠陥発生原因を解明するために
工程処理途中の鋼板金属組織を調査した。
第2図はロール直径100mmの場合の成品の鋼板表面
マクロ組織である。図中央の円で囲んだ部分が表面脹れ
欠陥であり、さらにその圧延方向延長部分に並んで線状
二次再結晶不良も発生している。この表面脹れ部の延長
上(第2図の矢印部)に隣接した冷延板、脱炭焼鈍板の
圧延方向と直角断面の顕微鏡組織をそれぞれ第3図(Δ
)、 (B)に示す。冷延板の厚板中心近傍に黒く見え
るのは微少な割れであり、この部分が脱炭焼鈍板では若
干大きくなっている。このような割れ部が著しい場合に
最終成品では表面脹れとなり、その軽度の場合に線状二
次再結晶不良の原因になるものと思われる。なお、第1
図に示した表面脹れ欠陥、線状二次再結晶不良の発生は
、冷延前に1120℃X 2 minの熱延板焼鈍を行
なうことにより、ロール直径の大きさに拘らず、全く無
い。
このように、本発明は、スラブ加熱温度の低い熱延板を
素材として、熱延板焼鈍なしで直接に強冷延する一方向
性電磁鋼板製造工程において、最終成品に表面脹れ欠陥
及び線状二次再結晶不良が発生することを初めて知見し
、その原因究明と解決手段を開示するものである。
以下、本発明の構成要件の限定理由を実施態様に基づい
て説明する。
本発明で用いる溶鋼は転炉、電気炉等その溶製方法を問
わないが、成分として次の含有量範囲にある必要がある
Siは1.5%未満では仕上高温焼鈍時にα→γ変態が
あるため、結晶方位が破壊されるので、1.5%以上と
した。Si量は多くなると鉄損は減少して望ましいが、
磁束密度はむしろ減少する。約6.65%前後で最高鉄
損となり、それ以上増やしてもむしろ磁束密度が劣化す
るので上限を6.7%迄とした。Si量が増加すると脆
性が著しく、4.5%前後以上で特に冷延割れは増加す
るが、圧延時の鋼板温度を衝撃試験の遷移温度、例えば
6.5%で280℃前後、以上で行なえば、基本的には
可能である。
本発明では二次再結晶に必要な析出分散相として(jV
、5t)Nを主に用い、必要に応じてAlNを補助とす
る。従って、必要析出分散相量を確保するために酸可溶
性Alとして0.012%以上を含有させる。酸可溶性
Nが0.040%を超えると二次再結晶の発現が不安定
になる。
T(total)、 Nについては、0.0095%を
超えると鋼板表面にブリスターと呼ばれる脹れ状の欠陥
が発生するので0.0095%以下とした。T、Nの下
限については、その量が少ない場合には途中工程処理条
件、例えば窒化量、を調節する事で対処可能であるので
、特に限定しない。しかし、通常の溶製法で特別な処理
を付加しない場合、不純物として0.0025%程度含
有される。
Sについては、本発明がインヒビターとしてMnSの利
用を考えていないので、特に限定する必要は無く、むし
ろMnSが存在すると、後工程での窒化処理による(j
V、5i)Nの析出核となり、粗大になるので影響を有
効に活かすためには、低い方が望ましい。特にスラブ加
熱温度の高い場合に、MnSが全体に密に存在すること
になるので、(Al。
5i)Nの析出制御が困難になり望ましくない。Sが0
.014%以下になると、MnSとしての影響は小さく
なり、By(θ/m)が1.88 Te51a以上にな
り望ましい。
なお、Cについては0.025%以上でより高磁束密度
となるが、それ未満で行なっても充分に二次再結晶する
。むしろ、Cが0.025%未満になると、表面脹れ欠
陥が著るしくなり、本発明で採用する冷間圧延条件でな
いと、はとんど製品とならず、本発明の効果は顕著であ
る。
上記限定成分以外は残部Feおよび不可避的不純物であ
るが、本発明の主旨を変えない条件であれば、他目的で
の元素添加は差支えない。
次に、このような成分範囲にある珪素鋼スラブを熱延板
とする。
本発明は、後工程で窒化処理により形成させた(Al、
5i)Nを二次再結晶に対するインヒビターとして利用
する技術を基盤とするので、AlとNとを完全には溶体
化しない温度域にスラブ加熱することを特徴とする特に
、本発明は、今迄にない低コストでの製造を目的として
いる事から、スラブ加熱時にノロ発生の全く無い128
0℃未満が望ましい。このような低温スラブ加熱による
本発明は、当然次のような方法で熱延板を作ることも可
能である。最近の連続鋳造技術の進歩により連続鋳造の
生産性が連続熱延機の能力に匹敵するほど大きくなった
ため、連続鋳造機と連続熱延機上直結して材料を流して
も、熱延機の材料待ち時間が無くなった。そこで、連続
鋳造後にスラブを冷却することなく、スラブ顕熱を利用
して直接に熱延する方法、あるいはスラブ温度特に表面
温度が若干下がった場合には復熱炉に装入した後に熱延
する方法を容易に採用出来る。このようにして得られた
熱延板は、熱延板焼鈍なしに、酸洗等により表面スケー
ル除去後に、直接最終製品厚に冷間圧延される。冷延率
が80%以上で高磁束密度となるが、本発明では特に限
定しない。この時の冷間圧延ロール直径が150mm以
上で、完全に表面脹れ欠陥が解消する。すなわち、鋼中
C量が低い場合、熱延時のスラブ加熱温度が低い場合、
に特に表面脹れ欠陥が著しいが、このような場合でも1
50mm以上のロール直径であれば問題無い。このロー
ル直径の効果ば冷間圧延の初期に大きく、例えば冷間圧
延率でほぼ35%を超えた圧下範囲では冷間圧延ロール
直径が大きくても、小さくても表面脹れ欠陥発生程度に
殆んど差がなくなる。
かくして得られた冷延板は次いで脱炭焼鈍される。脱炭
焼鈍工程は一次再結晶及び脱炭を行わせると同時に、成
品表面のフォルステライト系絶縁皮膜の形成に必要な5
i02を含む酸化膜を生成させる役割を持っている。
脱炭焼鈍後の鋼板表面には仕上高温焼鈍時における焼付
防止、及びフォルステライト系絶縁皮膜形成のためにM
gOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布・乾燥する。引き
続いて、仕上高温焼鈍を行なう。この工程は二次再結晶
、フォルステライト系皮膜形成および純化を目的として
おり、通常1100℃以上、5hr以上水素又は水素を
含んだ混合雰囲気中で行なう。
本発明は以上の構成に加え、脱炭焼鈍から仕上高温焼鈍
の二次再結晶開始前進のいずれかの過程で窒化処理する
事を必須条件とする。すなわち、本発明では、二次再結
晶配向度制御に必要な析出分散相は冷間圧延後の窒化処
理により形成されるものであり、この方法によって、始
めて熱延板焼鈍なしでも高磁束密度一方向性電磁鋼板の
製造が可能になる。これに対し、高温スラブ加熱をベー
スとする従来の技術では、この熱延板焼鈍によりAlN
析出物制御を必須とするので、本発明の目的である熱延
板焼鈍の省略は不可能である。
窒化処理は、冷延後の脱炭焼鈍雰囲気に窒化能のあるア
ンモニアを添加する、脱炭焼鈍完了後に窒化雰囲気で追
加焼鈍する、焼鈍分離剤中に窒化能のある化合物、例え
ば窒化フェロマンガン、窒化フェロクロムを添加する、
さらには仕上高温焼鈍の二次再結晶発現までの加熱中に
窒化を促進する雰囲気条件とする、等いずれも有効であ
る。
(実施例) (実施例1) C: 0.043%、 Si : 3.27%、 Mn
 : 0.13%、P:0.012%、 S :0.0
07%、酸可溶性Al: 0.029χ。
T、N  :0.0082%、残部:Feおよび不可避
的不純物から成る連続鋳造スラブを1150℃と135
0℃にそれぞれ加熱後、2.3 mmの熱延板とし、酸
洗し、ロール直径100m+nと150mmの冷間圧延
ロールで0、30 mmに冷間圧延し、850℃X12
0secにて、湿水素中で脱炭焼鈍し、MgO+3χT
iO□+7z窒化フエロマンガンを塗布し、乾燥し、1
200℃×20hrの仕上高温焼鈍を行なった。この成
品の表面脹れ欠陥と線状二次再結晶不良の発生程度と磁
束密度を第1表に示す。
第1表から分るように、スラブ加熱温度が高い場合に表
面脹れ欠陥は発生し難く、低い場合は発生し始めるが、
冷間圧延ロール直径が150mmでは発生しない。又、
磁性はスラブ加熱温度が低く、ロール直径150mmの
場合が優れている。
(実施例2) 実施例1のスラブ加熱温度1150℃の熱延板について
、酸洗し、 (A)ロール直径150++unで15%だけ冷間圧延
後、ロール直径60mmで0.30 mmまで冷間圧延 (B)ロール直径150闘で40%だけ冷間圧延後、ロ
ール直径60mmで0.30胴まで冷間圧延 (C)ロール直径60mmで0.30 mmまで冷間圧
延、 の3種類の冷間圧延後、850℃X120secにて、
湿水素中で脱炭焼鈍し、MgO+3χTiO,+7χ窒
化フエロマンガンを塗布し、乾燥し、1200℃X20
hrの仕上高温焼鈍を行なった。この成品の表面脹れ欠
陥の発生程度と磁束密度を第2表に示す。
第2表 第2表から分るように、(B)条件のように直径の大き
いロールで40%の冷間圧延後に小径ロールで最終板厚
まで仕上げた成品は表面脹れ欠陥も無く、磁性も良好で
あるが、(A)条件のように大径ロールでの冷間圧延が
15%で、その後小径ロールで最終板厚まで仕上げた成
品、又(C)条件のように最初から最後まで小径ロール
で冷間圧延したものは表面脹れ欠陥が発生し、磁束密度
も悪い。
(実施例3) C: 0.046%、 St : 3.32%、 Mn
 : 0.12%、P:0.022%、酸可溶性/14
: 0.029χ、 T、N  :0.0082%。
残部Feおよび不可避的不純物を含み、さらにSをそれ
ぞれ0.013%と0.021%とを含む2種類の連続
鋳造スラブを鋳造後、表面温度1040℃の段階で熱延
し、2.3 mmの熱延板とし、酸洗し、ロール直径2
70mmで0.30胴まで冷間圧延し、830℃X12
0secにて湿水素中で脱炭焼鈍し、アンモニア含有水
素雰囲気中で窒化焼鈍をし、MgO+3χTi(hを塗
布し、乾燥し、1200℃X20hrの仕上高温焼鈍を
行なった。この成品の表面脹れ欠陥の発生程度と磁束密
度を第3表に示す。
第3表 第3表から分るように鋼中Sのいずれについても表面脹
れ欠陥の発生な無いが、鋼中Sの0.021χと多い場
合は磁束密度が鋼中Sの低いものに比べ劣る。
(発明の効果) 以上、詳述したように、本発明に従い、低温スラブ加熱
による製造技術を基盤に、熱延板焼鈍を省略して、直接
に冷間圧延する製造工程で表面脹れ欠陥がなく、しかも
磁束密度の劣化のほどんどない成品を、工業的に極めて
低コストで製造することができるので、本発明は工業的
に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図はC: 0.045%、Si:3.30%、 M
n : 0.14%、  P : 0.022%、  
S : 0.007%、酸可溶性Aj2:0.031%
 T、N  :0.0078%、残部;Feおよび不可
避的不純物から成る連続鋳造スラブを1150℃に加熱
後、2.3 mmの熱延板とし、酸洗し、ロール直径が
それぞれ60mm、100mm、150mm、270m
m、490mmである冷間圧延ロールで0.30 mm
まで冷間圧延し、850’CX 120secにて湿水
素中で脱炭焼鈍し、M[O(3χTiO□17χ窒化フ
エロマンガンを塗布し、乾燥し、1200℃X20hr
の仕上高温焼鈍を行なった時の成品の表面脹れ欠陥と線
状二次再結晶不良の発生程度をロール直径との関係で示
す図である。 第2図は第1図中の冷間圧延ロール直径が100mmの
場合の成品の鋼板表面マクロ金属組織を示す写真図であ
る。 第3図(A)、 (B)は第2図の表面脹れ欠陥の圧延
方向延長上に隣接した冷延板、および脱炭焼鈍板の顕微
鏡金属組織を示す写真図である。 手続補正書(自発) 平成1年5 月24日 特許庁長官 吉 1)文 毅 殿 1、事件の表示 平成1年特許願第82233号 2、発明の名称 表面脹れ欠陥の無い一方向性電磁鋼板の製造法3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目6番3号 (665)新日本製鐵株式會社 代表者 齋  藤    裕 4゜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%でSi:1.5〜6.7%、酸可溶性Al
    :0.012〜0.040%、N≦0.0095%、残
    部Feおよび不可避的不純物からなる珪素鋼スラブをス
    ラブ中のAlとNが完全には溶体化しない温度域で加熱
    し、熱間圧延し、1回の冷間圧延工程により最終板厚と
    し、次いで湿水素中で脱炭焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布し
    、二次再結晶と純化を目的とした仕上高温焼鈍を行なう
    ことからなり、しかしてその際、さらに脱炭焼鈍から二
    次再結晶開始迄のいずれかの過程で窒化処理を行なう一
    方向性電磁鋼板の製造法において、冷間圧延を、熱延板
    焼鈍することなく直接に行ない、その時の冷間圧延ロー
    ルの直径を150mm以上とすることを特徴とする表面
    脹れ欠陥の無い一方向性電磁鋼板の製造法。
  2. (2)熱延に際してのスラブ加熱を1280℃未満の温
    度で行なう請求項1記載の表面脹れ欠陥の無い一方向性
    電磁鋼板の製造法。
  3. (3)鋳造スラブを冷却することなく、スラブ顕熱を利
    用して直接熱間圧延する請求項1記載の表面脹れ欠陥の
    無い一方向性電磁鋼板の製造法。
  4. (4)珪素鋼スラブのS量を重量%で0.014%以下
    とする請求項1〜3の何れかに記載の表面脹れ欠陥の無
    い一方向性電磁鋼板の製造法。
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