JPH02259018A - 磁束密度の高い二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、鋼板長手方向ならびに長手方向に直角な方向
に磁化容易軸＜００１＞方位を有するとともに、圧延面
（１００）面が現れている（ミラー指数で（１００１＜
００１＞と表示される）結晶粒から構成される所謂二方
向性電磁銅板の製造方法に関する。

二方向性電磁鋼板は、圧延方向ならびに圧延方向と直角
な方向に磁化容易軸（＜００１＞軸）を有し、二方向で
磁気特性が優れているので、圧延方向にのみ磁気特性が
優れている一方向性電磁鋼板に比べて二方向に磁束を流
す必要のある機器、例えば大型回転機用の磁芯材料とし
て用いると有利である。また、小型静止器の分野では一
般的に磁化容易軸を高度に集積させない無方向性電磁鋼
板が用いられているが、二方向性電磁鋼板を用いること
により、小型化・高効率化への可能性がある。

〔従来の技術〕

従来の二方向性電磁鋼板の製造技術としては、主に次の
二つの方法がある。

その一つは、特公昭３７−７１１０号公報に開示されて
いるように極性ガス例えば硫化水素を含む雰囲気中で高
温焼鈍を行い、表面エネルギーを利用して（１００）＜
００１＞方位粒を二次再結晶させる方法である。しかし
ながら、この方法は鋼板表面雰囲気を厳密に制御する必
要があり、大量生産プロセスとしては不適である。

先行技術の他の一つは、特公昭３５−２６５７号公報に
開示されているように、一方向に冷間圧延を行った後、
上記冷間圧延方向と交叉する方向に冷間圧延を施す所謂
「交叉冷間圧延法」である。しかしながらこの方法で得
られる製品の磁化特性（Ｂｓ　　；　Ｈ＝　８００Ａ／
ｍにおける磁束密度）は１．８５Ｔｅｓｌａ以下であり
、その製造工程の煩雑さに起因するコスト高に見合うだ
けの優れた磁化特性を有しないため、従来の一方向性電
磁鋼板に対抗できない。

一方向性電磁鋼板の磁化特性Ｂ、は、特公昭４０−１５
６４４号公報、特公昭５１−１３４６９号公報に開始さ
れた技術が発明されて以来袋、速に進歩し、Ｂｅ値力月
、９２　Ｔｅ５ｌａ前後の製品が市販されている。

二方向性電磁鋼板についても、磁化特性向上のため特公
昭３５−１７２０８号公報、及び特公昭３８−８２１８
号公報に改良技術が提案されたが、いずれも磁化特性の
面から、一方向性電磁鋼板等に対抗できる高磁束密度の
製品を安定して製造するに至っていない。

本発明者等の一部は、特願昭６２−２９７８２５号にお
いて、「交叉冷間圧延法」を基に窒化処理を施すことに
より一方向性電磁鋼板に匹敵する磁化特性をもつ二方向
性電磁鋼板の製造方法を提案した。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、二方向性電磁鋼板の製造において、磁束密度
が従来になく高い製品を製造するための仕上焼鈍法を提
案するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、一方向に冷間圧延を行った後、前記冷間圧延
方向と交叉する方向に冷間圧延を施すいわゆる「交叉冷
間圧延法」によって−成典結晶集合組織を調整した材料
を仕上焼鈍時に温度勾配下で二次再結晶させる際に、一
次再結晶領域と二次再結晶領域の境界を９５０〜１１０
０℃の温度域に保つことにより尖鋭な（１００）　＜０
０１＞方位粒を優先的に成長させ従来にない高磁束密度
の製品を製造する方法を提供するものである。

本発明者等の一部は、先に温度勾配下で二次再結晶を行
わせることを特徴とする磁束密度の高い一方向性電磁鋼
板の製造法を提案している（特公昭５Ｂ−５０２９５号
公報）。これは温度勾配によるサーマル・インヒビジョ
ンによって、−成典結晶粒の成長を抑え、−成典結晶組
織より尖鋭な（１１０）＜００１＞方位粒の成長を優位
にすることを狙いとしているものである。

ところが交叉圧延法によって一次再結晶集合組織を調整
した材料に温度勾配焼鈍を適用しても必ずしも（１００
１＜００１＞方位粒が優先成長せず、（１１０）＜ｕｖ
ｗ＞方位粒が優先成長して逆に磁束密度が劣化する場合
が発生した。

本発明者等は、（１００）＜００１＞方位粒を優先発達
させる条件を種々検討した結果、二次再結晶領域と一次
再結晶領域の境界領域を９５０〜１１００℃に限定する
ことにより、 （１００１＜００１＞　　方位粒が優先的に成長すると
いう新知見を見出した。

かかる事実は以下の実験によって得られたものである。

Ｃ：　０．０５５％、Ｓｉ：３．３％、酸可溶性７Ｖ：
０．０２８％、Ｎ　：　０．００７％、残部Ｆｅおよび
不可避的不純物からなる１、　８　ｍｍ厚さの熱延板を
１１２５℃で２分間焼鈍し、熱間圧延方向と同一方向に
５５％の圧下率を適用する冷間圧延を行った。次いで、
前記圧延方向と交叉する方向に５２％の圧延率を適用す
る冷間圧延を行って、０．３５　ｍｍの最終板厚とした
。この冷延鋼板を、湿水素雰囲気中８１０℃で２１０秒
脱炭焼鈍した。

次いで、ＭＨＯを主成分とする焼鈍分離剤を上記処理鋼
板に塗布した後Ｎｚ：ｌＯ％十Ｈｚ：９０％の雰囲気中
で９００℃迄１０℃／ｈｒの速度で昇温し、次いで９５
０〜１２００℃の温度域の所定の温度逸失々１５０’Ｃ
／ｈｒの速度で昇温し、該所定温度で３０時間保持し、
二次再結晶を完了させた。

こうして得られた製品のＢａ値と保持温度の関係を第１
図に、また、二次再結晶粒の結晶方位を第２図に示す。

第１図から明らかなように、９５０〜１１００℃の低い
温度域で保持して二次再結晶を完了させたものは磁束密
度（Ｂａ値）が１．８８　Ｔｅ５ｌａを越え、特に９７
０〜１０５０℃の温度域で保持し二次再結晶と完了させ
たものは、１．９２　Ｔｅ５ｌａを超える高磁束密度（
Ｂａ値）となっている。

又、第２図より、この低温度域では（１１０１＜ｕｖｗ
＞方位粒の二次再結晶が抑制され、（１００）＜００１
＞方向粒が優先的に成長していることが分かる。

従って、磁束密度の高い製品を得るためには、二次再結
晶領域と一次再結晶領域の境界領域を９５０〜１１００
″Ｃ１好ましくは９７０〜１０５０℃の低温度域に限定
し、これより高温域にならないようにすれば良い。

温度勾配下で鋼板を焼鈍すると、二次再結晶温度以上と
なって二次再結晶した領域が発生し、低温の一次再結晶
のままの領域へと成長し、二次再結晶粒成長速度に対応
する等混線にそって、その境界領域が存在し、時間経過
と共に移動していく。

従って、仕上焼鈍の昇温速度等により、一次再結晶領域
と二次再結晶領域の境界領域の存在する温度を変えるこ
とができる。

そこで、上記と同一の処理鋼板を用い、６個の加熱ゾー
ンをもつ温度勾配炉を用い次のサイクルで仕上焼鈍を行
った。

Ｎ２２５％＋Ｈ２７５％の雰囲気ガス中で９００″Ｃ迄
２０℃／ｈｒの速度で一様に昇温し、５℃／　ｃｍの温
度勾配下で５〜５０’Ｃ／ｈｒの速度で１２００″Ｃ迄
昇温し、次いでＩ（２１００％の雰囲気ガスに切り換え
て純化を行った。このようにして得られた製品の磁束密
度（Ｂａ値）と昇温速度の関係を第３図に示す。

第３図から明らかなように、昇温速度２５℃／ｈｒ以下
で１．９２Ｔｅｓ２ａ　１５℃／ｈｒ以下で１．９５Ｔ
ｅｓｌａを超える従来にない高磁束密度の製品が得られ
ることが分かる。

ここで昇温速度２５℃／ｈｒ、１５℃／ｈｒでの境界領
域の温度を調べたところ、それぞれ１０９０″Ｃ３１０
４５℃であり、前記の実験結果による推奨温度域に一致
する。

次に、同一の処理鋼板を用い、９００″Ｃ迄２゜Ｃ／ｈ
ｒの速度で一様に昇温し、その後、上限温度を１０５０
℃に設定して５℃／　ｃｍの温度勾配下で５〜５０℃／
ｈｒの昇温速度で昇温し、二次再結晶粒を成長させ、次
イテ１２００℃で２０時間Ｈｚ：１００％雰囲気ガス中
で純化を行った。

こうして得られた結果を第４図に示す。第３図と比較し
て１０５０℃の保持により、境界領域を限定することに
より、昇温速度が速い場合においても高い磁束密度の製
品が得られることが分かる。

以上、述べたように「交叉冷間圧延法」による材料を単
に温度勾配下で二次再結晶させただけでは、高磁束密度
の製品を安定して製造することばできず、一次再結晶ｆ
Ｊｂｌｉと二次再結晶領域の境界領域の温度を限定する
ことが必須の要件である。

次に本発明の実施態様を説明する。

本発明において、冷間圧延前の素材が含有する成分とし
ては、Ｓｉ：０．８〜６．８％、酸可溶性ＡＩ　：　０
．００８〜０．０４８％、残部Ｆｅおよび不可避的不純
物であり、これらを必須成分としてそれ以外は限定しな
い。

Ｓ１含有量は多いほど、製品の鉄損を下げることができ
好ましい。４．８％迄はほぼ冷間圧延が可能であり、ま
たこの量を超えるものについても６．８％迄は温間圧延
が可能であるので、６．８％を上限値とする。一方仕上
焼鈍時にα→γ変態が生ずると結晶の方向性を破壊する
から、α→Ｔ変態によって実質的に結晶の方向性に影響
を及ぼさない０．８％以上を限定範囲とする。

酸可溶性Ａｔ’は窒化物を形成し、インヒビターを形成
する。酸可溶性Ｍが０．００８〜０．０４８％の範囲で
製品のＢｅが高くなり、特に酸可溶性ｊＶ：ｏ、０１８
〜０．０３６％の範囲が望ましい。

その他のインヒビター構成元素として、Ｍ　ｎ　。

Ｓ、　Ｓｅ、　Ｂ、　Ｂｉ、　Ｎｂ、　Ｓｂ、　Ｃｕ、
　Ｔｉ等を添加することができる。

上記成分からなる素材は、通常の工程で得られる１、２
〜４．０ｍｍ厚の珪素鋼熱延板もしくは溶鋼を連続鋳造
して得られる薄帯を用いることができる。

前記熱延板又は連続鋳造薄帯は直ちに、もしくは短時間
焼鈍工程を経て冷間圧延が施される。

上記焼鈍は７５０〜１２００’Ｃの温度域で３０秒〜３
０分間行われるが、この焼鈍は、製品の磁束密度を高め
るのに有用であり、望む磁束密度の水準に対応して上記
焼鈍の採否を決めると良い。

冷間圧延工程は、基本的に特公昭３５−２６５７号公報
、或いは、特公昭３５−８２１８号公報に開示されたも
のと同じである。本発明においては、４０〜８０％の圧
下率で一方向に冷間圧延し、次いで前記方向と交叉する
方向に３０〜７０％の圧下率で冷間圧延を行う。

特に、最初の冷間圧延と交叉する方向に冷間圧延する場
合、特公昭６２−４５００７号公報に開示されている方
法によると、ストリップの形態のまま冷間圧延でき、経
済面で効果的である。

冷間圧延後の材料は、通常鋼中に含まれる微量のＣを除
去するため必要に応じ湿水素雰囲気中７５０〜１０００
℃の温度域で３０秒から１０分間の短時間の焼鈍を行う
。

このようにして得られた材料に、焼鈍分離剤を塗布し、
乾燥した後最終仕上焼鈍を施す。最終仕上焼鈍について
は前に詳細に述べた如く一次再結晶領域と二次再結晶領
域の境界領域に温度勾配を与え、この境界領域を９５０
〜１１００℃１好ましくは９７０〜１０５０℃の温度域
に保ち、二次再結晶粒を成長させ、その後純化を行う。

境界領域の温度を規定する方法については何ら限定され
るものではなく、本文中に述べた昇温速度を一定以下に
する方法、また温度保持を導入する方法等が考えられる
。

（実施例） 実施例１ 重量％で、Ｓｉ：３．４０％、酸可溶性／Ｖ：０．０２
３　％、　　Ｃ：　０．０４８　　％、Ｍｎ：０．１４
％、　Ｓ：０．００７％、　Ｎ　：　０．００７２％、
残部：Ｆｅおよび不可避不純物からなる１、６５ｍｍ厚
さの熱延板を、１０７０℃で２分間焼鈍し、熱間圧延と
同一方向に６５％圧下率で冷間圧延を行った。更に、前
記冷間圧延方向に交叉する方向に６０％の圧下率で冷間
圧延を行い、０．２３ｍｍの最終板厚とした。この冷延
板を、湿水素雰囲気中８１０℃で９０秒脱炭を兼ねる一
次再結晶焼鈍を行った。次いでＭｇＯを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍として、Ｎ２：２５％
→−Ｈｚニア５％の雰囲気中で、温度勾配置０″Ｃ／ｃ
ｍの下で１１００″Ｃ迄１０℃／ｈｒの昇温速度で昇温
し二次再結晶を完了させた。次いで１２００℃迄昇温し
、Ｈｚ：１００％に切換えて２０時間純化焼鈍を行った
。

その際温度勾配は、熱延方向、熱延と４５°方向。

熱延と直角方向に施した。

得られた製品の磁化特性は表１のとおりであり、温度勾
配の方向は本発明の効果に無関係である。

表　　　　　　　１ 熱延方向　　　１．９７　Ｔ　　　１．９６　Ｔ　　本
発明側熱延４５°方向　１．９８　Ｔ　　　１．９５７
熱延直角方向　１．９５　Ｔ　　　１．９６　Ｔ　　　
　　〃（温度勾配なし）　　１．９２　Ｔ　　　１．９
２　Ｔ　　比較例実施例２ 実施例１の冷延板を用いて、仕上焼鈍としてＮ２：２５
χ＋Ｈ２ニア５％の雰囲気中で、温度勾配なし、２’Ｃ
／ｃｍ、　　５℃／ｃｍ、１０℃／　ｃｍの温度勾配下
で、昇温速度１０℃／ｈｒで１２００℃迄昇温し次いで
純化焼鈍を行った。得られた製品の磁化特性は表２のと
おりである。

温度勾配 なし ２°（：　／　ｃｍ ５℃／　ｃｍ １０℃／　ｃｍ 表　　　　　　　２ 磁化特性Ｂ１１（Ｔ） 熱延方向　　直角方向 １．９２　Ｔ　　　１．９２　Ｔ　　比較例１．９５　
Ｔ　　　１．９３　Ｔ　　本発明例１．９７　Ｔ　　　
１．９６　Ｔ １．９８　Ｔ　　　１．９６　Ｔ 備考 これより、２°（：　／　ｃｍの温度勾配により効果が
あり、特に５℃／　ｃｍ以上で顕著に磁束密度が高くな
ることが分かる。

実施例３ 実施例１の冷延板を用いて、仕上焼鈍としてＮ２：２５
χ＋Ｎ２ニア５％の雰囲気中で次の３つの焼鈍サイクル
で行った。

（八）温度勾配５℃／ｃｍの下で、１２００℃２００″
Ｃ迄３ｒで昇温 （Ｂ）　　９００℃迄−様に３０℃／ｈｒで昇温、次い
で５℃／　ＣＴ１１の温度勾配の下で１１００℃１００
″Ｃ迄２ｒで昇温、二次再結晶完了後−様に３０℃／ｈ
ｒで１２００”Ｃ迄昇温 （Ｃ）　　９００℃迄−様に３０℃／ｈｒで昇温、次い
で５°（１：　／　ｃｍの温度勾配の下で１２００″Ｃ
迄５℃／ｈｒの速度で昇温 ついで、１２００℃でＮ２　：　　１００％に切り換え
、２０時間純化焼鈍を行った。

得られた製品の磁化特性は表３のとおりであった。

表　　　　　　　３ 第１図 （発明の効果） 本発明は、以上述べたように、従来得られなかった高い
磁束密度の二方向性電磁鋼板を安定して製造できるので
、その工業的効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、仕上焼鈍における保持温度（二次再結晶温度
）と磁束密度の関係を示した図、第２図は、（ａ）１０
ｏｏ′ｃ　、　（ｂ）ｔ２ｏｏ℃（７）温度で保持し、
二次再結晶を完了させた製品の結晶方位を示す（２００
）極点図、第３図は、仕上焼鈍における昇温速度と磁束
密度の関係を示した図、第４図は、仕上焼鈍において１
０５０℃の上限温度を設定した場合の昇温速度と磁束密
度の関係を示した図である。 最終仕上げ焼銑保持渫庭

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％でＳｉ；０．８〜６．８％、酸可溶性Ａｌ
   ；０．００８〜０．０４８％、残部Ｆｅ及び不可避的不
   純物からなる鋼板に、圧下率４０〜８０％で冷間圧延し
   、更に前記冷延方向と交叉する方向に圧下率３０〜７０
   ％で冷間圧延し、次いで７５０〜１０００℃の温度域で
   一次再結晶焼鈍を行った後、仕上焼鈍を施すに際し、一
   次再結晶領域と二次再結晶領域の境界領域に温度勾配を
   与え、この境界領域を９５０〜１１００℃の温度域に保
   つことを特徴とする磁束密度の高い二方向性電磁鋼板の
   製造方法。
2. （２）一次再結晶焼鈍を湿水素雰囲気中で行う請求項１
   記載の磁束密度の高い二方向性電磁鋼板の製造方法。
3. （３）鋼板に与える温度勾配が１ｃｍ当たり２℃以上で
   ある請求項１または２記載の磁束密度の高い二方向性電
   磁鋼板の製造方法。