JPH02274815A - 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磁気特性
の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法に関する。

〔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８００　Ａ／ｍにおける
磁束密度Ｂ８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１−当りの鉄損Ｗ＋ｙ／ｓ。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ぼ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、最終仕上焼鈍工程で二“成典
結晶を起こさせ、鋼板面に（１１０１、圧延方向に＜０
０１＞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＜００１＞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、ＭｎＳ
、ＶＮ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通常熱延
後組織の不均一化、析出処理等を目的として熱延板焼鈍
が行われている。例えばＡＩＮを主インヒビターとする
製造方法においては、特公昭４６−２３８２０号公報に
示すように熱延板焼鈍において／ＩＪＮの析出処理を行
ってインヒビターを制御する方法がとられている。

通常一方向性電磁鋼板は鋳造−熱延一焼鈍一冷延一説炭
焼鈍一仕上焼鈍のような主工程を経て製造され、多量の
エネルギーを必要としており、加えて普通鋼製造プロセ
ス等と比較して製造コストも高くなっている。

近年多量のエネルギー消費をするこのような製造工程に
対する見直しが進められ、工程、エネルギーの簡省略化
の要請が強まってきた。このような要請に答えるべくＶ
Ｎを主インヒビターとする製造方法において、熱延板焼
鈍でのＡＺＮの析出処理を、熱延後の高温巻取で代替す
る方法（特公昭５９−４５７３０号公報）が提案された
。確かにこの方法によって熱延板焼鈍を省略しても、磁
気特性をある程度確保することはできるが、５〜２０ト
ンのコイル状で巻取られる通常の方法においては、冷却
過程でコイル内での場所的な熱履歴の差が生じ、必然的
にＡｊＮの析出が不均一となり最終的な磁気特性はコイ
ル内の場所によって変動し歩留が低下する結果となる。

他方、ＡｊＮをインヒビターとして利用した圧下率８１
〜９５％の１回強圧下冷間圧延法による高磁束密度一方
向性電磁鋼板の製造において、熱延板焼鈍後急冷し、上
記強圧下冷間圧延時に時効処理を施すことにより磁気特
性が向上することが報告されている（特公昭５４−１３
８４６号公報）。また、２回以上の冷間圧延を行ない一
方向性電磁鋼板を製造する方法において、最終冷間圧延
前の工程である中間焼鈍後急冷し、かつ、最終冷間圧延
時に時効処理を施すことによって磁気特性が向上するこ
とが報告されている（特公昭５６−３８９２号公報）。

また、圧下率４０〜８０％の最終冷間圧延を行なう２回
冷延法で一方向性電磁鋼板を製造する方法において、１
回目の冷間圧延時、２回目の冷間圧延時に時効処理を施
すことにより磁気特性が向上することが報告されている
（特開昭５８−２５４２５号公報） しかし、上記の技術では、熱延板焼鈍を施すことなく、
１回冷延法で優れた磁気特性を安定して得ることは困難
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、その目的を達成するために通常の成
分からなる珪素鋼スラブを熱延後７００　’Ｃ未満で巻
取り、次いで、熱延板焼鈍を施すことなく、圧下率８０
％以上の冷延を行うに際し、該′冷延における複数バス
のパス間の少くとも１回鋼板を５０〜５００℃の温度範
囲で１分以上の時間保持し、引き続きこの冷延板に脱炭
焼鈍、最終仕上焼鈍を施すことを特徴とする。

〔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銅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、次いで熱延板焼
鈍を施すことなく圧下率８０％以上の冷延、脱炭焼鈍、
最終仕上焼鈍を順次行うことによって製造される。

本発明者は、熱延後の巻取及び冷延工程に着目し、種々
の観点から広範囲にわたって研究したところ、巻取温度
と冷延方法との組み合わせが磁気特性に密接に関係して
いることを見出した。以下実験結果を基に詳細に説明す
る。

第１図に熱延後の巻取温度と磁束密度との関係を示す。

この場合出発素材として、Ｃ：　０．０５４重量％、　
Ｓｔ　：　３．２８重量％、酸可溶性Ａ７　：　０．０
２８重量％、　Ｎ　：　０．００８１重量％、　Ｓ　：
　０．００７重量％、Ｍｎ：０．１４重量％を含有し、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる４０閣厚のスラブ
を１１５０℃に加熱し、６パスで２６３Ｍ厚とし、次い
で　水冷と空冷を種々組み合わせて２０〜９００℃まで
冷却し、各温度（巻取温度）で１時間保定して炉冷（冷
却速度的０．０１℃／５ｅｃ）する巻取シミュレーショ
ンを施した。

次いで、この熱延板に熱延板焼鈍を施すことなく圧下率
約８５％の強圧下圧延を施すに際し、板厚１．６　ｎｕ
ｓ、　０．８　ａｍの時点で２００℃に５分間保持する
パス間時効を行い０．３３５　ｍ厚の冷延板とした。次
いで、この冷延板に、８４０　’Ｃに１５０秒保持する
脱炭焼鈍を行い、引き続きＭｇＯを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布して最終仕上焼鈍を行った。

第１図から明らかなように熱延後の巻取温度が７００℃
未満の場合にＢ、≧１．８８Ｔの高い磁束密度が得られ
ている。

次に第２図に、冷延でのパス間時効温度と磁束密度との
関係を示す、この場合、第１図で説明した熱延板のうち
、巻取温度が５５０℃の鋼板に熱延板焼鈍を施すことな
く、圧下率約８５％の強圧下圧延を施して０．３３５　
ｍ厚とするに際し、そのパス間に２回各温度に５分間保
持する時効処理を行った。しかる後この冷延板に公知の
方法で脱炭焼鈍。

ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍を
施した。

第２図から明らかなようにバス間時効温度が５０〜５０
０℃の範囲でＢ、≧１．８ＢＴの高い磁束密度が得られ
ている。

次に第３図に冷延でのパス間時効の保持時間と磁束密度
との関係を示す。この場合、第１図で説明した熱延板の
うち、巻取温度が５５０℃の鋼板に熱延板焼鈍を施すこ
となく、圧下率約８５％の強圧下圧延を施して０．３３
５　ｍｍ厚とする際に、板厚１．４　ｎｕｎと０．７　
ａｍの時点で２００℃に種々の時間保持した。

第３図から明らかなように、パス間時効時間１分以上の
範囲でＢ、≧１．８８Ｔの高い磁束密度が得られている
。

熱延後の巻取温度と冷延でのパス間時効を組み合わせる
ことによって磁束密度が向上する理由については必ずし
も明らかでないが、本発明者らは次のように推察してい
る。

従来の冷延におけるパス間時効による製品の磁気特性向
上効果は、固溶Ｃ，Ｎが冷延によって形成される転位等
欠陥部に固着する作用、又は微細炭化物、微細窒化物に
よる転位運動の妨害作用によって変形機構に影響を与え
たことによると考えられている。従って、冷延前に固溶
Ｃ，Ｎ、微細炭化物、微細窒化物を形成させるための熱
処理と急冷（例えば冷却速度５℃／ｓｅｃ以上）が前提
とされている。

一方、通常の熱延の巻取後の冷却は、５〜２０ＴＯＨの
コイル状で空冷されるため、冷却速度は例えばｏ、ｏｏ
ｓ℃／ｓｅｃ程度と極めて遅い。従って、熱延板焼鈍を
施さないことを前提とする本発明の場合、従来の冷延に
おけるパス間時効において、必要とされる固溶Ｃ，Ｎ、
数１００Å以下のε−炭化物等微細炭化物、　ＦＩ６Ｎ
４等微細窒化物が冷延前に十分形成されているとは考え
られない、他方、巻取後の冷却中にはＦｅｚＣ等が粒界
９粒界近傍、又は粒内析出物（例えば、ＭｎＳ、ＡｊＮ
等）を核とじてその周囲に析出する。このＦｅＩＣ等が
比較的小さい（例えば１！Ｍ以下）場合には、冷延時に
一部解離固溶して、固溶Ｃ，Ｎが冷延時に新たに形成さ
れることは可能である。本発明における効果が７００℃
以上の高温巻取の場合に得られないのは、高温巻取後の
冷却時にＦｅ、Ｃ等が粗大化しやすく、引き続く冷延で
の解離固溶が不十分となるためと考えられる。従って、
本発明の効果は、熱延の巻取後の冷却中に形成される比
較的小さいＦｅ５Ｃ等が冷延時に一部解離固溶して、固
溶Ｃ，Ｎが新たに形成され、バス間時効時に冷延によっ
て形成される転位等欠陥部に固着し、変形機構に影響を
与えたことによると考えられる。この影響は冷延時変形
帯の形成を容易とし、冷延再結晶時に（１１０１＜００
１＞方位粒を増加せしめ磁気特性を向上させるものと考
えられる。

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は重量でＣＦ　０．０２１〜
０．１００％、Ｓｔ：２．５〜４．５％ならびに通常の
インヒビター成分を含み残余はＦｅおよび不可避的不鈍
物よりなる。

次に上記成分の限定理由について述べる。Ｃは０．０２
１％未満になると二次再結晶が不安定となり、二次再結
晶した場合でもＢｓ　＞１．８８（Ｔ）が得がたいので
、０．０２１％以上とした。また、０．１００％を超え
ると脱炭不良が発生して好ましくない。又Ｓｉについて
は４．５％を超えると冷延が困難となり好ましくなく、
２．５％未満では良好な磁気特性を得ることが困難とな
り好ましくない。また、インヒビター構成元素として、
必要に応じてｋｌ、　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、引き続き熱延されて熱延板となる
。

熱延工程は通常１００〜４００　ｔｍ厚のスラブを加熱
した後いづれも複数回のパスで行う粗圧延と仕上圧延よ
り成る。粗圧延の方法については特に限定するものでは
なく通常の方法で行われる。仕上圧延は通常４〜１０パ
スの高速連続圧延で行われる。

通常仕上圧延の圧下配分は前段が圧下率が高く後段にい
くほど圧下率を低げて形状を良好なものとしている。圧
延速度は通常１００〜３０００ｍ／ｍｉｎとなっており
、パス間の時間は０．０１〜１００秒となっている。熱
延終了後通常空冷に引き続く水冷によって鋼板温度を低
下せしめ、５〜ｌ０ＴＯＮのコイル状に巻取られる。本
発明の特徴はこの巻取工程にある。

次に、熱延後の巻取条件の限定理由について述べる。熱
延後の巻取温度を７００℃未満としたのは第１図から明
らかなように、この範囲で、Ｂ、≧１．８８（Ｔ）の良
好な磁束密度をもつ製品が得られるためである。なお巻
取温度の下限については特に限定するものではないが、
室温（例えば２０℃）以下で巻取るためには水冷、ミス
ト冷却等通常の冷却方式以外の特殊な冷却方式を採用す
る必要があり、工業的には好ましくない。また通常巻取
後の冷却は５〜ＺＯＴＯＮのコイル状で空冷され、冷却
速度は０．００５℃／ｓｅｃ程度と遅い。この冷却につ
いては特に限定するものではないが、Ｆｅ、Ｃ等析出物
サイズを過度に大きくしないためには、５００〜７００
℃程度の巻取温度の場合には、水冷等冷却速度を高める
方法をとることは好ましい。

次いでこの熱延板は、熱延板焼鈍を施すことなく、冷延
される。本発明の特徴はこの冷延工程にある。

次に、冷延条件の限定理由について述べる。冷延におけ
る複数パスの少なくとも１回鋼板を５０〜５００℃の温
度範囲で１分以上の時間保持すると規定したのは、第２
図、第３図より５０〜５００℃の温度範囲で、１分以上
パス間時効を行うとＢｌｌ≧１．８８（Ｔ）なる良好な
磁束密度をもつ製品が得られるためである。また、この
時効処理は１回でも効果があるが、圧延と時効処理を交
互に繰返すと製品の磁気特性が一層向上する０時効時間
の上限は特に規定しないが、生産性を考慮すると５時間
以下で時効が終わるように温度を選ぶことが望ましい０
時効温度が低い場合には時効時間を長くする必要がある
。時効温度は冷延での加工熱を利用しても得られるが、
冷延での温度上昇が不十分な場合には加熱設備又は焼鈍
設備を利用してもよい。

また、圧下率を８０％以上としたのは、圧下率を上記範
囲とすることによって、脱炭仮において尖鋭な＋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、磁束密度を高める上で好ましいためである。

冷延後鋼板は通常の方法で脱炭焼鈍、焼鈍分離剤塗布、
仕上焼鈍を施されて最終製品となる。なお脱炭焼鈍後の
状態で、二次再結晶に必要なインヒビター強度が不足し
ている場合には、仕上焼鈍等においてインヒビターを強
化する処理が必要となる。インヒビター強化法の一例と
しては、Ｍを含有する鋼において仕上焼鈍雰囲気ガスの
窒素分圧を高めに設定する方法が知られている。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

一実施例１− Ｃ：　０．０５６重量％、　Ｓｔ　：　３．２８重量％
、Ｍｎ：０．１４重量％、　　ｓ　：　ｏ、ｏｏｓ重量
％、酸可溶性Ａ７　：　０．０２９重量％、　Ｎ　：　
０．００７８重量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不
純物からなる４０ｍｍ厚のスラブを１１５０℃の温度で
加熱した後１０５０℃で熱延を開始し６パスで熱延して
２．３閤厚の熱延板とした。この時熱延終了温度は９１
２℃であった。次いで、熱延後１秒間空冷後１００°（
／ｓｅｃの冷却速度で■８００℃５■５００℃１■３５
０℃まで冷却し、各温度（巻取温度）で１時間保持し炉
冷（冷速約０．０１℃／５ｅｃ）する巻取シミュレーシ
ョンを施した。次いでこの熱延板に熱延板焼鈍を施すこ
となく約８５％の圧延率で圧延し０．３３５　ｍｍ厚の
冷延板とした。この冷延の途中段階で（ａ）１．６ｍ厚
、　１．２　ｍｍ厚、０．６ｍｏ＋厚の時１５０℃Ｘ５
分（均熱）の時効処理を施す、（ロ）処理なし、の２通
りの処理を行った。しかる後この冷延板を８３０℃Ｘ１
５０秒（均熱）の脱炭焼鈍。

ｎｇｏを主成分とする焼鈍分離剤塗布を行い、次いでＮ
２７５％、　Ｈｔ　２５％の雰囲気ガス中で１０℃／時
の速度で１２００℃まで昇温し、引き続きＨｚｌＯＯ％
雰囲気ガス中で１２００℃で２０時間保持する最終仕上
焼鈍を行った。

工程条件と製品の磁気特性を第１表に示す。

第１表 実施例２− Ｃ：　０．０３３重量％、　Ｓｔ　：　３．２５重量％
、Ｍｎ：０．１４重量％、　　Ｓ　：　０．００６重量
％、酸可溶性Ａ７：　０．０２７重量％、　Ｎ　：　０
．００７８重量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純
物からなる２６ｍｍ厚のスラブを１１５０℃の温度で加
熱した後１０５０℃で熱延を開始し、６パスで熱延して
、２．０　ｍ厚の熱延板とした。この時の熱延終了温度
は９２１℃であった。次いで、１秒間空冷後５０℃／ｓ
ｅｃの冷却速度での７５０’Ｃ。

０４００℃まで冷却し、各温度（巻取温度）で１時間保
持し炉冷する巻取シミュレーションを施した。

次いでこの熱延板に熱延板焼鈍を施すことなく約８６％
の圧延率で圧延し、０．２８５　ａｍ厚の冷延板とした
。この冷延の途中段階で、（ａ）１．６ｍｍ厚、１．２
舗厚、０．６閣厚の時２００℃Ｘ５分（均熱）の時効処
理を施す、（ｂ）１．０ｍｍ厚の時２００″Ｃ×１０分
（均熱）の時効処理を施す、（Ｃ）時効処理なし、の３
つの条件で処理を行った。しかる後この冷延板を８３０
℃に１２０秒保持後８５０℃に２０秒保持する脱炭焼鈍
、　ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤塗布を行い、次い
でＮ！２５％、　Ｈｔ　７５％の雰囲気ガス中で１０℃
／時の速度で８８０℃まで昇温し、引き続き１２００’
ＣまでＮ、７５％、Ｈｚ　２５％の雰囲気ガス中でｌＯ
℃／時の速度で昇温し、次いでＨｚ　１００％雰囲気ガ
ス中で１２００℃で２０時間保持する最終仕上焼鈍を行
った。

鈍を行った。

工程条件と製品の磁気特性を第２表に示す。

第２表 一実施例３− Ｃ：　０．０７９重量％、　Ｓｔ　：　３．２５重量％
、　Ｍｎ　：　０．０７重量％、　　Ｓ　：　０．０２
４重量％、酸可溶性ｋｌ　：　０．０２９重量％、　Ｎ
　：　０．００８２重量％、　Ｓｎ　：　０．１０重量
％、　Ｃｕ：０．０６重量％を含有し、残部Ｆｅ及び不
可避的不純物からなる４０ｍｍ厚のスラブを１３００℃
の温度で加熱した後１０５０℃で熱延を開始し６パスで
熱延して２．３ｆｆＩＩ１１厚の熱延板とした。この時
熱延終了温度は９２３℃であった０次いで熱延後１時間
空冷後１００”ｌ：／ｓｅｃの冷却速度で４５０℃まで
冷却し、４５０℃（巻取温度）に１時間保持後炉冷する
巻取シミュレーションを施した０次いでこの熱延板に熱
延板焼鈍を施すことなく、約８５％の圧下率で圧延して
、０．３３５　ｍｍ厚の冷延板とした。この冷延の途中
段階で■１．７印厚、　１．３　ｔｒｍ厚、０．７睡厚
、０．５卿厚の時２５０’ＣＸＳ分（均熱）の時効処理
を施す、■時効処理なし、の２条件で処理した。次いで
この冷延板を８３０　’Ｃで１２０秒保持し引き続き９
５０℃に２０秒保持する脱炭焼鈍を施した。引き続く最
終仕上焼鈍までの工程条件は実施例２と同じ条件で行っ
た。

工程条件と製品の磁気特性を第３表に注す。

実施例４− Ｃ：　０．０４５重量％、　Ｓｔ　：　３．２５重量％
、Ｍｎ：０．０６５重量％、　Ｓ　：　０．０２４重量
％、　Ｃｕ　：　０．０８重量％、　Ｓｂ　：　０．０
１８重量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる２６０厚のスラブを１３００℃の温度で加熱した後
１０５０℃で熱延を開始し６パスで熱延して２．３閣厚
の熱延板とした。この時の熱延終了温度は８９８℃であ
った。次いで熱延後１秒間空冷後７０°（／ｓｅｅの冷
却速度で４００℃まで冷却し、４００℃（巻取温度）に
１時間保持後炉冷する巻取シミュレーションを施した。

次いでこの熱延板に熱延板焼鈍を施すことなく、約８５
％の圧下率で圧延して、０．３３５　ｍｍ厚の冷延板と
した。

この冷延の途中段階で■　１．６ａ厚、　１．３　ｍｍ
厚。

０．７　ｍ厚の時２００℃Ｘ５分（均熱）なる時効処理
を施す、■１．５１１Ｉ１１厚、　１．０　ｔｔｍ厚、
　０．７　ｔｔｍ厚の時４００℃×５分（均熱）なる時
効処理を施す、■時効処理なし、なる３つの条件で処理
した。次いでこの冷延板を８３０℃で１２０秒保持し引
き続き９１０℃に２０秒保持する脱炭焼鈍を施した。引
き続く最終仕上焼鈍までの工程条件は実施例２と同じ条
件で行った。

工程条件と製品の磁気特性を第４表に示す。

第４表 第１図 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明においては、熱延後の巻取
温度を制御し、冷延の途中段階で、パス間時効を施すこ
とにより、熱延板焼鈍を施すことなく、１回冷延法で良
好な磁気特性を得ることができるので、その工業的効果
は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延後の巻取温度と磁束密度との関係を示す
グラフであり、第２図は、冷延でのパス間時効温度と磁
束密度との関係を示すグラフであり、第３図は、冷延で
のパス間時効の保持時間と磁束密度との関係を示すグラ
フである。 う ２θ０ ４θθ　　　　　　６θＯ π　　θ００ ｊ’！ｌ延教め巻攻逼度　（・Ｃ） 第２図 第３図 ｘ ００６ｏ０ Ｆ！ＩＪ　　文か　温　度　　（’ＣンπＶ Ｊ！！ｉＪ［！！間 手続補正書（自発〕 平成　１年１１月９日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量でＣ：０．０２１〜０．１００％、Ｓｉ：２．５〜
   ４．５％ならびに通常のインヒビター成分を含み、残余
   はＦｅおよび不可避的不純物よりなる珪素鋼スラブを熱
   延し、熱延板焼純を施すことなく、引き続き圧下率８０
   ％以上の冷延、脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍を施して一方向
   性電磁鋼板を製造する方法において、熱延後の巻取温度
   を７００℃未満とし、引き続く冷延における複数パスの
   パス間の少くとも１回、綱板を５０〜５００℃の温度範
   囲で１分以上の時間保持することを特徴とする磁気特性
   の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法。