JPH024925A - 磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造方法 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は、磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造方
法に関し、とくに磁化特性と鉄損特性をともに向上ずる
ことができる方法を提案するものである。

〈従来の技術〉 一方向性珪素鋼板は、主として変圧器やその他の電気機
器の鉄心として使用されるが、磁気特性として磁化特性
と鉄損特性の優れていることが要求される。近年、珪素
鋼板の製造技術の進歩により、例えば板厚０．２３ｍｍ
の一方向性珪素鋼板で、磁化特性Ｂ　＋　ｏ−１　、　
９　０　Ｔ　、鉄損Ｗ＋７／Ｓｏ　〜０．９０ｗ　／　
ｋｇの如き優れた製品も工程生産可能となっている。

かかる優れた磁気特性を有する材料は、鉄の磁化容易軸
である（　００１）方向が鋼板の圧延方向に高度に揃っ
た結晶粒から構成されている。そしてこのような結晶粒
の生成は一方向性けい素鋼板の製造工程において最終焼
鈍の際に、いわゆるゴス粒と称される（１１０）　（０
０１）方位の結晶粒が２次再結晶粒として十分に成長発
達することにより達成される。

この（１１０）　（００１）方位の２次再結晶粒を十分
に成長させるための基本的な要件として、２次再結晶過
程で（１１０）　［００１１方位以外の好ましくない結
晶方位を有する結晶粒の成長を強く抑制するインヒビタ
ーの存在と、尖鋭に揃った（１１０）　Ｃ００１〕方位
の２次再結晶粒が十分に発達するのに好適な、再結晶集
合組織の形成が必要であることは周知の通りである。

インヒビターとしては一般にＭｎＳ、　ＭｎＳｅ等の微
細析出物が用いられ、さらにこれらの微細析出物に加え
て、特公昭５１−１３４６９号公報（特許第Ｅ１３９０
７９号明細書）および特公昭５４−３２４１２号公報（
特許第９９８２７７号明細書）に記載された如＜、ｓｂ
。

八ｓ、　Ｂｊ、　Ｐｂ、　Ｓｎなどの、あるいは特公昭
５６−４６１３号公報に記載の台０なとの粒界偏析型元
素を複合添加してインヒビターの効果を補強することも
行なわれている。

適切な再結晶集合組織の形成に関しては、従来から熱延
・冷延の各工程条件を適切に組合わせる方法を採ってお
り、中間焼鈍を挟み２回の冷延を施すが如き複雑な工程
も採用されているのはこの目的のためであるが、更に発
明者らは先に特公昭５６−３８６５２号公報に記載のよ
うに、最終板厚に仕上げた冷延板に脱炭と再結晶を兼ね
て８００℃程度の温度で施ず脱炭焼鈍の前に、６００〜
６５０’Ｃの温度範囲内で３０秒間以上１０分間にわた
り保持する焼鈍（以下再結晶焼鈍と呼ぶ）を付加する方
法によれば、より好適な再結晶集合組織の形成が得られ
ることについて開示した。

かくして結晶粒成長を抑制するインヒビターと適切な再
結晶集合組織を有する鋼板に関して、玉揚の特公昭５１
−１３４６９号公報、特公昭５４−３２４１２号公報お
よび特公昭５６−３８６５２号公報の記載に則るいずれ
の場合でも必須の要件としている最終仕上焼鈍において
、２次再結晶が発現進行する大略８５０℃近傍の温度で
１０時間以上保持する方法を適用することにより、高度
に尖鋭な（１１０）　（００１）方位の２次再結晶粒が
選択的に十分に成長し得て、高い磁束密度を有する一方
向性けい素鋼板が製造できる。

しかしながら、最後にのべた特公昭５１３８６５２号公
報に従って再結晶集合組織を改善する再結晶焼鈍の方法
を工業生産規模に実施しようとするとき次のような問題
が生じた。すなわち、一方向性けい素鋼板の複雑多岐な
工程を経て得られた最終冷延板に施すところの６００〜
６５０’Ｃ間の温度範囲で３０秒〜１０分間保持する再
結晶を目的とした再結晶焼鈍は、なる程磁束密度に関し
てはＢ１０値で１．９２７を超えるような優れた特性を
示す場合もあるが不安定であり、かつＢ１゜値開上に伴
なって２次再結晶粒は大きく粗大化するため鉄損が不十
分であり、低鉄…の成品を安定確実に得ることは困難で
あった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的とするところは、上記方法に改善を加えて
、磁化特性、鉄損特性ともに優れた一方向性珪素鋼板を
工業的に安定して製造する方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 すなわち本発明は、重量％で、Ｃ：　０．０２〜０．１
％、　Ｓｉ　：　　２．５〜４．０％、　Ｍｎ　：　０
．０５〜０．１％、Ｓｅ：０．０１〜０．０３％を含有
し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物より成る珪素鋼スラブ
を１３００”Ｃ以上に加熱後、熱間圧延を施し、次いで
中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して所定の最終板厚
とした後、脱炭焼鈍を施し、次いでＭｇＯを主成分とす
る焼鈍分離剤を塗布し、引き続き２次再結晶焼鈍及び純
化焼鈍を含む最終仕」二焼鈍を施す一連の工程からなる
一方向性珪素鋼板の製造方法において、前記２次再結晶
焼鈍として、２次再結晶開始温度から５〜２５℃高い温
度で５〜２０時間保持した後、２次再結晶開始温度付近
でさらに２０時間以上保持するか、或いは２次再結晶開
始温度より５〜１５℃低い温度でさらに４０時間以上保
持することを特徴とする特許〈作　用〉 本発明を構成する各要件について、実験結果にもとづき
詳細に説明する。

重量％で、Ｃ　：　　０．０４２％，　Ｓｔ　：　３．
３５％，Ｍｎ：０、０７１％，　Ｓｅ：　　０．０２０
％．　ｓｂ：　　０．０２５％を含み残部Ｆｅおよび不
可避的不純物から成る一方向性珪素鋼スラブを１４００
℃で加熱した後、従来公知の熱間圧延を施して板厚２．
０ｍｍの熱延板となし、１０００℃３０秒のノルマライ
ジング、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延により０．２３
ｍｍの最終板厚とし脱炭焼鈍を行った材料を用いて、先
ずその２次再結晶開始温度（以下ＴＳＲ）を測定した。

ＴＳ＋＋は、５〜１０゜（：　／　ｃｍの温度勾配を有
する炉にて８００〜９００℃の温度で５０時間焼鈍後、
そのマクロ組織の観察により２次再結晶が発現する温度
を表す。

２回冷延法により製造される一方向性珪素鋼では、ＴＳ
Ｒはほぼ８５０℃±３０℃前後であり、素材ごとに若干
異なる。とくに磁気特性の優れた成品の製造には、ＴＳ
Ｒで保定する必要があることが経験的に知られている。

本実験素材では、ＴＳＲ＝　８４０℃であった。そこで
、保定温度を種々変えて最終仕上焼鈍を行ったところ第
１図の様な結果が得られた。

ずなわち、Ｔ，Ｒで保定ずることにより、鉄損は最良の
値を示すが、Ｂ１。については必ずしも最良では無いこ
とが判る。このように従来の定温保持による最終仕上焼
鈍では、磁化特性ＢＩｏと鉄損特性はｗｌｔ／ｓ。の最
良値を同時に満足させることは困難であった。

なお第１図において、ＢＩｏと鉄損の最良値が一致しな
い一つの理由として、２次粒径がＢ１。とともに大きく
なり渦流損が増大するためと考えられる。

木発明者らは、このような２次再結晶過程に関する研究
をさらに進めた。第２図は、保持時間を変えたときのＢ
，。の変化を示す。通常保持後は、１２００℃の高温水
素焼鈍による不純物の純化焼鈍が続くが、ここでは２次
再結晶挙動を明確にするために純化焼鈍は省略した。Ｂ
，。が高くなってゆくのは、ゴス方位の２次粒が発現，
成長してゆくことに対応し、Ｂ１。が高いほど圧延方向
への方位の集積も高度になってゆくことを意味している
。１次再結晶過程同様に、２次再結晶においても、ゴス
粒の急激な成長に到るまでの潜伏期間があり、保持温度
により大きく異なる。８８０℃保持では、潜伏期間は短
く、ほぼ２０時間で、２次再結晶を完了するが、その到
達１３＋ｏは８５０℃保持に及ばない。

これはゴス方位からわずかにズレた方位も同時に２次再
結晶してしまうためと考えられる。一方８３０℃保持で
は、潜伏期間が長＜１００時間後も２次再結晶が完了し
ていない。従ってＴｓＲ以下の保定では、２次再結晶は
定温保持中には完了せず、その後の高温水素焼鈍過程に
２次再結晶するため、やはりゴス方位からズレた方位の
発生頻度が増し、Ｂｌｌ＋の低下を引き起こすと考えら
れる。

また、２次再結晶過程において、ゴス粒の成長の間、他
方位の正常粒成長を阻止させるためにＭｎＳｅ等の微細
析出物がインヒビターとして機能していることは周知で
あり、保定中に徐々に析出物のオストワルド成長が進行
し、その機能低下に伴い爆発的に２次再結晶が進むとさ
れている。

明確な証拠は無いが、２次再結晶するゴス粒は、潜伏期
間中にある程度成長を開始しており、インヒビターのオ
ストワルド成長とともに成長速度が増してゆくものと考
えられる。従って、潜伏期間中に方位の良好なゴス粒を
２次再結晶可能な臨界サイズまで多数成長させることで
高度に方位の集積した細かな２次再結晶組織が得られる
。成長の駆動力を増す意味で、ある程度高温保持の方が
、効果的であるが、成長速度が急激に増すため、比較的
巨大な２次粒に成り易く鉄損改善上好ましくない。

本発明者らは、定温保持時に潜伏期間中を若干高温保持
し、その後低温で成長を緩やかに進行さセることを試の
た。第３図に定温保持初期にＴ，、ｌより高い温度で保
持した場合の磁気特性を示す。

なお、諸条件は同図右上に示す。ＴＳＭ（８４０℃）に
おける通常の定温保持（第１図参照）に較べ、この方法
によると、ＢＩＯ＋　Ｗ＋７１５Ｇともに良好な成績が
得られることが判った。特に八Ｔが５〜２０’Ｃの範囲
が良好である。なお、実操業における温度制御精度の限
界からＴｓ＋を保持は、±２〜３℃のバラツキを含む。

次に高温保持後、ＴＳＲ以下の温度で保定したときの結
果を第４図に示す。Ｔｓｉ以下の保定は、２次再結晶完
了までに時間がかかるものの、到達磁気特性に優れるた
め、より高特性の成品を得るためには、ある程度の時間
延長を行っても有利である。同図より、Ｔ８Ｒ以下５〜
１５℃であれば高温保持後４０時間以上確保することで
、工業的規模の実施が可能である。

以下、本発明に適用する素材の成分限定理由について説
明する。

Ｃは熱延および冷延工程において鋼板の結晶組織の均一
化と（１１０）　（００１）方位の集積度が高い再結晶
集合組織の形成を図る上で不可欠の元素であり、この目
的を達成するためには０．０２％以上が必要であり、他
方０．１０％を越えると通常連続焼鈍で施す短時間の脱
炭焼鈍では十分に脱炭することが困難になり、この場合
成品にＣが残存すると鉄損特性が大きく劣化するため上
限は工業的脱炭焼鈍の可能限度から０．１０％以下に制
限される。この理由からＣは０．０２〜０．１０％の範
囲内に限定した。

Ｓｉは２．５％より低いとこの発明が目的とする十分に
低い鉄損値を実現できず、また４、０％を越して過多と
なると跪くなり、かつ冷間加工性に乏しい通常の工業的
圧延が困難になるので、２．５〜４．０％の範囲内に限
定した。

Ｍｎ、　Ｓｅは、いずれもインヒビターとして添加され
、最終仕上焼鈍において１次再結晶粒の成長を抑制しく
１１０）　（００１）方位の２次再結晶粒を先鋭に発達
させるに必要な元素である。しかし、Ｍｎ。

０．０５〜０．１０％、Ｓｅは０．０１−０．０３％の
範囲を逸脱して過不足になると十分な２次再結晶粒の成
長が望めなくなり、目的とする優れた磁気特性が得られ
なくなるので上記範囲に限定した。

〈実施例〉 重量％で、Ｃ：　　０．０４０％、　Ｓｉ　：　３．３
８％、Ｍｎ：０．６８％、　Ｓｅ：　０．０２１％、　
Ｓｂ：　０．０２６％を含み残部Ｆｅおよび不可避的不
純物から成る一方向性珪素鋼素材スラブを１４００℃で
１０分再加熱後、板厚２．０ｍｍの熱延板とした。１０
００℃３０秒のノルマライジング後酸洗を経て、１００
０℃１分の中間焼鈍を挟む２回冷延法にて０．２３＋＋
＋ｍの最終板厚とした。６００℃１分。

８２０℃２分の２段均熱方法による脱炭を兼ねた１次再
結晶焼鈍後、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し
、先ずＴ３□を測定したところ８５０℃であった。これ
ら同一チャージの素材について、２次再結晶焼鈍を表１
の様な条件で行った後、１２００℃１５ｔｌｒのＩｉ□
中純化焼鈍を行ったときの各々の磁気特性を示す。表１
より明らかなように本発明適合例では、Ｂ　Ｉ　Ｏｒ　
Ｗ　＋　７１５゜ともに比較例より優れた結果が得られ
た。

〈発明の効果〉 上述したように本発明方法においては、磁化特性及び鉄
損特性がともに極めて優れた一方向性珪素鋼板を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気特性に及ぼず最終仕上保定温度の影響を示
すグラフ、第２ＶはＢ　ＩＧに及ばず保持時間の影響を
示すグラフ、第３図は磁気特性に及ばず高温保定の影響
を示す説明図、第４図はＴＳＲ以上保持後のＴＳＲ以下
の保持時間と１３．。との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量％で、Ｃ：０．０２〜０．１％、Ｓｉ：２．５
   〜４．０％、Ｍｎ：０．０５〜０．１％、Ｓｅ：０．０
   １〜０．０３％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物
   より成る珪素鋼スラブを１３００℃以上に加熱後、熱間
   圧延を施し、次いで中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施
   して所定の最終板厚とした後、脱炭焼鈍を施し、次いで
   ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布し、引き続き２
   次再結晶焼鈍及び純化焼鈍を含む最終仕上焼鈍を施す一
   連の工程からなる一方向性珪素鋼板の製造方法において
   、前記２次再結晶焼鈍として、２次再結晶開始温度から
   ５〜２５℃高い温度で５〜２０時間保持した後、２次再
   結晶開始温度付近でさらに２０時間以上保持することを
   特徴とする磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造方
   法。 ２、請求項１記載の２次再結晶焼鈍として、２次再結晶
   開始温度から５〜２５℃高い温度で５〜２０時間保持し
   た後、２次再結晶開始温度より５〜１５℃低い温度でさ
   らに４０時間以上保持することを特徴とする磁気特性の
   優れた一方向性珪素鋼板の製造方法。