JPH03130320A - 表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方
法に係り、連続タンデム冷間圧延機を利用した表面性状
に優れひいては磁気特性に優れた方向性けい素鋼板の、
効率のよいしかも安価な製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 方向性けい素鋼板は、主として変圧器その他の電気機器
の鉄心として使用されていて、磁化特性や鉄損特性等の
磁気特性に優れることが要求される。

ところで方向性けい素鋼板の磁気特性は、単に材質だけ
でなくその表面性状にも強く影響され、特開昭５９−３
８３２６号公報、特開昭６２−１２７４２１号公報。

特開昭６２−２９４１３号公報等に開示されているよう
に、表面粗さが小さいほど磁気特性は良好である。！＆
終冷冷延板表面粗さが粗い即ち比表面積が増加すると結
晶粒成長のインヒビターとして作用するＭｎ。

Ｓｅ、　Ｓの表面濃化が進むために鋼板内部ではインヒ
ビターの効力が低下して２次再結晶粒の成長が不十分と
なって磁気特性を劣化させる。また絶縁皮膜を施す場合
には板表面に形成される絶縁皮膜が厚肉で荒れたものと
なるため、製品板を磁化したときの磁壁の移動を妨げ、
磁気特性の劣化を招く。

そこで、冷間圧延においていわゆるプライト仕上げと呼
ばれる、鋼板表面粗さが平均粗さ（Ｒａ）で０．４０−
以下となるような圧延処理が採用されている。

ところで方向性けい素鋼板のようにＳｉを２．５〜４．
０　ｗｔ％（以下単に％で示す）含むものは、他の−ｇ
冷延板に比べて極めてもろく破断し易いだけでなく、圧
延変形抵抗も極めて高いため、冷間圧延は一般にロール
径の小さい（ロール径８０閤程度）ゼンジミアミルのよ
うなリバースミルを用いて７００ｍｐｍ以下程度の低速
圧延によって行われていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、方向性けい素鋼板の冷間圧延を、ロール
径の大きな圧延ロールを有するタンデムミルによって高
速圧延とした場合には、ｍｖ！冷延冷延板表面が粗くな
って磁気特性の劣化を招くところに問題を残していた。

通常、けい素鋼板の母板である熱延板は、中間焼鈍を挟
む２回以上の冷間圧延が施されてＪＩＰ−板厚製品とさ
れるが、この中間焼鈍において、鋼板表面に０．２〜３
μｍ程度の酸化スケールが生成される。その後、冷間圧
延を行い最終板厚にするが、この冷間圧延をタンデムミ
ルによって高速圧延した場合に鋼板表面が粗くなる原因
は以下のように考えられる。

第２図は、圧延ロールの鋼板への噛み込み状態を模式的
に示す側面図である。この図では説明を簡単にするため
に、圧延ロール２および圧延前の鋼板１は夫々平滑面を
有していると仮定している。

圧延には圧延負荷軽減のために圧延油が使用されるが、
この例では圧延油を使用していない場合である０図にお
いて、圧延ロール２と１１板ｌの接触はＡ点で始まり、
Ａ点で鋼板ｌが塑性変形する。

鋼板１と圧延ロール２は圧延油がないため全面で金属接
触する。このため、圧延負荷が顕著に増大し圧延が不可
能となる場合もあるが、圧延後の表面は少なくともロー
ル表面程度に平滑化される。

これに対して圧延油を使用した場合の圧延ロール２への
噛み込み状態を模式的に示したのが、第３図である。圧
延油３の粘度が大きく、特にタンデムミルのように圧延
ロール径や圧延速度が大きいと圧延ロール２への噛み込
み口のくさび流路に発生する圧延油３の圧力が、第２図
に示した圧延ロール２とｌ［１の接触点であるＡ点より
も手前のＢ点において鋼板１の降伏応力に達する。

そのため、鋼板ｌが塑性変形するが圧延油３中における
自由変形であるために凹凸が生しる。さらにこの圧延油
３は、圧延ロール２の噛み込み領域内に入り、変形が増
大するに伴い、凹凸が増大する。この凹凸が柚膜厚さよ
りも大きくなった場合には、油膜が破られて０点でロー
ルと鋼板の接触を開始する。圧延ロール２と接触した鋼
板１の凸部は圧延ロール２により平滑化されるが、凹部
は圧延油３が充満しているために平滑化されずに、圧延
後にも凹部として残る。このために鋼板表面が粗くなる
。

この凹凸の状態の一例を第４図に示す、この図は、表面
粗さ針を用いて鋼板表面の長さ（Ｘ）方向に触針を動か
しながら、凹凸の高さ（Ｚ）方向を測定し、さらに幅（
Ｙ）方向に所定位置だけ移動させて同様の測定を繰り返
して行ったいわゆる３次元プロフィールを示すものであ
る。

圧延油による鋼板の凹みを小さくするためには、圧延速
度、圧延ロール径、圧延油の粘度のそれぞれを小さくす
るなどの処置を講する必要があるが、圧延速度の低下は
生産性を悪化させ、圧延ロール径を小さくすることはベ
アリング寿命、ロール寿命などを悪化させる。また圧延
油の粘度を小さくすることにより鋼板表面の凹みを小さ
くすることはできるが、圧延負荷が増大する。

このように、現状で考えられる対策はいずれも不十分で
あり、根本的な解決とはなし得ていないのである。

本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、表面性
状の劣化を招く不利なしに高速圧延を可能ならしめ、生
産性および製造コストの向上を図り得る方向性けい素鋼
板の有利な製造方法を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 さて、本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果、冷間圧延をタンデムミルにおいて高速圧
延する場合であっても、中間焼鈍の後で冷間圧延する前
に、鋼板表面の酸化スケールを除去して研掃し、その後
に冷間圧延を行うことにより、圧延後の綱板表面をプラ
イト材の水準にすることができるとの知見を得、これに
基づいて本発明を充放させるに至った。

すなわち、本発明は、Ｃ：０．０２〜０．１ｗｔ％およ
びＳｉ　：　２．５〜４．０ｗｔ％を含み、かつ少量の
インヒビターを含有するけい素鋼熱延板に、中間焼鈍を
挟む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚とし、ついで
脱炭焼鈍を施したのち、仕上げ焼鈍を施す一連の工程に
よって方向性けい素鋼板を製造するに当たり、中間焼鈍
の後で、かつ冷間圧延の前に、鋼板表面の酸化スケール
を除去し、研掃してから冷間圧延を行うことを特徴とす
る表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方法であり
、酸化スケールの除去法としては機械的、化学的方法、
あるいは両者を併合した方法がとり得る。また上記鋼板
の表面処理に続いて行う冷間圧延において、少なくとも
最終バスを表面粗さＲａ　０．３０ｎ以下に仕上げたワ
ークロールを用い粘度２　ｃｓ　Ｌ１５０℃以上１５ｃ
ｓ　ｔ１５０℃以下の低粘度圧延油を使用して行うこと
により上記鋼板の表面処理による効果をより確実にする
ことができる。

〈作　用〉 まず、本発明において鋼板の素材成分を上記の範囲に限
定した理由について説明する。

Ｃ：　０．０２〜０．１％ Ｃは、熱延および冷延組織の均一化に有効に寄与するだ
けでなく、冷延と焼鈍を繰り返して最終板厚とする過程
において再結晶組織中のゴス方位成分の集積度を高める
のに有用な元素であるが、０．０２％未満ではその添加
効果に乏しく、一方０．１％を超えるとスラブ加熱時に
おいてＳやＳｅなどのインヒビターを固溶させる温度が
上昇し、固溶不足によるインヒビターの抑制力の低下を
招くと共に、脱炭焼鈍における脱炭が困難になるので、
含有量は０．０２〜０．１％の範囲に限定した。

Ｓｉ　：　２．５〜４．０％ Ｓｉは、電気抵抗を高めて鉄損を低減させるのに有効に
寄与するが、２．５％に満たないと鉄損の十分な低減が
期待できず、また高温焼鈍時に鋼板の一部または全部が
γ変態して結晶方位の乱れを生じ、一方４．０％を超え
ると冷間加工性の著しい劣化を招くので、含有量は２．
５〜４．０％の範囲に限定した。

インヒビターとしては、ＭｎとＳ、Ｓｅさらにはｓｂな
どからなるいわゆるＭｎＳ系、あるいはＡｌＮ系いずれ
でもよく、たとえばＭｎＳ系を用いる場合には次の組成
が好適である。

Ｍｎ　：　０．０３〜０．１５％、Ｓ、Ｓｅおよびｓｂ
のうちから選んだ１種または２種ｊ　Ｏ，００８〜０．
０８０％ＭｎならびにＳ、Ｓｅおよびｓｂはいずれも、
インヒビター形成元素として有用なものであるが、これ
らの元素が上記の範囲を逸脱すると十分な正常粒成長抑
制効果が得られないので、それぞれ上記の範囲で添加す
ることが好ましい。

さらに、その他必要に応じて熱間圧延中におけるスラブ
割れ防止のために、Ｍｏをｏ、ｏｏｓ〜０．０２％程度
添加することもできる。

さて、上記の好適成分＆Ｉｌ或に調整された溶鋼は、造
塊・分塊法または連続鋳造法によってスラブとされたの
ち熱間圧延が施される。

ついでこの熱延板に、中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧
延を施してＷｋ柊板厚とする。

この中間焼鈍過程で鋼板表面に発生した酸化スケールを
、除去し研掃してから冷間圧延を行えば、第１図に示す
ように、鋼板表面にはプライト材の水準と同等の平滑面
が得られるのである。

鋼板表面を研削もしくは研磨などの研掃を施すことによ
り、圧延後の鋼板表面が平滑化されるメカニズムは、次
のような理由によるものと推測される。

すなわち、鋼板表面の酸化スケールが除去されるととも
に、表面下の結晶粒に歪が入るために、圧延時の塑性変
形による凹凸が微細化されるためであると考えられる。

さらに圧延方向と平行に研削もしくは研磨した場合には
、これによって生じた微小な溝から圧延油が逃げるため
に圧延ロール噛み込み口のくさび流路に発生する圧延油
の圧力が低下し、圧延油の圧力による塑性変形が生じ難
くなっているためと考えられる。第５図は研削等により
発生した微小な溝による圧延油の排出状況を示す模式図
である。

鋼板表面の酸化スケールの除去は、例えば研磨布紙を使
用した研磨ベルト、円筒研磨スリーブや研磨不織布、砥
粒入りのブラシ、金属線などのワイヤブラシなどの研削
・研磨工具によって容易に行える。

また鋼板表面の機械的研掃を酸洗浴中で行えばより脱ス
ケールが容易となり好ましい。

鋼板の表面の改善方法は、研掃のみではなく、テンシッ
ンレベラまたはシ！Ｉ７トプラストまたは圧延機及びこ
れらの組合せによるメカニカルデスケーリングにより酸
化スケールを破砕した後に研掃を行う方法、また、塩酸
、硫酸などを使用した酸洗により酸化スケールを除去し
た後に、研掃を行う方法、また、上記メカニカルデスケ
ーリングと酸洗を組合せて酸化スケールを除去した後に
研掃を行う方法も、同等に圧延後の鋼板表面を改善する
ことができる。ｉｒｉ板の成分や中間焼鈍の条件によっ
て決まる酸化スケールの状態によっては、酸洗またはメ
カニカルデスケーリングもしくはこれらを組合せて酸化
スケールを除去しても同等の効果が得られる。これらの
方法は、設備コスト。

設備の大きさ、ランニングコスト、処理量などを勘案し
て選定すれば良い。

設備列としては圧延機の入側に設置してこの処理を行う
のが一般的であるが、本製造方法においてはこの装置を
中間焼鈍炉の出側に設置して連続処理すれば更に良い、
なぜならば、圧延機の入側に設けると、高速の圧延速度
に同期せねばならず表面改善装置が大型化し制御も困難
であるが、中間焼鈍炉の通板速度ははるかに低速である
から、装置が小型ですみ制御も容易である。

第６図は本発明に好適な設備の一実施例を示す。

図面において、中間板厚にまで圧延された方向性電磁鋼
Ｆｉｔを中間焼鈍炉４にて焼鈍を行う、焼鈍炉は例えば
加熱帯４−１．均熱帯４−２．冷却帯４−３から槽底さ
れ、張力調整用ロール例えばプライドルロール７が炉の
入側、出側に設けられ、鋼板の張力を調整する。鋼板表
面改善設（１５は中間焼鈍炉４の出側に設置されており
、鋼板の表面性状を改善する。なお６はルーパーである
。

なお本発明と類似した技術として本出願人は既に特開昭
６３−１１９９２５号公報にて、中間焼鈍により表面に
スケールが付着したけい素鋼板を、冷間タンデム圧延機
ライン内に設けられた脱スケール装置を用いて脱スケー
ルしながら圧延する方法を提案しているが、この目的は
２回目冷延ロールの磨耗対策であり、鋼板の表面性状の
改善には不十分である。さらに脱スケール装置が、圧延
スタンド間にあることのスペースの制約、また圧延機と
同期して作動しなければならない制約があり、脱スケー
ルも不十分であり、本発明には適用できない。

〈実施例〉 〔実施例１〕 Ｃ＋　０．０４５％、　Ｓｉ　：　３．３５％、　Ｍｎ
　：　０．０６５％、Ｓｅ：０．０１７％およびＳｂ　
：　０．０２７％を含有する２、５ｍ厚のけい素鋼熱延
板に、１０００℃、３０秒の熱延板焼鈍を施し、酸洗後
０．６４−に冷間圧延し、ついで９８０℃。

９０秒の中間焼鈍を行って、３種の試料Ａ、Ｂ、Ｃを作
製した。その後、試料Ａについては、圧延方向と平行に
粒度”１００の研磨ベルトで表面を研削し、試料Ｂにつ
いては圧延方向と直角に同様の研磨ベルトで研削して本
発明例とした。また試料Ｃについては中間焼鈍のままの
比較例とした。

これらの試料をロール径３５０ａｎ、　ロール表面粗度
Ｑ、ｌＩｒｍＲａの圧延ロールを備えた３スタンドタン
デムξルにおいて粘度８ｃｓｔ１５０°ｃ、ｆＡ度３％
の圧延油を使用してＷｋ終スタンド圧延速度１０００＋
＊ｐ＋ｗにて０．２３ｍ＋の最終板厚に仕上げた。それ
ぞれの試料の圧延速度１０００＋ｓｐｍ部における表面
平均粗さ（Ｒａ）を測定した結果を表１に示した。

表 表１から明らかなように、本発明例に従って得られた試
料Ａ、Ｂは比較例である試料Ｃに比べて、表面性状は優
れていることがわかる。

〔実施例２〕 Ｃ：　０．０３８％、　Ｓｉ　：　３．０５％、　Ｍｎ
　：　０．０７０％およびＳ　：　０．０２０％を含有
する２、７＋＋ａ厚のけい素鋼熱延板を、酸洗後０．７
４ｍに冷間圧延し、ついで９７０℃で４０秒間の中間焼
鈍を施して、３種の試料り、　Ｅ。

Ｆを作製した。その後、実施例１と同様に試料りについ
ては、圧延方向と平行に粒度１２４０の砥粒穴リブラシ
で表面を研磨し、試料已については、圧延方向と直角に
同様のブラシで表面を研磨して本発明例とした。また試
料Ｆについては中間焼鈍後のままの比較例とした。

これらの試料を実施例１と同じ３スタンドタンデムミル
において粘度１５ｃｓｔ１５０″Ｃ２濃度３％の圧延油
を使用して最終スタンド圧延速度１７００ｍｐ−にて、
０．２７ｍの最終板厚に仕上げた。それぞれの試料の圧
延速度１７００ｍｐＨ１部における表面平均粗さ（Ｒａ
）を測定した結果を表２に示した。

表２ 表２から明らかなように、本発明例の試料り。

Ｅはいずれも比較例の試料Ｆに比べて、表面性状に優れ
ていることがわかる。

〔実施例３〕 Ｃ：　０．０５０％、　Ｓｉ　：　３．１０％、　　Ｓ
　：　０．０２７％および酸可溶Ａ　ｊ！　：　０．０
３０％を含有する熱延板に１１７０’Ｃ。

９０秒間の熱延板焼鈍を施した後、板厚０．３ｍに冷延
し、ついで９８０℃で６０秒間の中間焼鈍を行って３種
の試料Ｇ、Ｈ，Ｉを作製した。その後、実施例１と同様
に試料Ｇについては、圧延方向と平行に粒度１２４０の
砥粒入りブラシで表面を研磨し、試料Ｈについては、圧
延方向と直角に同様のブラシで表面を研磨して本発明例
とした。また試料■については中間焼鈍後のままの比較
例とした。

これらの試料を実施例１と同じ３スタンドタンデムミル
におて粘度１５ｃｓ　ｔ１５０℃１濃度３％の圧延油を
使用して最終スタンド圧延速度１７００ｍｐｍにて、０
．２７閣の最終板厚に仕上げた。それぞれの試料の圧延
速度１７００ｍｐｍ部における表面平均粗さ（Ｒａ）を
測定した結果を表３に示した。

表３ 表３から明らかなように、本発明例の試料Ｇ■１はいず
れも比較例の試料Ｉに比べて、表面性状に優れているこ
とがわかる。

〔実施例４〕 実施例１と同じ履歴の中間焼鈍済みのコイルを、試料Ｊ
については円筒研磨スリーブによる連続研掃装置を用い
て中間焼鈍に同期させて研掃し、試料Ｋについては、中
間焼鈍に同期させて一旦連続酸洗してから試料Ｊと同様
に研掃した。２回目の冷延条件等その他の条件は実施例
１と同じである。

表４にその結果を研掃装置駆動力及び研掃後の板面粗度
と併せて示す。

表４から明らかなように、試料Ｊ、にとも冷延後の表面
性状に優れているが、試料Ｊは予め酸洗しているため、
研掃処理の動力が極めて軽微ですむことが分かる。

〔実施例５〕 Ｃ：　　０．０４５％、　５３　：　３．３５％、　Ｍ
ｎ：　　０．０６５％、　Ｓｅ：　　０．０１７％およ
びＳｂ：　　０．０２７％を含有する２、５ｍｍ厚のけ
い素鋼熱延板に、１０００℃９３０秒の熱延板焼鈍を施
し、酸洗後、０．６４閣に冷間圧延し、ついで９００℃
、９０秒の中間焼鈍を行って、６種の試料Ｊ。

Ｋ、　Ｌ、　Ｍ、　Ｎ、　Ｏを作製した。その後、試料
Ｊについては、テンシダンレベラにてスケールヲ破砕し
た後粒度ｋ　２４０の弾性砥石ロールにて研掃を行い、
試料には塩酸による酸洗後に同様な弾性紙ロールにて研
掃を行い、試料りは塩酸浴中にてブラシ研掃を行い、試
料Ｍはシッフドブラストによるメカニカルデスケーリン
グを行い、試料Ｎはショツトブラスト後硫酸による酸洗
を行った。試料０は中間焼鈍のままとした。Ｊ〜０の試
料を最終スタンドのロール径６００閣、ロール表面粗度
０．ＩＩＭＲａのロールで粘度２ｃｓｔ１５０℃、濃度
３％の圧延油を使用して最終スタンドの圧延速度１００
１００Ｏ＋。

圧下率２０％にて０．２３ｍｍの最終板厚に仕上げた。

かくして得られた各方向性けい素鋼板の表面粗さを表５
に示す。

表 〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、方向性けい素鋼
板をロール径の大きいタンデムミルにて高速で圧延する
場合であっても、平均表面粗さ０．４０−以下の良好な
表面性状を維持でき、ひいては優れた磁気特性を有する
方向性けい素鋼板を高生産性の下に得ることができる。

さらに、ロール径が小さい場合あるいは圧延速度が小さ
い場合であってもその効果の程度は、ロール径あるいは
圧延速度が大きい場合に比して小さいが認められるので
、従来のゼンジミアミルなどロール径の小さい圧延にお
いても本発明は適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した場合の圧延後におけるけい
素鋼板表面粗さの３次元プロフィールを示すチャート、
第２図および第３図は、鋼板の圧延ロール噛み込み状態
を模式的に示す側面図、第４図は、従来例の圧延後にお
けるけい素鋼板表面粗さの３次元プロフィールを示すチ
ャート、第５図は板表面の溝による圧延油の排出状況を
示す模式図、第６図は本発明の設備列の概念図である。 ■・・・鋼　板、　　　２・・・圧延ロール。 ４・・・中間焼鈍炉、　５・・・綱板表面改善設備、６
・・・ルーパー　　　７・・・プライドルロール。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．０２〜０．１ｗｔ％およびＳｉ：２．５
   〜４．０ｗｔ％を含み、かつ少量のインヒビターを含有
   するけい素鋼熱延板に、中間焼鈍を挟む２回以上の冷間
   圧延を施して最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍を施したの
   ち、仕上げ焼鈍を施す一連の工程によって方向性けい素
   鋼板を製造するに当たり、中間焼鈍の次に鋼板表面を機
   械的手段にて研掃してから冷間圧延を行うことを特徴と
   する表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。
2. （２）請求項（１）記載の機械的手段による研掃に先だ
   って酸化スケールを機械的な方法または化学的な方法も
   しくは両者を組合せた方法によって除去することを特徴
   とする表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方法。
3. （３）請求項（１）記載の研掃を酸浴中にて行うことを
   特徴とする表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製造方
   法。
4. （４）請求項（１）記載の機械的研掃に代えて、機械的
   または化学的もしくは両者を組合せた脱スケール処理を
   行うことを特徴とする表面性状に優れた方向性けい素鋼
   板の製造方法。
5. （５）請求項（１）〜（４）において、中間焼鈍後脱炭
   焼鈍の前に行う冷間圧延の少なくとも最終パスを、表面
   粗さ０．３０Ｒａ以下のワークロール及び粘度２ｃｓｔ
   ／５０℃以上１５ｃｓｔ／５０℃以下の圧延油を使用し
   て行うことを特徴とする表面性状に優れた方向性けい素
   鋼板の製造方法。
6. （６）請求項（１）〜（５）に記載する鋼板表面の処理
   装置を中間焼鈍を行う連続焼鈍装置に連接して設けたこ
   とを特徴とする表面性状に優れた方向性けい素鋼板の製
   造設備配列。