JPH04301035A - 長手方向の磁気特性が均一な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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板の長手方向全長
にわたって優れた磁気特性を有する方向性けい素鋼板の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】方向性けい素鋼板は周知のごとく、変圧
器その他の電気機器の鉄心材料として使用され、板面に
｛１１０　｝面、圧延方向に＜００１　＞軸が揃った２
次再結晶粒によって構成される。このような結晶方位の
２次再結晶粒を発達させるためには、インヒビターと呼
ばれるＭｎＳ，　ＭｎＳｅおよびＡｌＮなどのような析
出物を鋼中に均一微細に分散させ、最終の高温仕上げ焼
鈍中に他の方位の結晶粒の成長を効果的に抑制すること
が必要である。そのためのインヒビター分散形態のコン
トロールは、熱間圧延に先立つスラブ加熱中にこれらの
析出物を一旦固溶させ、その後適当な冷却パターンの熱
間圧延を施すことにより行われる。このように熱間圧延
の重要な役割の一つは、固溶しているインヒビター成分
を微細均一にインヒビターとして析出させることである
。

【０００３】たとえば特開昭５３−３９８５２号公報に
は、１２００℃以下、　８５０℃以上の温度範囲に６０
〜３６０　秒間保持することによって、ＭｎＳｅの適正
な分散相が得られることが示されている。しかしながら
この方法では、インヒビターはかなりの頻度で不均一か
つ粗大に析出し、とくに１１００℃付近に長時間保持さ
れた場合にはインヒビターが著しく粗大化することが経
験的に知られている。従ってこの方法では、インヒビタ
ーの抑制力が低下し、完全な２次再結晶組織を得ること
は難しい。

【０００４】また特公昭５８−１３６０６号公報には、
　９５０〜１２００℃の温度域を圧下率：１０％以上で
連続して熱間圧延しつつ、３℃／ｓ以上の冷却速度で冷
却する方法が提案されている。この方法では、インヒビ
ターが微細に析出する箇所もあるが、結晶粒によっては
粗大あるいは不均一にインヒビターが析出し、特に板厚
方向の分散が不均一になり易い。この原因として、高温
変形特有の歪の不均一性が挙げられる。つまりこれらの
従来法では、インヒビターを完全かつ微細均一に分散さ
せることはできないので、最終焼鈍時において、２次再
結晶開始前まで１次粒の正常粒成長を強く抑制できず、
その結果完全な２次再結晶組織が得られなかったのであ
る。

【０００５】この点発明者らは先に、上記の問題を解決
するものとして、特願平１−２５５２６０号明細書にお
いて、熱間圧延の温度と圧下量を所定の範囲に規定し、
かつこの温度域に所定時間保持することにより、インヒ
ビターの微細析出を可能にした製造方法を提案した。し
かしながら上記の製造法では、確かに目的とする特性が
得られるけれども、この方法により優れた特性が得られ
る熱延鋼板では、後続の２次再結晶工程において、温度
、雰囲気等の最適範囲がコイル長手方向で微妙に異なる
ことが判明した。

【０００６】ところで２次再結晶工程は、熱容量の大き
な鋼板をコイルのまま処理するのが一般的であり、工業
的には少なくとも同一コイル内では同じ温度および雰囲
気で焼鈍せざるを得ない。その結果コイル長手方向に関
し、一部については非常に優れた特性が得られるものの
、他の部分では不本意ながら良好な特性が得られると期
待される熱処理条件から若干外れた条件で処理せざるを
得なかったため、最良の特性を得ることはできなかった
。それ故コイル長手方向を平均すると、本来期待される
程の良特性をコイル全長にわたって得ることはできなか
ったのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記の問
題を有利に解決するもので、コイル長手方向全長にわた
って優れた磁気特性を有する方向性けい素鋼板の有利な
製造方法を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、この発明の解明経
緯について説明する。さて発明者らは、まず従来の方法
で熱間圧延した鋼板の長手方向の金属学的変化について
調査した。なお実験では、良好な特性を得る上で最も重
要な制御因子の一つとされる熱延仕上げ温度については
特に正確に制御した。

【０００９】ここに熱延仕上げ温度の制御は、図１に示
すような各圧延スタンドの入側と出側に設置されている
ストリップクーラントと呼ばれる水スプレーの水量を調
整する方法を用いた。同図に示したところにおいて、番
号１は熱間仕上げ圧延機の第１スタンド、２は第２スタ
ンド、３は第３スタンド、４は第４スタンド、５は第５
スタンド、６は第６スタンド、７は第７スタンドであり
、８は４列からなるデスケーリングスプレー、そして９
，１０はそれぞれ第１スタンドの入側および出側スプレ
ー、１１，１２はそれぞれ第２スタンドの入側および出
側スプレー、１３，１４はそれぞれ第３スタンドの入側
および出側スプレー、１５，１６はそれぞれ第４スタン
ドの入側および出側スプレー、１７，１８はそれぞれ第
５スタンドの入側および出側スプレー、１９，２０はそ
れぞれ第６スタンドの入側および出側スプレー、２１は
第７スタンドの入側スプレーである。

【００１０】図２に、Ｓｉ：３．２　ｗｔ％（以下単に
％で示す）、Ｓｅ：０．０２％およびＭｎ：０．０７％
を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる鋼スラブを
、熱延仕上げ温度：９００　℃で２．０　ｍｍ厚に熱延
したのち、常法に従い中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延に
よって板厚：０．２　ｍｍに仕上げ、ついで脱炭焼鈍を
施したのち、加熱途中の一定温度に５０時間保定する２
次再結晶焼鈍を施したときの、熱間圧延時における冷却
パターンとその場合の長手方向にわたる２次再結晶に最
適な保定温度との関係について調べた結果を示す。

【００１１】同図より明らかなように、この場合コイル
長手位置により最高の特性が得られる保定温度に大幅な
相違が生じた。すなわち、同図によれば、コイルの先端
は最適保定温度が低く、後端に行くほど高目になるが、
その途中でも最適保定温度は大きく変動している。なお
インヒビターの分散状態についてもコイル長手方向各位
置で調査した結果、各位置で分散状態に差異があること
が判明した。ここに前述したとおり、実際には一つのコ
イルは一定の保定温度で焼鈍しなければならないので、
最適保定温度の変動は良好な特性がコイル全長にわたっ
て得られなくなることを意味する。

【００１２】次に図３に、この材料の磁束密度Ｂ８　（
８００　Ａ／ｍ　のときの磁束密度，Ｔ）に及ぼす最適
保定温度からの温度のずれの影響について調べた結果を
示す。同図より明らかなように、最高特性が得られる保
定温度の許容範囲は５℃以内と非常に狭い範囲にすぎな
い。従ってコイル長手方向全体にわたって良好な特性を
得るためには、最適保定温度の一定化が必須となる。

【００１３】そこで発明者らは、上記のようにコイル長
手方向で最適保定温度がばらつく原因について鋭意研究
を重ねた結果、コイル長手方向にわたる最適保定温度の
変動は、熱間圧延時における冷却処理と強い相関がある
ことを見出した。すなわち、従来の冷却処理は、前掲図
１に示したようなストリップクーラントの量を調整する
方法が一般的であり、その場合に圧延終了温度をより正
確に制御するためには、最終の圧延スタンドに近い位置
たとえば６〜７スタンド間又は５〜６スタンド間のスプ
レーの水量を変化させることが好ましいとされていた。 確かに大量に生産される普通鋼においてはこの制御方法
が最も適切で、確立された技術であり、実際の熱延作業
においては圧延途中の温度あるいは圧延終了温度の変化
に対応したフィードフォワード制御やフィードバック制
御により、このスタンド間のスプレー水量をかなりの頻
度で変化させていた。そしてけい素鋼の熱間圧延時にお
ける冷却方法についても、上記したような普通鋼の熱延
方法がそのまま応用されていたのである。

【００１４】しかしながら発明者らの研究によれば、イ
ンヒビターの分散状態をコントロールして、コイル全長
にわたり良好な特性を得るためには、歪を加える加工温
度が重要で、熱間圧延とくに圧延前段までの冷却を強化
して仕上げ圧延温度を調整することが、所期した目的の
達成に関し、極めて有効であることの知見を得た。

【００１５】この発明は、上記の知見に立脚するもので
ある。すなわちこの発明は、含けい素鋼スラブを加熱し
た後、熱間圧延を施し、ついで１回または中間焼鈍を挟
む２回の冷間圧延を施して最終板厚とした後、脱炭焼鈍
を施し、ついで鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから、
仕上げ焼鈍を施す一連の工程からなる一方向性けい素鋼
板の製造方法において、上記熱間圧延工程における仕上
げ圧延温度の調整を、熱間仕上げ圧延機前段までの冷却
手段によって行うことからなる長手方向の磁気特性が均
一な方向性けい素鋼板の製造方法である。

【００１６】

【作用】鋼板の長手方向における温度差は、仕上げ圧延
の前段でとくに大きく、前段スタンドにおける冷却スプ
レーおよびデスケーリングスプレーの影響を強く受け、
その結果長手方向のインヒビター分布が変化するのに対
し、仕上げ圧延後段におけるスプレー制御では、温度は
変化するものの、インヒビターの析出状態にあまり変化
はない。そこでこの発明では、できる限り仕上げ圧延の
前段階から制御冷却を行い、仕上げ圧延条件を極力均一
にすることによって、コイル長手方向におけるインヒビ
ターの析出状態の均一化を図ることとしたのである。

【００１７】従って冷却処理は、極力前段の冷却スプレ
ーを使用することが望ましく、とくに好ましくは仕上げ
圧延機入側のデスケーリングスプレーも温度制御に活用
することである。なお従来、仕上げ前段スプレー、まし
てやデスケーリングスプレーは、温度制御の補助として
使用することはあったにしても、それを主たる冷却制御
手段として利用することはなかった。

【００１８】この発明を有利に達成するためには、従来
のような仕上げ圧延機の出側温度の測定によるフィード
バック制御よりは、仕上げ圧延機の入側温度を基準とし
たフィードフォワード制御が望ましい。仕上げスタンド
の中間に温度計を設置するのはさらに好ましい。なお前
掲特願平１−２５５２６０号明細書において説明したと
おり、インヒビターを微細均一に析出させるためには　
９５０〜８５０　℃の温度域で加工歪を与えることが、
またやや大きめのインヒビターを均一に析出させるため
には１０００〜９５０　℃の温度域で加工歪を与えるこ
とが好ましいので、必要に応じ、仕上げ圧延前段階にお
いて上記各温度で圧延することが好ましい。

【００１９】この発明の素材である含けい素鋼としては
、従来公知の成分組成のものいずれもが適合するが、代
表組成を掲げると次の通りである。 Ｃ：０．０１〜０．１０％ Ｃは、熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化のみな
らず、ゴス方位の発達に有用な元素であり、少なくとも
０．０１％以上の添加が好ましい。しかしながら０．１
０％を超えて含有されるとかえってゴス方位に乱れが生
じるので上限は０．１０％程度が好ましい。

【００２０】Ｓｉ：２．０　〜４．５　％Ｓｉは、鋼板
の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与するが、４．５
　％を上回ると冷延性が損なわれ、一方２．０　％に満
たないと比抵抗が低下するだけでなく、２次再結晶・純
化のために行われる最終高温焼鈍中にα−γ変態によっ
て結晶方位のランダム化を生じ、十分な鉄損改善効果が
得られないので、Ｓｉ量は２．０　〜４．５　％程度と
するのが好ましい。

【００２１】Ｍｎ：０．０２〜０．１２％Ｍｎは、熱間
脆化を防止するため少なくとも０．０２％程度を必要と
するが、あまりに多すぎると磁気特性を劣化させるので
、上限は０．１２％程度とするのが好ましい。

【００２２】インヒビターとしては、いわゆるＭｎＳ，
　ＭｎＳｅ　系とＡｌＮ　系とがある。ＭｎＳ，　Ｍｎ
Ｓｅ系の場合は、Ｓｅ，　Ｓのうちから選ばれる少なく
とも１種：０．００５　〜０．０６％Ｓｅ，　Ｓはいず
れも、方向性けい素鋼板の２次再結晶を制御するインヒ
ビターとして有力な元素である。抑制力確保の観点から
は、少なくとも０．００５　％程度を必要とするが、０
．０６％を超えるとその効果が損なわれるので、その下
限、上限はそれぞれ０．０１％，　０．０６％程度とす
るのが好ましい。

【００２３】ＡｌＮ　系の場合は、 ＡｌＮ　：０．００５　〜０．１０％，　Ｎ：０．００
４　〜０．０１５　％ＡｌおよびＮの範囲についても、
上述したＭｎＳ，　ＭｎＳｅ　系の場合と同様な理由に
より、上記の範囲に定めた。ここに上記したＭｎＳ，　
ＭｎＳｅ　系およびＡｌＮ　系はそれぞれ併用が可能で
ある。

【００２４】インヒビター成分としては上記したＳ，Ｓ
ｅ，　Ａｌの他の、Ｃｕ，　Ｓｎ，　Ｃｒ，　Ｇｅ，　
Ｓｂ，Ｍｏ，　Ｔｅ，　ＢｉおよびＰなども有利に適合
するので、それぞれ少量併せて含有させることもできる
。ここに上記成分の好適添加範囲はそれぞれ、Ｃｕ，　
Ｓｎ，　Ｃｒ：０．０１〜０．５０％、Ｇｅ，　Ｓｂ，
　Ｍｏ，　Ｔｅ，　Ｂｉ：０．００５〜０．１　％、Ｐ
：０．０１〜０．２　％であり、これらの各インヒビタ
ー成分についても、単独使用および複合使用いずれもが
可能である。

【００２５】なおスラブは、連続鋳造されたものもしく
はインゴットより分塊されたものを対象とするが、連続
鋳造された後に、分塊再圧されたスラブも対象に含まれ
ることはいうまでもない。

【００２６】

【実施例】実施例１ Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ：０．０
５４％、Ｓｅ：０．０２２　％およびＳｂ：０．０２４
　％を含有し、残部実質的にＦｅよりなるスラブを、加
熱炉に装入し、Ｎ２雰囲気中で均熱保持し、均熱終了後
直ちに粗圧延に供した。粗圧延終了後は３０ｍｍ厚のシ
ートバーとし、以後は７スタンドの仕上げタンデムミル
で、仕上げ温度：８９０　℃で　２．０ｍｍ厚の熱延鋼
板とした。この熱延鋼板を酸洗後、１次冷間圧延、つい
で中間焼鈍を施してから、２次冷間圧延で０．２３ｍｍ
厚の製品厚に仕上げた。その後脱炭焼鈍を行ったのち、
ＭｇＯ　を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、２
次再結晶および純化を目的とする仕上げ焼鈍を施して最
終製品とした。なお熱間仕上げ温度の調整は、図４に示
すように、デスケーリングスプレーおよび仕上げタンデ
ムミルの前段のみにおいて、水スプレーで行った。

【００２７】このときのコイル長手方向における最適保
定温度および得られた磁束密度を図４に示す。なお比較
のため、従来法に従い主に仕上げタンデムミルの後段に
おいて熱間仕上げ温度の調整を行った場合の、最適保定
温度および得られた磁束密度について調べた結果を、図
５に示す。

【００２８】図４より明らかなように、この発明の冷却
方法を採用した場合には、最適保定温度はほぼ一定とな
り、コイル長手方向の磁束密度Ｂ８も非常に良好な水準
が安定して得られた。なお保定温度とは、最終の２次再
結晶焼鈍の過程においてその温度に５０ｈ保定して２次
再結晶させる温度をいう。

【００２９】これに対し、従来法に従った場合は、図５
に示したとおり、コイルの一部では良好な特性が得られ
たものの、他の部分では特性の劣化（変動）が認められ
、平均的にはこの発明法を適用した場合よりも特性はか
なり劣った。

【００３０】実施例２ （１）　Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．１４％、Ｍｎ
：０．０５４　％、Ｓｅ：０．０２３　％、Ｓｂ：０．
０２４％およびＭｏ：０．０２０　％を含有し、残部実
質的にＦｅよりなる連鋳スラブ。 （２）　Ｃ：０．０３９　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ
：０．０５４　％、Ｓｅ：０．０１９　％およびＳｎ：
０．０８２％を含有し、残部実質的にＦｅよりなる連鋳
スラブ。 （３）　Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ
：０．０５４　％、Ｓｅ：０．０２２　％、Ｓｂ：０．
０２４％およびＡｓ：０．０２０　％を含有し、残部実
質的にＦｅよりなる連鋳スラブ。 （４）　Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ
：０．０５４　％、Ｓｅ：０．０２２　％、Ｓｂ：０．
０２４％およびＣｕ：０．０４％を含有し、残部実質的
にＦｅよりなる連鋳スラブ。 （５）　Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ
：０．０５４　％、Ｓｅ：０．０２２　％、Ｓｂ：０．
０２４％およびＢｉ：０．０２％を含有し、残部実質的
にＦｅよりなる連鋳スラブ。 （６）　Ｃ：０．０４０　％、Ｓｉ：３．３０％、Ｍｎ
：０．０５４　％およびＳｅ：０．０２２　％を含有し
、残部実質的にＦｅよりなる連鋳スラブ。 （７）　Ｃ：０．０３６　％、Ｓｉ：３．０１％、Ｍｎ
：０．０６９　％、Ｓｅ：０．０２３　％、Ｓｂ：０．
０２０％、Ａｌ：０．０２１　％およびＮ：０．００８
　％を含有し、残部実質的にＦｅよりなる連鋳スラブ。 上記の各スラブを加熱炉に装入し、Ｎ２雰囲気中で均熱
保持し、均熱終了後直ちに粗圧延に供した。粗圧延終了
後は３０ｍｍ厚のシートバーとし、以後は仕上げタンデ
ムミルで２．０ｍｍ　厚の熱延鋼板とした。

【００３１】上記　Ｎｏ．１〜７の各成分の鋼スラブに
ついて、それぞれ半分についてはこの発明の仕上げ前段
冷却制御方法にて熱間圧延し、残り半分については従来
の後段冷却制御方法を適用して圧延した。なお熱延仕上
げ温度は　８９０±１０℃の範囲とした。また板温は、
前段冷却法ではＦ４出側で　９１０℃であり、一方後段
冷却法ではＦ４出側で　９６０℃であった。

【００３２】その後、常法に従って１次冷間圧延を施し
、ついで中間焼鈍を施してから、２次冷間圧延を施して
０．２３ｍｍ厚の製品厚に仕上げた。その後脱炭焼鈍を
行ったのち、ＭｇＯ　を主成分とする焼鈍分離剤を塗布
してから、２次再結晶および純化を目的とする仕上げ焼
鈍を施して最終製品とした。かくして得られた各製品の
磁気特性の最低値を表１に併記する。なお磁束密度はＢ
８で、また鉄損は　１．７Ｔ、５０Ｈｚにおける鉄損（
Ｗ１７／５０）で評価した。

【００３３】

【００３４】同表より明らかなように、各鋼ともこの発
明法の仕上げ前段冷却制御法を適用した場合の方が安定
して良好な特性が得られた。それに対して従来の冷却方
法を適用した場合には一部良好な特性が得られたものの
最低値はかなり劣った値となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間仕上げ圧延における冷却手段を示す模式図
である。

【図２】コイル全長にわたる冷却スプレーの使用状況と
最適保定温度との関係を示した図である。

【図３】保定温度による磁束密度の変化を示したグラフ
である。

【図４】この発明に従う、コイル全長にわたる冷却スプ
レーの使用状況と最適保定温度および得られた磁束密度
との関係を示した図である。

【図５】従来法に従う、コイル全長にわたる冷却スプレ
ーの使用状況と最適保定温度および得られた磁束密度と
の関係を示した図である。

【符号の説明】

１　　第１スタンド ２　　第２スタンド ３　　第３スタンド ４　　第４スタンド ５　　第５スタンド ６　　第６スタンド ７　　第７スタンド ８　　デスケーリングスプレー ９　　第１スタンドの入側スプレー １０　　第１スタンドの出側スプレー １１　　第２スタンドの入側スプレー １２　　第２スタンドの出側スプレー １３　　第３スタンドの入側スプレー １４　　第３スタンドの出側スプレー １５　　第４スタンドの入側スプレー １６　　第４スタンドの出側スプレー １７　　第５スタンドの入側スプレー １８　　第５スタンドの出側スプレー １９　　第６スタンドの入側スプレー ２０　　第６スタンドの出側スプレー ２１　　第７スタンドの入側スプレー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　含けい素鋼スラブを加熱した後、熱間
   圧延を施し、ついで１回または中間焼鈍を挟む２回の冷
   間圧延を施して最終板厚とした後、脱炭焼鈍を施し、つ
   いで鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから、仕上げ焼鈍
   を施す一連の工程からなる一方向性けい素鋼板の製造方
   法において、上記熱間圧延工程における仕上げ圧延温度
   の調整を、熱間仕上げ圧延機前段までの冷却手段によっ
   て行うことを特徴とする長手方向の磁気特性が均一な方
   向性けい素鋼板の製造方法。