JPH04365818A - 板幅方向に均一で優れた磁気特性を有する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、板幅方向に均一で優
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ように、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，　ＡｌＮなどの析出物を鋼
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、こ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、鋼中に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機能するサイズに析出させ
ることである。

【０００３】ところで、近年の鉄鋼製造においては、ス
ラブ形成法が造塊−分塊法から連続鋳造法に大部分変わ
ってきている。かかる連鋳法を方向性けい素鋼板の製造
に適用した場合、分塊圧延による鋳造組織の破壊及び再
結晶による結晶組織の微細化工程が省略されるため、連
鋳法固有の急冷凝固による柱状晶がスラズ加熱で異常成
長を起こし易く、熱延時の粗圧延終了後でも粗大な延伸
粒として残る。これら延伸粒は、組織に起因した磁性不
良の原因となる。

【０００４】かかる弊害の防止策として特公昭６０−３
７１７２号公報では、熱延中のパス時に９６０〜１１９
０℃の温度範囲で１パス当り３０％以上の圧下率で圧延
する方法が、また特開昭５９−１９３２１６号公報では
、粗圧延段階の最終パスを３０％以上とし、かつ粗圧延
終了温度を　９５０〜１１５０℃の範囲とする方法が提
案されている。これらの方法はいずれもインヒビターが
析出粗大化しない範囲で、結晶組織の微細化及び集合組
織の改善を図ろうとするものであるが、板幅両エッジ部
は板幅中央部より温度降下が大きくしかもスラブ組織の
柱状晶部にあたることから、加熱中に粗大な粒になり易
い。このように粗圧延後も延伸粒が多いと、二次再結晶
不良の問題を生じる。

【０００５】これらエッジ部組織の改善策としては、特
開昭６０−２００９１６号公報に、粗圧延中に圧下率が
５〜４０％にわたる少なくとも１回の幅圧下を施すこと
が提案されている。この方法は、連鋳スラブに特有な両
エッジ部における粗大結晶粒の微細化を狙ったものであ
り、形状制御には著しい効果があった。しかしながらこ
のような幅圧下では、両エッジ部が極度に冷え、インヒ
ビターの析出が加速されることがある。このため二次再
結晶不良を完全になくすことは不可能である。さらに近
年、板のエッジまで製品に利用する場合が増えたので、
歩留り上の問題が以前よりも増大した。

【０００６】また特開平１−１７６０２３号公報におい
ては、スラブ抽出から熱間圧延終了までの間にわたって
鋼片の両エッジ部近傍を保温し、１１００℃以上の温度
で熱間圧延を終了する方法を提案している。この方法は
、インヒビターが両エッジ部で析出しないように温度降
下を抑制するものであるが、粗圧延で完全に柱状晶が破
壊されていないために組織が悪く磁性レベルが低くなる
。またこの方法では、粗圧延終了後の板の両エッジ部の
温度が中央部に比べて低く、この状態で仕上げ圧延を行
うとインヒビターの分散が板幅方向で異なり、最適な仕
上げ焼鈍条件が板幅方向で異なってしまう。このため仕
上げ焼鈍条件を特定することが困難という問題が残る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】よってこの発明の目的
は、鋼板の板幅方向に対して、きわめて安定して優れた
磁気特性を持つ方向性けい素鋼板の有利な製造方法を提
案するところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、含
けい素鋼スラブを加熱した後、粗圧延及び仕上げ圧延か
らなる熱間圧延を施し、ついで１回又は中間焼鈍をはさ
む２回の冷間圧延を施して最終板厚とした後、脱炭・１
次再結晶焼鈍を施し、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によって一方
向性けい素鋼板を製造するに当たり、上記熱間圧延にお
いて、粗圧延直前におけるスラブの幅中央部温度を１２
５０〜１４５０℃とし、かつスラブのエッジ部温度を幅
中央部温度より５０℃以上高くしてから、粗圧延を施す
ことからなる板幅方向に均一で優れた磁気特性を有する
方向性けい素鋼板の製造方法（第１発明）である。

【０００９】またこの発明は、含けい素鋼スラブを加熱
した後、粗圧延及び仕上げ圧延からなる熱間圧延を施し
、ついで１回又は中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施
して最終板厚とした後、脱炭・１次再結晶焼鈍を施し、
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によって一方向性けい素鋼板を製造
するに当たり、上記熱間圧延において、粗圧延直前にお
けるスラブの幅中央部温度を１２５０〜１４５０℃とし
、かつスラブのエッジ部温度を幅中央部温度より下記（
１）　式で求められる温度以上に高くしてから、粗圧延
を施し、この粗圧延中に、エッジ部に５〜１００　ｍｍ
の幅圧下を施すことからなる板幅方向に均一で優れた磁
気特性を有する方向性けい素鋼板の製造方法（第２発明
）である。 記 　　　　　　　　　　ｙ＝　１８．２４９　×ｅｘｐ（
−０．０１３７ｘ）＋　３１　　　　　　−−−−　（
１）　ここでｙ：　幅中央部とエッジ部との温度差　（
℃）ｘ：　圧下量（ｍｍ）

【００１０】以下、この発明を得るに至った実験結果に
ついて説明する。さて発明者らは、製品に現れる二次再
結晶不良の原因を突き止めるために、以下に述べるよう
な観察を行った。まず粗圧延終了直後のシートバーを水
冷し幅方向の断面観察を光学顕微鏡と電子顕微鏡を用い
て行った。光学顕微鏡観察により、幅方向のエッジ部に
は延伸粒の存在が確認された。さらに電子顕微鏡を用い
てこの延伸粒と再結晶している組織とでインヒビターの
析出が異なっているかどうかを観察した。その結果、再
結晶している組織ではインヒビターがほとんど観察され
なかったのに対して、延伸粒中には粗大に析出したイン
ヒビターが散見された。

【００１１】従って二次再結晶不良の原因は、これら延
伸粒中に析出した粗大なインヒビターにあると考えられ
る。そこで延伸粒中に粗大にインヒビターが析出する理
由並びにこれらが二次再結晶不良を引き起こす理由につ
いて考察した結果、以下に述べる結論に達するに到った
。理想的に粗圧延が行われた場合、スラブ組織は破壊さ
れ粗圧延中に完全に再結晶し、これらの再結晶粒内では
転位がほとんど見られない。インヒビターは、転位をサ
イトにして析出すると考えられており、従って再結晶粒
内では析出サイトが少なくなるために析出が非常に遅く
なる。このためインヒビターの析出は、仕上げ圧延で新
たに歪みが加わるまで抑制されることになる。そして仕
上げ圧延で歪みを加えるときは、板の温度が低いため析
出物が非常に細かくなるが、これらの微細析出物は最終
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
に抑制することができ、従って良好な二次再結晶が起こ
る。

【００１２】一方、スラブ組織が完全に破壊されず再結
晶しなかった場合、すなわち粗大な延伸粒となった場合
は、粒内には転位が非常にたくさん残存し、この上にイ
ンヒビターが析出する。これらインヒビターが、粗圧延
直後すなわち高温の状態で析出を開始した場合には、イ
ンヒビター成分の拡散速度が非常に速いために短時間の
うちに成長する。そしてかようにして粗大に成長したイ
ンヒビターは、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できないばかりか
、仕上げ圧延中に細かく析出するインヒビターの量を減
らしてしまうため、最終製品では二次再結晶しない部分
となってしまう。

【００１３】一般に連鋳スラブの柱状晶はスラブ加熱で
異常成長を起こし易く、熱延時の粗圧延終了後でも粗大
な延伸粒として残る。これらは、特に板幅のエッジ部に
多発する。この板幅エッジ部の延伸粒を破壊するには、
中央部より高い圧下をかけることが必要となる。しかし
ながら、エッジ部に中央部より高い圧下をかけることは
、現状の圧延機では不可能である。従って同じ圧下率で
エッジ部の延伸粒を破壊し再結晶させることが必要とな
る。

【００１４】これを解決するためには、発明者らがすで
に特開平１−２５０６３８号公報で開示した、図１に示
すような、高温の方が再結晶が進むという現象を利用し
て、エッジ部を板幅中央部よりさらに高温にする方法が
有効と考えられる。またさらに積極的に、延伸粒を破壊
するためには幅圧下を施すことが有効と考えられる。し
かしながら、エッジ部を加熱せずに幅圧下を施すとエッ
ジ部温度が急速に下がり、インヒビターが析出する温度
域に中心部より速く入ってしまうため、インヒビターの
析出が幅方向で不均一になる。従って、エッジ部の加熱
は必要と考えられる。

【００１５】上記の考えに基づき以下の実験を行った。 Ｃ：０．０４５　ａｔ％（以下、単に％で示す），　Ｓ
ｅ：３．４０％，　Ｍｎ：０．０６４　％及びＳｅ：０
．０２４　％を含有するけい素鋼スラブを、スラブ加熱
炉で１４３０℃，　２５分間均一加熱した後、炉外に抽
出した。その後エッジ部のみを誘導加熱式のエッジ部加
熱装置を用いて加熱し、スラブ幅中央部よりも温度が上
昇させた。この温度上昇代と幅圧下量とを種々変更させ
て粗圧延を行った。粗圧延終了後、シートバーの後端１
ｍをシャーでサンプルとして採取し、直ちに水冷し組織
観察を行った。このときの代表例を図２に示す。図２か
ら明らかなように、エッジ部の加熱、さらには幅圧下に
より、延伸粒が破壊されているのが判る。

【００１６】残りのシートバーは通常の仕上げ圧延によ
って熱延コイルに仕上げたのち、中間焼鈍をはさむ２回
の冷間圧延を施して最終板厚とし、ついで脱炭・１次再
結晶焼鈍後、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから、仕
上げ焼鈍を施し、最終製品とした。かくして得られた最
終製品の幅方向の磁気特性を調べた結果を図３に示す。

【００１７】図３から明らかなように、従来法に従い粗
圧延を行った場合には両エッジ部における特性の劣化が
免れ得なかったのに対し、この発明に従い両エッジ部を
加熱することにより特性が改善され、とくに幅圧下を併
用した場合には中央部と遜色のない優れた特性値が得ら
れている。

【００１８】また図４には、エッジ部２５ｍｍ位置にお
ける鉄損値について調べた結果を温度差及び幅圧下量と
の関係で示す。同図より明らかなように、エッジと中央
部の温度差を５０℃以上とすることにより、エッジ部の
鉄損を改善することができる。またエッジと中央部の温
度差が５０℃未満の場合でも、幅圧下を施すことにより
、エッジ部の鉄損は向上する。しかしながら５０℃未満
の温度において幅圧下をかける場合、あまりに軽い圧下
では、延伸粒は破壊できず、むしろ端部の温度をかえっ
て下げるだけであり磁性の改善が望めないことから、少
なくとも５ｍｍの幅圧下が必要である。一方圧下量を大
きくしていくと、端部の必要最低加熱温度は低くて済む
ことが判った。この理由としては、圧下量を上げること
による加工発熱と考えられる。しかしながら圧下量が　
１００ｍｍを超えると端部の形状が悪くなるので、幅圧
下量は１００　ｍｍ以下にする必要がある。ここに効果
のある幅圧下量と加熱温度の限界線は次式（１）で示さ
れる。よってこの温度以上に端部を加熱する必要がある
。 　　　　　　　　　　ｙ＝　１８．２４９　×ｅｘｐ（
−０．０１３７ｘ）＋　３１　　　　　　−−−−　（
１）　ここでｙ：　幅中央部とエッジ部との温度差　（
℃）ｘ：　圧下量（ｍｍ）　　但し５≦ｘ≦１００

【０
０１９】実際の熱延工程においては、スラブをガス加熱
炉又は誘導加熱炉のいずれかあるいは両者の組合せで十
分に加熱した後、粗圧延の直前に、ガスもしくは重油に
よるバーナー、直接通電加熱、誘導加熱のいずれかの方
法でエッジ部を加熱する。またそれより以前にスラブを
誘導加熱する際、周波数を調整してスラブ外周部の温度
を抽出前に中心部より上げるようにしてもよい。さらに
幅圧下するに当たっては、幅プレス、ロールのどちらで
も用いることができる。

【００２０】なお粗圧延前のスラブ加熱では、インヒビ
ター成分を鋼中に十分に固溶させておくことが重要で、
この目的を達成する必要からスラブは１３３０℃以上の
温度に加熱することが好ましい。スラブ加熱後、スラブ
の圧延開始まで温度は降下するが、幅中央部温度が１２
５０℃以上であることが必要である。というのは１２５
０℃未満になると幅中央部でも未再結晶粒が残存するよ
うになるためである。とはいえあまりに高温になるとス
ラブ表面が溶融し始めるので、上限は１４５０℃に定め
た。

【００２１】

【作用】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
成を掲げると次のとおりである。 Ｃ：０．０１０　〜０．１０％ Ｃは、熱間圧延中に（α＋γ）域を通過させることによ
って熱延組織の改善を図ることを意図したもので、その
適正範囲として限定されるものである。

【００２２】Ｓｉ：２．０　〜４．５　％Ｓｉは、鋼板
の比抵抗を高め鉄損の低減に有効であるが、　４．５％
を上回ると冷延性が損なわれ、一方　２．５％を下回る
と鉄損低減効果が弱まるので、　２．５〜４．０　％の
範囲で含有させることが好ましい。

【００２３】Ｍｎ：０．０２〜０．１２％Ｍｎは、熱間
脆性による割れを生じない下限の量として少なくとも０
．０２％が必要であり、また上限はＭｎＳｅの解離固溶
温度を高めず、またスラブ抽出から粗圧延に至る時間規
制の過程でインヒビターの粗大化を起こさせない観点か
ら、０．１２％に制限することが好ましい。

【００２４】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，　ＭｎＳｅ系を使用する場合は、Ｓｅ、Ｓのう
ちから選ばれる少なくとも１種：０．００５　〜０．０
６％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、０．００５　〜０．０６％の範囲で含有さ
せることが好ましい。

【００２５】ＡｌＮ系をインヒビターとして用いる場合
は、 Ａｌ：０．００５　〜０．１０％、Ｎ：０．０４〜０．
０１５　％Ａｌ及びＮの範囲についても、上述したＭｎ
Ｓ，　ＭｎＳｅ系の場合と同様な理由で上記の範囲に定
めた。ここに上記したＭｎＳ，　ＭｎＳｅ系とＡＬＮ系
の併用は可能である。

【００２６】インヒビター成分としては、上記したＳ，
Ｓｅ、Ａｌの他、Ｃｕ，　Ｓｎ，　Ｃｒ，　Ｇｅ，　Ｓ
ｂ，Ｍｏ，　Ｔｅ，　Ｂｉ及びＰ等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：０．０１〜０．１５％、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、単独使用及び複合使用いずれもが可能で
ある。

【００２７】

【実施例】

実施例１ Ｃ：０．０４１　％，　Ｓｉ：３．１０％，　Ｍｎ：０
．０７４　％，　Ｓｅ：０．０２１　％及びＳｂ：０．
０１８　％を含有し、残部実質的にＦｅよりなる連鋳ス
ラブを、ガス加熱炉に装入してＮ２雰囲気中で均熱保持
し、ついで誘導加熱炉に装入し、平均温度を１４００℃
とした後、炉から抽出した。その後、誘導加熱方式のエ
ッジ部加熱装置を用いて、中心部の温度が１３８０℃の
時、エッジ部の温度が１４３０℃以上になるように加熱
した。その後直ちに粗圧延に供した。粗圧延は、１１５
０℃以上で終了した。粗圧延終了後は４０ｍｍ厚のシー
トバーとし、以後は仕上げタンデムミルで３．０　ｍｍ
厚の熱延鋼板とした。このときの熱延条件を表１に示す
。ついでこの熱延鋼板を酸洗後、一次冷延、中間焼鈍、
二次冷延で０．３０ｍｍ厚の製品厚に仕上げた。その後
脱炭焼鈍を施したのち、　ＭｇＯを主成分とする焼鈍分
離剤を塗布してから、２次再結晶及び純化を目的とする
仕上げ焼鈍工程を経て最終製品とした。かくして得られ
た製品の磁気特性について調べた結果を、表１に併記す
る。

【００２８】

【表１】

【００２９】同表から明らかなように、エッジ部の温度
を上げた場合は、そのまま通常の熱延を行った場合に較
べて、極めて均一に磁性が向上している。

【００３０】実施例２ Ｃ：０．０６８　％，　Ｓｉ：３．１０％，　Ｍｎ：０
．０７４　％，　Ｓｅ：０．０１６　％，　Ｓｂ：０．
０２０　％，　Ａｌ：０．０２６　％，　Ｎ：０．０１
０　％及びＣｕ：０．０６％を含有し、残部実質的にＦ
ｅよりなる連鋳スラブを、直ちにガス加熱炉に装入して
Ｎ２雰囲気中で均熱保持し、ついで誘導加熱炉に装入し
、平均温度を１３８０℃とした後、加熱のための周波数
を変化させ、エッジ部の温度を１４５０℃にして炉から
抽出した。ついで幅プレスを用いて幅圧下を行い、その
後直ちに粗圧延に供した。粗圧延は、１１５０℃以上で
終了した。粗圧延終了後は４０ｍｍ厚のシートバーとし
、以後は仕上げタンデムミルで　２．７ｍｍ厚の熱延鋼
板とした。このときの熱延条件を表１に示す。 ついでこの熱延鋼板を、酸洗後、１次冷延、中間焼鈍、
２次冷延で０．２７ｍｍ厚の製品厚に仕上げた。その後
脱炭焼鈍を施したのち、　ＭｇＯを塗布してから、二次
再結晶、純化を目的とする仕上げ焼鈍を経て最終製品と
した。かくして得られた製品の磁気特性について調べた
結果を表２に併記する。

【００３１】

【表２】

【００３２】同表から明らかなように、この発明法によ
って加熱し幅圧下したものは、磁気特性が極めて均一に
向上している。

【００３３】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、方向性けい
素鋼板の幅方向にわたる磁気特性を均一かつ安定して向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】再結晶率に及ぼす圧延温度と圧下率との影響を
示したグラフである。

【図２】シートバーの幅方向断面を示した図である。

【図３】方向性けい素鋼板の幅方向にわたる磁気特性を
示したグラフである。

【図４】エッジ部２５ｍｍ位置における鉄損値に及ぼす
エッジ部加熱温度と幅圧下量との関係を示したグラフで
ある。

Claims (2)

【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、粗圧
   延及び仕上げ圧延からなる熱間圧延を施し、ついで１回
   又は中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施して最終板厚
   とした後、脱炭・１次再結晶焼鈍を施し、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
   の工程によって一方向性けい素鋼板を製造するに当たり
   、上記熱間圧延において、粗圧延直前におけるスラブの
   幅中央部温度を１２５０〜１４５０℃とし、かつスラブ
   のエッジ部温度を幅中央部温度より５０℃以上高くして
   から、粗圧延を施すことを特徴とする板幅方向に均一で
   優れた磁気特性を有する方向性けい素鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】　　含けい素鋼スラブを加熱した後、粗圧
   延及び仕上げ圧延からなる熱間圧延を施し、ついで１回
   又は中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施して最終板厚
   とした後、脱炭・１次再結晶焼鈍を施し、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
   の工程によって一方向性けい素鋼板を製造するに当たり
   、上記熱間圧延において、粗圧延直前におけるスラブの
   幅中央部温度を１２５０〜１４５０℃とし、かつスラブ
   のエッジ部温度を幅中央部温度より下記（１）　式で求
   められる温度以上に高くしてから、粗圧延を施し、この
   粗圧延中に、エッジ部に５〜１００　ｍｍの幅圧下を施
   すことを特徴とする板幅方向に均一で優れた磁気特性を
   有する方向性けい素鋼板の製造方法。 記 　　　　　　　　　　ｙ＝　１８．２４９　×ｅｘｐ（
   −０．０１３７ｘ）＋　３１　　　　　　−−−−　（
   １）　ここでｙ：　幅中央部とエッジ部との温度差　（
   ℃）ｘ：　圧下量（ｍｍ）