JPH04365819A - 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、変圧器その他の電気
機器の鉄心として利用される、方向性けい素鋼板の製造
方法に関するものである。方向性けい素鋼板の特性は、
磁束密度及び鉄損によって規定されていて、磁束密度（
通常　８００　Ａ／ｍの磁化力における磁束密度Ｂ８（
Ｔ）で代表される）は高く、また鉄損（通常　１．７　
Ｔ，　５０　Ｈｚ　における鉄損Ｗ１７／５０　で代表
される）は低いことが望まれている。

【０００２】

【従来の技術】方向性けい素鋼板の鉄損を低くする手段
としては、（１）　けい素含有量を増大する、（２）　
製品板厚を薄くする、（３）　二次再結晶粒を小さくす
るか又は磁区を細分化する、（４）　不純物含有量を減
少する、（５）　二次再結晶粒の結晶方位を磁化容易軸
の方向に揃える、など主として冶金学的手段あるいは物
理的手段が取られている。

【０００３】方向性けい素鋼板を製造する際の問題の一
つとして、品質のばらつきがある。具体的には、板幅方
向あるいはコイルの長手方向に部分的に二次再結晶が生
じていない箇所が散発的に発生することである。かよう
な二次再結晶不良領域に起因してコイル全体としては特
性が劣化する。その理由は、方向性けい素鋼板自体が材
料の中の厚み方向の不均質性を利用しているが故に、材
質のばらつきが大きくなり易いところにある。とくに冷
延で強圧下率を必要とするＡｌＮ系のインヒビターを用
いた場合に、その傾向は著しいが、この理由については
、従来、ＡＬＮ系のインヒビターで方向性を揃えるため
には、冷延の強圧下が必要であり、そのために二次再結
晶粒の核となるべきゴス方位の集合組織の成分が少なく
なることによるものと考えられている。このように上記
の強圧下法は、方向性がよく揃うようになるに反比例し
て、プロセスが不安定になるという傾向があり、工業的
にははなはだ制御しにくいプロセスであった。

【０００４】従来、方向性けい素鋼板の中間工程に工夫
を加えることによって磁気特性を良好ならしめようとす
る技術はいくつか提案されている。例えば特公昭５６−
３８９２号公報には、最終冷延前に焼鈍を行うものとし
、焼鈍温度に保定した後冷却する際、　６００℃から　
３００℃の間を　１５０℃／分以上の速度で冷却し、か
つ最終冷延を行う途中でパス間時効処理を行う技術が開
示されている。この技術は、固溶炭素又は固溶窒素を最
終圧延の中途段階で転位に析出させることによって素材
の結晶組織あるいは集合組織を改善しようとするもので
あり、それなりの効果は有するけれども、やはり部分的
な二次再結晶不完全部分の発生を完全に防止することは
できなかった。

【０００５】上記のように急冷処理のまま、圧延を施す
と、部分的な非二次再結晶部分が増大する。その原因は
まだ完全には解明されていないけれども、結晶中に部分
的に存在するγ相が急冷でマルテンサイト化して局所的
な硬度の変化をもたらし、その結果冷却時に不適当な集
合組織を形成されることによるものと考えられる。

【０００６】さらに上掲公報では、特性改善のために、
冷延途中の段階（パス間）において時効処理を施してい
る。これは、冷延時に導入される転位等の欠陥部に固溶
炭素等が固着しいわゆるコットレル雰囲気を形成させる
という特公昭５４−１３８４６に開示されている技術思
想を応用したものであるが、冷延途中に時効処理を加え
なければならず、実際には冷延工程と焼鈍工程の回数が
増すことにより工程を煩雑にする不利は否めない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、磁化容易
軸＜００１＞を圧延方向に揃えると同時に二次再結晶粒
のサイズが粗大化し過ぎないようにして、全体的に磁気
特性を良好ならしめると共に、二次再結晶粒の発達にば
らつきがないように制御することにより、安定して磁気
特性の良好な方向性けい素鋼板を得ることができる製造
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】この発明においては、中
間焼鈍プロセスと冷間圧延条件に独特の工夫を加えるこ
とによって、板全体にわたり安定して二次再結晶を生じ
させようとするものである。特に従来の方向性けい素鋼
板に共通に含有されている炭素を制御することによって
、その不安定性を解消し、併せて磁気特性の向上を図る
ものである。

【０００９】以下、この発明の解明経緯について説明す
る。さてこの発明者らは、非二次再結晶部分の発生は、
焼鈍あるいは圧延中に部分的に形成される結晶組織や微
細な炭化物の析出挙動と関係があるとの観点から、種々
の実験を繰り返した結果、板厚が最終板厚に対して３倍
以上である間に、温度　１００〜３５０　℃の間で圧延
を行うか、又は冷延のパス間に時効処理を行うこと、し
かもその圧延に先立って、一旦　２００℃以下の温度ま
で急冷した状態の板を焼き戻しておくことが、非二次再
結晶部分の発生防止に関し極めて有効であることを見出
し、かかる知見に基づいてこの発明を完成させるに至っ
たのである。

【００１０】すなわちこの発明は、Ｃ：０．０２〜０．
１０ｗｔ％（以下単に％で示す）、Ｓｉ：２．０　〜４
．０　％及びＭｎ：０．０２〜０．１５％を含み、かつ
インヒビターとしてＳ，Ｓｅ，　Ａｌ，　Ｓｂ，Ｂｉ，
　Ｓｎ，　Ｖ及びＣｕのうちから選んだ少なくとも１種
：０．０１０　〜０．２００　％を含有するけい素鋼ス
ラブを、熱間圧延した後、冷間圧延と焼鈍を繰り返し施
して最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍後、最終仕上げ焼鈍
を施すことによって方向性けい素鋼板を製造するに当た
り、上記冷間圧延工程において、冷延板の板厚が最終板
厚の３倍以上である間に、 ａ）　９００　〜１２００℃の温度範囲で焼鈍したのち
、　２００℃以下の温度まで６０秒以内で急冷し、つい
で　１００〜３５０℃の温度範囲で焼戻しを行い、 ｂ）　しかるのち冷間圧延を　１００〜３５０　℃の温
度範囲で行うか、または冷間圧延のパス間で　１００〜
３５０　℃の焼鈍処理を加える、 一連の処理を少なくとも一回施すことからなる一方向性
けい素鋼板の製造方法である。

【００１１】この発明は、前掲特公昭５６−３８９２号
公報のように固溶炭素あるいは固溶窒素を利用するので
はなく、微細析出カーバイドを用いた方がより効果的で
あるという知見、さらには部分的な二次再結晶不完全部
分の存在は不均質な焼入れ組織の存在に起因するもので
あるという知見に、立脚するものである。

【００１２】以下、この発明を具体的に説明する。この
発明では、まず第１に焼鈍−急冷後の焼き戻し処理が重
要な意味を持つ。発明者らが検討によれば、冷却時に生
じる焼入れ組織をそのまま圧延すると部分的な組織不均
質の原因になると考えられるので、この焼戻し焼鈍を行
うわけである。この点について、図１に基づき説明する
。

【００１３】図１は、板厚が製品厚の５倍のときに、１
１００℃で焼鈍後、８０℃まで５０秒で冷却し、さらに
５０〜４００　℃で焼戻しを行い、その後　２００℃で
圧延を施して製品厚としたのち、通常の方向性けい素鋼
板の処理方法で処理してできた製品の磁気特性を示した
ものである。同図より、　１００℃以上の焼戻しではば
らつきが減少すると同時に特性が向上していることが解
る。しかし　３５０℃を超える温度での焼戻しになると
むしろ特性は急速に劣化する。この理由は、炭化物の粗
大化に起因するものと考えられ、結果として磁気特性も
劣化する。

【００１４】焼戻し処理を行った場合、まだ軟化温度に
達しないうちに磁気特性の改善効果が生じている。低い
温度での焼戻しは微細な炭化物が析出し増大してくる過
程でもあり、これが発明者らが、固溶炭素より、微細炭
化物の析出の方がより効果的な結果が得られると判断し
た由縁である。しかも冷延の開始段階から微細炭化物の
効果を期待でき、また特性向上効果も相対的に勝ってい
る。そこでこの発明では、　２００℃以下までの急冷を
行ない、さらにそれを焼戻すことによって、微細な炭化
物を析出させることにしたのである。

【００１５】第２に、この焼戻しを行うためには、一旦
　２００℃以下の温度まで急冷しておくことが必要であ
る。 その理由は、一旦低温まで急冷すると析出物の析出サイ
トが増加し、より微細な炭化物が多量に析出するためで
ある。この点、高い温度例えば　３００℃付近の温度で
急冷を停止すると、炭化物は粗大化が促進されるため、
磁気特性面で効果は少なくなる。

【００１６】図２に、冷却プロセスで冷却速度を変化さ
せ、均熱処理後６０秒時における温度を測定し、さらに
　１５０℃の焼戻しを施したのち、　２００℃で圧延し
、さらに通常の方向性けい素鋼板の製造プロセスを経て
得られた製品の磁気特性を測定した結果を示す。同図よ
り明らかなように、　２００℃以下まで急冷することに
よって、良好なる磁気特性が得られることが判る。

【００１７】

【作用】この発明は、炭化物の制御によって磁気特性の
向上及びばらつきの軽減を図るものであるから、いわゆ
るインヒビターに関しては特に制限されることはなく、
従来公知のものいずれもが使用できる。また最終冷間圧
延時の圧下率を広く適用可能なことも特徴である。

【００１８】以下、各製造工程を工程順に詳細に説明す
る。まず、素材成分について述べると、この発明のけい
素鋼は、スラブ段階で炭素を０．０２〜０．１０％含有
している必要がある。というのは０．０２％より少ない
と良好な集合組織を得ることができず、一方０．１０％
より多いと脱炭焼鈍の際に長時間を必要とするからであ
る。またＳｉは　２．０〜４．０　％を含有する必要が
ある。というのはＳｉ量が少ないと変態が起こり結晶方
位が損なわれるだけでなく、素材の電気抵抗値が低下し
て磁気特性が阻害され、一方　４．０％より多いと加工
が困難になるからである。

【００１９】次にＭｎは、０．０２〜０．１５％とする
必要がある。というのは０．０２％より少ないと熱間圧
延時に表面性状が劣化し、一方０．１５％を超えるとイ
ンヒビターの分布が悪くなり２次再結晶不良となるから
である。さらにこの発明スラブはいわゆる抑制剤を含有
する必要がある。 ここにインヒビターとしてはＳ，Ｓｅ，　Ａｌ，　Ｓｂ
，　Ｂｉ，　Ｓｎ，Ｖ及びＣｕのうちから選んだ少なく
とも１種が有利に適合し、その含有量は　０．０１０〜
０．２００　％程度とする必要がある。というのは上記
の範囲をはずれると二次再結晶が困難になるからである
。

【００２０】この発明では、上記の好適成分組成に調整
した熱延板を冷延によって最終板厚に仕上げるのである
が、一回の冷延で最終板厚にしても、また間に焼鈍をは
さんで二回以上の冷延プロセスで最終板厚にしてもかま
わない。さてこの発明プロセスでは、冷延前に行われる
焼鈍処理に最も特徴がある。この焼鈍における処理温度
は　９００℃以上、１２００℃以下とする必要がある。 というのはこの範囲を外れると磁気特性が劣化するから
である。 また焼鈍後の冷却は少なくとも　２００℃以下までを６
０秒以内で急冷することが肝要である。というのは　２
００℃より高い温度までの急冷であったり、又は冷却速
度が遅く６０秒を超えると、炭化物が最初から粗大化し
てしまい集合組織に悪影響を及ぼし、結果として磁気特
性の劣化を招くからである。

【００２１】さらにこの発明プロセスにおいては、かよ
うな焼鈍後の冷却に引き続いて１００℃以上、　３００
℃以下の温度で焼戻し焼鈍を行う必要がある。ここに焼
戻し温度が１００　℃より低いとその焼鈍効果に乏しく
、一方　３００℃より高いと炭化物が粗大化して磁気特
性が劣化する。 なお焼戻し焼鈍は一旦コイルに巻とった後に行ってもい
いし、また急冷後連続して同一炉内で処理しても構わな
い。

【００２２】その後冷間圧延を施すが、この発明では、
かかる冷延を　１００℃以上、　３５０℃以下の温度で
行う必要がある。というのはこの温度域で圧延すると、
微細析出炭化物の効果が充分に発揮され、磁気特性の改
善にとりわけ有効だからであり、この範囲を外れると特
性のばらつきが多くなる。また上記の圧延を、圧延のパ
ス間に同等の温度で焼鈍を施す処理に代えることもでき
る。

【００２３】上記した焼鈍及び圧延処理は、板厚が最終
板厚の３倍以上である間は何度でも行うことができる。 すなわち最終冷延前の焼鈍や最終冷延に限定する必要は
全くない。これは、この発明では特に抑制剤の種類が限
定されず、冷延の圧下率を広範囲に選択できることに起
因している。ここにかような一連の処理を、板厚が最終
板厚の３倍以上の間に限定したのは、板厚が３倍未満の
場合には、冷間圧延時に微細炭化物による磁気特性改善
効果が現れないからである。この発明における急冷−焼
戻し−圧延の一連の処理は、板厚が厚い間すなわち圧延
の初期段階で施すことが望ましい。なお板厚にはとくに
上限はないけれども、熱延板の厚みが製品厚（最終板厚
）の２０倍を超えると生産能率上好ましくない。

【００２４】上述したようにして最終板厚まで冷延した
板は、その後常法に従い、脱炭焼鈍を施したのち、焼鈍
分離剤を塗布してから、最終仕上げ焼鈍を行うことによ
って方向性けい素鋼製品板とする。

【００２５】

【実施例】

実施例１ Ｃ：０．０７％、Ｓｉ：３．０　％、Ｍｎ：０．０８５
　％、Ｓｅ：０．０２３　％及びＡｌ：０．０２４　％
を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になるけい素鋼ス
ラブを、熱間圧延によって厚さ２．５　ｍｍの熱延板と
した。この熱延板に、１１００℃，　３分間の焼鈍を施
した後、１分間で６０℃まで急冷した。冷却はミスト冷
却を採用した。ついで表１に示す条件で１回目の焼戻し
を施したのち、　２００℃の温度で１回目の圧延を施し
て１．１　ｍｍの中間厚とした（条件Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈ，Ｉ）。なお一部については、焼戻しを行わずに
圧延した（条件Ａ，Ｂ）。その後、上記中間厚の板に再
度１１００℃で２回目の焼鈍を施したのち、同じく１分
間で６０℃まで急冷した。ついで条件Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ，
Ｇ，Ｈ，Ｉの板については表１の条件で２回目の焼戻し
及び圧延を施して０．２３ｍｍの板厚とした。なお条件
ＡとＤは２回目の焼戻しを行わず、２回目の圧延を施し
た。

【００２６】ついで　８４０℃、２分間の脱炭焼鈍後、
　ＭｇＯを焼鈍分離剤として塗布してから、１２００℃
、１０時間の仕上げ焼鈍を施した。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。

【００２７】

【表１】

【００２８】実施例２ Ｃ：０．０７％、Ｓｉ：３．０　％、Ｍｎ：０．０８５
　％、Ｓｅ：０．０２３　％及びＡｌ：０．０２４　％
を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になるけい素鋼ス
ラブを、熱間圧延によって厚さ２．５ｍｍ　の熱延板と
した（条件Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ）。この熱延板に、１１
００℃，　３分間の焼鈍（６０秒で３００　℃まで冷却
）を施したのち、圧延して１．５　ｍｍの板厚とした。 さらに上該圧延板を１１００℃で焼鈍して１分間で６０
℃まで急冷した（条件Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ）。一部は１分間
で　３００℃まで冷却した（条件Ｎ）。ついで冷却後の
板を、表２に示す条件で焼戻した後、　１８０℃の温度
で圧延して０．２３ｍｍの板厚とした。

【００２９】これら条件Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎとは別に、
１部のスラブを１．５　ｍｍの熱延板に仕上げた後、一
回の冷延で製品厚とした（条件Ｏ，Ｐ）。なお条件Ｐに
ついては、表２に示したように、焼鈍、焼戻し及び冷延
を施した。

【００３０】ついで全ての冷延板について、　８４０℃
，　２分間の脱炭焼鈍を施したのち、ＭｇＯを焼鈍分離
剤として塗布してから、１２００℃，１０　時間の仕上
げ焼鈍を施した。 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】実施例３ Ｃ：０．０６％、Ｓｉ：３．２　％、Ｍｎ：０．０８５
　％、Ｓｅ：０．０２３　％及びＳｂ：０．０３０　％
を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になるけい素鋼ス
ラブを、熱間圧延によって厚さ２．５　ｍｍの熱延板と
した。この熱延板に、１０５０℃，　３分間の焼鈍を施
した後、１分間で６０℃まで急冷した。ついで表３に示
す条件で１回目の焼戻しを施したのち、　１８０℃の温
度で１回目の圧延を施して１．１　ｍｍの中間厚とした
（条件Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ）。なお一部については、比
較のために焼戻しを行わず、圧延した（条件Ｑ，Ｒ）。 その後、上記中間厚の板を再度１１００℃で２回目の焼
鈍を施したのち、同じく１分間で６０℃まで急冷した。 ついで条件Ｒ，Ｓ，Ｕ，Ｖ，Ｗの板を表３の条件で２回
目の焼戻しを施したのち、１８０　℃の温度で２回目の
圧延を施して０．２３ｍｍの板厚とした。なお条件Ｑ，
Ｔの板は２回目の焼戻しを行わずに圧延した。

【００３３】ついで　８４０℃，　２分間の脱炭焼鈍後
、　ＭｇＯを焼鈍分離剤として塗布してから、１２００
℃，　１０時間の仕上げ焼鈍を施した。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３に併記する
。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、磁気特性に
優れた方向性けい素鋼板を安定して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】中間焼鈍後の冷却条件が製品の磁気特性に及ぼ
す影響を示すグラフである。

【図２】急冷処理後の焼戻し温度が磁気特性に及ぼす影
響を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｃ：０．０２〜０．１０ｗｔ％Ｓｉ：
   ２．０　〜４．０　ｗｔ％及び Ｍｎ：０．０２〜０．１５ｗｔ％ を含み、かつインヒビターとしてＳ，Ｓｅ，　Ａｌ，　
   Ｓｂ，　Ｂｉ，　Ｓｎ，　Ｖ及びＣｕのうちから選んだ
   少なくとも１種：０．０１０　〜０．２００　ｗｔ％を
   含有するけい素鋼スラブを、熱間圧延した後、冷間圧延
   と焼鈍を繰り返し施して最終板厚とし、ついで脱炭焼鈍
   後、最終仕上げ焼鈍を施すことによって方向性けい素鋼
   板を製造するに当たり、上記冷間圧延工程において、冷
   延板の板厚が最終板厚の３倍以上である間に、 ａ）　９００　〜１２００℃の温度範囲で焼鈍したのち
   、　２００℃以下の温度まで６０秒以内で急冷し、つい
   で　１００〜３５０℃の温度範囲で焼戻しを行い、 ｂ）　しかるのち冷間圧延を　１００〜３５０　℃の温
   度範囲で行うか、または冷間圧延のパス間で　１００〜
   ３５０　℃の焼鈍処理を加える、 一連の処理を少なくとも一回施すことを特徴とする一方
   向性けい素鋼板の製造方法。