JPH0440423B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、厚さ0.30mm未満のレギユラーグレー
ドのキユーブオンエツジ方向性ケイ素鋼帯
（strip）および鋼板（shect）を簡単化された処
理法で製造することに関する。さらに詳細には、
本発明の処理法は熱間圧延された素材の焼なまし
を省略し、その結果として磁気特性を損うことな
くエネルギーコストと処理時間とを節約するにあ
る。これは、中間厚さの冷延鋼帯の焼なましを通
常の中間焼なまし温度より高温で実施することに
よつて可能となる。 キユーブオンエツジ方向性を有するいわゆる
“レギユラーグレード”ケイ素鋼は結晶粒成長抑
制剤としてマンガンおよび硫黄（および／または
セレン）を使用する。これと対照的に、“高透磁
率”ケイ素鋼は結晶粒成長抑制剤として、硫化マ
ンガンおよび／またはセレン化マンガンに加えて
またはその代りに窒化アルミニウムに依存してい
る。 本発明の処理法はレギユラーグレードの方向性
ケイ素鋼のみに関するものであり、従つてアルミ
ニウム添加剤と窒素添加剤を意図的に使用しな
い。 ここにレギユラーグレードとはアルミウム含有
量が30ppm未満、窒素含有量が50ppm以下の材料
をいう。一般に、このような材料はmm当り800ア
ンペア回数で、1850以下の透磁率（Ｈ＝10）を有
している。そしてこのようなレギユラーグレード
のケイ素鋼の価格は高透磁率ケイ素鋼の価格より
も安い。 ケイ素鋼を製造するのに用いられる溶融スクラ
ツプは不純物としてアルミニウムを含有してい
る。従つて意図的なアルミニウムの添加はなされ
ないのである。というのは最初の溶融物にはある
量のアルミニウムが常に不可避的な不純物として
存在しているであろうからである。いいかえれ
ば、アルミニウムを意図的に添加することを不要
ならしめるような含量でアルミニウムは出発物質
に存在しているのが通常である。実際に実施する
場合、アルミニウム含有量30ppm未満の溶融材料
を選択することが必要である。 レギユラーグレード結晶粒方向性ケイ素鋼帯お
よび鋼板の通常の処理法は、通常の手段の中でケ
イ素鋼の融成物を準備する段階と、精錬段階と、
インゴツトまたはストランド・キヤスト・スラブ
の形に鋳造する段階とを含む。鋳鋼は好ましく
は、重量％で、0.02％〜0.045％の炭素と、0.04％
〜0.08％のマンガンと、0.015％〜0.025％の硫黄
および／またはセレンと、３％〜3.5％のケイ素
と、50ppm以下の窒素と、30ppm未満の全アルミ
ニウムと、残分の本質的に鉄とを含有する。 通常、インゴツトに鋳造された鋼はスラブ状に
熱延される。スラブ（インゴツトから圧延された
もの、あるいは連続鋳造されたもの）は、米国特
許第2599340号に記載のように熱延前に結晶粒成
長抑制剤を溶解するため、1300°〜1400℃の温度
に加熱（または再熱）される。次にこのスラブを
熱延し、焼なまし、中間焼なましを含む二段階で
冷延し、脱炭し、焼なましセパレータで被覆し、
二次再結晶を成すために最終焼なましを実施す
る。 レギユラーグレードのキユーブオンエツジ方向
性ケイ素鋼帯および鋼板を製造する代表的処理法
は米国特許第4202711号、第3764406号および第
3843422号に記載されている。 米国特許第4202711号の処理法は、900℃以上の
仕上温度をもつてストランド・キヤスト・スラブ
を熱延する段階と、925°〜1050℃でホツトバンド
を焼なます段階と、酸洗い段階と、30秒〜60秒の
均熱時間をもつて850°〜950℃、好ましくは925℃
で中間焼まなしを実施する２段階の冷延とを含
む。次にこの素材を最終厚さに冷延し、脱炭し、
焼なましセパレータをもつて被覆し、次に水素含
有ガス中で最終的に焼なましする。 米国特許第2867558号に開示されたキユーブオ
ンエツジ方向性ケイ素鉄を製造する処理法におい
ては、0.012％以上の硫黄を含有する熱延ケイ素
鋼帯を少くとも40％、冷間で絞り、平均粒度を
0.010〜0.030mmの間に制御するために700°〜1000
℃間の中間焼なましを実施し、次に最終厚さまで
少くとも40％冷間で絞り、最後に少くとも900℃
の温度で焼なましする。比較的多量の硫黄とマン
ガン（またはチタン）がケイ素鋼中に存在するの
でなければ、945℃以上の中間焼なまし温度で過
剰の結晶粒成長が生じると主張されている。故
に、975℃で15分間焼なましする際に0.030mm以上
の粒度を避けるためには、0.046％の硫黄分と
0.110％のマンガン含有量が必要とされた。 米国特許第2867559号は、3.22％のケイ素と、
0.052％のマンガンと、0.015％の硫黄と、0.024％
の炭素と、0.076％の銅と、0.054％のニツケル
と、残分の鉄と、付随的不純物とを含有する米国
特許第2867558号から選定された単一の組成につ
いて、中間焼なまし時間と温度の粒度およびキユ
ーブオンエツジ方向性の％に対する効果を開示し
ている。この特許に開示された中間焼なまし温度
は700°〜100℃であり、全焼なまし時間は５分ま
たは５分以上であつた。 米国特許第4212689号は、非常に高度の結晶粒
配向をうるためには窒素を0.0045％以下、好まし
くは0.0025％以下の低水準まで減少させなければ
ならないことを開示している。この処理法は、
950℃での熱延ケイ素鋼の初焼なましと、中間厚
さまでの冷延と、10分間、900℃で中間焼なまし
を実施する段階と、そののち、追加最終焼なまし
処理以外は通常のように処理する段階とを含む。 本発明者の知つている他の特許に米国特許第
3872704号、第3908737号および第4006044号が含
まれる。 従来、エネルギーコストを最小にするために、
熱延鋼帯の初焼なましの省略が試みられ、また
0.30mm以上の最終厚さを有する結晶粒方向性鋼帯
および鋼板を製造する際に、この初焼なましを省
略しても磁気特性を損なわないことが発見され
た。しかし通常の処理法で厚さ0.30mm未満の結晶
粒方向性鋼帯および鋼板を製造する際には、初焼
なまし段階を省略することにより磁気特性が悪く
なる。特に、鉄損と透磁率が悪い影響を受ける。 かくて本発明によつて解決しようとする技術的
な課題は、磁気特性を損なうことなく、同時にエ
ネルギーコストと処理時間を減少しつつ、レギユ
ラーグレードの配向ケイ素鋼帯乃至鋼板を製造す
る方法を提供することである。 本発明は、熱延バンドの初焼なましを省略する
とき、もし第一段階の冷延後の中間焼なましの温
度を1010℃乃至1100℃の範囲に上けるならば、最
終厚さ0.30mm未満の鋼帯と鋼板材料の優れた磁気
特性を損なわないで済むという発見に基づくもの
である。 本発明によれば、３％乃至3.5％のケイ素を含
有する窒素50ppm以下、アルミニウム30ppm未満
のケイ素鋼スラブを製造する段階と、前記スラブ
を1300°乃至1400℃の温度に加熱する段階と、ホ
ツトバンドの厚さに熱延する段階と、ホツトミル
ケースを除去する段階と、前記ホツトバンドを焼
なましすることなく中間厚さの鋼帯まで冷延する
段階と、冷延された中間厚さの鋼帯に対して、
180秒未満の加熱／均熱合計時間をもつて、1010
℃乃至1100℃の温度で中間焼なましを実施する段
階と、0.30mm未満の最終厚さまで冷延する段階
と、脱炭段階と、脱炭された鋼帯に焼なましセパ
レータを被覆する段階と、被覆された鋼帯に対し
て還元条件で1150℃乃至1250℃の温度で最終焼な
ましを実施して二次再結晶を成す段階との組合せ
を特徴とするキユーブオンエツジ方向性を有する
厚さ0.30mm未満のレギユラーグレード冷延ケイ素
鋼帯および鋼板の製造方法が提供される。 好ましくは、スラブの組成は本質的に、重量％
0.020％〜0.040％の炭素と、0.040％〜0.080％の
マンガンと、0.015％〜0.025％の硫黄および／ま
たはセレンと、3.0％〜3.5％のケイ素と、30ppm
未満の全アルミニウムと、残分の本質的に鉄とか
ら成る。 この処理において、融解と鋳造は通常のもので
あつて、次にスラブを好ましくは２mmの厚さにま
で圧延し、最終温度は1010℃以下、好ましくは
950℃とする。これに続いてホツトミルケースを
除去するが、ホツトバンドは第１冷延段階に先立
つて焼なましされない。 第１冷延段階後の中間焼なましは1010℃と1100
℃の間で、好ましくは1050℃で実施される。加熱
プラス均熱の合計時間は120秒未満である。均熱
は好ましくは60秒未満、さらに好ましくは20〜40
秒とする。好ましくは、窒素または窒素−水素混
合物などの非酸化性雰囲気を使用する。 高温中間焼なましについての90秒未満の比較的
短時間の均熱時間と180秒の合計時間は、1000℃
の焼なまし温度において最小限５分が使用された
先行技術の処理と鋭い対照を成している（米国特
許第2867559号）。 本件発明において使用された1010℃の最低鋼帯
温度は、30〜60秒の均熱時間に対する950℃の最
高温度（米国特許第4202711号）と対照的である。 中間厚さの鋼帯を焼なまし温度にするために比
較的高い加熱速度、すなわち60秒以下の加熱時間
をもつて中間焼なましを実施した場合に最良の結
果の得られることが発見された。 0.30mm未満の最終厚さまで処理された鋼帯の通
常の厚さは0.20〜0.28mmの範囲である。このよう
な鋼帯の中間厚さは最終厚さの1.8〜2.8倍であ
り、好ましくは最終厚さの2.3倍である。 予備テストによれば、0.30mm以上の最終厚さの
場合、通常の処理法はホツトバンドの焼なましを
省略しても、磁気特性に対して僅かしか影響しな
いが、0.30mm未満の最終厚さの鋼帯に対して同一
の処理法を実施すれば、鉄損と透磁率の双方に悪
影響を与える。下記のデータにおいて、鉄損は
1.7テスラにおけるポンドあたりワツト数で測定
され、透磁率はmmあたり800アンペア回数で測定
され、前記の予備テストを代表している。

【表】 前記の表から明らかなように、最終厚さ0.345
mmの場合、初焼なましを省略することにより鉄損
と透磁率の小変動を生じたにすぎないが、0.264
mmの最終厚さの場合、鉄損と透磁率は初焼なまし
を使用した場合の価よりも劣つている。 本発明の処理法による次のテストは、1010℃〜
1100℃の範囲内における中間焼なまし温度の上昇
がホツドバンドの初焼なましの省略を補償するこ
とを示した。 ホツトバンド素材の初焼なましのない場合の熱
延最終温度と中間焼なまし温度の効果を確認する
ため、２ヒートからセンタホツトバンドサンプル
を取りテストした。これらのホツトバンドサンプ
ル組成を表に示す。各組成について２種の相異
なる最終温度を使用し、また表にはこれらの組
成について認識のためのシリーズナンバを付し
た。熱延最終温度と中間焼なまし温度との変動か
ら生じる磁気特性を表に示す。 表のホツトバンドサンプルの予備的準備は、
ストランドキヤストスラブの厚さ203mmから厚さ
152mmへの予圧延と、1400℃への再熱と、厚さ
1.93mmまでの圧延と、スケール除去とを含んでい
た。表に報告された最終厚さまで冷間絞りした
のちに、H₂とN₂との混合体の中で830℃で脱炭
を実施する。次にサンプルを酸化マグネシウムで
被覆する。1200℃で通常の最終箱焼なましを実施
したのち、これらの鋼板をエプスタインサンプル
に切断し、磁気テストの前にひずみ取り焼なまし
を実施した。 表のデータは、初焼なましが使用されないと
きに少くとも1010℃の中間焼なましが必要である
ことを示している。また、熱延最終温度は低い方
が望ましいようである。 また表のデータは、薄いゲージ（0.224mm）
の処理がより困難であるが、よい結果を生じるこ
とを示している。中間焼なまし温度の高いことが
より層重要であり、また熱延最終温度は低い方が
望ましい。 テストされた両方のヒートについて、最良の中
間焼なまし温度は1040℃と1065℃の範囲内にある
ようである。 表に示したサンプルの中間焼なまし加熱サイ
クルは鋼帯サンプルに取付けられた熱電対によつ
て測定され、また均熱時間は25秒から37秒の間で
あつた。これらのサンプルの厚さ、均熱温度およ
び均熱時間の相対関係を表に示す。 表は955℃での中間焼なまし中の均熱時間の
延長の影響を示す。これらの結果を表と比較し
た場合、磁気特性は、より短い均熱時間でより高
い均熱温度を使用した場合ほどに良くないことが
分かる。120秒以下の全焼なまし時間を使用する
ことができれば、生産性を増大し、従つて経済的
に有利でコストが低下する。 以上、要するところ、最終寸法0.30mm未満を得
るために初焼なましを行なわないときは少くと
1010℃の中間焼なましが必要である。少くとも
1010℃の温度で25〜37秒間の範囲の均熱時間を保
持することにより、より長い均熱時間の間955℃
で中間焼なましを行なう場合よりも良好な磁気特
性が得られる。 ５種の相異なる市販ヒートから得られたコイル
について、コイルの前端（Ｆ）と後端（Ｇ）（順
序は熱延から逆転）から取つたサンプルを使用し
て、追加テストを実施した。これらのテストは、
２種の相異なる最終ゲージと２種の相異なる中間
ゲージで実施されれた４種の相異なる加熱処理に
おける磁気特性を直接に比較したものである。 これらの追加テストの結果を表Ｖに示す。 表Ｖに報告された熱処理条件は下記のように区
別される。 Ａ＝1010℃での初焼なましと950℃での中間焼な
まし Ｂ＝1010℃での初なましと1060℃での中間焼なま
し Ｃ＝初焼なましなしと、950℃での中間焼なまし Ｄ＝初焼なましなし、1060℃での中間焼なまし 鉄損値および透磁率は前述のテストと同様にし
て測定された。すなわち、1.5テスラおよび1.7テ
スラにおいてワツト毎ポンド、800アンペア回数
毎mmで測定された。 表に報告されたテストに使用された鋼の組成
はホツトバンド段階において、炭素0.026％〜
0.028％、マンガン0.058％〜0.064％、硫黄0.016
％〜0.023％、ケイ素3.05％〜3.17％、窒素36〜
49ppm、アルミニウム30ppm未満、チタン30ppm
未満、残分の本質的に鉄の分析値範囲を有してい
た。熱延最終温度は980〜990℃の範囲であり、ま
た処理法は表の鋼について前述したものと同一
である。 表のデータか明らかなように、最終厚さ
0.264mmにおいて、初焼まなしを受けていないサ
ンプル（条件Ｃ、Ｄ）の平均磁気特性は初焼なま
しを受けたサンプル（条件Ａ、Ｂ）より少し劣つ
ていた。しかし、条件Ｄサンプルの平均透磁率は
条件Ａに非常に近似し、またその数サンプルは
1850の透磁率を超えていた。 0.224mmの最終厚さにおいて、初焼なましを受
けていないサンプルの磁気特性は初焼なましを受
けたサンプルよりも劣つていたが、条件Ｃのサン
プルに対する条件Ｄのサンプル（本発明によるサ
ンプル）の顕著な優越制は、本発明による中間焼
なまし段階の最小限1010℃の温度の臨界性を示し
ている。 故に本発明の工程が、磁気特性を許容範囲内に
保持しながらホツトバンドの初焼なましで厚さ
0.30mm未満のレギユラーグレードのキユーブオン
エツジ方向性ケイ素鋼帯および鋼板を製造する目
的を達成るることは明白である。 かくして本発明の方法によれば、熱延バンドの
焼なましを省略し、120秒未満の全時間の間少く
とも1010℃の温度で中間焼なましすることによ
り、生産性を上げエネルギーコストを下げること
ができ、従つて経済的に有益、コストも有効に、
レギユラーグレードの配向ケイ素鋼を製造するこ
とができる。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３％乃至3.5％のケイ素を含有する窒素
   50ppm以下、アルミニウム30ppm未満のケイ素鋼
   スラブを製造する段階と、前記スラブを1300℃乃
   至1400℃の温度に加熱する段階と、ホツトバンド
   の厚さに熱延する段階と、ホツトミルケースを除
   去する段階と、前記ホツトバンドを焼なましする
   ことなく中間厚さの鋼帯まで冷延する段階と、冷
   延された中間厚さの鋼帯に対して、180秒未満の
   加熱／均熱合計時間をもつて、1010℃乃至1100℃
   の温度で中間焼なましを実施する段階と、0.30mm
   未満の最終厚さまで冷延する段階と、脱炭段階
   と、脱炭された鋼帯に焼なましセパレータを被覆
   する段階と、被覆された鋼帯に対して還元条件で
   1150℃乃至1250℃の温度で最終焼なましを実施し
   て二次再結晶を成す段階との組合せを特徴とする
   キユーブオンエツジ方向性を有する厚さ0.30mm未
   満のレギユラーグレード冷延ケイ素鋼帯および鋼
   板の製造方法。 ２ 前記のケイ素鋼スラブは、本質的に重量％
   で、0.020％乃至0.040％の炭素と、0.040％乃至
   0.080％のマンガンと、0.015％乃至0.025％の硫黄
   および／またはセレンと、3.0％乃至3.5％のケイ
   素と、30ppm未満の全アルミニウムと、本質的に
   残分と鉄とから成る特許請求の範囲第１項による
   方法。 ３ 前記の中間焼なましは非酸化性雰囲気中で実
   施される特許請求の範囲第１項による方法。 ４ 前記の中間なましは90秒未満の均熱時間をも
   つて実施される特許請求の範囲第１項による方
   法。 ５ 前記の中間焼なましは1040°乃至1065℃の範
   囲の温度で実施される特許請求の範囲第１項によ
   る方法。 ６ 熱延の最終温度は1010℃未満である特許請求
   の範囲第１項による方法。 ７ 前記のスラブは２mmの厚さまで熱延される特
   許請求の範囲第１項による方法。 ８ 前記の冷延された鋼帯の最終厚さは0.20mm乃
   至0.28mmとする特許請求の範囲第１項による方
   法。 ９ 中間冷延された鋼帯の厚さは前記の最終厚さ
   の1.8倍乃至2.8倍である特許請求の範囲第１項に
   よる方法。 １０ 前記の中間焼なましは、120秒未満の加
   熱／均熱合計時間と60秒未満の均熱時間とをもつ
   て実施される特許請求の範囲第１項による方法。 １１ 前記の中間厚さ鋼帯は前記中間焼なまし中
   に焼なまし温度まで60秒未満で加熱される特許請
   求の範囲第１項による方法。 １２ 熱延の最終温度は950℃である特許請求の
   範囲第１項による方法。