JPH046221A - 二方向性珪素鋼板の製造方法 - 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】 〔従来の技術〕 鉄系の材料では結晶軸に対する方向によって磁性を担う
電子のエネルギー状態が異なり、ミラー指数＜１００＞
軸の方向に磁化され易いという特徴を持つ、この結晶磁
気異方性を利用して、変圧器等の磁心に用いられる一方
向性電磁鋼板ではミラー指数で＋１１０）　＜００１＞
と表現される結晶粒のみ（ゴス方位と呼ばれる）を選択
的に成長させ、鋼板面内の１方向の透磁率を飛躍的に向
上させた。

この一方向性電磁鋼板（（１１０１＜１００＞）に対し
、鋼板面内の直交する２方向に＜１００＞軸を配向させ
た二方向性電磁鋼板（ミラー指数で（１００）＜００１
＞）は、より理想的な軟質磁性材料である。

しかし、工業的なプロセスが煩雑なのに対し充分な磁気
特性が得られないために、二方向性電磁鋼板が広く磁心
材料として用いられるには至っていない。

従来の二方向性電磁鋼板の製造法には、大別して次の３
つの方法がある。

１）柱状粒よりなる方向性インゴットを用いる方法。

この方法は、特公昭３３−７５０９号公報或は特公昭３
３−７９５２号公報に開示されているように、温度傾斜
を維持した状態で柱状粒の発達したインゴットを製造し
柱状粒の伸長方向と一定の角度関係を満たす方向に冷間
圧延し、再結晶を行わせる方法である。この方法の要点
は、特公昭３３−７９５３号公報にあるように素材の（
１００１＜００１＞方位からのズレが、或許容範囲にあ
れば冷延・再結晶後に再び＋１００１　＜００１＞方位
の結晶粒となることにある。

２）表面エネルギーを利用する方法。

この方法は、特公昭３６−８５５４号公報、特公昭３７
−７１１０号公報或は特公昭３８−１６２１２号公報に
あるように、板厚の薄い素材を冷延・再結晶させる際に
熱処理の雰囲気を制御して、（１００）面を板表面に持
つ結晶粒のみを再結晶させることを特徴とする製造法で
ある。

３）　クロス冷延する方法。

この方法は、特公昭３５−２６５７号公報に開示されて
いるように珪素鋼素材を一方向に冷間圧延した後、更に
この冷延と交叉方向に冷間圧延を加え、短時間焼鈍と９
００〜１３００℃の高温焼鈍を行う方法である。この方
法の原理は、クロス冷延により（１００）　＜００１＞
方位粒の成長し易い素地になる集合組織を発達させ、Ａ
ＩＮ等の粒成長のインヒビターを利用した二次再結晶に
よって（１００）　＜００１＞方位粒を発現させるもの
である。

一方、溶鋼から熱延工程を経ずに直接、板厚の薄い鋼板
を得る方法が発明され、コストダウンの計れる新しいプ
ロセスとして大いに期待されている。

〔発明が解決すべき課題〕

上述してきたように、二方向性電磁鋼板は３つの磁化容
易軸の内２つを鋼板面内に配向させた理想的な磁性材料
であるにも拘らず、今日まで殆ど工業的に使用されてい
ない。これは、現在まてに考案された製造方法を工業的
に行うことが極めて困難でありコストが高くなるのに対
し、期待されるほどの結晶方位の集積度が得られないこ
とによる。

例えば、１〉の方向性インゴットを用いる方法では、柱
状粒を充分に発達させる為に、錨型の側面を加熱したが
ら底面を冷却し溶鋼に温度傾斜をつける必要があり、工
業的なプロセスとして大量生産を行うことは極めて困難
であった。

また、２）の表面エネルギーを用いる方法に於いては、
＋１００＋方位粒のみが成長するように熱処理の雰囲気
を厳密に制御することは、工業的に難しく、また、原理
的に板面内の＜１００＞軸方向は揃えることができない
。

３）のクロス冷延を用いる方法は、かなり高い結晶方位
の集積が得られ板面内の二方向にかなり高い透磁率が期
待できるが、製造コストに見合う磁性材料を作るという
意味では、−層の集積度の向上、更なるコストダウンが
望まれる。

〔課題を解決するための手段〕

クロス冷延した素材に、粒成長のインヒビターを利用し
た二次再結晶を発現させることにより、かなり高い結晶
方位の集積度を持った二方向性電磁鋼板が得られること
は前に述べた０本発明者等は、このクロス冷延を用いた
方法を改良することによって、充分に実用に供すること
のできる二方向性電磁鋼板を得る方法を発明した。

即ち、本発明者等は回転する一対の冷却ロールを用いて
薄鋳片を鋳造するに当たって、冷却ロール直上の溶鋼の
温度を凝固開始温度よりも３０℃以上高くすることによ
って、柱状晶組織の発達した薄鋳片を得ることができ、
この薄鋳片に４０〜８０％の冷間圧延、更にこの冷間圧
延と直角方向に３０〜７０％の冷間圧延を施し、−次頁
結晶を目的とした焼鈍、二次再結晶と純化を目的とした
焼鈍を行うことによって　＋１００）　＜００１＞方位
に極めて良く配向した二方向性電磁鋼板を得ることがで
きることを見いだした。

以下に、本発明の詳細な説明する。

回転する一対の冷却ロールの間に溶鋼を供給する鋳造方
法を用いて薄鋳片を鋳造する際に、冷却ロール直上即ち
、溶鋼溜での溶鋼の温度を凝固開始温度より３０℃以上
高くしてやると、柱状晶組織が発達し薄鋳片の集合組織
は（１００）　＜Ｏｖｖ＞方位が強くなる（第１図（ａ
　））、これに対し溶鋼の温度が凝固開始温度＋３０℃
未満であると、薄鋳片の集合組織は、はぼランダムとな
る（第１図（ｂ））。

本発明者等は、溶鋼の温度を調節することによって得ら
れた＋１００１　＜ｏｖｗ＞集合組織の発達した材料を
出発素材として、（１００）　＜００１＞方位粒を揃え
た二方向性電磁鋼板を製造する方法を発明した。

この薄鋳片の成分として、Ｓｉ成分は、α−γ変態によ
る結晶組織の破壊を抑えるために下限を１．８％とした
。また、交番磁界中での渦流損を低下させるために有効
な上限として６．８％を設定した。Ｓｉが４．８％以上
になると冷間圧延の際に割この他の成分は、安定して二
次再結晶を生ぜ辱しめるために必要な、＾ＩＮ　、　Ｈ
Ｉｌｓ　、　Ｃｕ２Ｓ　、　ＨｎＳｅ　。

Ｎｂ（Ｃ、Ｎ）　、　Ｓｎ　、　Ｓｂ等から選ばれる１
種ないし２種以上を公知の範囲で含ませると、集積度の
高い（１００）　＜００１＞方位粒を得ることができる
。

薄鋳片の板厚はプロセッシング時の取扱い易さから、０
．４〜３．０ｍｍにすることが好ましいが、特にこの範
囲に限定するものではない。

次にこの薄鋳片素材に、必要に応じて特公昭３８−８２
１３号公報に開示されていると同時の７００〜１２００
℃の温度範囲での焼鈍を施すことも可能であるが、若干
の磁気特性の低下を犠牲にして省略することも可能であ
る０次いで、圧下率で４０〜８０％の冷間圧延を施し、
更にこの冷間圧延と直角方向に３０〜７０％の冷間圧延
を行う。この冷間圧延は、特公昭３５−２６５７号公報
に開示されているのと同等のものである。更にこの鋼板
に、一次再結晶させることを目的とした焼鈍を行う。こ
の焼鈍は７５０〜１０００℃の温度範囲で短時間に行う
ことがより好ましいが、特にこの条件にはこだわらない
。

続いて、二次再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を行う
。この最終焼鈍は、二次再結晶を完全に行わせるために
９００〜１３００℃の温度範囲で長時間行うことが好ま
しいが、特にこの条件にはこだわらない。更に、二次再
結晶を安定させるために、一次再結晶終了後から二次再
結晶開始前までに鋼板を窒化することも可能である。こ
の窒化の方法としては、最終焼鈍の雰囲気にＮ２　、　
ＮＨ３等、窒化能のあるガスを混入する方法、最終焼鈍
時焼鈍分離材に窒化フェロマンガン等の窒化能のある物
質を加える方法、−次頁結晶焼鈍の均熱過程以降におい
てＮＨ３等の窒化能のあるガスを含む雰囲気で処理する
方法、或はイオン窒化による方法等いずれの方法でもよ
い。

以上の工程によって処理することによって、極めて方向
性の優れた二方向性電磁鋼板が得られることが判った９ 〔作　用〕 本発明に於いて、溶鋼の温度を凝固開始温度に較べて３
０℃以上高く調整することによって得られた（１００）
　＜ＯＷ＞集合組織の発達した薄鋳片を出発素材として
クロス冷延を行うことによって高い集積度を持った（１
００）　＜００１＞方位粒を発現できるが、この理由は
クロス冷延を行う素材として（１００＞　＜ＯＶＷ＞集
合組織の発達した素材を使った場合に冷延・−次再結晶
後に得られる集合組織がその後（１００１＜００１＞方
位を成長させるのに有利なものと成るためであると考え
られる。この集合組織は例えば、日本金属学会誌、５３
（１，９８９＞８５８に原勢等が述べているような（１
００）　＜００１＞方位と特定の方位関係を持つもので
あると考えられる。

一方、溶鋼の温度が凝固開始温度＋３０℃未満となりラ
ンダムな集合組織が発達してしまうとクロス冷延・−次
再結晶後の集合組織が＋１００）　＜００１＞から偏寄
した方位を成長させ得るものとなると考えられる。

（実施例１） 重量でＳ　ｉ　：　３．５％、Ｃ：　０．０４０％、　
Ｍｎ　：　０．１８％、ｐ　：　ｏ、ｏｚｏ％、Ａ　Ｉ
　＋　０．０３０％、Ｎ　：　０．００８０％、Ｓ：０
．００５０％、Ｃｒ：０．１０％を含み残部Ｆｅ及び不
可避的不純物より成る溶鋼の温度を凝固開始温度より２
０℃高くして鋳造した鋳片Ａ、３０℃高くして鋳造した
鋳片Ｂ、５０℃高くして鋳造した鋳片Ｃ１７０℃高くし
て鋳造した鋳片りをそれぞれ得た。鋳片の厚みは全て２
．０−一であった。これらの鋳片に１０００℃で５分間
の焼鈍を施し、次いで１．０１厚まで冷間圧延し、更に
上記冷間圧延と直角方向に冷間圧延を施し０．５＋＊ｍ
厚とした。この材料に、８２０℃で４００秒間、湿水素
中で焼鈍を施し、フェロ窒化マンガン５％を含む酸化マ
グネシアを塗布した後、１２００℃で３０時間の最終焼
鈍を行った。この最終焼鈍の雰囲気は、１２００℃まで
が窒素５０％、水素５０％の混合気、１２００℃の保定
後が水素１００％の乾燥雰囲気中である。得られた材料
の特性を第２図に示す。この図に示すように、溶鋼の溶
鋼溜内の温度をこの溶鋼の凝固開始温度より３０℃以上
高くして鋳造すると、得られた材料の磁束密度Ｂ８が１
．９（Ｔ）以上になることが確認された。

（実施例２） 重量で、Ｓｉ　　：３．０２％、Ｃ：　０．０５５％、
Ｍｎ　：０．０７５％、Ｐ　：　０．００６％、Ｓ　：
　０．０２４％、ＡＩ：０゜０２４％、Ｎ　：　０．０
９０％、Ｃｕ：０．１０％、Ｓｎ　：　０．０９％を含
み残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる溶鋼を凝固開始
温度より２０℃高い温度で鋳造して鋳片Ａ、５０℃高い
温度で鋳造して鋳片Ｂを作った。鋳片の厚みは０．８Ｍ
−であった、これらの鋳片に１１００℃で２分間の焼鈍
を行い、０．４ｍｍ厚み才で冷延し、更に前記冷延と直
角方向に冷延し０．２１厚とした。

この材料に８５０℃で９０秒間の焼鈍を湿水素中で行い
、さらに１２００℃で２０時間の最終焼鈍を行った。

最終焼鈍の雰囲気は１２００℃までが窒素２５％、水素
７５％の混合気、１２００℃の保定後が水素１００％の
乾燥気中であった。得られた材料の磁気特性結果を下表
に示す。

（ただし、ＢＳ　励磁力８００Ａ／ｍに於ける磁束密度
） 〔発明の効果〕 本発明は前述のように鋳造温度と規定して＜１００＞　
＜ＯＶＷ＞集合組織の発達した材料を出発材料としたの
で、磁束密度が１．９（Ｔ）以上の二方向性電磁鋼板を
製造することができる。従って、か＼る電磁鋼板を広く
磁心材料として用いることができるのでその工業的効果
は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ　）（ｂ　）は、薄鋳片の結晶方位を示す（
２００）極点図であり、第２図は溶鋼の凝固開始温度よ
りの温度差と材料の磁束密度の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量で、Ｓｉ：１．８〜６．８％を含む溶鋼を回転する
   一対の冷却ロールの間に供給し、且つこの冷却ロール直
   上の前記溶鋼の温度を凝固開始温度＋３０℃以上として
   柱状晶組織の発達した薄鋳片を製造し、而る後この薄鋳
   片に圧下率４０〜８０％の冷間圧延を行い、更にこの冷
   間圧延方向と直角方向に圧下率３０〜７０％の冷間圧延
   を行った後、一次再結晶を目的とした焼鈍を施し、次い
   で二次再結晶と純化を目的とした最終焼鈍を行うことを
   特徴とする方向性の優れた二方向性珪素鋼板の製造方法
   。