JPH046222A - 一方向性高磁束密度電磁鋼板の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２，５〜４．５％のＳｉを含む薄鋳片を素材
とした高い磁束密度を有する一方向性電磁鋼板の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

一方向性電磁鋼板は、トランス等の電気機器の鉄心材料
として利用されており、磁気特性として励磁特性と鉄損
特性が良好でなくてはならない。

しかも近年特にエネルギーロスの少ない低鉄損素材への
市場要求が強まっている。

しかし従来の製造方法では熱延、冷延、焼鈍などの複雑
な工程処理が必要なため、製造コストが非常に高いとい
う問題がある。そこで最近電磁鋼の溶鋼を急冷凝固法で
直接薄帯にする技術が開発された。この方法によれば、
溶鋼から直接成品または生成品が出来るので製造コスト
を大幅に下げることが出来る。

この急冷凝固法で一方向性電磁鋼板を製造する方法は、
インヒビターを活用するものが主流である。たとえば、
熱延を完全に省略する方法としては特開昭５３−９７９
２３号公報に開示されている。ここでは、急冷凝固法で
薄鋳片の凝固後少なくとも６００℃まで０．０５℃／秒
以上の冷却速度で急冷することにより、結晶粒を微細化
しかつ析出物を以降の工程で再加熱することによって微
細分散させるようにしている。しかし、これらの特許文
献では二次再結晶において重要な因子である、鋳片の具
体的な結晶粒径及び後工程の適正圧延率について言及し
ていない。

また、特開昭６１−２３８９３９号公報および特開昭６
３−１１６１９号公報には、Ｓｉ２．５〜６．５％等を
含有する溶湯を、冷却面が移動する冷却体上に連続供給
して急冷凝固し、０．７〜２．０ｓｍ厚鋳片を得、これ
に圧下率５０％以上の冷間圧延を施した後、焼鈍するこ
とからなる一方向性電磁鋼板の製造方法が開示されてい
る。しかし、これら特許文献記載の方法によれば、急冷
凝固は結晶の微細化、また高圧下率は引き続く焼鈍と併
せて析出物の微細分散化を目的としているが、二次再結
晶の為の重要な集合組織および二次再結晶が安定して起
こる為の臨界結晶粒径は明示されていない。

これら、従来開示されているインヒビターを活用した急
冷凝固法による一方向性電磁鋼板の製造方法では、熱延
工程を含まない場合での、良好な二次再結晶（磁気特性
）に必要である薄鋳片の具体的な結晶粒径と集合組織、
冷間圧延の圧下率の適正条件については明確でなかった
。

〔発明が解決しようとする課題〕

この様に、インヒビターの再溶解や熱延工程を要しない
急冷凝固法において、二次冷却条件および鋳片の結晶粒
径と冷間圧延条件の組合せの適正化により、（１１０）
　＜００１＞方位に極めて集積度の高い磁気特性の良好
な一方向性電磁鋼板の製造方法を提供するのが本発明の
目的である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記問題を解決すべく検討を重ねた結果
、重量で、Ｃ：　０．０３〜０．１０％、Ｓ　ｉ　：　
２．５〜４．５％、Ｍｎ　：　０．０２〜０．１５％、
Ｓ　：　０．０１〜０．０５％、酸可溶性Ａｌ　　：０
．０１〜０．０４％、Ｎ　：　０．００３〜０．０１５
％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる溶鋼を
、連続的に板厚中心部まで急冷凝固し、さらに凝固７１
１３００〜９００℃間を１００℃／秒以上で冷却させる
と、二次再結晶が安定し磁気特性が改善されることを見
出しな、これは、この二次冷却により薄鋳片の二次凝固
組織（結晶粒組織）における結晶粒径がある一定以下の
値になり二次再結晶が安定するためと考えられる。

さらに、二次再結晶の安定化のためには薄鋳片の集合組
織がランダムであることが必要とされるが、これは上記
の結晶粒径を得る為の薄鋳片の凝固後の二次冷却条件で
満足されることも見出した。

本発明の要旨は、重量で、Ｃ：　０．０３〜０，１０％
、Ｓ　ｉ　：　２．５〜４．５％、Ｍｎ　：　０．０２
−０．１５％、Ｓ　：　０．０１〜０．０５％、酸可溶
性Ａｌ　　：０．０１〜０．０４％、Ｎ：０．００３〜
０．０１５％を含み、残部Ｆｅ及び不可避的不純物から
なる溶鋼を、連続的に板厚中心部まで急冷凝固し、さら
に凝固ｇｋ１３００〜９００℃間を１００℃／秒以上で
冷却して、０．７〜３．０−の厚みの薄鋳片を得、該鋳
片を焼鈍し、最終圧延率８０％以上の１回ないし中間焼
鈍を含む２回以上の冷間圧延を施し、さらに脱炭焼鈍と
仕上焼鈍を施すことを特徴とする一方向性電磁鋼板の製
造方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

インヒビターを活用した急冷凝固法による熱延工程を含
まない一方向性電磁鋼板では、前記したように従来の製
造方法では、析出分散相のみを満足するものであり、こ
れだけでは二次再結晶が安定せず、良好な磁気特性を得
ることは困難であった。これは、安定な二次再結晶をす
るなめには析出分散相の微細化の他に、集合組織および
具体的な結晶粒径の臨界値が考えられていなかった為で
ある。

つまり、本発明では安定した二次再結晶を得るための結
晶粒径の条件を実験により明確化し、これが薄鋳片の凝
固後の二次冷却条件に密接な関係を持つことを突き止め
たく第１図）。また、二次再結晶が安定し良好な磁気特
性が得られる、薄鋳片の結晶粒径も求めた（第２図）。

さらに、この二次冷却条件では薄鋳片の集合組織もラン
ダムで（第３図（ａ））あることも判明しな。

従来の急冷凝固法では（１００）　＜ＯＶＷ＞柱状晶の
鋳造組織であり（第３図（ｂ））、ブス核が殆ど零とな
り二次再結晶が不安定であった。

このように、結晶粒が微細で集合組織をランダムにする
ことにより、薄鋳片の単位体積当たりのゴス核の存在個
数を高めることになる。さらに、第４図に示すように冷
延圧下率が８０％の一回冷延法でゴス集積度の極めて高
い良好な二次再結晶が得られる。

〔作　用〕

次に本発明において鋼組成および製造条件を前記のよう
に限定した理由を詳細に説明する。

この鋼成分の限定理由は下記のとおりである。

Ｃの下限０．０３％は、これ未満であれば二次再結晶が
不安定となり、上限０．１０％は、これより多くなると
脱炭所要時間が長くなり経済的に不利となるために限定
した。

Ｓｉは鉄損を良くするために下限を２．５％とするが、
多すぎると冷間圧延の際に割れ易く加工が困難となるの
で上限を４．５％とする。

さらに以下の成分は、二次再結晶のためのＭｎＳ。

（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓ　、＾ＩＮなどの析出分散相として使
用する不純物であり、効果的に作用させるためには適当
量含有させる必要がある。

Ｍｎは、ＨｎＳを形成するために必要な元素で、下限０
．０２％は、これ未満であればＭｎＳの絶対量が不足し
、上限０．１５％は、これを越えるとＨｎＳの適正な分
散状態が得られないので上記範囲に限定した。

ＳはＭｎＳ　、　（Ｆｅ、Ｍｎ）Ｓを形成するために必
要な元素で、下限０．０１％は、これ未満ではＮｎＳ　
、　（Ｆｅ、Ｎｎ）Ｓの絶対量が不足し、上限０．０５
％は、これを越えると仕上げ焼鈍で脱硫が困難となるの
で上記範囲に限定した。

酸可溶性Ａ１は＾ＩＮを形成するなめに必要な元素で、
下限０．０１％は、これ未満では＾ＩＮの絶対量が不足
し、上限０．０４％は、これを越えると＾ＩＮの適正な
分散状態が得られないので上記範囲に限定した。

Ｎは＾ＩＮを形成するなめに必要な元素で、下限０．０
３％は、これ未満では＾ＩＮの絶対量が不足し、また上
限０．０１５％は、これを越えると二次再結晶が不安定
となると共に、ブリスターが発生しやすくなるので上記
範囲に限定した。

その他、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂはインヒビターを強くする目
的で１．０％以下において少なくとも１種添加しても良
い。

さらに、本発明では、溶鋼を急冷凝固し、０．７〜３．
０ｍｍ厚の薄鋳片を製造するが、この場合良好な二次再
結晶のためには０．７ｍｍ厚未満では圧下率不足であり
、３．０ｍｍ厚超では圧下率過剰となり、また冷間圧延
工程までの通板、加工が困難となる。

急冷凝固の二次冷却については、粗大析出物の発生を抑
制する為には急速冷却程好ましいが、この目的の他にゴ
ス核確保のため薄鋳片の結晶粒径を微細化、整粒にし、
集合組織もランダムにする必要がある。つまり、第１図
に示すように二次冷却速度と結晶粒径の関係が得られる
。さらに第２図には、このときの結晶粒径と磁気特性と
の関係が示されている。これら二つの図から、二次再結
晶を安定にする最適な二次冷却速度は１３００〜９００
℃において少なくとも１００℃／秒以上であることがわ
かる。なお、この１３００〜９００℃の温度域はα＋γ
二相域で、この領域を急冷するとγ相の析出を抑え、粗
大析出物の発生、結晶粒の粗大化を抑制する。

さらに集合組織については、このときの二次冷却速度で
は、第３図（ａ）に示すように集合組織がランダムにな
っており、二次再結晶が安定化する条件を満足している
。参考に第３図（ｂ）に二次冷却を実施しない空冷しな
薄鋳片の集合組織を示す。

これは、（１００）　＜Ｏ■◇柱状晶の鋳造組織であり
、ゴス核が殆ど零となり二次再結晶は不安定になる。

次に、この薄鋳片素材を、＾ＩＮ等の析出のために９５
０〜１２００℃で３０秒〜３０分の中間焼鈍を行った後
、１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を施す
。このときの最終冷延圧下率は極めて高いゴス集積度を
もつ製品を得るため、第４図に示すように圧下率８０％
以上が必要となる。

この後は湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行い、さらにＨｇ
Ｏ等の焼鈍分離剤を塗布して、二次再結晶と純化のため
１１００℃以上の仕上げ焼鈍を行うことで、高い磁束密
度を有する極薄一方向性電磁鋼板が製造される。

次に本発明の実施例を挙げて説明する。

〔実施例〕

第１表に示す鋼の成分組成を含む溶鋼を、双ロールを用
いて２．抛檜厚の薄鋳片にした。このとき鋳造条件は第
２表に示すように４水準とし、双ロール直下にて１４０
０℃から水冷（二次冷却）した。水冷は、Ｂ、Ｃ，Ｄの
順に急速冷却し、Ａでは空冷とした。また、このとき得
られた薄鋳片の平均結晶粒径も第２表に示す。

ついで、１１２０℃で５分間焼鈍を行い、さらに酸洗し
た後冷間圧延を行い、−回冷延法にて０．１７ｍｍ厚に
した。また同一素材で酸洗後冷間圧延で１．４輪鵡厚に
したものを１１２０℃で５分間中間焼鈍を行い、さらに
冷間圧延を行い、二面冷延法にて０．１７ｍｍ厚にした
９次に湿潤水素中で脱炭焼鈍し、ＨｇＯ粉を塗布した後
、１２００℃に１０時間水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を
行った。

得られた製品の磁性は、第３表に示すように、二次冷却
を１００℃／秒以上で実施したＣ、Ｄの方が良好な磁気
特性が得られた。

第１表 関係を示したグラフである。第２図は、薄鋳片の結晶粒
径と、１３００〜９００℃における二次冷却速度の関係
を示したグラフである。第３図（ａ）、（ｂ）は薄鋳片
の集合組織を示した、（２００）極点図である。第４図
は、冷延圧下率と磁束密度Ｂｅの関係を示したグラフで
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、急冷凝固法により得られた珪素鋼薄鋳
片を素材とし、熱延を省略して高い磁束密度を有する一
方向性電磁鋼板を安価に製造することができるので、産
業上稗益するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量で、Ｃ：０．０３〜０．１０％、Ｓｉ：２．５〜４
   ．５％、Ｍｎ：０．０２〜０．１５％、Ｓ：０．０１〜
   ０．０５％、酸可溶性Ａｌ：０．０１〜０．０４％、Ｎ
   ：０．００３〜０．０１５％を含み、残部Ｆｅ及び不可
   避的不純物からなる溶鋼を、連続的に板厚中心部まで急
   冷凝固し、さらに凝固後１３００〜９００℃間を１００
   ℃／秒以上で冷却して、０．７〜３．０ｍｍの厚みの薄
   鋳片を得、該鋳片を焼鈍し、最終圧延率８０％以上の１
   回ないし中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延を施し、さ
   らに脱炭焼鈍と仕上焼鈍を施すことを特徴とする一方向
   性高磁束密度電磁鋼板の製造方法。