JPH0699751B2 - 電磁特性の良好な方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

電磁特性の良好な方向性けい素鋼板の製造方法

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JPH0699751B2
JPH0699751B2 JP60270634A JP27063485A JPH0699751B2 JP H0699751 B2 JPH0699751 B2 JP H0699751B2 JP 60270634 A JP60270634 A JP 60270634A JP 27063485 A JP27063485 A JP 27063485A JP H0699751 B2 JPH0699751 B2 JP H0699751B2
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    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、電磁特性の良好な方向性けい素鋼板の製造方
法に関し、特に圧延方向にすぐれた磁気特性を有する一
方向性けい素鋼板の磁気特性のさらなる改善を実現し、
この明細書では変圧器の鉄心材料としてよりすぐれた性
質を与えるための方策として熱延前のスラブ加熱をより
効果的に行う方法について述べる。
一方向性けい素鋼板は、板面に(110)面、圧延方向に
〔100〕軸が揃った2次再結晶粒によって構成され、圧
延方向に沿う方向ですぐれた磁気特性を有することから
変圧器の鉄心材料として広く使用される。
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、インヒビターとよばれる微細な不純物(MnS,MnSe,A
lN,BN等)を鋼中に分散析出させて、高温仕上焼鈍中に
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。
上記インヒビター分散形態のコントロールとしては、熱
間圧延に先立つスラブ加熱中に、これら析出物を一たん
固溶させた後、適当な冷却パターンの下に熱間圧延を施
す方法が知られている。
かかる要請に応えるべく行われるスラブ加熱は、通常13
00℃以上の高温を採用しているが、スラブ中心部まで十
分に加熱するためには、通常のガス燃焼型加熱炉では、
スラブ表面温度が1350℃をこえることになる。その結
果、多量の溶融スケールが発生し、これが加熱炉の操業
を損うばかりでなく、粒界酸化に伴う表面欠陥や耳割れ
の原因になっている。
(従来の技術) 上述の点につき、従来技術;例えば特公昭47−14627号
では、1300℃以下のスラブ加熱では必要な磁気特性が得
られないとして、そのようなスラブ加熱に加えて1350℃
〜1400℃、とくに1380℃の温度に電気的方法による誘導
加熱又は抵抗加熱を行うことを提案している。
また、特開昭60−145318号では、誘導加熱炉によるスラ
ブ加熱をより効果的に行う方法として、まずガス燃焼型
加熱炉にてスラブ中心部の温度が1000〜1230℃に達する
まで加熱し、その後不活性ガス雰囲気に制御可能な誘導
加熱炉によって、スラブ中心部の温度を1250℃以上1350
℃以下に導いて、10分以上、保持するという方法を提案
している。
しかしながら上掲の従来技術は、効率の良い加熱はでき
てもスラブ表面の温度を高くしすぎるので表面層の結晶
粒の粗大化を招き、これが熱間圧延で粗大伸長粒となっ
て最終製品の帯状細粒による磁性不良をもたらした。さ
らに、同種技術にかかる特公昭47−14627号で提案の方
法では、多量のノロが発生し、表面疵や加熱炉の操業性
に問題があった。
これに対して、特開昭60−145318号においては、スラブ
温度の上限を1350℃に抑えて解決をはかろうとしてい
る。しかし、この技術も磁性の向上を図るのには有効で
あっても、上記した結晶粒粗大化の問題に対する解決に
はなっていなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述の問題点を解決する方法として、本発明者は先に15
〜50%の予備熱延を施したけい素鋼の連鋳スラブを、誘
導加熱炉で高温加熱することにより、加熱後の結晶粒の
粗大化を生じさせることなく、インヒビター増量に伴う
磁性改善が可能になることを示した。しかし、この方法
は予備熱延を行うための予備加熱を行う工程が余分に加
わることと、スラブのハンドリングに手間がかかるなど
の問題点を残していた。要するに本発明はかかる問題点
の克服を目指すところにその目的がある。
(問題点を解決するための手段) 上述した解決を必要とする課題に対し、本発明は、鋳造
後のスラブを、まずガス燃焼型スラブ加熱炉でスラブ中
心部の温度が900〜1250℃の温度域に達するまで加熱し
てから10〜50%圧下率の熱間圧延を行い、その後直ち
に、誘導加熱炉にてスラブ中心部の温度が1350℃を超え
1420℃以下になる温度域にて10分間以上保持することに
よって工程の簡略化と磁気特性の改善を同時に実現する
こととしたのである。
なお、連続鋳造スラブの場合高温加熱する前に予め5〜
50%ないし30〜70%の圧延を施した後、通常の方法で12
60〜1400℃に加熱してから仕上げの熱間圧延を行う方法
としては特公昭50−37009号や特公昭54−27820号公報に
提案されている既知の方法に従があり、連鋳スラブの鋳
造組織を破壊し、加熱後の結晶粒の粗大化をかなり抑え
る効果があることが知られている。
しかしながら、インヒビターの量を増やし、かつより高
温でのスラブ加熱によって磁性改善をはかろうとする場
合、従来のスラブ加熱方式のままででは、1350℃以上と
いう高温の長い滞留時間を要するため、スラブ結晶粒の
粗大化による製品での帯状細粒の発生がみられ、期待ど
うりの磁性改善効果がえられないだけでなく、すでに触
れたように、多量の溶融スケールの発生によって表面欠
陥が多発する。この点、非酸化雰囲気に制御可能な誘導
加熱炉の採用は、高温における滞留時間を短くできるこ
とから、これらの問題解決に特に有効である。
(作用) 本発明を適用する鋼素材は、重量%で、C:0.020〜0.080
wt%(以下は単に「%」で示す)、Si:2.0〜4.5%、Mn:
0.02〜0.15%、インヒビター成分としてはS,Se,Alおよ
びBのうちから選ばれる1種またはそれらのうちの2種
以上を総量で0.010〜0.15%含むけい素鋼スラブであ
る。
Cの範囲を0.020〜0.080%としたのは、熱間圧延中にα
+γ域を通過させることによって熱延集合組織の改善を
はかることを意図したもまであり、その適正範囲として
限定したものである。
Si量は、鋼板の比抵抗を高め鉄損低減に有効であるが、
4.5%を上回ると冷延性が損われ、2.0%を下まわると鉄
損改善効果が弱まること、および純化と2次再結晶のた
めに行われる最終高温焼鈍において、α−γ変態による
結晶方位のランダム化を生じ、十分な特性が得られな
い。
Mn量は、熱間脆性による割れを生じない下限の量として
0.02%が必要であり、上限はMnSやMnSeの解離固溶温度
を高めないために、0.15%に制限される。
S,Se,AlおよびBは、MnS,MnSe,AlNまたはBNの形で鋼中
に微細に分散し、インヒビターとして作用するもので、
これら総量の下限0.010%はインヒビターとして機能す
る最低量であり、上限の0.15%は主に経済的理由から決
まる。
インヒビターとしては、上記元素の他、SbやSn,As,Pb,B
i,Cu,Mo等の粒界偏析型元素が知られており、これらの
使用も可能である。なお、AlやBをインヒビター成分と
する場合、これにバランスするN量が必要になるのは云
うまでもない。
次に本発明においては、上記成分組成からなるけい素鋼
スラブを、まずガス燃焼型加熱によってスラブ中心部の
温度が900℃以上1250℃以下になるまで加熱する。この
温度範囲の限定理由は、その後に行う熱間変形を好適に
することによって組織改善をはかるための適正温度を確
保することを第1の目的としており、下限を下まわると
変形荷重が増え、上限を超えると動的回復がおこり、効
果的な組織改善が行われなくなる。また、表面でのノロ
発生が著しくなり、表面庇の原因になることもかかる制
限の理由である。
次いで、ガス燃焼炉で加熱したスラブは、直ちに10〜50
%の熱間圧延に供するが、この圧下範囲の規制理由は、
第1図に示すところから明らかである。この第1図は、
実験室規模のスラブ誘導加熱炉で柱状晶からなる連鋳ス
ラブを、その中心部の温度が1380℃到達後15分加熱した
際の加熱後スラブの平均結晶粒径をスラブ誘導加熱前に
加えた熱延下率に対して示したものである。ここで平均
結晶粒径の定義は、結晶が全て球形であると仮定して、
観察面の結晶粒個数と総面積から算出したものである。
一般に熱延前のスラブ平均結晶粒径が20mmを超えると、
最終製品で帯状細粒が発生し、磁性劣化を生じるといわ
れているが、この図から判るように誘導加熱炉によるス
ラブ高温加熱前の熱延圧下率が10%以上であると、平均
粒径は20mmを下まわることが分る。
本発明で圧下率の上限を50%としたのは、これ以上圧下
率が高くなるとスラブ厚が薄くなり、誘導加熱における
加熱効率が悪くなるからである。
なお、ガス燃焼型スラブ加熱炉で、予熱したスラブは、
その後誘導加熱炉でインヒビター固溶のための高温加熱
を行うが、両加熱の間に加える上記圧下率の熱間圧延
は、一連の熱延設備として配置される粗圧延機を用いる
ことが、スラブのハンドリング上、効率的である。ま
た、誘導加熱炉では、スラブは垂直保持されて、加熱さ
れることから、上記粗圧延に際しては、スラブ側面形状
が崩れ垂直保持が困難とならないよう、エッジング処理
等によってフラットな側面形状をつくることが望まし
い。
かくして10〜50%圧下率の熱間圧延を施したスラブは、
誘導加熱炉にて高温加熱に供せられるが、このときスラ
ブ最冷点の温度はキューリー点を下まわらないことが本
発明では必要である。この理由はキューリー点以下では
透磁率が温度に依存して変わることから、スラブ温度が
キューリー点以下であると誘導加熱においてスラブ温度
を均一にするのに時間がかかるためである。なお本発明
の対象鋼ではキュ…リー点はほぼ740〜785℃の範囲であ
る。
また、この誘導加熱炉によるスラブ加熱は、インヒビタ
ーの量に応じ、スラブ中心部の温度が1350℃を超1420℃
以下になる範囲内の温度に10分間以上保持される。この
点特開昭60−145318号ではスラブ中心部の温度が1250℃
以上1350℃以下に規制されていたが、本発明では誘導加
熱前の熱間圧延によって柱状晶が破壊されるため、高温
加熱しても結晶粒の粗大化が防止できる。従って上記の
上限温度を1420℃まで高めることができ、その結果イン
ヒビター増量による磁性向上が実現できるのである。こ
の上限温度を1420℃と規制したのはこれ以上高温になる
とスラブの軟化により、加熱炉でのスラブの垂直保持が
困難となるためでりある。なお、このような高温加熱に
対しては、低酸化性ガス雰囲気でのスラブ加熱が、ノロ
発生による表面疵発生防止の点から重要であり、本発明
ではノロ流動性が増す1250℃以上において、誘導加熱炉
のO2パーセントが1%以下程度の低酸化に制御できる加
熱炉であることが好ましい。また、本発明の方法で加熱
されたけい素鋼スラブは、その後、熱間圧延によって1.
5〜3.5mm厚の熱延鋼帯に仕上げられる。熱延以降の工程
は、特に変わるところはなく、インヒビターの量や種類
に応じ中間焼鈍を含む1回ないし2回の冷延と脱炭焼鈍
およびこれに続く高温箱焼鈍で0.15〜0.50mm厚の一方向
性けい素鋼板を製造する。
(実施例) 連続鋳造を経て得られた、C:0.048%,Si:3.28%,Mn:0.0
80%,Se:0.030%:Sb:0.030%を含有する260mm厚のけい
素鋼スラブを熱間圧延するに際し、まずガス燃焼式加熱
炉にてスラブ中心部の温度が1150℃に達するまで加熱し
た。次いでこのスラブをテーブルローラー上を粗圧延機
まで搬送し、ここで約30%の圧下率で180mmまで1パス
で圧延した。このときの、圧延仕上温度は1045℃であっ
た。その後、テーブルローラー上を逆送させて誘導加熱
炉に装入し、N2ガス雰囲気で、スラブ中心部の温度が14
00℃に達するまで20分で昇熱し、均熱温度に到達後は15
分間保持して抽出し、先のテーブルローラー上を搬送
し、粗圧延と仕上圧延とによって2.3mm厚の熱延鋼帯に
仕上げた。次いで0.60mmの中間厚まで冷延し、1000℃3
分の水素窒素混合ガス中で中間焼鈍を行った後、二次冷
延により0.23mm厚に仕上げた。その後800℃−3分湿水
素中で脱炭し、MgOを塗布してから1200℃−10時間水素
中で箱焼鈍を行った。
上述のようにして得られた最終製品コイル両端の電磁特
性は、W17/50:0.83w/kg,B10:1.924Tを示し、鉄損の良
好な高磁束密度方向性けい素鋼板が得られた。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、高温加熱によって
も結晶粒粗大化を招くことなく、低鉄損−高磁束密度を
有する電磁特性に優れた方向性けい素鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、方向性けい素鋼連鋳スラブを誘導加熱炉で加
熱する前に加える熱延圧下率(%)と加熱後のスラブ平
均結晶粒径(mm)の関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】C:0.020〜0.080wt%、 Si:2.0〜4.5wt%、 Mn:0.02〜0.15wt%のほか、 S,Se,AlおよびBのうちから選ばれる1種または2種以
    上からなるインヒビター成分を総量で、0.010〜0.15wt
    %含有する組成よりなるけい素鋼スラブを、熱間圧延に
    より熱延鋼帯となし、次いで1回ないし2回の冷間圧延
    を施して最終板厚にし、脱炭焼鈍と、これに続く高温仕
    上焼鈍とを施す一連の工程によって(110)〔001〕方位
    を主方位とする方向性けい素鋼板を製造する方法におい
    て、 上記の熱間圧延に先立つスラブ加熱を、ガス燃焼型加熱
    炉でスラブ中心部の温度が900℃〜1250℃の温度域に達
    するまで加熱し、その後10%以上50%以下の圧下率で熱
    間変形を加え、次いで該スラブ最冷点の温度がキュリー
    点を下廻らのないうちに誘導加熱炉に導きスラブ中心部
    の温度が1350℃を超え1420℃以下になる温度範囲にて、
    10分間以上保持することを特徴とする電磁特性の良好な
    方向性けい素鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】前記10〜50%の熱間変形の付与を、一連の
    熱間圧延設備の中の粗圧延機で行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲1に記載の方法。
  3. 【請求項3】上記加熱を非酸化性雰囲気の誘導加熱炉で
    行うことを特徴とする特許請求の範囲1に記載の方法。
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