JPH0733545B2

JPH0733545B2 - 高磁束密度の二方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0733545B2
Application number: JP2095126A
Authority: JP
Inventors: 義行牛神; 聡新井; 武秀瀬沼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPH03294424A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、鋼板長手方向ならびに長手方向に直角な方向
に磁化容易軸＜001＞方位を有するとともに、圧延面に
｛100｝面が現れている（ミラー指数で｛100｝＜001＞
と表示される）結晶粒から構成される所謂二方向性電磁
鋼板の製造方法に関する。

二方向性電磁鋼板は、圧延方向ならびに圧延方向と直角
な方向に磁化容易軸（＜001＞軸）を有し、二方向で磁
気特性が優れているので、圧延方向にのみ磁気特性が優
れている一方向性電磁鋼板に比べて二方向に磁束を流す
必要のある機器、例えば大型回転器用の磁芯材料として
用いると有利である。また、小型静止器の分野では一般
的に磁化容易軸を高度に集積させない無方向性電磁鋼板
が用いられているが、二方向性電磁鋼板を用いることに
より、小型化・高効率化への可能性がある。

〔従来の技術〕

上記の如く、二方向性電磁鋼板は優れた特性を有してい
るところから、その製品化が待望されてきたにもかかわ
らず、今日まで工業製品として一般に使用されるに至っ
ていない。

従来の、二方向性電磁鋼板の製造技術としては、主に次
の二つの方法がある。

その一つは、特公昭37−7110号公報に開示されているよ
うに極性ガス、たとえば硫化水素を含む雰囲気中で高温
焼鈍を行い、表面エネルギーを利用して｛100｝＜001＞
方位粒を二次再結晶させる方法である。しかしながら、
この方法は鋼板の表面エネルギーを厳密に制御する必要
があり、大量生産プロセスとしては不適である。

他の一つは、特公昭35−2657号公報に開示されているよ
うに、一方向に冷間圧延を行った後、上記冷間圧延と交
叉する方向に冷間圧延を施す、いわゆる「交叉冷間圧延
法」である。しかしながら、この方法で得られる製品の
磁束密度（B₈）は1.85Tesla以下であり、その製造工程
の煩雑さに起因するコスト高に見合うだけの優れた磁気
特性を有しないため、従来の一方向性電磁鋼板に対抗で
きない。

一方向性電磁鋼板の磁束密度（B₈）は、特公昭40−1564
4号公報、特公昭51−13469号公報に開示された技術が発
明されて以来、急速に進歩し、現在、磁束密度（B₈）が
1.92Tの高い磁束密度の製品も市販されている。

二方向性電磁鋼板についても、磁気特性向上のため特公
昭35−17208号公報、及び特公昭38−8213号公報に改良
技術が提案されたが、いずれも一方向性電磁鋼板等に対
抗できる高磁束密度の製品を安定して製造するに至って
いない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、二方向性電磁鋼板において高磁束密度の製品
を安定して得ることができないという製造技術上の課題
を解決するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決するために重量％でSi;0.8〜6.
7％、酸可溶性Al;0.008〜0.048％、Ｎ≦0.010％、残部F
eおよび不可避的不純物からなる熱延板を圧下率40〜80
％で冷間圧延し、更に前記冷間圧延と交叉する方向に圧
下率30〜70％で冷間圧延し、次いで一次再結晶焼鈍後、
焼鈍分離剤を塗布し、二次再結晶と純化を目的とした仕
上焼鈍を行う二方向性電磁鋼板の製造法において、上記熱間圧延の仕上圧延工程における累積圧下率20％以
上の圧延を該仕上圧延ロールと鋼板との間の摩擦係数を
0.25以下にして行うことを特徴とする二方向性電磁鋼板
の製造方法を提供するものである。

〔作用〕

本発明者等は、交叉冷間圧延法によって製造した二方向
性電磁鋼板の製品を究明することにより、次の新たな知
見を得た。

すなわち、二方向性電磁鋼板が特徴とする結晶方位は
｛100｝＜001＞方位であるが、二次再結晶粒の中には、
この方位粒とあわせて｛110｝＜uuw＞方位のものが混在
し、後者の方位粒が磁束密度を低くする原因となってい
るということである。従って、高磁束密度化を達成する
ためには、｛110｝＜uuw＞方位粒の二次再結晶を抑制す
れば良い。

本発明者等は、さらにこれらの方位粒に関する詳細な研
究の結果、二次再結晶前の一次再結晶板は板厚方向に集
合組織が異なっており、｛110｝＜uuw＞方位粒は表面層
から、｛100｝＜001＞方位粒は中心層から発達すること
を見出した。

かかる事実は、次の実験によって得られたものである。

C;0.055％、Si;3.3％、酸可溶性Al;0.028％、N;0.007
％、残部Feおよび不可避的不純物からなる1.8mm厚の熱
延板を1125℃で２分間焼鈍し、熱延方向と同一方向に55
％の圧下率で冷延し、次いで前記圧延方向と直角方向に
55％の圧下率で交叉冷延し、0.35mmの最終板厚とした。
この冷延板に湿水素中810℃で210秒間脱炭を兼ねる一次
再結晶焼鈍を施した。この一次再結晶板の集合組織を調
査したところ、第１図に示すように表面部では｛111｝
＜uvw＞方位を主方位とし（同図（ａ））、中心部では
｛211｝＜124＞，｛211｝＜231＞方位を主方位とするも
の（同図（ｂ′））であり、板厚方向で異なるものであ
ることが判明した。二次再結晶方位は、例えばK.T.Aus
t,J.W.Rutter;Trans.Met.Soc.AIME215（1959年）P119/1
27、牛神他日本金属学会第96回講演大会概要集P373に
述べられているように、一次再結晶集合組織の影響を強
く受けるものである。この一次再結晶集合組織が板厚方
向に異なった組織を有する原因を検討した結果、第２図
に示すように熱延板における板厚方向の集合組織の勾配
に大きく影響されるものであることが分った。そこで、
上記熱延板より表面部、中心部をそれぞれ切り出し、上
記と同様の条件で一次再結晶させた後、MgOを主成分と
する焼鈍分離剤を塗布し、仕上焼鈍を行った。

第３図に、このようにして得られた各試料の二次再結晶
粒の方位分布を示す。第３図より、｛110｝＜uuw＞方位
粒は熱延板の表面部から切り出した試料より、また｛10
0｝＜001＞方位粒は、中心部より切り出した試料より発
達していることが分る。

従って、磁束密度低下の原因となる｛110｝＜uuw＞方位
粒は、熱延板における表面部を除去することにより、抑
制することができる。本発明者等は、上記知見を基に熱
間圧延条件を詳細に検討した結果、圧延ロールと鋼板の
摩擦係数を0.25以下とすることにより、熱延板の集合組
織を変え、表面部からの｛110｝＜uuw＞方位二次再結晶
の発達を抑制し、磁束密度の高い二方向性電磁鋼板を安
定して製造することを見出した。

その実験結果を説明する。前述と同一の成分のスラブを
摩擦係数を変え、熱間圧延した。その後、1050℃で２分
間焼鈍し、熱延方向と同一方向に50％の圧下率で冷延
し、次いで前記圧延方向と直角方向に50％の圧下率で交
叉冷間圧延を行った。湿水素雰囲気中において800℃の
温度で90秒間の脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍を行い、つ
いで焼鈍分離剤の塗布後仕上焼鈍を施した。

第４図に、熱間圧延の仕上圧延工程での累積圧下率50％
における摩擦係数と製品の磁束密度（B₈値）の関係を示
す。この図より、摩擦係数0.25以下で1.90Tesla以上の
高い磁束密度の製品が得られることが分る。

摩擦係数を0.25以下とした熱延板の集合組織を調査した
結果、特に表面の｛110｝成分が少なくなっていること
が分った。この結果、表面部からの｛110｝＜uuw＞方位
粒の二次再結晶が抑制されたものと考えられる。

この結果を基に、熱間圧延を行うに際し、摩擦係数0.22
前後で行う仕上圧延工程での累積圧下率の影響を調べ
た。第５図に示すように累積圧下率20％以上で1.90Tesl
a以上の高い磁束密度の製品を得ることができた。

なお、摩擦係数によって生ずる集合組織の違いは、熱間
圧延の前段では再結晶等によって不明瞭になるので、集
合組織の違いが明瞭に現われる最終段階すなわち、仕上
圧延工程を重視すれば良い。

以下、本発明の構成要件の限定理由を実施形態に従い、
説明する。

本発明で用いる溶鋼は、転炉、電気炉等その溶製方法は
問わないが、成分として次の含有範囲を必須のものとす
る。

Siは、多く含有すると鉄損特性を向上することができる
ので望ましいが、逆に磁束密度は低下する。Siが約6.5
％前後で最低熱損となり、それ以上増加しても、改善効
果はないので、上限を6.7％とした。Si量を増加すると
脆化が著しく、4.5％以上で冷間割れが増すが、温間圧
延を行うことにより基本的には圧延が可能である。一
方、Si量が少なくなると、仕上焼鈍時にα→γ変態を生
じ、結晶の方向性が損なわれるので、実質的に影響を及
ぼさない0.8％を下限とする。

酸化溶性Alは、AlN,（Al,Si）Ｎ等の窒化物を形成し、
インヒビターを形成する。製品の磁束密度が高くなる0.
008〜0.048％、望ましくは0.018〜0.036％を限定範囲と
する。

Ｎは0.010％超含有すると鋼板に、ブリスターと呼ばれ
る空孔を生じるので、0.010％を上限とする。下限につ
いては、途中工程で窒化することにより調節することが
できるので、特に限定しない。

他に、Mn,S,Se,B,Bi,Nb,Sn,Ti,Cr等のインヒビター構成
元素を添加することもできる。上記成分からなるスラブ
は、加熱された後、所定の板厚迄熱間圧延される。この
際の圧延ロールと鋼板の摩擦係数を規定することが本特
許の特徴である。

この熱延板は、直ちに、もしくは短時間焼鈍工程を経
て、冷間圧延が施される。

上記焼鈍は、750〜1200℃の温度域で30秒〜30分間行な
われる。この焼鈍は、製品の磁束密度を高めるのに有効
であり、望む製品の磁束密度の水準に応じてこの焼鈍の
採否を決めると良い。

冷間圧延の圧下率配分は基本的に特公昭35−2657号公
報、或いは、特公昭38−8213号公報に開示されたものと
同じである。

冷間圧延後の材料は、一次再結晶を目的として750〜100
0℃の温度域で30秒から10分間の短時間の焼鈍を行う。
通常、鋼中に含まれるＣを除去するため、雰囲気露点を
調節し、脱炭を兼ねる。

その後、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、
仕上焼鈍を行う。仕上焼鈍は二次再結晶と純化を目的と
する。

特に、特願昭63−293645号公報に示すように、二次再結
晶と純化を分離し、950〜1100℃の温度域で二次再結晶
させ、その後1100℃以上に昇温し、純化を行うことが磁
束密度を高めるうえで望ましい。

〔実施例〕

C;0.05％、Si;3.2％、Mn;0.1％、酸可溶性Al;0.03％、
N;0.008％含有するスラブを1150℃に加熱後、粗圧延で2
5mm厚に減厚した後仕上圧延し、1.8mm厚とした。仕上圧
延をする際に潤滑剤を施して摩擦係数を低減した。その
後、1100℃で２分間焼鈍した後、熱間冷延方向に圧下率
55％で冷間圧延し、次いで前記冷間圧延方向と直角方向
に50％の圧下率で交叉冷間圧延を行った。湿水素雰囲気
中で800℃、210秒間脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍を施し
た後、焼鈍分離剤を塗布した後、仕上焼鈍を行った。仕
上焼鈍はN₂50％＋H₂50％の雰囲気中で昇温速度15℃/hr
で1200℃迄昇温した後、H₂100％の雰囲気に切り換え純
化を行った。得られた製品の特性は次のとおりであっ
た。

〔発明の効果〕本発明は、以上述べたように、現在最高レベルの一方向
性電磁鋼板と同等以上の高磁束密度の二方向性電磁鋼板
を工業的に安定して製造できるので、その効果は甚大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一次再結晶板の（ａ）表面層、（ｂ）中心層の
集合組織を示す（200）極点図であり、第２図は、熱延板の板厚方向の集合組織を示す図であ
り、第３図は、（ａ）表面層と、（ｂ）中心層のそれぞれの
部位より切り出した試料の二次再結晶の方位分布を示す
（200）極点図であり、第４図は、熱間圧延時の摩擦係数と製品の磁束密度B₈の
関係を示す図であり、第５図は、熱間圧延時の最終段階で低摩擦係数で行う累
積圧下率と製品の磁束密度B₈の関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でSi;0.8〜6.7％、酸可溶性Al;0.00
8〜0.048％、Ｎ≦0.010％、残部Feおよび不可避的不純
物からなる熱延板を圧下率40〜80％で冷間圧延し、更に
前記冷間圧延と交叉する方向に圧下率30〜70％で冷間圧
延し、次いで一次再結晶焼鈍後、焼鈍分離剤を塗布し、
二次再結晶と純化を目的とした仕上焼鈍を行う二方向性
電磁鋼板の製造法において、上記熱間圧延の仕上圧延工程における累積圧下率20％以
上の圧延を該仕上圧延ロールと鋼板との間の摩擦係数を
0.25以下にして行うことを特徴とする高磁束密度の二方
向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】熱間圧延を潤滑剤を施しつつ行う請求項１
記載の方法。