JPH0753887B2

JPH0753887B2 - 磁気特性と成形性に優れた冷延鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0753887B2
Application number: JP1102899A
Authority: JP
Inventors: 輝雄金子; 隆夫高; 順一郎村山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-04-20
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH02282423A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、良好な磁気特性と成形性を兼備した冷延鋼
板の製造方法に関し、各種の電子・電気機器あるいはそ
れらに組み込まれる部品に対する磁気シールド材のよう
に、磁気特性が重視されると同時に良好なプレス成形性
が要求される用途に適した鋼板を製造する方法に関する
ものである。

（従来の技術）鉄は優れた強磁性材料として古くから知られており、こ
の特性を改良した電磁鋼板はトランスやモータの鉄心に
広く用いられている。磁気特性としては、発熱損失であ
る鉄損と磁気エネルギーの集中度を表す磁束密度が重視
される。鉄心は一般に電磁鋼板を打抜き加工した後、積
層して作られるもので、この場合、プレス成形性は問題
にされない。

一方、近年の精密電子機器の普及に伴い、磁気シールド
の重要性がクローズアップしてきた。例えば、トランス
やモータから外部に磁気が漏洩すると周囲の機器の誤動
作を引き起こすなどの障害を与えることがあり、またカ
ラーテレビなどでは地磁気の影響で色調にずれを生じた
りする。このため鉄板を用いた磁気シールド材が良く用
いられるが、この場合は対象となる機器の形状に応じて
プレス成形されることが多い。磁気特性としては、磁気
の通り易さを表す透磁率や消磁のしやすさの指標である
保磁力などが問題とされる。

このように用途によっては磁気特性とプレス成形性が同
時に要求されるケースが多いが、一般にこれら２つの性
質は両立しないとされている。

磁気特性を改良するには鋼中の微細な析出物をできるだ
け減らすことが必要である。一方、プレス成形性の方
は、逆に微細析出物を積極的に利用することで向上をは
かっている。また集合組織（結晶学的な結晶粒の向き）
も、磁気特性の場合には圧延面に平行な｛100｝面が多
く｛111｝面が少ない方が望ましいのに対し、プレス成
形性は｛111｝面が多く｛100｝面が少ないほど良好であ
るというように、全く逆の関係にある。

プレス成形用鋼板では、AlやTiなどの炭窒化物形成元素
を少量添加して微細なAlNやTiNを析出させることによ
り、深絞り性（ランクフォード値）や時効性（固溶Ｎの
減少が時効性を小さくすることに有効）の改善がはから
れている。

電磁鋼板の場合は、微細析出物があると磁気特性が劣化
するため、炭窒化物形成元素の添加は一般に避けられて
いる。Alについては、多量に添加するとAlNが粗大化し
て磁気特性への悪影響が小さくなり、むしろ電気抵抗の
増加により鉄損が減るので、0.1％以上添加する場合が
あるが、このようなAlの添加は、製造コストの上昇を招
く。

近年、窒化物形成元素の一種であるボロン（Ｂ）の効果
について検討が進められ、特公昭59−20731号公報に見
られるように、0.1％以下のAl量でもＢを添加すると鉄
損が減ることが知られている。しかしながら、上記特公
昭59−20731号公報には磁気シールド材で必要な透磁率
や保磁力への影響あるいはプレス成形性との関連につい
ては何ら開示されていない。また特開昭59−9123号公報
には、Ｎ量に応じてAlあるいはＢの一種以上を添加し更
に特殊なプロセスで製造した電磁鋼板で良好な透磁率が
得られることが記載されているが、この電磁鋼板は集合
組織からみてプレス成形性が極端に劣ると考えられる。

上記のように、優れた磁気特性とプレス成形性を兼ね備
えた鋼板はこれまで知られておらず、そのような鋼板を
製造する技術の確立が望まれていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、主として磁気シールド材として使用される電
磁鋼板で良好なプレス成形性と優れた磁気特性を兼備し
たものを製造する方法の提供を目的とするものである。

まずプレス成形性に関しては、割れやしわを発生させず
に加工するため深絞り性が要求され、その指標となるラ
ンクフォード値（ｒ値）を高める必要がある。また加工
後の寸法精度を確保する上で、ｒ値の面内異方性も小さ
いことが必要となる。更には時効による強度の上昇や降
伏点伸びの増加も加工性を劣化させるので時効性をでき
るだけなくする必要がある。

磁気シールド材の用途は多岐にわたるため一概には言え
ないが、所望の形状に成形加工した後、加工歪による磁
気特性の劣化を回復するため歪取り焼鈍されることが多
い。

磁気特性については、比較的低温の歪取り焼鈍で必要な
特性が得られることが望ましい。

以上のような多様な要求を完全に満足する技術は、従来
知られていないことは前述のとおりである。プレス成形
性の観点からは、何らかの炭・窒化物形成元素を少量添
加する必要がある。しかし、AlやTi、Nbなどは磁気特性
を劣化させることは既に多くの研究で明らかにされてい
る。唯一、Ｂだけが磁気特性への悪影響が比較的小さい
との知見も得られているが、これまでの技術ではプレス
成形性と両立する可能性は極めて薄いと言わざるを得な
い。また経済性の点から、高価な合金元素の添加や複雑
な製造プロセスをとることは避けなければならない。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、磁気特性への影響が比較的小さいと考え
られるＢの添加を前提として、その他の成分の適正含有
量と製造工程の最適条件とを究明した結果、下記の点を
要旨とする本発明に到った。『SiおよびMnのみで脱酸し
て得られた鋼であって、重量％で、C:0.005％以下、Si:
1.5％以下、Mn:1.0％以下、P:0.1％以下、S:0.01％以
下、sol.Al:0.001％以下、N:0.005％以下、B:0.005％以
下で且つB/N比が0.5〜2.5の範囲にあり、残部は実質上F
eからなる鋼を、熱間圧延した後酸洗し、その後１回の
冷間圧延あるいは中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延に
よって最終寸法とし、さらに焼鈍を施すことを特徴とす
る磁気特性と成形性に優れた冷延鋼板の製造方法』まず鋼の成分系としては、Alを全く使わずにSiとMnのみ
で脱酸した鋼に適量のＢを添加したものが最適であるこ
とが明らかになった。Alを添加した場合、鋼中にAl₂O₃
やAlNが生成するが、これらの析出物は一般に非常に微
細で角張った形状をしており、しかもマトリックスに均
一に数多く分布している。このため、これらの析出物は
鋼を磁化する時の磁壁移動を強く阻害し、透磁率を低め
保磁力を高める働きをする。これに対して、Ｂの窒化物
BNは丸味をおびた比較的大型の析出物で数も少ないので
磁壁移動の障害となり難く、透磁率の向上と保磁力の低
減に極めて有利である。

一方、成形性に関しては、微細なAlNはプレス成形性に
望ましい集合組織の発達を助けるため、適量のAlを添加
した方が平均的なランクフォード値（値）は向上す
る。しかしながら、異方性の強い集合組織が形成される
ため、面内異方性（Δｒ値）が増大しプレス成形した時
に耳部で山と谷の差が大きくなり、所望の形状と寸法精
度を確保することが難しい。また、このような面内異方
性は、成形性だけでなく、磁気特性に対しても現れるの
で、例えば磁気シールド性の不均一が生じたりする。こ
れに対してBNのみが存在する場合は、Al添加鋼ほど異方
性の強い集合組織は形成されないので、プレス成形性や
磁気特性の面内異方性が小さく、しかも平均的なレベル
は高くなる。

このように、析出物として実質的にBNしか存在しない組
織とすれば、優れた磁気特性とプレス成形性の両立が可
能となる。なお、特公昭59−20731号公報の技術のよう
にAl脱酸した場合には、BN以外に微細なAl₂O₃やAlNが析
出するため、十分な磁気特性が得られず、しかも磁気特
性とｒ値の面内異方性が大きく、本発明の目的とするよ
うな特性の冷延鋼板は得られない。

次に、製造プロセスとしては、冷延鋼板を製造する最も
一般的なプロセスに近い方が望ましい。特開昭59−9123
号公報に示されるような複雑なプロセスをとっても磁気
特性は改善されずにプレス成形性が大幅に劣化するから
である。これはプレス成形に好ましくない集合組織が形
成されるためと考えられる。

本発明では、製鋼段階で脱酸剤としてのAlを使用せず、
SiおよびMnだけで脱酸を行って前記組成の鋼を溶製し、
これを連続鋳造法または造塊−分塊法でスラブとして熱
間圧延する。熱間圧延ののちは酸洗して、冷間圧延およ
び焼鈍を施す。冷間圧延工程では１回またはまたは中間
焼鈍を挟む２回以上の圧延によって、最終板厚の鉄板と
する。焼鈍は連続焼鈍方式で行うのが望ましい。焼鈍後
には通常スキンパス圧延を行う。

熱間圧延以降の工程は、電磁鋼板の製造にみられるよう
な複雑なものではなく、一般のプレス成形用冷延鋼板の
製造方法に近いものである。この製造工程を経ることに
よって、本発明方法で得られる冷延鋼板は優れた成形性
と磁気特性をあわせもつことができるのである。しか
も、この製造工程は比較的シンプルであるから、製造コ
ストの低減にも寄与する。

（作用）以下、組成の限定理由と製造工程の選定理由について説
明する。なお、成分含有量に関する「％」は全て「重量
％」を意味する。

C: Ｃは炭化物を形成して、あらゆる磁気特性を劣化させる
元素であり、できるだけ低くすることが常識となってい
る。特に時効による劣化を防ぐため0.005％以下とする
必要があり、0.003％以下とすることが望ましい。

Si: Siは脱酸及び強度調整のため添加するが、その含有量が
1.5％を越えると、冷間圧延時の表面形状不良を防ぐた
め熱延板を焼鈍するなどの特別な工程が必要となる上、
プレス成形性も劣化する。従って、含有量の上限は1.5
％とする。通常の目的には0.1％程度の含有量でよい。

Mn: Siと同様に脱酸と強度調整を目的とする他、Ｓによる熱
間脆性を防ぐため添加する。通常は0.2％程度でよい。
1.0％を越えると鋼が脆化し易くなるので1.0％を含有量
の上限とする。

P: Ｐは強度調整とｒ値の面内異方性減少のため、0.1％ま
では含有させてもよいが、これを越えると冷間圧延性が
劣化する。

S: Ｓは硫化物系の析出物を生じ磁気特性を劣化させるので
0.01％以下、望ましくは0.005％以下に抑えるのがよ
い。

sol.Al: sol.Alが0.001％を越えて含まれると、微細なAlNを生じ
て磁気特性を劣化させ、また磁気特性やｒ値の面内異方
性を増大させる。そこで、本発明では脱酸剤としてAlを
使用せず、sol.Alの含有量を0.001％以下に抑えるので
ある。

N: Ｎは窒化物を形成して磁気特性を劣化させるので、0.00
5％以下、望ましくは0.003％以下とする。本発明では後
述のＢ添加量を低く抑えるためにも特にＮを低くしてい
る。

B: Ｂは磁気特性を損なわずにプレス成形性を改善するため
0.005％以下の範囲で、しかもB/N比（重量比）が0.5〜
2.5、望ましくは0.8〜1.5となるように添加する。B/N比
が0.5未満ではＮ時効によるプレス成形性の劣化を生じ
る。一方、B/N比が2.5を越えるほどＢを添加しても効果
の増大はなく、Ｂ含有量が0.005％を越えると析出物が
増え磁気特性を劣化させる。

脱酸法： SiとMnのみで脱酸した場合には、SiO₂やMnOなどの析出
物が生じるが、これらの析出物は比較的大型で数も少な
いので磁気特性への悪影響が少ない。またAlを添加しな
ければ当然sol.Alも存在しないので、微細なAlN析出に
よる磁気特性の劣化やプレス成形性の面内異方性も生じ
ない。

熱間圧延と冷間圧延：冷間圧延前に熱延板を脱炭焼鈍したり、２回冷延法の中
間焼鈍で脱炭したりすると、プレス成形性が劣化する。
このような特殊な処理を行わないオーソドックスなプロ
セスが最適である。

熱延工程におけるスラブ加熱温度は1100〜1200℃が適当
である。加熱温度が高すぎると熱延中に微細なMnSが析
出し、磁気特性を損なうので低温加熱が望ましい。一
方、下記の熱延仕上温度を確保する必要から、上記の11
00〜1200℃のスラブ加熱温度が選ばれる。

熱延仕上温度は高い方が一般に成形性や磁気特性が良好
であるから、850℃以上とするのがよい。熱延コイルの
巻取り温度は400〜700℃の範囲で、製品に要求される特
性に応じて選定すればよい。一般に、成形性には低温巻
取り、磁気特性には高温巻取りがよいが、550〜650℃の
範囲で巻き取るのが成形性と磁気特性をバランス良く与
えるのにふさわしい。

冷延の圧下率は、40〜80％の範囲で選べばよい。成形性
と磁気特性のバランスを取るためには60〜70％程度が良
好である。必要に応じて中間焼鈍を含む２回冷延を行っ
てもよいが、製造コストの点から有利な１回冷延でも十
分な特性が得られる。

冷延後の焼鈍は700〜950℃の範囲で行う。その下限は再
結晶に必要な温度であり、上限は素材のA₃変態点から定
まる。この範囲外での焼鈍では、成形性、磁気特性とも
劣化する。焼鈍は、経済性および工程短縮の面から連続
焼鈍が望ましいが、箱焼鈍でも効果に変わりはない。

スキンパスは、製品の表面性状を調整するため1.5％以
下の圧下率で行う。

（実施例）第１表に示す組成の鋼を、転炉吹錬し、真空脱ガス処理
して溶製した。鋼イ、ロは本発明の成分範囲内でSi−Mn
脱酸により製造したものである。鋼ハ、ニはやはりSi−
Mn脱酸したものであるが、B/N比やＢ含有量が本発明の
範囲を外れるもの、鋼ホ、ヘはAl脱酸したもので特にSo
l.Alの含有量が本発明の範囲を外れるものである。

これらの鋼を連続鋳造によりスラブとし、1200℃に加熱
後3.5mm厚に熱間圧延した。仕上圧延温度は900℃、コイ
ル巻取温度は650℃とした。

得られた熱延コイルを酸洗した後1.5mm厚まで冷間圧延
し、さらに820℃×２分の連続焼鈍を施した後１％の調
質圧延を行った。これらの冷延焼鈍材について、磁気特
性とプレス成形性を調査した結果を第２表に示す。

磁気特性は、圧延方向及び圧延直角方向からそれぞれ30
mm×280mmの短冊状試験片を打抜きにより採取し、600℃
×15分の歪取り焼鈍を施した後、直流磁気測定機を用い
て測定した。透磁率は、磁化力0.35 Oeでの値で大きい
ほど良く、保磁力は磁化力10 Oeの時の値で小さいほど
良い。

ランクフォード値は圧延方向から０゜、45゜、90゜の３
方向の試験片を採取し、引張り試験をして求めた。は
３方向の平均値で大きいほど良く、Δｒは面内異方性を
示すもので小さいほど良い。

成形性は、ブランク径100φの円筒絞りで評価した。破
断限界径はｒと相関があり大きいほど良い。有効深さも
大きいほど良く、Δｒと相関がある。時効性は100℃×3
0minの時効処理後の降伏点伸び（YPE）で評価した。こ
れは小さいほど良い。

第２表より、本発明の鋼イ、ロはいずれも良好な磁気特
性とプレス成形性を有することが明らかである。鋼ハは
B/N比が低いため特にプレス成形性が悪い。鋼ニはＢの
含有量が多いため、磁気特性の劣化と若干のプレス成形
性の劣化がみられる。Al脱酸してSol.Alの含有量が高い
鋼ホ、および鋼ヘは磁気特性が大幅に劣化している。プ
レス成形性の破断限界径は良好であるが、面内異方性が
大きいため有効深さは小さい。

第３表は、第１表の鋼イについては製造工程の影響を調
べたものである。イ−１は、3.5mmの熱延コイルを酸洗
後、1.0mmまで冷延したもの、イ−２は、3.5mmの熱延コ
イルに800℃×２時間の焼鈍を加えたのち酸洗し、1.0mm
まで冷延したものである。その他の条件は第２表のもの
と同様である。第３表から明らかなように、本発明の方
法で作った冷延鋼板は良好な磁気特性とプレス成形性を
示すが、熱延板に焼鈍を施してから冷間圧延した比較法
によるものではプレス成形性が大幅に劣化している。

（発明の効果）実施例にも示したとおり、本発明の方法によれば、これ
まで不可能であった優れた磁気特性とプレス成形性を両
立させた冷延鋼板の製造が可能となる。この方法によっ
て製造される冷延鋼板は、安価に製造でき、特に各種の
電子・電気機器のシールド材などとして好適であるが、
プレス成形をしない一般的な電磁鋼板として使用するこ
ともできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−185828（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−138027（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−91332（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】SiおよびMnのみで脱酸して得られた鋼であ
って、重量％で、C:0.005％以下、Si:1.5％以下、Mn:1.
0％以下、P:0.1％以下、S:0.01％以下、sol.Al:0.001％
以下、N:0.005％以下、B:0.005％以下で且つB/N比が0.5
〜2.5の範囲にあり、残部は実質上Feからなる鋼を、熱
間圧延した後酸洗し、次いで冷間圧延および焼鈍を施す
ことを特徴とする磁気特性と成形性に優れた冷延鋼板の
製造方法。