JPH075976B2 - 一方向性電磁鋼板用連続鋳造スラブの熱間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一方向性電磁鋼板を製
造する工程において、連続鋳造により製造した一方向性
電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法に関し、特に成品表面
欠陥の改善を図りつつ、生産性および磁気特性に優れた
一方向性電磁鋼板を得ようとする熱間圧延方法に係わる
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、方向性電磁鋼板は、高い磁
束密度と低い鉄損を持つ優れた磁気特性により変圧器な
どの鉄芯材料として広く用いられている。その製造方法
の特徴として、〔１１０〕〈００１〉のいわゆるゴス方
位が高度に集積した二次再結晶粒を得るために、Ｍｎ
Ｓ，ＡｌＮといった粒方向性を制御するインヒビター元
素が用いられている。このインヒビター元素が適性に意
図した作用をもたらすためには、熱間圧延に先立つスラ
ブ加熱時に充分に解離固溶（以下溶体化と呼ぶ）させた
後、適切な条件での熱間圧延と次いで行う冷却によって
微細かつ均一分散析出させることが非常に重要であり、
かかるインヒビターの溶体化には、例えば１３００℃以
上のスラブ高温加熱を行っている。

【０００３】このスラブ高温加熱を行う方法として、ガ
ス燃焼型加熱炉を用いた場合には、加熱炉内で多量の溶
融スケールが発生し、歩留の悪化が生じるだけでなく、
加熱炉の安定した操業性を損なうと共に、成品表面欠陥
や幅方向端部のいわゆる耳割れ欠陥の発生原因となる。
加えて、この種の加熱炉で目標とする温度まで到達させ
るには極めて長時間を要することから、その間にスラブ
組織の粗大化が生じ、その後の圧延で巨大延伸粒を発現
させることになり、その結果成品磁気特性を不安定にさ
せる原因にもなっている。

【０００４】上記の問題点に対して、特開昭６１−６９
９２４号公報、特開昭６１−６９９２７号公報等では、
スラブを１２５０℃程度までガス燃焼型加熱炉で予備加
熱し、その後の高温加熱を、不活性雰囲気に制御された
誘導加熱炉で短時間行うことが提案されている。しかし
ながら、これらの方法によれば熱延段階での歩留、操業
性、磁気特性の点では改善が図れるものの、スラブ内部
高温発熱に伴う新たな問題点として、連続鋳造スラブの
特徴であり、しかも一方向性電磁鋼板の場合、他の材料
に比べ更に顕著であるスラブの中心偏析および内部割れ
部分の粒界溶融によるスラブ内部開孔が生じてしまう。

【０００５】この内部開孔は熱延以降工程にも残され、
二次再結晶を発現させる高温焼鈍時に内部気体が膨脹し
成品表面に目視でも観察可能で且つ触感のあるフクレ状
欠陥として現れることもある。

【０００６】また近年、特公昭５９−４２５６１号公報
で提案されているように、連続鋳造の生産性を向上させ
るためにスラブ段階で、竪型大径ロール等を用いて幅大
圧下圧延を行い、所望製品幅の作り込みを実施してい
る。しかし、このスラブの幅大圧下圧延方法では、スラ
ブ厚方向に張力が働き内部開孔させやすい応力を残存さ
せるため、前記した誘導加熱炉と組み合わせて利用する
と、フクレ状欠陥の発生確率を更に悪化させるものとな
ってしまう。

【０００７】一方、特開昭６２−１３０２１７号公報等
には誘導加熱前に予備圧延を行うことが提案されている
が、これは、磁性改善を目的として鋳片段階から残され
て入る柱状晶を破壊し細粒化させようとするもので、フ
クレ状欠陥に対する改善方法には言及しておらず、実際
に圧延温度を考慮せずに予備圧延を施すことはこのフク
レ状欠陥を助長することになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一方向性電
磁鋼板の製造過程で、上記した従来技術の問題点を解消
するものである。すなわち、連続鋳造工程の生産性を向
上させるための幅大圧下圧延を行いつつ良好な磁気特性
と表面性状を有した一方向性電磁鋼板を得るために、不
活性雰囲気に制御された内部発熱型の電気式加熱炉を用
いて、多量の溶融スケールおよびスラブ組織の粗大化を
防止しようとした時に新たに生じるスラブ内部開孔を起
因とする成品表面のフクレ状欠陥が発生しない熱間圧延
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の通りの構成とする。すなわち、Ｃ：
０．０２〜０．０８５％、Ｓｉ：２〜４．５％を含む連
続鋳造により製造した一方向性電磁鋼板用スラブを、ガ
ス燃焼型加熱炉で９００〜１２５０℃に予備加熱した
後、６０mm以上の幅大圧下圧延を行い、次いで非酸化性
ガス雰囲気にした電気式加熱炉で高温加熱し所定の時間
均熱保持した後、熱間圧延を施す一連の工程において、
（１）スラブの予備加熱後に行う幅大圧下圧延を、一回
でのパスでの幅方向圧延量を５０mm以下とすると共に少
なくとも３パスの複数パスで実施すること、（２）幅大
圧下圧延の後、スラブの中心温度が９００〜１１００℃
となる領域で、垂直方向厚み変化量が１０％以上４０％
未満の圧延を行うこと、（３）この際の圧延を、少なく
とも２パスの複数パスで行うと共に、最終パスの垂直方
向圧下量が本工程での全圧下率の６０％以上となるよう
にすること、（４）上記処理後、非酸化性ガス雰囲気に
した電気式加熱炉に挿入して１３００〜１４５０℃の温
度範囲に加熱すること、上記加熱後、粗圧延および仕上
圧延することを特徴とする一方向性電磁鋼板用連続鋳造
スラブの熱間圧延方法である。

【００１０】以下に本発明の内容を詳細に説明する。連
続鋳造された一方向性電磁鋼板用スラブの中心部には、
Ｓ，Ｐ等の不純物の濃厚偏析帯が生じる。これは一方向
性電磁鋼板用スラブの熱伝達係数が小さいために生じる
避けられない現象である。

【００１１】この様な濃厚偏析帯を持つスラブ内部に１
３００〜１４５０℃という高温加熱を施した場合に、Ｓ
濃化部が低融点であるために粒界溶融が生じ、その後の
粗圧延段階で内部開孔が発生する。

【００１２】図１は通常の方法で製造した一方向性電磁
鋼板用連続鋳造スラブにおけるＳの偏析状況を模式的に
示したもので、（ａ），（ｂ）図の様にＳはスラブ中心
部に濃化している。本発明者等の調査によると溶鋼分析
で０．２４％のＳ含有量のものが、スラブ段階で中心部
には１．６０％濃化していた。また、本発明が解決しよ
うとする課題であるフクレ状欠陥の板厚方向発生位置は
（Ｃ）図のような分布となっており、スラブ段階でのＳ
偏析位置とよく対応していた。

【００１３】一般に一方向性電磁鋼板の良好な磁気特性
発現のためには、スラブ段階での１３００℃以上の高温
加熱が必須である。この際にスラブ内部発熱型の電気式
加熱炉を用いた場合、その後の加工で前記したような内
部開孔講が生じ、これが鋼板フクレの原因になる。特に
本発明のように、生産性向上のためにスラブ幅を集約
し、幅大圧下圧延を行う場合には、この内部開孔が助長
される。

【００１４】本発明者等はかかる内部開孔の発生につい
て鋭意検討した結果、連続鋳造スラブを低温予備加熱後
に、特定条件の幅大圧下圧延と予備圧延を行い、その後
高温溶体化処理を実施することによりこれを防止できる
ことを見出した。すなわち図２および図３に示す通りで
ある。

【００１５】図２には、幅大圧下圧延時のパス毎幅圧下
量とフクレ発生率の関係を示す。即ち、スラブ組成が、
Ｃ：０．０７％、Ｓｉ：３．２５％、Ｍｎ：０．０７
％、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０．０２４％、Ａｌ：０．０
２４％、Ｎ：０．００９０％、Ｃｕ：０．０５％、Ｓ
ｎ：０．１０％を含有し、残部実質的にＦｅからなり、
２５０mm厚×１２００mm幅サイズのスラブを、１２００
℃で予備加熱後、全幅圧下量が１２０mmになるように行
い、生じたドッグボーンを水平ロールで圧下しスラブ整
形した後、その後非酸化性ガス雰囲気の誘導加熱炉で１
３４０℃×２０分均熱してから熱間圧延し２．５mm厚の
ホットコイルとした工程を採用して一方向性電磁鋼板を
製造したときの結果である。図２においてパス毎圧下量
が７０mm以上の場合は、１２０mm圧下する各パスにおけ
る最大圧下量で示している。図から明らかなように、水
平方向の幅圧下圧延において１パス圧下量が６０mmをこ
えて大きくなるほどフクレ状欠陥が多発する。これは、
水平方向の大きな圧下に困って中心偏析に対して押し広
げの力がより大きく働くことによるものである。従っ
て、１パスを軽圧下とし、これを多パス化すれば、応力
は分散されフクレ状欠陥を抑制することができる。この
ような理由から本発明は、予備加熱に続く幅大圧下圧延
における１パスの圧下量を５０mm以下に制限する。ま
た、本発明の予定する幅大圧下圧延は、少なくとも６０
mmの全圧下量となるから、前記軽圧下パスを複数パス行
うことが必要であり、フクレ欠陥をより良く防止するた
めには３パス以上で行うことが好ましい。

【００１６】図３は予備圧延後の板厚と予備圧延温度と
の関係でフクレの発生状況を調べたものである。調査対
象試料は、前記図２の試料と同様の成分組成からなる一
方向性電磁鋼板用スラブ（２５０mm厚×１２００mm幅）
を使用し、該スラブを１２００℃の予備加熱を行った
後、１パス４０mmの圧下量で１２０mmの幅圧下圧延を
し、次いでスラブ中心温度が９００〜１２５０℃の範囲
にあるうちに図に示すような各スラブ厚さとなるように
予備圧延を行い、この予備圧延した材料をＮ₂ 雰囲気に
した電気誘導加熱炉に導入して１３４０℃×２０分の高
温加熱を施した。その後は図２と同様の処理を行ったも
のである。

【００１７】図から明らかの様に、誘導加熱による溶体
化処理前に、２５０mm厚のスラブを、中心温度が９００
〜１１００℃の範囲で、しかも略１７０〜２２０mm厚に
予備圧延（圧下率略１２〜３２％）を行って板厚方向に
熱間変形を加えれば、フクレ状欠陥が生じないことが分
かる。これは歪を加えたことで、中心偏析帯部分の再結
晶が促進され粒界強度が増加したものと推測できる。予
備圧延後板厚が２２０mm近傍より少ない変形量である
と、フクレ状欠陥が発生するようになり、又１７０mmを
超える大幅の変形を行うと、厚みが薄くなり、後工程の
誘導加熱における取扱いや効率面に影響する。従って、
スラブの厚み方向の減厚変化量を１０〜４０％とする。
一方、スラブの中心温度が１１００℃以下比較的低い側
でフクレ状欠陥が抑制されるのは、上記と同様に低温側
での変形加工の方がスラブ中心部に与える歪が大きく、
更に中心偏析帯部分の再結晶が促進された結果といえ
る。しかし、９００℃を超えて降下すると変形抵抗が大
きくなり圧延できなくなる。従って予備圧延におけるス
ラブの中心温度は９００〜１１００℃の範囲とする。

【００１８】本発明では、上記一方向性電磁鋼板用連続
鋳造スラブを、幅大圧下圧延前にガス燃焼型加熱炉で予
備加熱を行う。この加熱は、９００〜１２５０℃という
比較的低温で行うため、溶融ノロの発生が少なく、既存
加熱炉を利用して効率の良い操業を可能にする。又、後
工程の予備圧延の温度を確保するものでもある。

【００１９】予備加熱したスラブは直ちに圧延ラインに
搬送して、幅大圧下圧延を前記したようなフクレ状欠陥
が生じさせない条件下で行う。又、この種のスラブの鋳
造サイズは、鋳造安定性から制約される最大幅の一定の
ものとし、これを所望の製品幅となるように幅圧下を行
うことにより、連続鋳造工程の生産性を向上する。幅圧
下の手段は特に限定するものではないが、例えば特公昭
５９−４２５６１号公報で提案されている竪型大径ロー
ルが使用できる。

【００２０】本発明は、特徴の一つである予備圧延を幅
大圧下圧延後速やかに行う。現状の工業生産される連鋳
スラブには、その中心部分にＳ等の濃厚偏析帯の形成を
避けることは困難であり、これに起因するフクレ状欠陥
の発生は、製品特性に大きな影響を及ぼす。本発明は、
前述した条件でこの予備圧延を、前記幅大圧下圧延と共
に実施することにより、これを解消することができる。
又、幅大圧下圧延されたスラブは、いわゆるドッグボー
ン形状を呈するが、この予備圧延のよりドッグボーンを
消去すると共に加熱効率の良い形状にし、後工程の誘導
加熱炉への装入を容易に、且つ安定にする役割も果た
す。尚、予備圧延を行う手段は、特に限定しないが、粗
圧延機を共用すると便利である。

【００２１】予備圧延したスラブは、Ｎ₂ やＡｒガス等
の非酸化性雰囲気にした誘導加熱等の電気式加熱炉で高
温溶体化処理される。即ち、スラブに含有されているＭ
ｎＳやＡＩＮ等の固溶を図り、冷延、仕上焼鈍等を経た
最終製品に優れた磁気特性を付与するために必要な手段
である。このために１３００〜１４５０℃の温度範囲に
加熱する。加熱手段として、例えば誘導コイル内にスラ
ブを竪型に装入し、雰囲気を非酸化性にできる炉を、オ
ンライン或はオンライン近傍に、しかも、粗圧延機に近
接して設置することが好ましい。

【００２２】高温加熱されたスラブは、速やかに粗圧延
機に噛み込まれこれ以降常法に従って粗一仕上圧延さ
れ、コイルに巻き取って一方向性電磁鋼板用熱延鋼板と
なる。そして、この熱延鋼板を冷延、焼鈍等通常の一方
向性電磁鋼板の製造法で処理し、表面性状および磁気特
性の優れた最終製品を安定して得ることができる。

【００２３】

【実施例１】スラブの成分組成が、Ｃ：０．０８％、Ｓ
ｉ：３．２５％、Ｍｎ：０．０７％、Ｐ：０．０１％、
Ｓ：０．０２８％、Ａｌ：０．０２７％、Ｎ：０．００
９０％、Ｃｕ：０．０５％、Ｓｎ：０．１０％を含有
し、残部実質的Ｆｅよりなる鋼であり、サイズが２５０
mm厚×１２００mm幅のスラブを用意した。このスラブを
１２００℃で加熱した後、幅殺し（圧下）総量を１５０
mm、３００mmの２水準にし、その際の幅圧下圧延パス回
数を１、３、５、７パスと変化させてパス毎最大幅圧下
量を３０mm、４５mm、５０mm、６０mm、１５０mmの５水
準にした幅圧下圧延をした後、スラブ厚２５０mm→１９
０mmとなる水平圧下を行い、その後、電気式加熱炉に装
入し１４００℃まで加熱した。

【００２４】次にこのスラブをホットコイル板厚２．５
mmまで熱間圧延した。その後、一方向性電磁鋼板を公知
の方法で、酸洗、予備冷延、熱延焼鈍を行い、その後
０．２２０mmまで冷間圧延し、得られた冷延板を公知の
方法で脱炭焼鈍し焼付分離剤を塗布した後、最終焼鈍を
行い張力コーティングを施して高磁束密度方向性電磁鋼
板を製造した。この製造工程における成品板のフクレ欠
陥発生率、成品磁気特性を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１の結果から、試料番号１は、ほぼ全コ
イルにフクレ欠陥が発生し、また２、３は成品フクレ欠
陥の発生率、磁気特性とも良好である。さらに幅圧下総
量を拡大した場合、４ではフクレ欠陥が劣るが５では良
好となることが明らかである。

【００２７】

【実施例２】実施例１と成分、サイズ共同一のスラブ
を、１２００℃で加熱した後、幅殺し総量１５０mmでパ
ス毎最大幅圧下量が３０mmとなる幅圧下圧延を施し、水
平圧下（ドッグボーンをフラットにする程度、あるいは
２５０mm→２３０mmまで減厚、２５０mm→１９０mmまで
減厚）を行った。その際、２５０mm→１９０mmとする板
厚過程を２５０mm→２２０mm→１９０mmと２５０mm→２
３５mm→１９０mmの２水準行った。その後電気式加熱炉
に装入し、１４００℃まで加熱した後、ホットコイル板
厚２．５mmまで熱間圧延した。その後、実施例１と同様
の処理を行い、高磁束密度方向性電磁鋼板を製造した。
この製造工程における成品板のフクレ欠陥発生率、成品
の磁気特性を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明法によれば、フク
レ状欠陥を発生することなく、幅大圧下圧延および雰囲
気制御された内部高温発熱型の誘導加熱炉で方向性電磁
鋼板用スラブを加熱することが可能となり、これによっ
て表面性状および磁気特性の優れた製品を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラブの中心偏析およびフクレ欠陥の割れ起点
分布を模式的に示す図。

【図２】幅圧下圧延時のパス毎幅圧下量とフクレ発生率
の関係を示す図。

【図３】予備圧延後の板厚と予備圧延温度との関係でフ
クレの発生状況を示す図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ：０．０２〜０．０８５％、Ｓｉ：２
   〜４．５％を含む連続鋳造により製造した一方向性電磁
   鋼板用スラブを、ガス燃焼型加熱炉で９００〜１２５０
   ℃に予備加熱した後、６０mm以上の幅大圧下圧延を行
   い、次いで非酸化性ガス雰囲気にした電気式加熱炉で高
   温加熱し所定の時間均熱保持した後、熱間圧延を施す一
   連の工程において、 （１）スラブの予備加熱後に行う幅大圧下圧延を、一回
   のパスでの幅方向圧延量を５０mm以下とすると共に少な
   くとも３パスの複数パスで実施すること、 （２）幅大圧下圧延の後、スラブの中心温度が９００〜
   １１００℃となる領域で、垂直方向厚み変化量が１０％
   以上４０％未満の圧延を行うこと、 （３）この際の圧延を、少なくとも２パスの複数パスで
   行うと共に、最終パスの垂直方向圧下量が本工程での全
   圧下率の６０％以上となるようにすること、 （４）上記処理後、非酸化性ガス雰囲気にした電気式加
   熱炉に挿入して１３００〜１４５０℃の温度範囲に加熱
   すること、 上記加熱後、粗圧延及び仕上圧延することを特徴とする
   一方向性電磁鋼板用連続鋳造スラブの熱間圧延方法。