JPH0762438A - 極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明により、良好な鉄損特性を有する一方
向性電磁鋼板を製造することができる。 【構成】 重量でＣ：０．１０％以下、Ｓｉ：２．５〜
７．０％ならびに通常のインヒビター成分を含み、残余
はＦｅおよび不可避的不純物よりなる一方向性電磁鋼熱
延板に熱延板焼鈍を施し、１回あるいは中間焼鈍をはさ
む２回以上の冷間圧延を実施し、脱炭焼鈍した後、最終
仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板を製造する方法にお
いて、上記冷間圧延に際し、最終冷延圧下率を８９％以
上とし、かつ最終板厚まで圧延されたストリップを、脱
炭焼鈍する直前に５０℃／秒以上の加熱速度で７００℃
以上の温度へ加熱処理することを特徴とする、極めて低
い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２．５〜７．０％のＳ
ｉを含み、低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、一方向性電磁鋼板の磁気特性は
鉄損特性と励磁特性の両方で評価される。励磁特性を高
めることは設計磁束密度を高める機器の小型化に有効で
ある。一方鉄損特性を少なくすることは、電気機器とし
て使用する際、熱エネルギーとして失われるものを少な
くし、消費電力を節約できる点で有効である。さらに、
製品の結晶粒の〈１００〉軸を圧延方向に揃えること
は、磁化特性を高め、鉄損特性も低くすることができ、
近年特にこの面で多くの研究が重ねられ、様々な製造技
術が開発された。たとえば、特公昭４０−１５６４４号
公報に高い磁束密度を得るために、方向性電磁鋼板の製
造方法が開示されている。これは、ＡｌＮ＋ＭｎＳをイ
ンヒビターとして機能させ、最終冷延工程における圧下
率が８０％を超える強圧下とする製造である。この方法
により二次再結晶粒の（１１０）〈００１〉方位の集積
度が高く、Ｂ₈ が１．８７０Ｔ以上の高磁束密度を有す
る方向性電磁鋼板が得られる。しかし、この製造方法は
ある程度の鉄損の低減は図れるのであるが、未だに二次
再結晶マクロの粒径が１０mmオーダと大きく、鉄損に影
響する因子である渦電流損を減らすことができず、良好
な鉄損値が得られていなかった。これを改善するため
に、特公昭５７−２２５２号公報に開示されている鋼板
にレーザ処理を施す方法、さらに特公昭５８−２５６９
号公報に鋼板に機械的な歪みを加える方法など、磁区を
細分化する様々な方法が開示されている。

【０００３】これに対し、特開平１−２９０７１６号公
報では、常温圧延された鋼板に１００℃／秒以上の加熱
速度で６５７℃以上の温度へ超急速焼きなまし処理を施
し、該ストリップを脱炭素処理し、最終高温焼きなまし
処理を施して二次成長を行い、それによって前記ストリ
ップが低減した寸法の二次粒子および応力除去焼きなま
し処理後も有意の変化なしに持続する改善された鉄損を
もつことを特徴とする方法が開示されている。しかし、
この製造方法により単に二次再結晶粒径を微細化するだ
けでは、フォルステライト皮膜上に絶縁皮膜を塗布した
際、従来の磁区の細分化並みの鉄損特性を得ることは困
難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来の製造方法
では、十分に低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板を得るこ
とは困難であり、本発明はそれを解決する製造方法を提
供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく検討を重ねた結果、重量でＣ：０．１０％以
下、Ｓｉ：２．５〜７．０％ならびに通常のインヒビタ
ー成分を含み、残余はＦｅおよび不可避的不純物よりな
る一方向性電磁鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、１回ある
いは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を実施し、脱
炭焼鈍した後、最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板
を製造する方法において、上記冷間圧延に際し、最終冷
延圧下率を８９％以上とし、かつ最終板厚まで圧延され
たストリップを、脱炭焼鈍する直前に５０℃／秒以上の
加熱速度で７００℃以上の温度へ加熱処理することによ
り、極めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法
が得られることを見い出した。

【０００６】以下に本発明を詳細に説明する。一方向性
電磁鋼板は、その製造工程の最終焼鈍中に二次再結晶を
十分に起こさせ、所謂ゴス集合組織を得ることにより製
造できる。このゴス集合組織を得るためには、一次再結
晶粒の成長粗大化を抑制し、圧延方向に揃った（１１
０）〈００１〉方位の再結晶粒のみをある温度範囲で選
択的に成長させる。つまり、二次再結晶させるような素
地を作ってやることが必要である。そのためには、素材
にＭｎＳ，ＡｌＮ，Ｃｕ₂ Ｓなどの微細な介在物が一次
再結晶粒の成長の抑制材（インヒビター）として、均一
に分散していなければならない。さらに、一次再結晶の
段階で、（１１０）面方位再結晶粒をできるだけ増やし
てやる必要がある。

【０００７】しかし、従来での製造方法は、数mm以上の
ある程度大きな粒径の二次再結晶粒は圧延方向に揃った
（１１０）〈００１〉方位をもつことができるのである
が、数mm以下の小さな粒径になると圧延方向から大きく
ずれた二次再結晶になるという問題点があった。この傾
向は特に、特開平１−２９０７１６号公報のような平均
二次再結晶粒径を低減することにより磁区幅を小さくし
て目標の低鉄損を得る方策をとる場合、どうしても（１
１０）〈００１〉方位が圧延方向からずれた微細な二次
再結晶粒の比率が多くなり、後の鋼板表面にフォルステ
ライトや絶縁皮膜などの皮膜を付与した際の鉄損値の向
上率が余り大きくならないという問題点があった。

【０００８】そこで、結晶粒径が小さな二次再結晶粒に
おいても圧延方向に揃った（１１０）〈００１〉方位を
得るため、一次再結晶組織の改善について検討を重ねた
結果、冷間圧延の圧延条件と脱炭焼鈍する直前あるいは
昇温段階の条件が、結晶粒径が小さな二次再結晶粒の方
位に大きな影響を及ぼすことを見い出した。すなわち、
最終冷延圧下率を８９％以上とすることにより、一次再
結晶の段階で、二次再結晶の核となる（１１０）面方位
再結晶粒の圧延方向に対する集積度を高め、かつ脱炭焼
鈍する直前に５０℃／秒以上の加熱速度で７００℃以上
の温度へ加熱処理することにより、（１１０）〈００
１〉方位が圧延方向に揃った数mm以下の微細な二次再結
晶粒が得られることを見い出した。これにより後の鋼板
表面に皮膜を付与した際の鉄損値の向上代が大きく、低
鉄損を得ることが可能となる。

【０００９】図１に冷延圧下率と製品板厚０．２２５mm
の鉄損の関係を、脱炭焼鈍の加熱速度をパラメータとし
て示す。急速加熱材では圧下率を８９％以上で良好な磁
気特性が得られている。図２に粒径５mm以下の微細な二
次再結晶粒の（１００）極点図を示す。（ａ）は従来の
製造方法で冷延圧下率が８０％の場合、（ｂ）は本発明
例で圧下率が９０％の場合の微細二次再結晶粒の方位で
ある。脱炭焼鈍での昇温はいずれの場合も３００℃／秒
の加熱速度で実施した。本発明により微細な二次再結晶
粒でも圧延方向に揃った（１１０）〈００１〉方位が得
られている。これにより、二次再結晶した鋼板表面のフ
ォルステライトや、絶縁皮膜などにより皮膜張力を付与
することにより、大きな鉄損の向上率があり、極めて低
い鉄損値を得ることができる。

【００１０】

【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についての上
限０．１０％は、これ以上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ので限定した。Ｓｉは鉄損
をよ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
７．０％とする。

【００１１】さらに、一方向性電磁鋼板を製造するため
に、通常のインヒビター成分として以下の成分元素を添
加することが好ましい。インヒビターとしてＭｎＳを利
用する場合は、ＭｎとＳを添加する。Ｍｎは、ＭｎＳの
適当な分散状態を得るため、０．０２〜０．１５％が望
ましい。ＳはＭｎＳ，（Ｍｎ・Ｆｅ）Ｓを形成するため
に必要な元素で、適当な分散状態を得るため、０．００
１〜０．０５％が望ましい。さらに、インヒビターとし
てＡｌＮを利用する場合は、酸可溶性ＡｌとＮを添加す
る。酸可溶性Ａｌ，ＡｌＮの適正な分散状態を得るため
０．０１〜０．０４％が望ましい。Ｎも、ＡｌＮを得る
ため０．００３〜０．０２％が望ましい。その他、Ｃ
ｕ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｃｒ，Ｂｉ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
よい。

【００１２】次に、上記の溶鋼を通常の鋳塊鋳造法また
は連続鋳造法、熱間圧延により中間厚のストリップを得
る。この時ストリップ鋳造法も本発明に適用することも
可能である。さらに、インヒビターとして窒化物を必要
とする場合は、ＡｌＮなどの析出のために９５０〜１２
００℃で３０秒〜３０分の中間焼鈍を行うことが望まし
い。次に、１回ないし中間焼鈍を含む２回以上の圧延に
より最終製品厚のストリップを得る。中間焼鈍を含む２
回以上の圧延をする際の、１回目の圧延は圧下率５〜５
０％、中間焼鈍は９５０〜１２００℃で３０秒〜３０分
の中間焼鈍を行うことが望ましい。次に最終圧下率は
（１１０）〈００１〉方位が圧延方向に高い集積度をも
つ数mm以下の微細な二次再結晶粒を得るため、圧下率８
９％以上で実施する。下限８９％は、これ以下では（１
１０）〈００１〉方位が圧延方向に高い集積度をもつゴ
ス核が得られないからである。

【００１３】なお、この時の冷間圧延方法として、冷間
圧延中に複数回のパスにより各板厚段階を経て最終板厚
となるが、磁気特性を向上させるため、その少なくとも
１回以上の途中板厚段階において鋼板に１００℃以上の
温度範囲で１分以上の時間保持する熱効果を与えても構
わない。以上、最終製品厚まで圧延されたストリップに
加熱処理を施す。まず、ストリップを５０℃／秒以上の
加熱速度で７００℃以上の温度へ急速加熱する。この時
の加熱速度の下限５０℃／秒は、これ以下では二次再結
晶の核となる一次再結晶後での（１１０）〈００１〉方
位粒が減少し、微細な二次再結晶粒が得られないので限
定した。また、下限７００℃は、これ以下では再結晶が
開始されないので限定した。なお、この急速加熱処理は
皮膜形成などの問題から、できるだけ還元雰囲気、ある
いは非酸化雰囲気中で実施することが望ましい。

【００１４】なお、上記の急速加熱処理は、次に施され
る脱炭焼鈍前に行われても、脱炭焼鈍の加熱段階として
脱炭焼鈍工程に組み込むことも可能であるが、後者の方
が工程が少ないので望ましい。この後は、湿水素雰囲気
中で脱炭焼鈍を行う、この時製品での磁気特性を劣化さ
せないため炭素は０．００５％以下に低減されなければ
ならない。ここで、熱延でのスラブ加熱温度が低く、Ａ
ｌＮのみをインヒビターとして利用する場合は、アンモ
ニア雰囲気中で窒化処理を付加することもある。さら
に、ＭｇＯなどの焼鈍分離剤を塗布して、二次再結晶と
純化のため１１００℃以上の仕上焼鈍を行うことで、フ
ォルステライトなどの皮膜を鋼板表面に形成した微細な
二次再結晶粒を得る。

【００１５】これに対して、フォルステライトなどの皮
膜の上に、さらに絶縁皮膜を塗布することにより極めて
低い鉄損特性を有する一方向性電磁鋼板が製造される。
以上の磁気特性は、後の歪み取り焼鈍を施しても、変化
しない低鉄損を保持している。なお、得られた製品で、
さらに鉄損を良好にするため、上記一方向性電磁鋼板
に、磁区を細分化するための処理を施すことも可能であ
る。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）表１に示す化学成分を含み、３．２mm、
２．８mm、２．０mmの３条件の厚さにまで熱間圧延させ
た熱延板に１１００℃で１分間焼鈍を施した。この後、
冷間圧延により最終板厚０．２７mmにまで圧延した。さ
らに、得られたストリップを脱炭焼鈍する際、加熱段階
で２０℃／秒、８５℃／秒、３００℃／秒の３条件で８
４０℃まで加熱し、その後、同じ８４０℃の均一温度、
湿潤水素中で脱炭焼鈍し、ＭｇＯ粉を塗布した後、１２
００℃に１０時間、水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を行っ
た。得られた鋼板の余剰ＭｇＯを除去し、形成されたフ
ォルステライト皮膜上に、絶縁皮膜を塗布した。表２
に、得られた製品の磁気特性を示す。本発明により、鉄
損特性に優れた一方向性電磁鋼板が得られている。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】（実施例２）表３に示す成分組成を含む溶
鋼を鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、２．４mm
の熱延鋼板を得た。これを１１００℃で５分間焼鈍を行
い、さらに酸洗した後、冷間圧延を行い０．２２mm厚に
した。この時の冷延圧下率は９０．８％である。圧延さ
れた鋼板を二対の直接通電加熱ロールにより２９０℃／
秒の加熱速度で８４５℃まで加熱した。この後、同じ８
４５℃の均一温度、湿潤水素中で脱炭焼鈍した。次にＭ
ｇＯ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。得られた鋼板の余剰Ｍｇ
Ｏを除去し、形成されたフォルステライト皮膜上に、絶
縁皮膜を塗布した。これにより得られた製品の磁気特性
は、Ｂ₈ ＝１．９４Ｔ、Ｗ_17/50 ＝０．７６w/kgの低い
鉄損をもつ一方向性電磁鋼板が得られた。

【００２０】

【表３】

【００２１】（実施例３）表３に示す成分組成を含む溶
鋼を鋳造し、スラブ加熱後、熱間圧延を行い、２．５mm
の熱延鋼板を得た。これを１０００℃で４分間焼鈍を行
い、（ａ）２．３mmと（ｂ）１．８mmの２条件に圧延し
た。この時の冷延圧下率はそれぞれ９０．４％、８７．
８％である。これを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０．２２mm厚にした。
圧延された鋼板を二対の直接通電加熱ロールにより３０
０℃／秒の加熱速度で８４０℃まで加熱した。この後、
同じ８４０℃の均一温度、湿潤水素中で脱炭焼鈍した。
次にＭｇＯ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。得られた鋼板の余
剰ＭｇＯを除去し、形成されたフォルステライト皮膜上
に、絶縁皮膜を塗布した。これにより得られた製品の磁
気特性は（ａ）ではＢ₈ ＝１．９３Ｔ、Ｗ_17/50＝０．
７５w/kg、（ｂ）ではＢ₈ ＝１．８９Ｔ、Ｗ_17/50 ＝
０．８２w/kgであった。本発明により低い鉄損をもつ一
方向性電磁鋼板が得られた。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、良好な鉄損特性を有す
る一方向性電磁鋼板を製造することができるので、産業
上の貢献するところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷延圧下率と鉄損の関係の図表である。

【図２】（ａ），（ｂ）は冷間圧延方法による粒径５mm
以下の二次再結晶粒方位の変化を示す極点図である。

フロントページの続き (72)発明者 切山 忠夫 姫路市広畑区富士町１番地 新日本製鐵株 式会社広畑製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量でＣ：０．１０％以下、Ｓｉ：２．
   ５〜７．０％ならびに通常のインヒビター成分を含み、
   残余はＦｅおよび不可避的不純物よりなる一方向性電磁
   鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、１回あるいは中間焼鈍を
   はさむ２回以上の冷間圧延を実施し、脱炭焼鈍した後、
   最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板を製造する方法
   において、上記冷間圧延に際し、最終冷延圧下率を８９
   ％以上とし、かつ最終板厚まで圧延されたストリップ
   を、脱炭焼鈍する直前に５０℃／秒以上の加熱速度で７
   ００℃以上の温度へ加熱処理することを特徴とする、極
   めて低い鉄損をもつ一方向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 急速加熱処理が脱炭焼鈍の加熱段階とし
   て行われる請求項１記載の方法。