JPH0765107B2 - 磁気特性の安定した方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 圧延方向に優れた磁気特性を有する方向性けい素鋼板の
製造方法に関し、とくに含けい素鋼スラブに施す高温加
熱に伴う問題点の有利な解決についての開発研究の成果
を提供しようとするものである。

（従来の技術） 方向性けい素鋼板は、ゴス方位と呼ばれる（110）〔00
1〕方位に高度に揃った２次再結晶粒を仕上焼鈍におい
て形成させるものであり、仕上焼鈍に先立ち、正常粒
の成長を抑制させるためにインヒビターと呼ばれるMnS,
MnSeおよびAlNなどの微細な析出物を均一に析出分散さ
せておくことおよび、（110）〔001〕方位以外の結晶
組織は細粒化しておくこと、特に繊維状組織をつくり易
い｛110｝〈lmn〉組織を破壊しておくことが必要であ
る。そしてこれらを満足させるに当って熱間圧延工程の
影響を無視することはできる、特に、連続鋳造により得
られた含けい素鋼スラブを用いる場合は、スラブ加熱の
影響が極めて大きい。すなわち、インヒビターを微細に
析出分散させるには、インヒビターをスラブ加熱時に完
全に固溶させておかねばならないため、スラブを高温ま
で加熱するとスラブの結晶組織が粗大化して、結晶組織
に｛100｝〈lmn〉の繊維組織が出現する不利をまねく。

そこでスラブ加熱は、特開昭60−190520号公報に開示の
ように、1300℃以上1450℃未満の高温で短時間の加熱を
行う方式が主流になりつつある。またスラブの加熱は、
実公昭58−24397号公報や、特開昭60−145318号公報に
開示されている誘導加熱法や通電加熱法によって行うこ
とが効率的ではあるが、これらの加熱法では、スラブの
位置によって加熱にむらが生じ、加熱温度が不均一とな
って製品の磁気特性が、コイルの幅方向や長手方向で大
きく変動するという問題が生じていた。

誘導加熱法において、スラブ端部の温度低下を防止する
方法として特公昭52−47179号公報には、スラブ端部の
放熱による温度低下を抑え、スラブ温度の均一性を図る
ものが記載されているが、この種の手法を試みても、依
存として磁気特性の不均一性は残存しており、その解決
が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） そこでMnS又はMnSeやAlN等をインヒビターとして含有す
るけい素鋼連鋳スラブに対する磁気特性の不均一性を解
消した有利な加熱方法を与えることが、この発明の目的
である。

（課題を解決するための手段） 発明者らは急速加熱が有利とされていたスラブの昇温過
程について新たに検討したところ、所定の温度域に一定
時間保持することが磁気特性をコイルでの位置に拘わら
ず均一化するのに有効であることを新規に知見し、この
発明を完成するに至った。

すなわちこの発明は、連続鋳造法によって得られた含け
い素鋼スラブを誘導加熱により1400℃以上の高温度まで
急速加熱した後、熱間圧延を施し、その後１回もしくは
中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施したのち、脱炭焼鈍
を施し、次いで鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから仕
上焼鈍を施す一連の工程により方向性けい素鋼板を製造
するに当り、上記スラブの加熱段階において1250〜1310
℃の温度域に１〜３時間保持することを特徴とする磁気
特性の安定した方向性けい素鋼板の製造方法である。

さてこの発明における出発材は、連続鋳造された方向性
けい素鋼スラブが対象であり、その成分組成は、次の各
成分が有利に適合する。なお連鋳スラブを対象とするの
は、連続鋳造された方向性けい素鋼スラブは特に、スラ
ブ加熱の影響が大きく熱間圧延で繊維状組織をつくり易
いため、1400℃以上のスラブ加熱によって磁気特性の不
均一が発生し、問題となっているからである。

Ｃは鋼板の結晶組織を改善するため必要で、0.02wt％
（以下単に％と示す）未満では効率がなく、逆に0.08％
を越えると脱炭性が劣化するので、通常は0.02〜0.08％
の範囲とする。

Siは鋼板の比抵抗を高め鉄損を下げるために必要で、２
％未満ではα−γ変態となって仕上焼鈍で結晶方位が揃
わず、一方4.5％を越えると冷延性が劣化するので通常
は２〜4.5％の範囲とする。

Mnは、インヒビターとして作用させるためには0.02％以
上は必要であり、0.12％を越えると、固溶温度が上がっ
て、スラブ加熱温度が高くなり過ぎるので、通常は0.02
〜0.12％の範囲とする。

鋼は上記した他にインヒビター成分として、S,Se,Al,C
u,Sn,Sb,Mo,P,Cr,TeおよびBiのうちから選ばれる１種ま
たは２種以上を含有することが好ましい。なおスラブ
は、連続鋳造されたものを対象とするが、連続鋳造され
た後に、分塊再圧されたスラブも対象に含まれることは
いうまでもない。

上記成分を有する連鋳スラブは、通常はまず従来型のガ
ス燃焼炉で加熱された後、誘導加熱炉に装入され、ここ
で1400〜1470℃の温度まで加熱してこの温度域で10分間
から１時間保持される。

さらにこの加熱の昇温途中でスラブを1250〜1310℃の温
度域で１〜３時間保持することが肝要である。この保持
は一定温度での保定であることが好ましいが、上記の温
度域を徐々に昇温してもさしつかえない。

なおガス燃焼炉は通常1200℃以下の温度で常用されてい
るので、上述した所定温度での保持は通常誘導加熱炉や
通電加熱炉で行われることが望ましいが、ガス燃焼炉の
加熱能力と、処理能率上の余力がある場合は、ガス燃焼
炉中で行っても良いことは勿論である。

ここで保持温度が1250℃未満である場合は磁気特性の均
一化効果に乏しく、逆に1310℃を越えるとインヒビター
が固溶し、1400℃以上のスラブ加熱処理によってスラブ
組織が急激に粗大化し磁気特性が劣化する。また保持時
間が１時間未満の場合は、磁気特性の均一化効果怪に乏
しく、逆に３時間を越える場合はスラブ加熱後組織の粗
大化が生じて磁気特性が劣化する。

次いで保持後スラブは、誘導加熱炉および／または通電
加熱炉において、インヒビターの固溶のために高温度ま
で加熱される。なおここでの昇温は、スラブ内の温度の
均一性を保つためにあまり急速でない方が有利といえる
が、従来のように昇温速度には大きく影響されない。イ
ンヒビターの固溶には1400℃以上の均熱温度が必要であ
るが、実用的には1400〜1470℃が慣用される。均熱時間
としては10〜60分が望ましいが、均熱温度によって決定
されるべきものである。

そして加熱後のスラブに常法に従う熱間圧延を施した
後、必要に応じて焼ならし焼鈍を施し、その後１回又は
中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延を施して最終目標の板厚
とする。この後、脱炭１次再結晶焼鈍を施し、鋼板表面
に焼鈍分離剤を塗布した後、1200℃近傍での最終仕上焼
鈍にて２次再結晶および純化を行った後、絶縁コーティ
ングを被成して製品とする。

（作 用） スラブに高温加熱を施す理由は上述したように、インヒ
ビターを固溶するためであり、鋼中に含有されるMnS,Mn
SeおよびAlN等が固溶するためには十分に高温とする必
要がある一方、スラブ加熱温度が、高くなりすぎるとス
ラブ結晶粒の粗大化によって帯状細粒が発生し、磁気特
性が逆に劣化する。すなわち管理されるべきスラブ加熱
温度の適正範囲は実質的に狭い。また誘導加熱炉におけ
る加熱はスラブ内を貫通する磁束の変化による渦電流に
よってなされるものであるから、スラブ内の加熱不均一
は必然的に発生するものであり、この弱点を取除き、温
度を均一化する努力は当然なされ、かなりの成功を収め
ているが、磁気特性が均一化されたとは未だいえないの
が現状である。

次にこの発明に従うスラブ加熱と従来のスラブ加熱とを
比較した実験結果について述べる。

まず3.15％のSiを含有し、Mn:0.08％Se:0.020％およびS
b:0.020％を含有するけい素鋼スラブを、従来の加熱方
式に従って、1200℃に到達するまでガス燃焼炉で加熱し
た後、誘導加熱炉に装入して1430℃まで90分間かけて昇
温し、次いで1430℃で30分間の均熱焼鈍を施し、熱間圧
延に供した。一方同一組成のスラブをこの発明の方法に
従って、ガス燃焼炉で1200℃に到達するまで加熱した
後、誘導加熱炉に装入して1280℃まで20分間で昇温して
から２時間均熱保持し、さらに50分間かけて1430℃まで
昇温し、次いで1430℃で30分間の均熱焼鈍を施した後、
熱間圧延に供した。その後両コイルは、公知の冷延２回
法工程で、0.30mm厚の製品に仕上げた。最終製品の磁気
特性をコイル長手方向に400mごとに測定した結果につい
て、従来法と、この発明に従う加熱法とを比較して第１
図に示す。

同図から明らかなように、この発明に従う方法において
は、全体の平均特性もさることながら、磁気特性の不均
一性が解消されている点がわかる。ちなみに同図におけ
る20ケ所の測定値の平均値と標準偏差を比較すると表１
のようになる。

上表からこの発明の適用によって、均一な磁気特性を有
する最終製品のコイルが得られたことがわかる。

次に、スラブ加熱における有効な保持温度および保持時
間を見極めるために、上記した組成と同一のスラブを用
いて上記と同様の実験を行った。結果について、各製品
コイルの20点の磁気特性の標準偏差として第２図に示
す。同図から保持温度域1250〜1310℃で保持時間１〜３
時間の範囲が、磁気特性の均一化のためには有効である
ことがわかる。

このような磁気特性の均一化効果は、1400℃以上のイン
ヒビター固溶のためのスラブ加熱において、スラブ温度
の均一性をいかように高めても得られないものであっ
た。すなわち発明者らは誘導加熱炉への電力の投入のし
かた、周波数を変更するなどの手段によって、1400℃以
上でのスラブ温度の均一化に成功したが、製品の磁気特
性の均一性は改善されないままであった。

また上記と同一組成のスラブを1300℃の温度に２時間保
持した後熱間圧延したところ未固溶のMnSeの粗大析出物
が存在し、その後上記した方法で0.30mm厚の製品として
その磁気特性を測定した結果は、B₈値が1.820TおよびＷ
_17/50値が1.48W/kgと劣った値を示した。

以上のことより、スラブを加熱するに当たって、1250〜
1310℃の温度域に長時間保持することはスラブ温度の均
一化を高めたり、インヒビターを均一に固溶させる従来
の技術とは全く異なる技術であると結論できる。すなわ
ち発明者らの推測ではこの温度域で長時間、保持するこ
とはSiやMn等の拡散に関係しており、所定温度の長時間
保持によってSiやMn等が、スラブ内部において均一に拡
散される結果、熱間圧延においてMnS,MnSeやAlNがこれ
らの偏析サイトを核にして不均一に析出するのも抑制す
るためと考えられる。

このような効果は、発明者らが前述の実験で新規に見出
したものである。

（実施例） 実施例１ 連続鋳造によって得られたC:0.035％、Si:3.24％、Mn:
0.077％およびS:0.020％を含有する、厚さ200mmで重さ1
0tonのけい素鋼スラブを熱間圧延するに際し、ガス燃焼
式加熱炉で1200℃まで加熱した後、直ちにスラブ誘導加
熱炉にて、20分間かけて1280℃まで加熱した後この温度
に２時間保持し、その後1410℃まで40分間かけて昇温
し、この温度に40分間保持し、次いで常法に従って2.6m
m厚の熱延鋼帯に仕上げた（適合例）。一方、同じ組成
のけい素鋼スラブをガス燃焼式加熱炉で1200℃まで加熱
した後、直ちにスラブ誘導加熱炉に装入し、80分間かけ
て1410℃まで昇温した後この温度に40分間保持し、次い
で同様の熱間圧延を行って2.6mm厚の熱延鋼帯（比較
例）とした。

そして両者を酸洗後、冷間圧延で0.80mmの中間厚とな
し、次いで900℃で２分間の中間焼鈍を行った後、冷間
圧延で0.30mmの最終板厚に仕上げた。

その後、800℃で３分間の湿水素中での脱炭焼鈍を行っ
たのち、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗
布し、水素中で1200℃、５時間の仕上焼鈍を施した。

かくして得られた最終製品の磁気特性についてコイルの
位置による変動を評価するため、コイルの長手方向で40
00mごとにサンプルを採取し、これらの平均値と標準値
差を求めた。その結果が表２に示す。

表２から、この発明に従って得られた製品の磁気特性は
コイルの位置によらず均一でかつ優れたものであること
がわかる。

実施例２ 連続鋳造によって得られたC:0.050％、Si:3.05％、Mn:
0.080％、S:0.020％、Sb:0.02％、Cu:0.08％、Al:0.025
％およびN:0.0081％を含有する、厚さ250mmで重せ８ト
ンのけい素鋼スラブを、分塊圧延によって200mmの厚さ
に再圧延した後、ガス燃焼炉に装入して1150℃まで加熱
し、直ちにスラブ誘導加熱炉にて30分間かけて1300℃に
昇温し、ついでこの温度に３時間保持した後1460℃まで
40分間かけて昇温し、この温度に15分間保持した後熱間
圧延を施して2.8mm厚の鋼帯に仕上げた（適合例）。一
方、同組成の分塊再圧延したスラブをガス燃焼炉に装入
して、1150℃まで加熱した後、直ちにスラブ誘導加熱炉
にて60分間かけて1460℃まで昇温し、この温度に15分間
保持した後、熱間圧延を施して2.8mm厚の鋼帯とした
（比較例）。

次に各熱延鋼帯を酸洗した後、1.50mm厚に冷間圧延し、
1120℃で２分間の焼鈍後、急冷した。その後0.23mmの最
終板厚まで冷間圧延した後、840℃×３分間の脱炭焼鈍
を施し、MgOにTiO₂を添加した焼鈍分離剤を鋼板表面に
塗布し、水素気流中で1200℃×20時間の仕上焼鈍を施し
た。得られた鋼帯にコロイダルシリカ、無水クロム酸お
よびリン酸マグネシウムを主成分とするコーティング液
を塗布してから、平坦化焼鈍を行った。かくして得られ
た最終製品の磁気特性について、コイルの位置による変
動を評価するため、コイルの長手方向で400mごとにサン
プルを採取し、これらの平均値と標準偏差を求めた。そ
の結果を表３に示す。

実施例３ 連続鋳造によって得られたC:0.38％、Si:3.35％、Mn:0.
070％、Se:0.020％、Sb:0.025％、Mo:0.010％およびCu:
0.005％を含有する、厚さ200mmで重さ10tonのけい素鋼
スラブを熱間圧延するに際し、ガス燃焼式加熱炉で1200
℃まで加熱した後、直ちにスラブ誘導加熱炉にて、15分
間かけて1250℃に昇温した後、この温度に３時間保持
し、さらに1450℃まで40分間かけて昇温し、この温度に
30分間保持し、常法に従って、2.2mm厚の熱延鋼帯に仕
上げた（適合例）。同組成のけい素鋼スラブをガス燃焼
式加熱炉で1200℃まで加熱した後、直ちにスラブ誘導加
熱炉に装入し、80分間かけて1450℃まで昇温し、この温
度に30分間保持し、常法に従って2.2mm厚の熱延鋼帯に
仕上げた（比較例）。

次いで両者を1100℃で30秒間の焼ならし処理を施した
後、0.60mmの中間厚となし、1000℃で２分間の中間焼鈍
を行った後、冷間圧延で0.23mmの最終板厚に仕上げた。

その後、840℃で２分間の湿水素中での脱炭焼鈍を施し
たのち、MgOを主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗
布し、水素中で1200℃、10時間の仕上焼鈍を行った。

得られた鋼帯にコロイダルシリカ、無水クロム酸および
リン酸マグネシウムを主成分とするコーティング液を塗
布し、平坦化焼鈍を行った。

かくして得られた最終製品の磁気特性について、コイル
の位置による変動を評価するため、コイルの長手方向で
400mごとにサンプルを採取し、これらの平均値と標準偏
差を求めた。この結果を表４に示す。

表４から、この発明に従って得られた製品の磁気特性は
コイルの位置によらず均一でかつ優れたものであること
がわかる。

実施例４ 連続鋳造によって得られたC:0.065％、Si:3.12％、Mn:
0.078％、Se:0.024％、Sb:0.035％,Cu:0.04％、Al:0.03
5％、Mo:0.008％およびN:0.0075％を含有する厚さ180mm
のけい素鋼スラブを、分塊圧延によって80mmの厚さに圧
延した後、10kgの鋼片を３本採取した。このうち１本
は、直接通電炉にて１時間かけて、1300℃に昇温し、つ
いでこの温度に２時間保持した後1420℃まで50分間かけ
て昇温し、この温度に60分間保持した後熱間圧延を施し
て、3.4mm厚の熱延板に仕上げた（適合例）。一方、他
の１本は、直接通電炉にて、１時間40分かけて1420℃ま
で昇温し、この温度に60分間保持した後、熱間圧延を施
して、3.4mm厚の熱延板に仕げた（比較例Ａ）。残る１
本は、直接通電炉にて１時間で1300℃に昇温し、ついで
この温度に２時間保持した後熱間圧延を施して、3.4mm
厚の熱延板に仕上げた（比較例Ｂ）。

次に各熱延板を1150℃で２分間焼鈍した後、80℃の湯中
において急冷した。その後、0.35mmの最終板厚まで冷間
圧延した後、840℃×３分間の脱炭焼鈍を施し、MgOにTi
O₂を添加した焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布し、水素気流
中で1200℃×20時間の仕上焼鈍を施した。かくして得ら
れた鋼板から圧延方向に300mm、圧延と直角方向に100mm
の鋼板を長手方向に連続的に切出し、歪取焼鈍を施した
後、磁気特性を測定して、この値の変動量を評価した。
この平均値と標準偏差を表５に示す。

表５から、この発明に従って得られた鋼板の磁気特性は
均一でかつ優れたものであることがわかる。

（発明の効果） この発明によればけい素鋼スラブの加熱に由来する製品
のコイルでの位置による磁気特性の変動を有利に抑制
し、高品質の方向性けい素鋼板を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スラブを誘導加熱炉で加熱したときのコイル
長手方向における磁気特性の変動を示すグラフ、 第２図はコイル内磁気特性の変動の標準偏差とスラブの
保持時間および保持温度との関係についての実験結果を
示すグラフである。

フロントページの続き (72)発明者 飯田 嘉明 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭56−158818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−109115（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造法によって得られた含けい素鋼ス
   ラブを誘導加熱により1400℃以上の高温度まで急速加熱
   した後、熱間圧延を施し、その後１回もしくは中間焼鈍
   を挟む２回の冷間圧延を施したのち、脱炭焼鈍を施し、
   次いで鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから仕上焼鈍を
   施す一連の工程により方向性けい素鋼板を製造するに当
   り、 上記スラブの加熱段階において1250〜1310℃の温度域に
   １〜３時間保持することを特徴とする磁気特性の安定し
   た方向性けい素鋼板の製造方法。