JPH08100215A - 磁束密度が高い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高い磁束密度を持つ無方向性電磁
鋼板を製造する方法を提供することを目的とする。 【構成】 鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、および残
部がＦｅならびに不可避不純物からなるスラブを用い、
熱間圧延して熱延板とし、必要に応じ熱延板焼鈍工程を
施し、１回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼鈍を
施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延に
おいて下記の式で表される定数Ｍが０．１以上７．０以
下もしくは各パスにおいて定義されるｍｉが少なくとも
１パスは０．１以上５．０以下を満足することを特徴と
する無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気機器の鉄心材料と
して用いられる、磁束密度が高い無方向性電磁鋼板の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーの観点から無方向性
電磁鋼板の品質向上のニーズは高まってきている。これ
まで高磁束密度無方向性電磁鋼板としては低級グレード
の無方向性電磁鋼板が広く用いられてきている。これら
の無方向性電磁鋼板の特性向上のためには溶製段階での
高純化、鋼中のＳｉ，Ａｌ含有量を多くする、仕上焼鈍
温度、時間の確保、冷延条件の検討等が行われてきた
が、高磁束密度を得ることには限界があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような技術の現状
にかんがみ、本発明は高磁束密度の無方向性電磁鋼板を
提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。 （１）鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、および残部が
Ｆｅならびに不可避不純物からなるスラブを用い、熱間
圧延して熱延板とし、必要に応じ熱延板焼鈍工程を施
し、１回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼鈍を施
す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延にお
いて下記の式を満足することを特徴とする無方向性電磁
鋼板の製造方法。

【数３】

【０００５】（２）鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、
および残部がＦｅならびに不可避不純物からなるスラブ
を用い、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じ熱延板焼
鈍工程を施し、１回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕
上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷
間圧延の各パスにおいて下記の式で定義されるｍｉが少
なくとも１パスは０．１以上５．０未満を満足すること
を特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。

【数４】

【０００６】以下に、本発明を詳細に説明する。従来無
方向性電磁鋼板の磁束密度向上のための冷延技術とし
て、特開昭５１−９７５２７号公報のごとく熱延方向か
ら５５°±２０°方向に冷間圧延方向をとることによる
全周特性の向上、特開昭６３−２６３１３号公報のごと
くブライトロールにて圧延後ダルロールにてスキンパス
を行う技術等が示されている。また、磁気特性の向上技
術として、特開平１−２９４８２５号公報ではクレータ
付きロールにて圧延後、ブライトロールによる最終圧
延、特開平３−２６７３１７号、同３−２６７３１８
号、同３−２６７３１９号各公報にはいずれも縦溝付き
ロールにて圧延後、最終圧延をスムースロールにて圧延
する技術等が公開されている。また特開昭５６−５８９
２５号公報では鋼板表面の平均粗さをＲａ＜０．４μｍ
に規定している。

【０００７】しかし、特開昭５１−９７５２７号公報の
ごとき熱延方向と冷延方向の異なる圧延は、ストリップ
圧延による冷延が不可能なため、切り板圧延を採用せざ
るを得ずコストの上昇を招き、またダルロールによるス
キンパスでは鋼板の表面粗度が悪化するため鉄心使用時
の占積率の低下を招き好ましくない。また、クレータ付
きロール、溝付きロール使用ではロール自身のコスト上
昇およびロール表面形状の保守の煩雑さによるコストア
ップ、またクレータ付きもしくは溝付きロールにて圧延
後ブライトもしくはスムースロールを使用して圧延する
ため、頻繁なロール研削を行わなくてはならない等の欠
点があった。

【０００８】発明者らは、従来技術における問題点を解
決すべく冷延条件について鋭意検討を重ねた結果、無方
向性電磁鋼板製造プロセスにおいて、冷延時の各パスの
圧延ロール径と入り側板厚、出側板厚の間に一定の関係
を満たす条件下で冷延を実施することにより、仕上焼鈍
後および歪取り焼鈍後の製品における磁束密度が極めて
高い無方向性電磁鋼板を得ることに成功した。すなわ
ち、本発明は冷間圧延条件を規定することにより、仕上
焼鈍後および磁性焼鈍後の製品における集合組織を制御
し、磁束密度が極めて高い無方向性電磁鋼板を製造でき
るようにしたものである。

【０００９】まず、本発明の成分について説明する。Ｓ
ｉは一般に鋼板の固有抵抗を増大させ渦流損を低減させ
るために添加されるが、低級グレードの無方向性電磁鋼
板においてはコスト低減の観点から、必ずしもその添加
は必須であるとされない。一方、Ｓｉ添加量が７．００
％を超えると鋼板の脆性が著しく悪化し、スラブの置き
割れ、熱間圧延、冷間圧延時の破断、加工性の劣化が起
こるので７．００％以下とする必要がある。

【００１０】本発明の効果は、Ｓｉ含有量の少ない低グ
レードの無方向性電磁鋼板において顕著である。Ｓｉ含
有量と歪取り焼鈍後の磁束密度について調査するため、
表１に示す成分の鋼の２．７０mmの厚みの熱延板を表２
および表３に示す冷延条件で圧延し０．５５mmに仕上
げ、仕上焼鈍を施しスキンパスを施し０．５０mmに仕上
げた。これに７５０℃２時間の需要家焼鈍相当の焼鈍を
施し磁束密度を測定した。図１に本発明の歪取り焼鈍後
の磁束密度の値と、同じ成分の材料で比較例の冷延条件
に従って圧延した材料の磁束密度の差をとって、Ｓｉ含
有量を横軸にして示す。図１に示されるように、本発明
による歪取り焼鈍後の磁束密度改善代は、Ｓｉ含有量が
重量％で１．５％以下で顕著となっている。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】

【表３】

【００１４】Ｃは０．０１０％以下であれば本発明の目
的を達成することができる。無方向性電磁鋼板の用途は
主として小型回転機であり、鉄損の低減のために冷延後
の仕上焼鈍あるいはさらに歪取り焼鈍中の粒成長を促進
させる必要があり、鋼中の微細析出物を減らす必要があ
る。このためには、鋼中のＣの含有量を０．０１０％以
下に制限する必要がある。

【００１５】Ａｌ，ＭｎはＳｉと同様に鋼板の固有抵抗
を増大させ渦流損を低減させるために添加される。この
ためにはＡｌ，Ｍｎとも０．１０％以上を含有すること
が有効である。また、Ａｌは１．０％を超えるとコスト
高となるので１．０％未満の添加が好ましく、Ｍｎは
２．０％を超えると熱間変形抵抗が増加して不適切であ
るので２．０％以下の添加が好ましい。また、Ａｌ，Ｍ
ｎ添加の有無は本発明の効果を何等損なうものではな
い。

【００１６】また、製品の機械的特性の向上、磁気的特
性、耐錆性の向上あるいはその他の目的のために、Ａ
ｌ，Ｍｎ，Ｐ，Ｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕの１
種または２種以上を鋼中に含有させても本発明の効果は
損なわれない。

【００１７】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製され連続
鋳造あるいは造塊−分塊圧延により製造される。鋼スラ
ブは公知の方法にて加熱される。このスラブに熱間圧延
を施し所定の厚みとする。この際、必要に応じ熱延巻取
後ホットコイルの自己焼鈍あるいは、熱延板焼鈍を行っ
ても良い。

【００１８】発明者らは無方向性電磁鋼板の冷間圧延条
件について鋭意検討を重ねた結果、冷間圧延工程におい
て各パス毎の圧延ロール径（mm）と入り側板厚（mm）、
出側板厚(mm)との間の関係を下記式（１），（２）の内
容で規定することにより製品における磁束密度が著しく
改善され得ることを発見し本発明の完成に至った。

【数５】

【００１９】もしくは冷間圧延の各パスにおいて式
（３）で定義されるｍｉが、少なくとも１パスは０．１
以上５．０未満を満足する。

【数６】

【００２０】本発明による磁束密度の改善効果について
以下に詳細に説明する。表４に示される供試材を２．７
mmに熱延にて仕上げ、表５，６に示した冷延条件下で冷
延を実施した。これを７５０℃で３０秒の仕上焼鈍を行
い、磁気特性を測定した。さらに７５０℃、２時間の需
要家相当の焼鈍を実施し、磁気特性を測定した。磁気測
定の結果を表７に示す。

【００２１】

【表４】

【００２２】

【表５】

【００２３】

【表６】

【００２４】

【表７】

【００２５】仕上焼鈍後の製品板および需要家相当の焼
鈍を施した製品板より試料を採取し、その集合組織の調
査のため主要１１面の反射面強度を測定し逆極点図を作
成した。図２に仕上焼鈍後の試料の逆極点図を、図３に
需要家焼鈍後の試料の逆極点図を示す。

【００２６】本発明の仕上焼鈍後の１次再結晶集合組織
では、比較例よりも板表層、中心とも（１１１）方位集
積度が抑制され、（１００）集積度が向上している。こ
のような集積度の変化は特に板表層部分（１／５ｔ）に
おいて顕著である。また需要家焼鈍後の試料の集合組織
においては、実施例では（１１１）方位集積度は仕上焼
鈍後の試料よりもさらに低下しているのに対し、比較例
では逆に難磁化方位である（１１１）方位集積度が増加
している。このような集合組織の変化の結果、難磁化方
位である（１１１）方位集積度に対する磁化容易方位で
ある（１００）方位集積度の強度の比は実施例の方が比
較例よりも仕上焼鈍後、需要家での歪取り焼鈍後のいず
れにおいても高い値を示しており、本発明によれば無方
向性電磁鋼板の集合組織をより磁気特性発現に好ましい
状態へ改善することが可能である。比較例にみられるこ
のような需要家焼鈍後の集合組織変化は、これまで経験
的に言われてきた需要家焼鈍後の磁束密度の低下の原因
を説明するものである。また、実施例では比較例に対し
需要家焼鈍後の（１００）方位の集積度は板表層、板厚
中心とも２倍以上の値を示している。

【００２７】このように本発明によれば無方向性電磁鋼
板の集合組織において難磁化方位である（１１１）方位
の発達を抑制し、磁化容易方位である（１００）方位を
富化することが可能であり、磁気特性に適した集合組織
へと改善することが可能である。このような集合組織に
対する効果により本発明によれば仕上焼鈍後の磁束密度
が高い無方向性電磁鋼板を製造することが可能であるば
かりでなく、需要家での歪取り焼鈍後の磁束密度の低下
の小さい無方向性電磁鋼板を提供することが可能であ
る。

【００２８】式中のＭを小さくするには一般には冷延ロ
ール径および１パスの圧下量を小さくすることが有効で
あるが、生産性との兼ね合いから自ずと板厚および冷延
ロール径の限界条件が定められる。ただし、冷延ロール
の直径は好ましくは３００mm以下である。

【００２９】式（１）中のＭの値が０．１を下回ると１
パスあたりの圧下量が著しく低下するが、圧延ロール径
を非常に小さくせねばならず、前者の場合圧延パス回数
が著しく増加するため不適であり、後者の場合もロール
自身の剛性が不足し広幅圧延が不可能になるとともに圧
延速度を下げねばならず生産性が著しく低下するため不
適である。また、Ｍの値が７．０を上回ると磁束密度向
上の効果がみられない。従って、Ｍの値は０．１以上
７．０以下とする。

【００３０】また、式（３）中のｍｉの値は、冷延パス
中において１回以上０．１以上５．０以下を満たせば良
い。式（３）中のｍｉの値が０．１を下回るような圧延
パスを実施するには１パスあたりの圧下量を著しく低下
させるか、圧延ロール径を非常に小さくせねばならず、
Ｍの値を規定したのと同様の理由で生産性が著しく低下
するため不適である。また、ｍｉの値が５．０を上回る
と磁束密度向上の効果がみられないので不適である。従
って、ｍｉの値は０．１以上５．０以下とする。また、
冷延中の各パスにおいてｍｉが０．１以上５．０以下で
あるパスは冷間圧延のスケジュールのいずれに持ってき
ても本発明の効果は損なわれないが、パススケジュール
の前の方で実施することがより好ましい。

【００３１】上記の冷間圧延の後、再結晶および結晶粒
成長のための仕上焼鈍を施す。本発明によれば、仕上焼
鈍時の条件を従来の焼鈍条件よりも高温にし時間を長く
して粒成長させ製品の鉄損を改善しても、磁束密度が低
くなることはない。また、無方向性電磁鋼板においては
鉄損の改善のため需要家で歪取り焼鈍を実施した後に使
用に供するが、先に示したように、一般に需要家焼鈍
（歪取り焼鈍）を施すと鉄損値が改善（低下）されるが
磁束密度が低下するという欠点があった。しかし、本発
明に従って冷延を実施すれば１次再結晶集合組織におけ
る（１１１）方位集積度が低下し、（１００）集積度が
向上する。歪取り焼鈍後の集合組織においては（１１
１）方位集積度はさらに低下する。このように本発明に
よれば無方向性電磁鋼板の集合組織をより磁気特性に適
した集合組織へと改善することから、歪取り焼鈍後の磁
束密度の低下が抑制され、場合によっては歪取り焼鈍後
に鉄損が改善（低下）されながら磁束密度が向上すると
いう画期的な効果を合わせ持っている。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。ここ
で、以下の記述に用いる数式の定義は下記の通りであ
る。

【数７】

【００３３】〔実施例１〕（パススケジュール） 表８に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブを
通常の方法にて加熱し、熱延により板厚２．７mmに仕上
げた。その後、酸洗を施し、冷間圧延により０．５mmに
仕上げた。これを連続焼鈍炉にて、鋼２は７６０℃、鋼
３は９００℃で３０秒間それぞれ焼鈍し、磁気特性を測
定した。また、さらにこの試料に７５０℃、２時間の需
要家相当の焼鈍を施し磁気特性を測定した。各冷延条件
とＭの値を表９〜表１２に、仕上焼鈍後の磁気測定結果
を表１３に、需要家焼鈍後の磁気測定結果を表１４に示
す。

【００３４】

【表８】

【００３５】

【表９】

【００３６】

【表１０】

【００３７】

【表１１】

【００３８】

【表１２】

【００３９】

【表１３】

【００４０】

【表１４】

【００４１】このように本発明のごとくＭの値が所定の
範囲になるように冷延を行うことにより、仕上焼鈍後に
おいて磁束密度の値が高い材料が得られることがわか
る。さらに本発明によれば需要家焼鈍後においても磁束
密度の値がほとんど低下せず、磁気特性の良好な材料が
得られることがわかる。

【００４２】〔実施例２〕（冷延ロール径） 表１５に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブ
を通常の方法にて加熱し、熱延により２．７mmに仕上げ
た。その後、酸洗を施し、冷間圧延により０．５０mm厚
に仕上げた。これを連続焼鈍炉にて、鋼４は７５０℃で
３０秒、鋼５は９５０℃で３０秒間焼鈍した。その後、
７５０℃、２時間の需要家相当の焼鈍を施し、磁気特性
を測定した。各冷延条件とＭの値を表１６〜表１９に、
仕上焼鈍後の磁気測定結果を表２０に、需要家焼鈍後の
磁気測定結果を表２１に示す。

【００４３】

【表１５】

【００４４】

【表１６】

【００４５】

【表１７】

【００４６】

【表１８】

【００４７】

【表１９】

【００４８】

【表２０】

【００４９】

【表２１】

【００５０】このように本発明のごとくＭの値が所定の
範囲になるように冷延を行うことにより、仕上焼鈍後に
おいて磁束密度の値が高い材料が得られることがわか
る。さらに本発明によれば需要家焼鈍後においても磁束
密度の低下が比較例よりも小さく、磁気特性の良好な材
料が得られることがわかる。

【００５１】〔実施例３〕（ｍｉ最小値） 表２２に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブ
を通常の方法にて加熱し、熱延により２．７mmに仕上げ
た。その後、酸洗を施し、冷間圧延により０．５０mm厚
に仕上げた。これを連続焼鈍炉にて、鋼６は７５０℃で
３０秒、鋼７は９５０℃で３０秒間焼鈍した。その後、
７５０℃、２時間の需要家相当の焼鈍を施し、磁気特性
を測定した。各冷延条件とＭの値を表２３〜表２５に、
仕上焼鈍後の磁気測定結果を表２６に、需要家焼鈍後の
磁気測定結果を表２７に示す。

【００５２】

【表２２】

【００５３】

【表２３】

【００５４】

【表２４】

【００５５】

【表２５】

【００５６】

【表２６】

【００５７】

【表２７】

【００５８】このように本発明のごとく冷間圧延におい
て少なくとも１パス以上ｍｉの値の範囲を０．１以上
５．０未満にとるように冷延を行うことにより、仕上焼
鈍後および需要家での歪取り焼鈍後において磁束密度の
値の高い材料が得られることがわかる。

【００５９】〔実施例４〕（板厚変更） 表２８に示した成分を有する無方向性電磁鋼板用スラブ
を通常の方法にて加熱し、熱延によりそれぞれ３．７mm
および２．７mmに仕上げた。その後、酸洗を施し、冷間
圧延により０．７０mmおよび０．５０mm厚に仕上げた。
これを連続焼鈍炉にて、鋼８は７６０℃で３０秒、鋼９
は９００℃で３０秒間焼鈍した。その後、７５０℃、２
時間の需要家相当の焼鈍を施し、磁気特性を測定した。
各冷延条件とＭの値を表２９〜表３０に、仕上焼鈍後の
磁気測定結果を表３１に、需要家焼鈍後の磁気測定結果
を表３２に示す。

【００６０】

【表２８】

【００６１】

【表２９】

【００６２】

【表３０】

【００６３】

【表３１】

【００６４】

【表３２】

【００６５】このように本発明のごとくＭの値の範囲を
０．１から７．０にとるように冷延を行うことにより、
仕上焼鈍後において磁束密度の値が高い材料が得られる
ことがわかる。さらに本発明によれば需要家焼鈍後にお
いても磁束密度の低下が比較例よりも小さく、需要家に
よる歪取り焼鈍後も磁束密度の高い材料が得られること
がわかる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明は冷延時の各パスに
おける圧延ロール径と入り側板厚、出側板厚を規制して
圧延することにより、仕上焼鈍後および歪取り焼鈍後の
製品における磁束密度が極めて高い無方向性電磁鋼板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁束密度改善代とＳｉ含有量との
関係を示す図。

【図２】仕上焼鈍後の試料の逆極点図を示す図。

【図３】需要家焼鈍後の試料の逆極点図を示す図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、およ
   び残部がＦｅならびに不可避不純物からなるスラブを用
   い、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じ熱延板焼鈍工
   程を施し、１回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼
   鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧
   延において下記の式を満足することを特徴とする無方向
   性電磁鋼板の製造方法。 【数１】
2. 【請求項２】 鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、およ
   び残部がＦｅならびに不可避不純物からなるスラブを用
   い、熱間圧延して熱延板とし、必要に応じ熱延板焼鈍工
   程を施し、１回の冷間圧延工程で最終板厚とし、仕上焼
   鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧
   延の各パスにおいて下記の式で定義されるｍｉが少なく
   とも１パスは０．１以上５．０未満を満足することを特
   徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数２】