JPH089735B2

JPH089735B2 - 一方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH089735B2
Application number: JP3071016A
Authority: JP
Inventors: 洋三菅
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPH04308037A

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の製造
方法に係るもので、二次再結晶の基本冶金現象を従来と
は異なる視点から見直し、新しい手段で制御することに
より製造段階での工程簡略、歩留り向上を可能にする生
産効率の高い一方向性電磁鋼板の製造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一方向性電磁鋼板は鋼板面が｛110 ｝面
で、圧延方向が＜001 ＞軸を有するいわゆるゴス方位
（ミラー指数で｛110 ｝＜001 ＞と表わされる）を持つ
結晶粒から構成されており、軟磁性材料として変圧器お
よび電動機用の鉄芯に使用される。

【０００３】ところで一方向性電磁鋼板は熱延と冷延と
焼鈍との適切な組合せにより最終板厚になった鋼板を仕
上高温焼鈍することにより、｛110 ｝＜001 ＞方位を有
する一次再結晶粒が選択成長するいわゆる二次再結晶に
よって得られる。二次再結晶は二次再結晶前の鋼板中に
微細な析出物MnS,AlN, (Al, Si)N 等が存在すること、
あるいはSn, Sb, P 等の粒界存在型の元素が存在するこ
とによって達成される。

【０００４】これら微細析出物、粒界存在型元素は仕上
高温焼鈍中の｛110 ｝＜001 ＞方位以外の一次再結晶粒
の成長を抑え、｛110｝＜001 ＞方位粒を選択的に成長
させる機能を持ち、このような粒成長の抑制効果を一般
的にはインヒビター効果と呼んでいる。したがって当該
分野の研究開発の重点課題は、いかなる種類の析出物あ
るいは粒界存在型の元素を用いて二次再結晶を安定化さ
せるか、そして正確な｛110 ｝＜001 ＞方位粒の存在割
合を高めるためにそれらの適切な存在状態をいかに確保
するかにある。

【０００５】二次再結晶の安定発現については、上記イ
ンヒビター関連の課題の他に一次再結晶結晶粒性状に関
するものもある。すなわち、粒径が均一整粒であるこ
と、さらに集合組織として二次再結晶発現の核となるゴ
ス方位粒が存在し、そのゴス方位粒が喰い易い方位を持
つ粒が出来るだけ多数存在することが考えられている。
この点に関しては、かゝる考え方とそれを実現する新規
な手段と合せて提案された例はそれほど多くない。

【０００６】一方、上述の二次再結晶の基本冶金現象か
らみた研究課題とは別に、具体的な製造工程条件の中か
ら問題点を考えてみる。従来の一方向性電磁鋼板の製造
方法として第一の方法は特公昭30−3651号公報に示され
たインヒビターとしてMnS を利用し、一次再結晶粒性状
の制御として２回冷延法を採っている。

【０００７】第二の方法は第一の方法と同じく２回冷延
法で、インヒビターをMnSe（又はMnS)＋Sbとしたもので
ある。この両法とも特開昭57-79118号公報に示されるよ
うに良好な二次再結晶を得るために素材Ｃ量を一定以上
とし最終冷延後の焼鈍で脱炭処理している。

【０００８】第三の方法は特公昭４０−１５６４４号公
報に示されるように、インヒビターはＡ１Ｎ＋ＭｎＳを
用い、一次再結晶粒性状の制御として１回強圧下冷延を
採っている。この方法においても特公昭４０−１５６４
４号公報に示されるように適切なＡ１Ｎ分布状態を得る
ために素材Ｃ量を一定以上にしている。

【０００９】このようにいずれの方法に於ても素材Ｃ量
を高くする必要がある。素材Ｃ量が多い場合には、特開
昭５５−５８３３２号公報でも指摘されているように、
冷延がし難く、必要な脱炭焼鈍時間が長くなり生産能率
が悪いといった問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は冷延性を改善
し、又必要な脱炭焼鈍時間を短縮化することにより生産
効率を向上させるために供給素材Ｃ量を下げても、良好
な二次再結晶発現が達成出来る方法をその発明課題とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下に示す製造方法を提供するものであ
る。すなわち、本発明は一方向性電磁鋼板を製造するに
際し、重量％で、Ｃ：0.028 ％以下、Ｓi ：1.５〜4.５
％、T.N ：0.0030〜0.0095％、酸可溶性Ａl ：0.008 〜
0.055 ％、残部Ｆe および不可避的不純物を含む、実質
的にα単相から成る溶鋼を出発材とした熱延鋼板を焼鈍
し、熱延方向から18°〜35°傾けた方向に冷延し、脱炭
処理を兼ねた短時間一次再結晶焼鈍を行ない、二次再結
晶を主目的とした仕上高温焼鈍を行なう方法、あるいは
上記方法において窒素添加を短時間一次再結晶焼鈍から
仕上高温焼鈍の二次再結晶開始前の昇温時のいずれかの
段階での窒化処理で行なう方法を特徴とするものであ
る。以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】

【作用】本発明は実質的にα単相範囲まで鋼中Ｃを従来
より少なくして安定した二次再結晶を得る基本工程とし
て、特公昭４０−１５６４４号公報に基づく強圧下１回
冷延法を採用することにした。特公昭４０−１５６４４
号公報の方法ではインヒビターであるＡ１Ｎの分布状態
を制御するために鋼中Ｃ量を高くしているが、一方特開
昭５０−３６９１９号公報では冷延前の焼鈍冷却でγ相
からの焼入れにより“硬い相”を形成させる必要性を提
示しており、このγ相を確保するために鋼中Ｃが必須に
なるとも考えられる。本発明者は、“硬い相”の役割を
検討した結果、この“硬い相”の役割に替えて、冷延す
る方向を元の熱延方向から適切な角度だけ傾けて圧延す
ると、その冷延方向を＜００１＞軸とする良好な｛１１
０｝＜００１＞方位集積度を持つ一方向性電磁鋼板が得
られることを見い出した。

【００１３】すなわち、本発明者者は下記の実験によっ
て上記事実を確認したのである。重量％（以下％は全て
重量％である）でＳi ：3.35％、Ｍn ：0.12％、Ｓ：0.
009 ％、酸可溶性Ａl ：0.032 ％、T.N ：0.0080％残部
Ｆe を含有する溶鋼を４分注で鋳造し、Ｃ量をそれぞれ
0.004 ％，0.015 ％，0.028 ％，0.057 ％とし、熱延に
より2.０mm厚の鋼板とした。1020℃×２min の焼鈍後、
約100℃の湯中に浸漬冷却し、0.225 mm厚に冷延方向を
熱延方向から一定値だけ傾けて冷延し、840 ℃で脱炭焼
鈍後、アンモニア含有雰囲気中で0.0220％Ｎまで窒化
し、MgO を塗布後、1200℃×20hrの仕上高温焼鈍を行な
った。この成品の磁束密度（Ｂ₈)を図１に示した。Ｃが
0.028 ％以下の鋼板（1020℃×２min の焼鈍板について
金属組織を調査したところ、ほとんどγ相の焼入れ相は
見られず、実質的にほぼα相単一であると考えられる）
では、冷延方向を熱延方向から28°前後の適当量だけ傾
けるとＢ₈の向上することが分る。Ｃが多くなると冷延
方向を傾ける事による影響は無くなる。一次再結晶後
（脱炭焼鈍後）の集合組織を調査すると、鋼中Ｃ量が少
なくなり、実質的にα単相でγ相から生成される“硬い
相”が無くなると二次再結晶の核となるゴス方位が減少
するが、冷延角度を傾けて圧延することによりこのゴス
方位量の増加することが分ったのである。

【００１４】以下に本発明の構成要件を説明する。成分
としてＣについては本発明の目的が、冷延性の改善と脱
炭焼鈍時間の短縮にあるのでできるだけ少ないことが構
成要件である。上限値として、従来の技術では必要とさ
れていたγ相形成が無い範囲として０．０２８％を限定
する。γ相を形成するＣ量はＳｉ量が多くなると増える
ので、本発明のＳｉの上限である４．５％の場合とし
て、この０．０２８％を規定した。なおＳｉが３％の場
合は０．０２０％Ｃがγ相形成の境界値である。Ｃの下
限は、一般的な溶解法として０．００２％前後が限界で
ある。一方、γ相の出現しないα相の中でもＣが多いほ
どＢ₈は高くなる。特に冷延時に各パス間に１００〜３
４０℃間で時効処理した場合に影響が大きく、Ｃが０．
００７％以上で時効処理の効果が大きい。

【００１５】Ｓi の下限は仕上高温焼鈍時にγ相の出現
しない範囲として1.５％、上限は冷延時の割れが極めて
著るしくなる4.５％を決めた。

【００１６】次に本発明では二次再結晶発現に必要な一
次再結晶組織を１回強圧下冷延法で得ることを基本とし
ており、これに適したインヒビターとしてAlN 、そして
特公昭62-45285で開示された(Al, Si)N析出物を構成要
件とする。AlN を確保するためには酸可溶性Ａl を0.00
8 〜0.055 ％、T.N ：0.0030〜0.0095％に、（Al, Si)N
を確保するためには酸可溶性Ａl を0.008 〜0.055 ％と
し、冷延後の工程で鋼板表面からの窒化処理により（A
l, Si)Nを形成する。なお、この（Al, Si)N形成を適切
にする上で、鋼中Ｓを0.012 ％以下に少なくしておくこ
とにより均一にすることが可能となる。上記成分以外は
Ｆe および本発明の主旨を外れない範囲での不可避的不
純物を含むものとする。

【００１７】上記成分を含むスラブは熱延板とされる。
このスラブの加熱温度はAlN をインヒビターとする場合
にはAlN を溶体化出来る高温度で、例えば1280℃以上、
そして（Al, Si)Nをインヒビターとする場合には低い
方、例えば1270℃以下が望ましいが、本発明の目的達成
に必ずしも必須要件では無い。

【００１８】熱延板は安定した二次再結晶発現と高Ｂ₈
を得るために焼鈍する必要がある。温度条件として750
〜1150℃で30秒〜30分間の短時間焼鈍が適切である。こ
の後、強圧下で最終板厚までに冷延される。この冷延方
向を熱延方向から18°〜35°だけ傾けて圧延することに
よりＢ₈は高くなり、本発明の基本要件となる。熱延方
向に対し、右方向に傾けることと左方向に傾けることは
等価であり、最終板厚まで冷延するのに右だけの傾き
で、又は左だけの傾きで、さらには両方向の組合せで
も、Ｂ₈向上効果は同じである。圧下率は80％以上の強
圧下にすることによりＢ₈はより高くできる。

【００１９】鋼中Ｃ量を本発明範囲内で0.007 ％以上に
した場合、冷延のパス間で100 〜340 ℃域で約３分以上
の時効処理を行なうことにより、本発明効果は一層大き
くなる。冷延後の鋼板は脱炭処理を兼ねた短時間一次再
結晶焼鈍を行なう。従来からの一方向性電磁鋼板の製造
法に比べ鋼中Ｃ量が少ないので、この一次再結晶焼鈍の
必要時間は短かくても良い。又、素材Ｃ量が少ないので
一次再結晶粒径は大きく、不均一になり易い事からも短
時間が望ましく、箱型焼鈍のような徐加熱よりは連続型
急速加熱が望ましい。例えば温度として780 〜890 ℃、
時間として30〜120 秒間、昇熱速度として５〜50℃／se
c 程度が採用される。

【００２０】この後、焼鈍分離剤として、MgO やAl₂O₃
を塗布後に、二次再結晶と純化を目的とした仕上高温焼
鈍を行ない成品とする。鋼板表面から窒化して（Al, S
i)N系インヒビターを形成させるためには、脱炭焼鈍後
に窒化能のある雰囲気中で短時間焼鈍する方法、あるい
は仕上高温焼鈍の昇熱段階で窒化する方法が採られる。
特に後者は鋼板を積層状態で焼鈍することから、雰囲気
による窒化が均一にされ難いので焼鈍分離剤中に窒化能
のある化合物を添加することが適当である。

【００２１】

【実施例】（実施例１）Ｃ：0.009 ％、Ｓi ：2.83％、
Ｍn ：0.078 ％、Ｓ：0.021 ％、酸可溶性Ａl：0.023
％、T.N ：0.0083、残部：Ｆe を含むスラブを1310℃に
加熱後、2.３mm厚の熱延板とし、1020℃×90sec の焼鈍
後、0.35mm厚まで熱延方向、熱延方向から28°傾け
た方向、熱延方向から40°傾けた方向にそれぞれ冷延
し、湿水素雰囲気中で800 ℃×90sec の一次再結晶焼鈍
後、MgO を塗布し、1200℃×20hrの仕上高温焼鈍を行な
った。この成品について６cm巾×30cm長の試片を各５枚
だけ採りＢ₈を測定した。

【００２２】

【表１】

【００２３】本発明範囲である傾き角度28°の場合、良
好なＢ₈の得られることが分る。

【００２４】（実施例２）Ｃ：０．０１２％、Ｓｉ：３．３７％、Ｍｎ：０．１２
％、Ｓ：０．００７％、酸可溶性Ａ１：０．０３３％、
Ｔ．Ｎ：０．００６３％、残部：Ｆｅを含むスラブを１
１５０℃に加熱後、２．３mm厚の熱延板とし、１０２０
℃×９０sec の焼鈍後、熱延方向から２８°傾けた方向
に冷延し、０．３０mm厚の鋼板にした。これを湿水素雰
囲気中で８４０℃×９０sec の一次再結晶焼鈍後、７
２０℃のアンモニア含有雰囲気中で０．０２３０％Ｔ．
Ｎまで窒化後にＭｇＯを塗布し、一次再結晶焼鈍後Ｍ
ｎＮ粉末を５％だけ含んでＭｇＯを塗布し、一次再結
晶焼鈍後ＭｇＯを塗布し、次いで１２００℃×２０hrの
仕上高温焼鈍を行なった。この成品について６cm巾×３
０cm長の試片を各５枚だけ採り、Ｂ₈を測定した。

【００２５】

【表２】

【００２６】窒化処理しないものは二次再結晶発現が不
良であるのに対し、窒化処理したものは、いずれの方法
についても良好なＢ₈が得られた。

【００２７】（実施例３）実施例２の熱延板について、
1020℃×90sec の焼鈍、熱延方向から28°傾けた方向に
冷延し、0.30mm厚の鋼板にした。この時の冷延方法とし
て熱延方向から左側に28°傾けて冷延、熱延方向か
ら右側に28°傾けて冷延、熱延方向から右側と左側に
１／２ずつ等圧下量で冷延、の３種類を行なった。これ
を湿水素雰囲気中で840 ℃×90sec の一次再結晶焼鈍
後、720 ℃のアンモニア含有雰囲気中で0.0212％T.N ま
で窒化し、MgO を塗布し、1200℃×20hrの仕上高温焼鈍
を行なった。この成品について６cm巾×30cm長の試片を
各５枚ずつ採り、Ｂ₈を測定した。

【００２８】

【表３】

【００２９】冷延方向の角度が一定であれば、その方向
が熱延方向の右側、あるいは左側のいずれについても、
さらには右側と左側に等分に圧下しても、同一のＢ₈の
得られることがわかる。

【００３０】（実施例４）Ｓi ：3.39％、Ｍn ：0.14
％、Ｓ：0.009 ％、酸可溶性Ａl ：0.034 ％、T.N：0.0
064％、残部：Ｆe を含む溶鋼を２分注して0.003 ％
Ｃ、0.014 ％Ｃの２種類のスラブを作った。1150℃で加
熱後、2.３mm厚の熱延板とし、1020℃×90secの焼鈍
後、熱延方向から28°傾けた方向に冷延し、0.30mm厚の
鋼板にした。この時の冷延方法として冷延途中で約0.
３mmだけ圧下する度に、250 ℃×５min の時効処理を６
回行なう、時効処理せず冷延する、の２種類を行なっ
た。これを湿水素雰囲気中で840 ℃×90sec の一次再結
晶焼鈍後、720 ℃のアンモニア含有雰囲気中で0.0220％
T.N まで窒化し、MgO を塗布し、1200℃×20hrの仕上高
温焼鈍を行なった。この成品について６cm巾×30cm長の
試片を各５枚ずつ採り、Ｂ₈を測定した。

【００３１】

【表４】

【００３２】鋼中Ｃ量の比較的に多い0.014 ％材では冷
延途中のパス間で時効処理することによりＢ₈が高くな
るのに対し、Ｃの少ない0.003 ％材では時効処理の影響
はほとんど無い。

【００３３】

【発明の効果】上述した如く、本発明によれば素材Ｃ量
を少なくすることにより冷延性を改善し、又必要な脱炭
焼鈍時間を短縮化して生産効率を向上させ得、合せて良
好な二次再結晶発現とそれに伴なう安定したＢ₈が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】素材Ｃ量の異なった材料について、Ｂ₈に及ぼ
す熱延方向からの冷延方向の傾き角度の影響を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.028 ％以下、Ｓi ：1.
５〜4.５％、酸可溶性Ａl ：0.008 〜0.055 ％、T.N ：
0.0030〜0.0095％、残部Ｆe および不可避的不純物を含
む、実質的にα単相から成る溶鋼を出発材とした熱延鋼
板を焼鈍し、熱延方向から18°〜35°傾けた方向に冷延
し、脱炭処理を兼ねた短時間一次再結晶焼鈍を行ない、
その後二次再結晶を主目的とした仕上高温焼鈍を行なう
ことを特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】重量％で、Ｃ：0.028 ％以下、Ｓi ：1.
５〜4.５％、Ｓ：0.012 ％以下、酸可溶性Ａl ：0.008
〜0.055 ％、残部Ｆe および不可避的不純物を含む、実
質的にα単相から成る溶鋼を出発材とした熱延鋼板を焼
鈍し、熱延方向から18°〜35°傾けた方向に冷延し、脱
炭処理を兼ねた短時間一次再結晶焼鈍を行ない、二次再
結晶を主目的とした仕上高温焼鈍を行ない、合せて、短
時間一次再結晶焼鈍から仕上高温焼鈍の二次再結晶開始
前の昇温時のいずれかの段階で窒化処理を行なうことを
特徴とする一方向性電磁鋼板の製造方法。