JPH09202923A - 磁束密度が高く、鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は磁束密度が高く鉄損の低い無方向性
電磁鋼板の製造法を提供することを目的とする。 【解決手段】 Ｓｉ≦７．００％を含有する連続鋳造ス
ラブを粗圧延し１０mm以上７０mm以下の厚みの粗圧延バ
ーとした後、当該粗圧延バーを９００℃以上１１５０℃
以下で巻取った際の曲率が板厚中心で半径３００mm以上
で１５００mm以下のコイル状とした後、９００℃以上１
１５０℃以下２０秒以上３０分以下を保持し、続いて仕
上圧延を施す。また、粗圧延後の粗圧延バーを仕上熱延
前に先行する粗圧延バーに接合し、当該粗圧延バーを連
続して仕上熱延に供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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く鉄損の低い無方向性
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
電磁鋼板品質向上のニーズは高まってきている。このた
め従来から、無方向性電磁鋼板の熱間圧延においては製
品の磁束密度向上の観点から、熱延板結晶粒径の制御が
行われてきた。これらは、熱延板すなわち冷延前の結晶
粒径を極力粗大化することに主眼がおかれている。例え
ば特公昭５７−５２４１０では、仕上熱延終了温度を７
５０℃以上からα相とγ相の２相域の中間温度以下とし
て、巻取温度を６８０℃以上とすることで、熱延時のコ
イル巻取温度を高温化し熱延板の結晶粒を粗大化させる
方法が開示されている。また、特公昭５８−５５２１０
では、仕上熱延終了温度を７５０℃以上からα相とγ相
の２相域の中間温度以下として、Ｃ含有量、Ａｌ含有量
の規制を組み合わせることを主眼とする技術が開示され
ている。しかし、このような高温仕上げ、高温巻取りに
おいては、仕上圧延開始後圧延速度が上昇して一定に到
達するまでの熱延終了温度の変化が大きくなり、熱延板
長手方向の温度分布を一定として巻き取ることが困難と
なる。このため、１本のコイル中で製品の磁気特性が変
動しやすいという欠点があった。また、特公平６−８０
１６９にはＭｎ，Ｓを低減し、Ｐ添加量を０．０５％以
上するとともに熱延終了温度を７００℃以上のフェライ
ト域とし、巻取温度を６００℃〜６８０℃の範囲で巻き
取る成分規制と制御熱延の組み合わせにより磁気特性を
向上させる方法が開示されている。Ｐは打ち抜き性を向
上させるために添加される元素であるが、この技術にお
いてはＰ添加量を０．０５％以上に増やすことから、鋼
板の硬度が必要以上に上昇し、かえって打ち抜き性が悪
化するという難点があった。また、Ｐ添加量の上昇に伴
い合金コストが上昇することが問題であった。

【０００３】また、特公昭５８−３１３６７の様に変態
点を有する無方向性電磁鋼板の仕上熱延終了温度をγ域
としてα域で熱延板焼鈍を施す技術が開示されている。
しかし、熱延板焼鈍を施すことはコストの上昇を招くと
いう難点があった。また特開昭５４−７６４２２、特開
昭５８−１３６７１８に記述されている様に高温巻取を
行ったコイルの保有熱により自己焼鈍を行い熱延板の結
晶粒の粗大化をはかり仕上焼鈍後の磁束密度を向上させ
る技術等が開示されているが、高温で巻き取ったコイル
内の温度むらに起因するストリップ長手方向の磁気特性
のむらが問題であった。

【０００４】また特公平５−７１６５２には連続鋳造後
直ちに粗圧延に供し、その際粗圧延バーを表面温度９５
０℃以上１１５０℃以下の温度で３０秒以上６分以下保
持することにより製品の鉄損を改善する技術が開示され
ている。この特許から、通常のスラブの再加熱による熱
延においても粗圧延バーの状態で同様の条件でディレイ
を行うことにより、析出物が粗大化し製品における鉄損
が改善されることが容易に想像しうる。しかし、この技
術においては粗圧延バーのディレイ中にＡＩＮ，ＭｎＳ
等の析出物が粗大化し、その結果励磁中の磁壁移動の妨
げとなる有害な微細析出物が減少し同時に仕上げ焼鈍時
の結晶粒成長が促進されて鉄損が改善されるものの、昨
今の需要家の無方向性電磁鋼板の磁気特性に対する厳し
い要請を満足するには未だ至らず、特に磁束密度に関し
ては顕著な改善効果が無く、本発明の意図する鉄損と磁
束密度の改善の同時達成は不可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おけるこのような問題点を解決するため、成分設計の変
更にともなうコスト上昇を回避し、また熱延工程におい
ては高温巻取に伴うコイル内温度分布不均一を回避し、
またコスト上昇を招くようなホットコイルに対する特段
の焼鈍工程の実施を行うことなく磁束密度と鉄損を同時
に改善する磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を製造す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【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、鋼中に重量％でＳｉ≦７．００％、および残部が
Ｆｅ並びに不可避不純物からなるスラブを用い、熱間圧
延し熱延板とし、熱延板焼鈍を施すかあるいは施さず、
１回もしくは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延工程
で最終板厚とし、ついで、仕上焼鈍を施す無方向性電磁
鋼板の製造方法において、連続鋳造スラブを粗圧延し１
０mm以上７０mm以下の厚みの粗圧延バーとした後、当該
粗圧延バーを９００℃以上１１５０℃以下の温度範囲に
おいて巻取った際の曲率が板厚中心で半径３００mm以上
１５００mm以下のコイル状とし、引き続き９００℃以上
１１５０℃以下の温度範囲においてこれを２０秒以上３
０分以下の間これを保持し、続いて仕上圧延を施すこ
と、および粗圧延後の粗圧延バーを仕上熱延前に先行す
る粗圧延バーに接合し、当該粗圧延バーを連続して仕上
熱延に供することにより磁束密度が高く、鉄損の低い無
方向性電磁鋼板の製造方法にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。発明者らは、従来技術の問題点を克服すべく鋭意検
討を重ねた結果、粗圧延終了後、粗バーを曲げた状態で
巻取り、微少な歪みを付加した状態で一定の温度域で一
定時間保持することにより、仕上熱延後の熱延板の結晶
粒径が顕著に粗大化し、その結果磁束密度についても卓
越な改善が見出されることを新規に見出し発明の完成に
至ったもので、特公平５−７１６５２のごとき単に析出
物の粗大化により磁気特性の改善を図る先願とはその技
術思想が全く異なる。すなわち、先願では粗圧延バーの
ディレイ中にＡＩＮ，ＭｎＳ等の析出物が粗大化する
が、熱延結晶組織については際だった粗大化効果が無
く、得られる製品の磁束密度は従来技術と比較して顕著
な改善効果が無かった。

【０００８】発明者らはこのような粗バーの保持中の歪
み付与の効果について、粗バーにおいて歪み誘起粒成長
の様な効果により結晶粒が粗大化し、これが原因となっ
て仕上げ熱延後の結晶組織が粗大化するのではないかと
推察している。本発明では連続鋳造スラブを粗圧延し１
０mm以上７０mm以下の厚みの粗圧延バーとした後、曲率
が板厚中心で半径３００mm以上１５００mm以下のコイル
状に粗圧延バーを巻取り、これを保熱カバー等に格納し
粗圧延バー自身の復熱を利用して保温、もしくは何らか
の補助加熱機構によりこれを加熱し、９００℃以上１１
５０℃以下の温度範囲において２０秒以上３０分以内の
間これを保持した後に粗圧延バーの表面温度を８５０℃
以上１１５０℃以下の範囲に保った状態で仕上圧延を施
すことで、熱延板の金属組織が粗大化するとともに析出
物が粗大化し、磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁
鋼板を製造できることを見いだすとともに、巻き取った
粗バーを先行する粗バーに誘導加熱もしくはレーザー加
熱等何らかの方法で接合し、連続的に粗バーを仕上げ熱
延に供することで優れた磁気特性の鋼板が圧延長手方向
に安定して得られることも見出した。

【０００９】本発明で用いる鋼成分について説明する
と、Ｓｉは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。Ｓｉ含有量が７．０％を越え
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。また、Ｓｉ含有量の
下限については、通常の無方向性電磁鋼板に含有される
程度の０．２％である。

【００１０】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。Ｃは０．０１０％以下であれば本発明の
目的を達成することが出来る。低級グレードの無方向性
電磁鋼板は主として小型回転機であり、鉄損の低減のた
めに冷延後の仕上げ焼鈍あるいはさらに歪み取り焼鈍中
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。

【００１１】本発明では高温の粗バーを巻取後保定する
工程を含むことから、無方向性電磁鋼板の成分系によっ
ては粒界酸化による磁気特性の劣化が問題となることが
ある。特に鋼板表層の粒界に生じた酸化物は冷延後、仕
上焼鈍中の結晶粒成長を妨げて鉄損の改善を著しく阻害
するだけでなく、実際の使用時に酸化物が磁壁の移動の
際のピニングサイトとなって結果として磁気特性が悪化
する。このため、必要に応じ粒界強化元素であるＢを添
加することが有効である。好ましい添加量は２〜２０pp
m である。添加量が２ppm 未満では粒界酸化防止効果が
見られず、５０ppm 以上添加するとＢ自身の粒界偏析に
よりかえって磁気特性が悪化するので５０ppm 以下とす
る。

【００１２】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。まず、粗圧延終了時の粗圧延バーの厚みは１０mm以
上から７０mm以下とする。これは、粗圧延バーの厚みが
１０mmを下回ると粗圧延バー自身の冷却が早くなり保熱
もしくは加熱過程に入るまでに所定の温度を保持するこ
とが困難となり、また粗圧延機の負荷が高くなり生産性
も低下することから、１０mm以上とする。一方、粗圧延
バーの厚みが７０mmよりも厚くなると仕上熱延の圧下率
が大きくなりすぎ、仕上熱延機の負荷が高くなりすぎる
ことから、生産性の低下を招きコスト増加の原因とな
る。従って、粗圧延バーの厚みは７０mm以下とする。

【００１３】粗圧延終了後に粗圧延バーを巻取る際、そ
の曲率が板厚中心で半径３００mm以上１５００mm以下の
コイル状に巻取る。これは、曲率が板厚中心で半径１５
００mm以上であると粗圧延バーへの歪の導入が不十分で
あり特に製品の磁束密度の向上効果が見られず、曲率半
径が板厚中心で３００mm未満であると巻き取った粗バー
の端部にしわが生じ仕上げ熱延時に仕上げ熱延機のロー
ルに疵を生じせしめ、生産性が著しく悪化する。以上の
ような理由から粗圧延終了後に粗圧延バーを巻取る際の
曲率半径は板厚中心で３００mm以上１５００mm以下に規
定する。

【００１４】粗圧延終了後に粗圧延バーをコイル状に巻
取った後にこれを何らかの方法で保熱カバー等に格納し
保温、もしくは補助加熱等によりこれを加熱し、９００
℃以上１１５０℃以下の温度範囲において２０秒以上３
０分以下の間これを保持する。粗圧延バーの保持温度が
９００℃未満であると後工程の仕上圧延終了温度が低下
し変形抵抗が大きくなりすぎ熱延が不可能になるので９
００℃以上とする。また、１１５０℃以上では保熱時の
粗圧延バーの酸化が厳しくなり、熱延板の板厚が不均一
になり、また圧延疵の原因となることから、また酸洗の
歩留まりが著しく低下することから１１５０℃以下とす
る。

【００１５】保持時間が２０秒未満では、保熱時の粗圧
延バーの温度分布が均一になるのに時間が不足してお
り、１０mm以上の厚みの粗圧延バーの温度分布が均一に
なるためには、少なくとも２０秒以上保持することが必
要である。また、保持時間が長すぎると、保熱時の粗圧
延バーの酸化が激しくなり、酸洗性の低下、スケール起
因の圧延疵の増加等を招き不適当である。このため保熱
時間は３０分以内とする。

【００１６】粗圧延バーを保熱もしくは加熱する手段と
してはコイル状に巻取って直ちに保熱炉もしくは加熱炉
に装入するか、もしくは直接粗圧延バーを保熱炉もしく
は加熱炉内に巻取り温度の均一化を図ることが好まし
い。このような粗圧延バーに対する軽度の歪みの付加と
その後の保熱の効果については、軽度の圧下もしくはコ
イル状に巻き取ることにより粗バーに導入された歪みに
より粗バーの結晶組織が粗大化し、また歪み誘起析出に
より析出物の粗大化が促進され粒成長抑制力が無害化さ
れた結果、仕上圧延後の熱延組織がより一層粗大化する
のではないかと発明者らは推測している。

【００１７】粗圧延バーを保熱もしくは加熱する際、後
工程での酸洗性を良好にするため、保熱炉もしくは保熱
カバー内をＮ２等不活性ガス雰囲気あるいは減圧下とす
るか、もしくは減圧後Ｎ２等不活性ガス雰囲気充填を行
うことも本発明の効果を何等損なうものではない。ま
た、巻き取った粗バーを先行する粗バーに接合し、連続
的に粗バーを仕上げ熱延に供することで優れた磁気特性
の鋼板を圧延長手方向に安定して得ることが可能であ
る。粗バーの接合方法は誘導加熱もしくはレーザー加熱
等何らかの公知の方法であれば何でも良い。

【００１８】

【実施例】

＜実施例１＞表１に示す成分の無方向性電磁鋼用スラブ
を粗熱延により４０mmの粗圧延バーとし、直ちにこれを
コイル状に巻取り１０００℃にて１分３０秒保持した。
粗圧延バーの巻取時の曲率半径は板厚中心で２００mmか
ら２０００mmまで変化させて曲率を変えた。この後この
コイル状の粗圧延バーを巻きほどき仕上熱延により２．
５mmに仕上げた。その後、酸洗を施し、冷間圧延により
０．５０mmに仕上げた。これを連続焼鈍炉にて８００℃
で３０秒間焼鈍し、磁気特性を測定した。表２に本発明
と比較例の磁気特性測定結果を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】このように本発明によれば比較例よりも磁
束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板を製造するこ
とが可能である。 ＜実施例２＞表１に示す成分１の無方向性電磁鋼用スラ
ブを粗熱延により４０mmの粗圧延バーとし、直ちにこれ
をコイル状に巻取り１０００℃にて２分保持した。粗圧
延バーの巻取時の曲率半径は板厚中心で３５０mmから９
００mmまでの範囲で巻き取った。この後このコイル状の
粗圧延バーを巻きほどき粗バーを先行する粗バーに接合
後、連続して仕上熱延に供し板厚２．５mmに仕上げた。
その後、酸洗を施し、冷間圧延により０．５０mmに仕上
げた。これを連続焼鈍炉にて８００℃で３０秒間焼鈍
し、磁気特性を測定した。また、比較例として巻き取っ
た粗圧延バーを巻きほどいた後、前後の粗バーと接合す
ることなく仕上熱延に供し板厚２．５mmに仕上げた。こ
れを本発明と同様の工程で処理し、磁気特性を測定し
た。表３に本発明と比較例の磁気特性測定結果を示す。
ここで、コイルＴＯＰ部とは熱延コイルの最外周部を意
味し、コイルＢＯＴＴＯＭ部とは熱延コイルの最内周部
を意味する。

【００２２】

【表３】

【００２３】表３から分かるように、一本の粗バーを単
独で仕上熱延に供した場合、連続的に粗バーを仕上熱延
に供した場合に比較して一本のコイル内の磁気特性の変
動が大きくなる。以上より、粗圧延バーを先行する粗圧
延バーに接合して次々に連続して熱延を施すことにより
熱延コイルの圧延速度、仕上温度の変動を抑制すること
によりコイル長手方向に安定して優れた磁気特性の無方
向性電磁鋼板を製造することが可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法により無方向性電磁鋼板の
熱延を実施することにより、従来技術では達成の困難で
あった高磁束密度かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板を製造
することが可能である。

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並びに不可避的不純物からなるスラブを用
   い、熱間圧延し熱延板とし、熱延板焼鈍を施すかあるい
   は施さず、１回もしくは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷
   間圧延工程で最終板厚とし、ついで、仕上焼鈍を施す無
   方向性電磁鋼板の製造方法において、連続鋳造スラブを
   粗圧延し１０mm以上７０mm以下の厚みの粗圧延バーとし
   た後、当該粗圧延バーを９００℃以上１１５０℃以下の
   温度範囲において巻取った際の曲率が板厚中心で半径３
   ００mm以上１５００mm以下のコイル状とした後、引き続
   き９００℃以上１１５０℃以下の温度範囲において２０
   秒以上３０分以下の間これを保持し、続いて仕上圧延を
   施すことを特徴とする磁束密度が高く、鉄損の低い無方
   向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 粗圧延後の粗圧延バーを仕上熱延前に先
   行する粗圧延バーに接合し、当該粗圧延バーを連続して
   仕上熱延に供することを特徴とする請求項１記載の方
   法。