JPH10195537A - 磁気特性の安定して優れる方向性けい素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の安定して優れる方向性けい素鋼板の製造方法

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JPH10195537A
JPH10195537A JP9000631A JP63197A JPH10195537A JP H10195537 A JPH10195537 A JP H10195537A JP 9000631 A JP9000631 A JP 9000631A JP 63197 A JP63197 A JP 63197A JP H10195537 A JPH10195537 A JP H10195537A
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annealing
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silicon steel
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hot
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JP9000631A
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Kenichi Sadahiro
健一 定広
Atsuto Honda
厚人 本田
Michiro Komatsubara
道郎 小松原
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Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程における脱炭処理の効率化をはか
り、かつ、バラツキが少なく優れる磁気特性を有する方
向性けい素鋼板の製造方法を確立する。 【解決手段】 Si:2.5 〜4.0 %、Mn:0.03〜0.15%、
solAl :0.01〜0.05%、N:0.004 〜0.012 %ならびに
Sおよび/またはSeの合計で0.01〜0.05%含有するけい
素鋼スラブを素材として、方向性けい素鋼板を製造する
にあたり、素材のC含有量を0.005 〜0.03%とするこ
と、熱延板焼鈍および中間焼鈍での最高到達鋼板温度を
500 〜950 ℃の範囲とすること、最終冷間圧延で、50〜
500 ℃の温度範囲でのパス間エージング処理を施すか、
該温度範囲での温間圧延を行うこととからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、インヒビターと
してAlN 、MnS および/またはMnSeを用い、製造工程で
の脱炭負荷を軽減でき、かつ、バラツキが少なく優れる
磁気特性を有する板厚が0.25〜0.50mmの方向性けい素鋼
板の製造方法を提案するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、方向性けい素鋼板は、最終仕上
げ焼鈍時に、いわゆる(110)〔001〕ゴス粒を2
次再結晶粒として優先的に発達成長させることにより優
れる磁気特性を得ている。このような2次再結晶粒の発
現には、1次再結晶板でのインヒビターと呼ばれる微細
析出物、集合組織ならびに1次再結晶粒径とその粒径分
布などが重要であるとされている。
【0003】インヒビターを微細分散させるための現在
の製法は、インヒビター成分として、Al,N,Mnならび
にSおよび/またはSeなどを適量素材成分として含有さ
せ、かつ多くの場合、このような素材を1350℃程度以上
の温度まで誘導加熱等により加熱してインヒビターを再
固溶させたのち、熱間圧延を施すことにより、インヒビ
ターを微細に再析出させる手法が用いられている。とこ
ろが、素材を上記したように高温まで加熱すると結晶粒
の粗大化を招き、熱延板組織の不均一化が起こるといわ
れている。
【0004】この素材の結晶粒の粗大化を防止する目的
で、通常、Cを0.03wt%(以下単に%であらわす)以上
素材に含有させる手段が用いられているが、素材のC含
有量の増加は、後工程の脱炭過程での負荷を重くし、特
に製品板厚が0.25mm以上の製品の製造時における脱炭工
程の効率化等をはかる上で大きな障害となっていた。
【0005】そのため、現在の成分設計のすう勢として
は、出来得る限り素材のC含有量を低減することが急務
となっている。しかしながら、上記したように、素材の
低C化と素材加熱温度の高温化とは、共に結晶粒の粗大
化を促進させるものであり、低C化や加熱温度の低温化
は技術的に困難な課題とされてきた。
【0006】これまでに、このような課題を解決する方
法として、例えば、熱間仕上げ圧延終了温度の規制およ
び最終パス圧下率の規制を行う技術が、特開平2−2639
23号公報(磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方
法)、特開平2−263924号公報(磁気特性の優れた一方
向性電磁鋼板の製造方法)にそれぞれ提案開示されてお
り、さらに、熱間圧延終了後コイル巻取り温度を700 ℃
以下の温度に規制する技術が特開平2−274815号公報
(磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法)に提
案開示されている。
【0007】これらの技術は、スラブ加熱温度の低温化
および焼鈍(熱延板焼鈍)省略による低級グレード製品
の開発にかかわるものであり、それらの明細書の実施例
における到達磁束密度B8 も1.92T程度と低い。
【0008】このように、これまでの素材の低C化に対
するプロセス設計では、おもに熱間圧延条件の改善を狙
いとし、また、目標とする磁気特性も低いところにあっ
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、素材の低
C化による前記した問題点を有利に解決しようとするも
のであり、熱間圧延条件ではなく、主として、その後工
程の熱延板焼鈍条件さらには中間焼鈍条件に改良を加え
ることにより、磁気特性のバラツキが少なく高級グレー
ド製品が得られる方向性けい素鋼板の製造方法を提案す
ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは以下の通りである。 Si:2.5 〜4.0 wt%、Mn:0.03〜0.15wt%、solAl :0.
01〜0.05wt%およびN:0.004 〜0.012 wt%を含み、さ
らに、SもしくはSeのうちの1種または2種の合計で0.
01〜0.05wt%を含有するけい素鋼スラブを素材として、
該スラブを1350℃以上の温度に加熱し、熱間圧延したの
ち、熱延板焼鈍を施してから、最終冷間圧延圧下率を80
%以上とする1回または中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延
を施すか、もしくは熱間圧延したのち、最終冷間圧延圧
下率を80%以上とする中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延を
施して最終冷延板厚:0.25〜0.50mmに仕上げ、その後、
脱炭焼鈍ののち最終仕上げ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あたり、素材のC含有量
を0.005 〜0.03wt%の範囲とすること、熱延板焼鈍およ
び中間焼鈍での最高到達鋼板温度を500 〜950 ℃の範囲
とすること、ならびに、最終冷間圧延で50〜500 ℃の温
度範囲でのパス間エージング処理を施すかもしくは最終
冷間圧延を50〜500 ℃の温度範囲での温間圧延とするこ
と、とからなる磁気特性の安定して優れる方向性けい素
鋼板の製造方法。
【0011】
【発明の実施の形態】まず、この発明に至った経緯につ
いて以下に述べる。発明者らはC:0.03%以下のけい素
鋼スラブを、従来法にて1350℃の温度まで高温加熱し熱
間圧延を行った場合に、素材Cが低いために組織が不均
一になり、最終的な2次再結晶の分率が低下することを
しばしば経験した。
【0012】そこで、その後工程の熱延板焼鈍における
均熱温度を特公昭40−15644 号公報(高磁束密度一方向
性珪素鋼板の製造法)に代表される950 〜1200℃の温度
範囲という高温域ではなく、300 〜1200℃の幅広い温度
範囲で実験を行い2次再結晶完了率を調査した。
【0013】これらの結果を図1に示す。図1は2次再
結晶完了率から見た焼鈍温度の安定領域を示すグラフで
ある。また、このときの素材の成分組成を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】図1から明らかなように、熱延板組織が不
均一でも、熱延板焼鈍を500 〜950℃の温度範囲といっ
た比較的に低温域で処理すれば、安定して2次再結晶を
生成させることができている。
【0016】さらに、このような2次再結晶を発現する
安定領域周辺で処理した製品について、磁気特性のバラ
ツキを調査した。これらの結果を図2に示す。図2は製
品の磁気特性のバラツキに対する熱延板焼鈍温度の影響
を示すグラフである。
【0017】ここで、磁気特性は、製品幅方向に単板磁
気試験用としてそれぞれ幅:30mm、長さ:280 mmの寸法
に切出した各サンプルについて測定したものである。
【0018】図2から明らかなように、熱延板焼鈍温度
が500 〜950 ℃の範囲では磁気特性のバラツキが大幅に
減少することがわかった。この理由については、焼鈍温
度が上記範囲内のものは2次再結晶の平均粒径(円相当
径)が4〜6mmと小さくなっていたことによるものと考
えられる。なお、上記実験における冷間圧延は、その圧
延時に250 ℃の温度のパス間エージングを行ったもので
ある。また、焼鈍温度による上記した効果は、中間焼鈍
の場合にも適合することを実験的に確かめた。
【0019】以上述べたように、素材を低C化しても、
焼鈍(熱延板焼鈍、中間焼鈍)温度を適正化すれば2次
再結晶の生成も磁気特性も安定化できることが明らかと
なった。
【0020】つぎに、この発明におけるけい素鋼素材の
成分組成の限定理由について述べる。
【0021】C:0.005 〜0.03% Cは、含有量が0.005 %未満では2次再結晶が極めて不
良となり、一方、0.03%超えでは、製品板厚:0.25〜0.
50mmの製造工程での脱炭負荷を軽減するというこの発明
の目的に合致しなくなる。したがって、その含有量は0.
005 〜0.03%の範囲とする。
【0022】Si:2.5 〜4.0 % Siは、電気抵抗を高め鉄損の低減に有効な成分であり、
含有量が2.5 %未満では良好な鉄損が得られず、逆に4.
0 %を超えると冷間圧延性が著しく劣化する。したがっ
て、その含有量は2.5 〜4.0 %の範囲とする。
【0023】素材にはこれらの成分のほかに良好な2次
再結晶を誘起させるためのインヒビター成分を含有させ
ることが必要で、MnS および/またはMnSeの形成成分で
あるMn、Sおよび/またはSe、ならびにAlN の形成成分
であるAlおよびNを含有させる。
【0024】Mn:0.03〜0.15% Mnは、Sおよび/またはSeと結合してインヒビターとし
ての作用を発揮するためには、少なくとも0.03%を含有
させることが必要である。しかし、0.15%を超えて含有
させると、MnS, MnSe の固溶温度が高くなり、通常の素
材加熱温度ではそれらが再固溶せず磁気特性が劣化す
る。したがって、その含有量は0.03〜0.15%の範囲とす
る。
【0025】SもしくはSeのうちの1種もしくは2種の
合計:0.01〜0.05% Sおよび/またはSeは、含有量が0.05%を超えると純化
焼鈍での純化が困難となり、一方、0.01%未満ではイン
ヒビターとしての量が不足する。したがって、それらの
含有量は1種もしくは2種の合計で0.01〜0.05%の範囲
とする。但し、Sの含有量を0.01%未満に規制すること
は、磁束密度のさらなる向上がはかれるので好ましいこ
とである。
【0026】solAl :0.01〜0.05% solAl は、含有量が0.01%未満では磁束密度が低くな
り、0.05%を超えると2次再結晶が不安定になる。した
がって、その含有量は0.01〜0.05%の範囲とする。 N:0.004 〜0.012 % Nは、含有量が0.004 %未満ではAlN の量が不足し、0.
012 %を超えると製品にブリスターが発生する。したが
って、その含有量は0.004 〜0.012 %の範囲とする。
【0027】ついで、この発明の製造工程条件について
述べる。従来より公知の方法により上記の成分組成に調
整・製造されたけい素鋼スラブを、1350℃以上の温度に
加熱したのち、熱間圧延し熱延板とする。このとき加熱
温度を1350℃以上としたのは、これ未満の温度では、M
n,S,Se,AlおよびN等の析出物の再固溶が困難にな
るからである。
【0028】この熱延板を、500 〜950 ℃の温度範囲で
の熱延板焼鈍後、1回あるいは500〜950 ℃の温度範囲
での中間焼鈍を挟む2回の冷間圧延を最終冷間圧延圧下
率を80%以上として最終冷延板厚:0.25〜0.50mmに仕上
げるか、もしくは、熱延板を、熱延板焼鈍をしないで、
500 〜950 ℃の温度範囲の中間焼鈍を挟む2回の冷間圧
延を最終冷間圧延(2回目)圧下率を80%以上として最
終冷延板厚:0.25〜0.50mmに仕上げる。
【0029】上記において、熱延板焼鈍および中間焼鈍
温度を500 〜950 ℃の範囲に限定したのは、前記したよ
うに、この温度範囲で2次再結晶の生成が安定であると
ともに磁気特性のバラツキが小さいからである。また、
最終冷間圧延圧下率を80%以上に制限する理由は、AlN
が強い抑制力を発揮するための1次再結晶組織が圧下率
80%未満では得られないためである。
【0030】さらに、冷間圧延においては、最終冷間圧
延で50〜500 ℃の温度範囲でのパス間エージング処理を
施すか、もしくは、最終冷間圧延を50〜500 ℃の温度範
囲の温間圧延とする。これは、これらの手段が磁気特性
に有利に作用するためである。すなわち、これらの温度
規制は、ゴス核の発生に有利な変形帯等の圧延組織が、
50℃未満の温度では得難たく、500 ℃を超える温度で
は、変形時に動的な回復が発生し、変形帯の発生が抑制
されることによるものである。
【0031】つづいて、この冷延板に脱炭焼鈍を施した
のち、鋼板表面にMgO を主成分とする焼鈍分離剤を塗布
してから、2次再結晶焼鈍および純化焼鈍からなる最終
仕上げ焼鈍を施し方向性けい素鋼板とする。なお、最終
仕上げ焼鈍後にりん酸系の上塗りコーティングを施すこ
とは有効である。
【0032】
【実施例】
実施例1 C:0.010 %、Si:3.05%、Mn:0.065 %、Se:0.018
%、solAl :0.025 %およびN:0.009 %を含有し残部
はFeおよび不可避的不純物の組成からなるけい素鋼スラ
ブを、1400℃の温度で10分間加熱後、熱間圧延により板
厚:2.8 mmの熱延板とした。
【0033】この熱延板を2分割し、その一方には、こ
の発明に従う適合例として820 ℃の温度で1分間加熱す
る熱延板焼鈍を施し、他方には、従来例として1050℃の
温度で1分間加熱する熱延板焼鈍を施した。その後、こ
れら両者に対し、190 ℃の温度のパス間エージングを伴
う冷間圧延を行い、それぞれ最終冷延板厚:0.50mm(板
幅:1040mm)に仕上げた。つづいて、これらの冷延板に
それぞれ、860 ℃の温度で60秒間の1次再結晶を兼ねる
脱炭焼鈍を施したのち、MgO を塗布してから、1200℃の
温度で10時間保持する最終仕上げ焼鈍を施した。かくし
て得られた各製品について、磁気特性とそのバラツキ、
平均結晶粒径などをそれぞれ調査した。これらの調査結
果を表2にまとめて示す。
【0034】
【表2】
【0035】ここで、磁気特性のバラツキとは、コイル
の内と外にて、製品幅方向に単板磁気試験用に幅:30m
m、長さ:280 mmの寸法に切出した各サンプルの磁気特
性の最大値と最小値との差のことである。
【0036】表2から明らかなように、この発明に従う
適合例は従来例に比し、磁束密度、鉄損ともに平均値お
よびバラツキにおいて著しく改善されている。また、仕
上げ焼鈍時のコイル位置による磁気特性のバラツキも適
合例は小さくなっている。また、従来の素材C量が500
ppm 以上の場合5分間以上要していた脱炭焼鈍時間を、
この実施例の場合(C:100 ppm )60秒間と極めて短時
間にしてもよく、その際、脱炭焼鈍後のC量;30ppm 以
下が達成できることを確認している。
【0037】実施例2 C:0.025 %、Si:3.05%、Mn:0.070 %、Se:0.019
%、solAl :0.024 %およびN:0.0095%を含有し、残
部はFeおよび不可避的不純物の組成になるけい素鋼スラ
ブを1425℃の温度で15分間加熱後、熱間圧延により板
厚:2.7 mmの熱延板とした。
【0038】この熱延板を2分割して共に酸洗し、板
厚:1.8 mmまでそれぞれ冷間圧延した。その後、一方に
は、この発明に従う適合例として720 ℃の温度で1分間
保持する中間焼鈍を施し、他方には、従来例として1060
℃の温度で1分間保持する中間焼鈍を施したのち、とも
に、280 ℃の温度での温間圧延によりそれぞれ最終冷延
板厚:0.34mmに仕上げた。
【0039】これらの圧延後は、それぞれ、840 ℃の温
度で45秒間の1次再結晶を兼ねる脱炭焼鈍を行ったの
ち、MgO を塗布してから、1200℃の温度で5時間保持す
る最終仕上げ焼鈍を施した。かくして得られた各製品に
ついて、実施例1と同様の調査を行った。これらの調査
結果を表3にまとめて示す。
【0040】
【表3】
【0041】表3から明らかなように、この発明に従う
適合例は従来例に比し、磁束密度、鉄損ともに平均値お
よびバラツキにおいて著しく改善されている。また、従
来の素材C量が500 ppm 以上の場合3分間以上要してい
た脱炭焼鈍時間を、この実施例の場合(C:250 ppm
)、45秒間と極めて短時間にしてもよく、その際、脱
炭焼鈍後のC量:30ppm 以下が達成できることを確認し
ている。
【0042】
【発明の効果】この発明は、低C化した素材の成分組成
を規制し、主として熱延板焼鈍条件および中間焼鈍条件
を特定することによる、MnS および/またはMnSeならび
にAlNをインヒビターとする高磁束密度、低鉄損の方向
性けい素鋼板の製造方法であって、この発明によれば、
脱炭処理の効率化と同時に2次再結晶を安定して生成さ
せることができることから、磁気特性の値およびそのバ
ラツキを大幅に改善できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2次再結晶完了率から見た焼鈍温度の安定領域
を示すグラフである。
【図2】製品の磁気特性のバラツキに対する熱延板焼鈍
温度の影響を示すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si:2.5 〜4.0 wt%、 Mn:0.03〜0.15wt%、 solAl :0.01〜0.05wt%および N:0.004 〜0.012 wt% を含み、さらに、SもしくはSeのうちの1種または2種
    の合計で0.01〜0.05wt%を含有するけい素鋼スラブを素
    材として、該スラブを1350℃以上の温度に加熱し、熱間
    圧延したのち、熱延板焼鈍を施してから、最終冷間圧延
    圧下率を80%以上とする1回または中間焼鈍を挟む2回
    の冷間圧延を施すか、もしくは熱間圧延したのち、最終
    冷間圧延圧下率を80%以上とする中間焼鈍を挟む2回の
    冷間圧延を施して最終冷延板厚:0.25〜0.50mmに仕上
    げ、その後、脱炭焼鈍ののち最終仕上げ焼鈍を施す一連
    の工程により方向性けい素鋼板を製造するにあたり、 素材のC含有量を0.005 〜0.03wt%の範囲とすること、 熱延板焼鈍および中間焼鈍での最高到達鋼板温度を500
    〜950 ℃の範囲とすること、ならびに、 最終冷間圧延で50〜500 ℃の温度範囲でのパス間エージ
    ング処理を施すかもしくは最終冷間圧延を50〜500 ℃の
    温度範囲での温間圧延とすること、とからなる磁気特性
    の安定して優れる方向性けい素鋼板の製造方法。
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