JPH10273727A - 高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鉄損の低いの高磁束密度一方向性
電磁鋼板を製造する方法を提供するものである。 【解決手段】 特定成分を含有する連続鋳造スラブをス
ラブ加熱し、熱間圧延し、所定の工程を経て最終板厚と
し、脱炭焼鈍し、最終仕上焼鈍、最終コーティングによ
って高磁束密度一方向性電磁鋼板を製造する方法におい
て、スラブ加熱温度を１３５０℃〜１４９０℃とし、脱
炭焼鈍直前または脱炭焼鈍の加熱段階で１００℃／sec.
以上の加熱速度で、８００℃以上の温度へ急速加熱処理
を行うことを特徴とする高磁束密度一方向性電磁鋼板の
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変圧器等の鉄心に使
用される高磁束密度一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】一方向性電磁鋼板は主に変圧器や発電機
の鉄心材料に使用されるが、省エネルギー化が要求され
ている昨今、さらに磁束密度が高く、鉄損の少ない鋼板
が市場から要求されている。低鉄損を達成するために
は、鋼板のＳｉ含有量を極力高め素材の固有抵抗を上げ
て渦電流損を下げる方法、製品板厚を極力薄くし、渦電
流損を下げる方法、磁束密度を高めてヒステリシス損を
下げる方法が知られている。

【０００３】高い磁束密度を得るためには、｛１１０｝
＜００１＞方位いわゆるゴス方位に高度に集積した２次
再結晶組織を得ることが必要である。２次再結晶には、
インヒビターと１次再結晶集合組織が大きく影響するこ
とが知られている。インヒビターについては、仕上焼鈍
を行うまでに鋼中に１００〜１０００Å程度の析出分散
相を均一微細に存在させることが必要で、ＡｌＮ，Ｍｎ
Ｓ，ＭｎＳｅなどが一般的に知られている。これらは、
連続鋳造において粗大に析出してしまうので、スラブを
１２５０℃以上の高温に加熱し、十分溶体化させた後、
熱延でＭｎＳ，ＭｎＳｅを均一微細に析出させ、熱延板
焼鈍、析出焼鈍でＡｌＮを均一微細に析出させ、さらに
は、熱延から脱炭焼鈍までに結晶粒界に粒界偏析元素の
Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔｅ，Ａｓ，Ｂｉ
などを偏析させることが重要である。

【０００４】一方、高磁束密度一方向性電磁鋼板の鋼板
表面にレーザ照射したり（特公昭５７−２２５２号公報
参照）、鋼板に機械的な歪みを付与する（特公昭５８−
２５６９号公報参照）というような磁区細分化による低
鉄損を得る方法も提案されている。

【０００５】これに対し、特公平６−５１８８７号公報
では、常温圧延された鋼板に１４０℃／sec.以上の加熱
速度で６７５℃以上の温度へ超急速焼きなまし処理を施
すことを特徴とし、二次再結晶粒径を小径化し、低鉄損
化する方法が提案されている。しかし、この方法により
単に二次再結晶粒径をを微細化するだけでは、上記特公
昭５７−２２５２号公報、特公昭５８−２５６９号公報
に提案された磁区細分化技術なみの低鉄損を得ることは
できなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上従来技術の方法で
得られる一方向性電磁鋼板の鉄損は、低鉄損という点で
は満足できるものではなかった。本発明は、スラブ加熱
温度と脱炭焼鈍直前あるいは脱炭焼鈍の加熱段階での急
速加熱処理を狭い範囲に制御することにより、鉄損の低
い製品が得られる方法を提案するものである。また、ス
ラブを高温加熱するとスラブが異常粒成長し、熱延板の
組織が不均一となり、磁気特性がばらついたり、劣化を
招きやすいが、本発明はスラブ加熱の１２００℃以上の
加熱速度を狭い範囲に限定し、高温加熱に供するスラブ
に熱間変形を加えることにより、さらに鉄損の低い製品
を得られる方法を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、以下
の構成を要旨とする。 (１) 重量％で、Ｃ：０．０１５〜０．１００％、
Ｓｉ：２．０〜７．０％、Ｍｎ：０．０３〜０．１２
％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％、Ｎ：
０．００４０〜０．０１００％、ＳおよびＳｅのうちか
ら選んだ１種または２種合計：０．００５〜０．０５０
％、残部は実質的にＦｅの組成になる連続鋳造スラブ
を、スラブ加熱したのち熱延し、熱延板焼鈍し、最終強
冷延、または、予備冷延、析出焼鈍し、最終強冷延、ま
たは、熱延板焼鈍、予備冷延、析出焼鈍し、最終強冷延
という工程を経て最終板厚とし、脱炭焼鈍、最終仕上焼
鈍そして最終コーティングを施す工程によって高磁束密
度一方向性電磁鋼板を製造する方法において、スラブを
１３５０℃〜１４９０℃の温度範囲で加熱するものと
し、かつ、脱炭焼鈍する直前に１００℃／sec.以上の加
熱速度で、８００℃以上の温度へ急速加熱処理すること
を特徴とする高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。

【０００８】(２) スラブを１３５０℃〜１４９０℃の
温度範囲で加熱するに際し、１２００℃以上の高温域の
加熱を５℃/min以上の昇温速度で行うことを特徴とする
上記 (１) 項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製
造方法。 (３) １３５０℃〜１４９０℃の温度範囲に加熱するス
ラブは、５０％以下の圧下率で熱間変形を加えたスラブ
であることを特徴とする上記 (１) または (２)項に記
載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。 (４) 急速加熱処理が脱炭焼鈍の加熱段階として行われ
ることを特徴とする上記(１) 乃至 (３) のいずれか１
項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。

【０００９】(５) 連続鋳造スラブが、Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃ
ｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔｅ，ＡｓおよびＢｉから選ばれ
る１種または２種以上を各々の元素量で０．００３〜
０．３％を含有することを特徴とする上記 (１) 乃至
(４) のいずれか１項に記載の高磁束密度一方向性電磁
鋼板の製造方法。 (６) スラブを１３５０℃〜１４９０℃の温度範囲で加
熱するに際し、１２００℃以上の高温域を５℃/min以上
の昇温速度とする加熱を誘導加熱炉、あるいは通電加熱
炉で行うことを特徴とする上記 (１) 乃至 (５) のいず
れか１項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
法。 (７) 熱間変形を加える前のスラブの加熱をガス加熱炉
で行うことを特徴とする上記 (１) 乃至 (６) のいずれ
か１項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
法。

【００１０】本発明者は、鉄損の低い高磁束密度一方向
性電磁鋼板を製造する方法を鋭意検討したところ、スラ
ブ加熱温度と脱炭焼鈍直前あるいは脱炭焼鈍の加熱段階
での急速加熱処理を狭い範囲に制御することが非常に有
効であることを見出した。

【００１１】図１は、本発明者が行った実験結果の一例
である。本発明に従った成分範囲にあるＣ：０．０７３
％、Ｓｉ：３．２８％、Ｍｎ：０．０７７％、Ｓ：０．
０２４％、sol.Ａｌ：０．０３０％、Ｎ：０．００７５
％、Ｃｕ：０．１１％を含有する鋳片を連続鋳造し、誘
導加熱炉で種々の温度でスラブ加熱した後、板厚２．３
０mmの熱延板を作成した。そして、１１００℃×２分均
熱後急冷するという熱延板焼鈍を施し、０．２２mmに冷
間圧延し、冷延板を種々の加熱速度で８５０℃まで急速
加熱し、その後常温まで冷却した。そして、脱炭焼鈍を
行い、最終仕上焼鈍そして最終コーティングを施す工程
によって製品となした。このときのスラブ加熱温度と脱
炭前の急速加熱速度とが鉄損Ｗ17/50 に及ぼす影響を図
１に示す。スラブ加熱温度が１３５０℃以上で加熱速度
が１００℃／sec.以上の場合、低鉄損を得られることが
分かる。

【００１２】図２は本発明者が行った実験結果の一例で
ある。図１の実験のスラブを１３５０℃でスラブ加熱し
た後、板厚２．３０mmの熱延板を作成した。そして、１
１００℃×２分均熱後急冷するという熱延板焼鈍を施
し、０．２２mmに冷間圧延し、冷延板を３００℃／sec.
の加熱速度で種々の温度まで急速加熱し、その後常温ま
で冷却した。そして、脱炭焼鈍を行い、最終仕上焼鈍そ
して最終コーティングを施す工程によって製品となし
た。このときの到達温度と鉄損Ｗ17/50 との関係を図２
に示す。到達温度が８００℃以上で低鉄損を得られるこ
とが分かる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。まず各元素の含有量を限定した理由を説明する。
Ｃは、下限０．０１５％未満であれば２次再結晶が不安
定となり、上限の０．１００％は、これよりＣが多くな
ると脱炭所要時間が長くなり経済的に不利となるために
限定した。

【００１４】Ｓｉは、下限２％未満では良好な鉄損が得
られず、上限７％を超えると冷延性が著しく劣下する。
Ｍｎは、下限０．０３％未満であれば熱間脆化を起こ
し、上限０．１２％を超えるとかえって磁気特性を劣化
させる。

【００１５】Ｓ，Ｓｅは、ＭｎＳ，ＭｎＳｅを形成する
ために必要な元素で、これらの一種または２種の合計が
下限０．００５％未満ではＭｎＳ，ＭｎＳｅの絶対量が
不足し、上限０．０５０％を超えると熱間割れを生じ、
また、最終仕上焼鈍での純化が困難となる。

【００１６】Sol.Ａｌは、ＡｌＮを形成するために必要
な元素で、下限０．０１０％未満ではＡｌＮの絶対量が
不足し、上限０．０６５％を超えるとＡｌＮの適当な分
散状態が得られない。Ｎは、ＡｌＮを形成するために必
要な元素で、下限０．００４０％未満ではＡｌＮの絶対
量が不足し、上限０．０１００％を超えるとＡｌＮの適
当な分散状態が得られない。

【００１７】Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔ
ｅ，ＡｓおよびＢｉは粒界に偏析させ、２次再結晶を安
定化させるが、各々の元素量が下限０．０３％未満では
偏析量が不足し、上限０．３％は経済的理由と脱炭性の
悪化によるものである。添加する元素は１種ても良い
し、２種以上添加しても良い。

【００１８】次に本発明の製造条件を説明する。スラブ
加熱温度は、１３５０℃〜１４９０℃とする。すなわち
１３５０℃未満であると低い鉄損値が得られない（図１
参照）し、１４９０℃を超えて加熱するとスラブが溶融
するからである。この際１２００℃以上の高温域の加熱
を５℃/min以上の昇温速度とすると、スラブ加熱時の結
晶粒の異常粒成長を抑制し、さらに磁気特性が改善する
（実施例３参照）。５℃/min未満では効果を得られな
い。

【００１９】１３５０℃〜１４９０℃の温度範囲に加熱
するスラブは、５０％以下の圧下率で熱間変形を加える
とスラブの柱状晶を破壊し、熱延板の組織の均一化に有
効でさらに磁気特性が改善する（実施例３参照）。熱間
変形の上限を５０％としたのは、これ以上圧下率を高く
しても効果が飽和するためである。

【００２０】スラブ加熱は、通常のガス加熱炉でも良い
が、誘導加熱炉あるいは通電加熱炉で行っても構わな
い。また、低温域をガス加熱炉、高温域を誘導加熱炉あ
るいは通電加熱炉というように組み合わせることもでき
る。すなわち、スラブ加熱を 1）ガス加熱炉（低温域）−熱間変形（０％〜５０％）
−ガス加熱炉（高温域）、 2）ガス加熱炉（低温域）−熱間変形（０％〜５０％）
−誘導加熱炉あるいは通電加熱炉（高温域）、 3）誘導加熱炉あるいは通電加熱炉（低温域）−熱間変
形（０％〜５０％）−ガス加熱炉（高温域）、 4）誘導加熱炉あるいは通電加熱炉（低温域）−熱間変
形（０％〜５０％）−ガス加熱炉（高温域） としても構わない。ここで熱間変形０％とは、例えば
2）を例とすると、低温域をガス加熱炉で加熱し、その
後熱間加工なしに誘導加熱炉、通電加熱炉で加熱するこ
とを意味する。

【００２１】スラブの１２００℃以上の高温域の５℃/m
in以上の昇温速度で行う加熱を誘導加熱炉、あるいは通
電加熱炉で行うと、誘導加熱炉あるいは通電加熱炉では
非酸化性雰囲気（例えば窒素など）でスラブ加熱できる
ので、ノロ（鉄シリコン酸化物の溶融物）が発生せず、
鋼板の表面欠陥が減少したり、加熱炉炉床に堆積したノ
ロの除去作業が不要となる。熱間変形を加える前のスラ
ブの加熱をガス加熱炉で行うと誘導加熱炉、通電加熱炉
よりも低コストで生産性が高くスラブ加熱できる。

【００２２】脱炭焼鈍する直前に１００℃／sec.以上の
加熱速度で、８００℃以上の温度へ加熱処理を行う。加
熱速度が１００℃／sec.より遅いと低鉄損を得られない
（図１参照）。温度が８００℃より低いと低鉄損を得ら
れない（図２参照）。上記急速加熱処理は、脱炭焼鈍の
加熱段階に組み込んでも構わず、この方が工程を少なく
できるので望ましい。

【００２３】

【実施例】

［実施例１］〔Ｃ〕０．０７０％、〔Ｓｉ〕３．２７
％、〔Ｍｎ〕０．０８９％、〔Ｓ〕０．０２９％、〔So
l.Ａｌ〕０．０２１％、〔Ｎ〕０．００９０％、〔Ｓ
ｎ〕０．１１％、〔Ｃｕ〕０．０７％を含有するスラブ
を連続鋳造し、ガス加熱炉で種々の温度で鋳片を加熱し
た後、熱間圧延し、２．５mm厚のホットコイルとした。
そして、１．８０mmに予備冷延し、１１００℃×１０秒
＋９５０℃×６０秒の均熱後急冷するという析出焼鈍を
し、０．２２mmに最終強冷延して製品板厚とした。その
後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段階を種々
の加熱速度で８５０℃まで加熱し、その後８５０℃の湿
潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍分離剤を塗布した
後、水素気流中で１２００℃で２０時間保持し、最終仕
上焼鈍を行い、コーティング液を塗布し、製品とした。
この時のスラブの加熱温度、脱炭焼鈍の加熱速度と磁気
特性の関係を表１に示す。これより、本発明例は比較例
と比べ低い鉄損を得られることが分かる。

【００２４】

【表１】

【００２５】［実施例２］〔Ｃ〕０．０７７％、〔Ｓ
ｉ〕３．２１％、〔Ｍｎ〕０．０７２％、〔Ｓ〕０．０
１４％、〔Ｓｅ〕０．０１４％、〔Sol.Ａｌ〕０．０２
６％、〔Ｎ〕０．００９０％、〔Ｓｂ〕０．１５％、
〔Ｍｏ〕０．０３％を含有するスラブを連続鋳造し、ガ
ス加熱炉で１１５０℃に加熱し、その後誘導加熱炉に挿
入し、１２００℃以上の温度域を１０℃/minの速度で昇
温し、１３６０℃で加熱した後、熱間圧延し、２．７mm
厚の熱延板を得た。熱延板焼鈍は１０００℃で２分間行
い、この熱延板を１．６０mmに冷延し、１１００℃で２
分均熱後急冷する析出焼鈍を行った後、０．２２mmに最
終冷延した。その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する
際、加熱段階を３００℃／sec.の加熱速度で種々の温度
まで加熱し、その後８５０℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍
し、続いて焼鈍分離剤を塗布した後、水素気流中で１２
００℃で２０時間保持し、最終仕上焼鈍を行い、コーテ
ィング液を塗布し、製品とした。この時の加熱段階の到
達温度と磁気特性の関係を表２に示す。これより、本発
明例は比較例と比べ低い鉄損を得られることが分かる。

【００２６】

【表２】

【００２７】［実施例３］〔Ｃ〕０．０７２％、〔Ｓ
ｉ〕３．２９％、〔Ｍｎ〕０．０６９％、〔Ｓ〕０．０
２２％、〔Ｓｏｌ．Ａｌ〕０．０２８％、〔Ｎ〕０．０
０８０％、〔Ｓｎ〕０．１５％、〔Ｃｕ〕０．０５％を
含有するスラブを連続鋳造し、ガス加熱炉で１１８０℃
に加熱した。その後、一部のスラブは、種々の圧下率で
熱間変形し、その後ガス加熱炉と誘導加熱炉（雰囲気：
窒素）で種々のスラブ加熱速度で昇温し、１３８０℃で
加熱した後、熱間圧延し、２．１mm厚の熱延板を得た。
熱延板焼鈍は１１５０℃で３０秒均熱後９２５℃で１分
均熱し、急冷した。次いで、０．２２mmに最終冷延し
た。その後、得られた冷延板を脱炭焼鈍する際、加熱段
階を４５０℃／sec.の加熱速度で８５０℃まで加熱し、
その後８５０℃の湿潤水素中で脱炭焼鈍し、続いて焼鈍
分離剤を塗布した後、水素気流中で１２００℃で２０時
間保持し、最終仕上焼鈍を行い、コーティング液を塗布
し製品とした。この時の熱間変形圧下率、スラブ加熱
炉、スラブ加熱速度と磁気特性、鋼板の表面欠陥の関係
を表３に示す。No．１，５はガス加熱炉の例で、No．２
〜４，６〜８は誘導加熱炉の例である。No．１，２に対
し、No．３，４はスラブ加熱速度を５℃/min以上とした
例である。No．５，６は、No．１，２に対し熱間変形を
２０％加えた例で、No．７，８は、No．１，２に対しス
ラブ加熱速度を５℃/min以上とし、かつ、熱間変形を２
０％加えた例である。これより、本発明例は低い鉄損を
得られることが分かる。また、スラブ加熱を誘導加熱炉
とすると表面欠陥がなくなることが分かる。

【００２８】

【表３】

【発明の効果】以上ごとく、本発明によれば鉄損の低い
高磁束密度一方向性電磁鋼板を製造でき、その工業的効
果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラブ加熱温度、脱炭焼鈍直前の急速加熱処理
の加熱速度と鉄損の関係を示す図である。

【図２】脱炭焼鈍直前の急速加熱処理の到達温度と鉄損
の関係を示す図である。

フロントページの続き (72)発明者 立花 伸夫 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０１５〜０．１００％、 Ｓｉ：２．０〜７．０％、 Ｍｎ：０．０３〜０．１２％、 Sol.Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％、 Ｎ ：０．００４０〜０．０１００％、 ＳおよびＳｅのうちから選んだ１種または２種合計：
   ０．００５〜０．０５０％、残部は実質的にＦｅの組成
   になる連続鋳造スラブを、スラブ加熱したのち熱延し、
   熱延板焼鈍し、最終強冷延、または、予備冷延、析出焼
   鈍し、最終強冷延、または、熱延板焼鈍、予備冷延、析
   出焼鈍し、最終強冷延という工程を経て最終板厚とし、
   脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍そして最終コーティングを施す
   工程によって高磁束密度一方向性電磁鋼板を製造する方
   法において、スラブを１３５０℃〜１４９０℃の温度範
   囲で加熱するものとし、かつ、脱炭焼鈍する直前に１０
   ０℃／sec.以上の加熱速度で、８００℃以上の温度へ急
   速加熱処理することを特徴とする高磁束密度一方向性電
   磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 スラブを１３５０℃〜１４９０℃の温度
   範囲で加熱するに際し、１２００℃以上の高温域の加熱
   を５℃/min以上の昇温速度で行うことを特徴とする請求
   項１に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 １３５０℃〜１４９０℃の温度範囲に加
   熱するスラブは、５０％以下の圧下率で熱間変形を加え
   たスラブであることを特徴とする請求項１または２に記
   載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 急速加熱処理が脱炭焼鈍の加熱段階とし
   て行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法。
5. 【請求項５】 連続鋳造スラブが、Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕ，
   Ｍｏ，Ｇｅ，Ｂ，Ｔｅ，ＡｓおよびＢｉから選ばれる１
   種または２種以上を各々の元素量で０．００３〜０．３
   ％を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   か１項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
   法。
6. 【請求項６】 スラブを１３５０℃〜１４９０℃の温度
   範囲で加熱するに際し、１２００℃以上の高温域を５℃
   /min以上の昇温速度とする加熱を誘導加熱炉、あるいは
   通電加熱炉で行うことを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造
   方法。
7. 【請求項７】 熱間変形を加える前のスラブの加熱をガ
   ス加熱炉で行うことを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか１項に記載の高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方
   法。