JPH10287925A - 極めて優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、脱炭焼鈍の際の急速加熱処理を２
対の通電ロールを用いて行う場合に、形状性と磁気特性
を両立させ、良好な板形状を得ると共に、極めて優れた
磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：２．５〜７．
０％ならびに通常のインヒビター成分を含み、残余はＦ
ｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を通常の方法で処理
し、ほぼ最終製品厚まで圧延されたストリップを脱炭焼
鈍し、最終仕上焼鈍を施す工程を含む方向性電磁鋼熱延
板の製造方法において、ストリップを脱炭焼鈍する際
に、脱炭焼鈍の前で、或いは脱炭焼鈍の昇温段階での急
速加熱を、中間にピンチロールを配置した２対の通電ロ
ールを用いて行い、該ピンチロールで挟持する部分のス
トリップの温度が７５０℃以下、或いは温度降下量が５
０℃以内となるか、その両方を満足するように処理す
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、２．５〜７．０％
のＳｉを含み、良好な鋼板形状をもち、かつ、極めて優
れた磁気特性を有す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】方向性電磁鋼板の磁気特性は一般に、鉄
損特性と励磁特性の両方で評価される。励磁特性を高め
ることは設計磁束密度を高める機器の小型化が可能とな
り、一方、鉄損特性を少なくすることは、電気機器とし
て使用する際、熱エネルギーとして失われるものを少な
くし、消費電力を節約できる点で有効である。さらに、
製品の結晶粒の＜１００＞軸を圧延方向に揃えること
は、磁化特性を高め、鉄損特性も低くすることができる
ため、近年特にこの面で多くの研究が重ねられ、様々な
製造技術が開発された。

【０００３】たとえば、特公昭４０−１５６４４号公報
には高い磁束密度を得るために、方向性電磁鋼板の製造
方法が開示されている。これは、ＡｌＮ＋ＭｎＳをイン
ヒビターとして機能させ、最終冷延工程における圧下率
が８０％を超える強圧下とする製造方法である。この方
法によれば二次再結晶粒の｛１１０｝＜００１＞方位の
集積度が高く、Ｂ8 が１．８７０Ｔ以上の高磁束密度を
有する方向性電磁鋼板が得られる。

【０００４】しかし、この製造方法はある程度の鉄損の
低減は図れるのであるが、二次再結晶マクロの粒径が１
０mmオーダと大きいため、鉄損に影響する因子である渦
電流損を減らすことができず、良好な鉄損値が得られて
いなかった。これを改善するために、特公昭５７−２２
５２号公報に開示されている鋼板にレーザ処理を施す方
法、さらに特公昭５８−２５６９号公報には鋼板に機械
的な歪みを加える方法など、磁区を細分化する様々な方
法が開示されている。

【０００５】一方、二次再結晶粒をより小さくして磁気
特性を向上する方法が特公平６−５１１８７号公報に開
示されている。該公報には、常温で圧延された鋼板（ス
トリップ）の脱炭焼鈍に際し、１４０℃／秒以上の加熱
速度で６５７℃以上の温度へ超急速焼きなまし処理する
ことが記載されている。しかし急速焼きなまし処理だけ
では十分な磁気特性が得られるとはいえない。

【０００６】特開平７−６２４３６号公報には急速加熱
に際し、雰囲気を非酸化性にすると共に、２対の直接通
電加熱ロールを用いてストリップを加熱することによっ
て鉄損の低い一方向性電磁鋼板の製造法が提示されてい
る。この方法によれば、確かに低い鉄損値の方向性電磁
鋼板は得られるが、良好な板形状が得られるとは必ずし
もいえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ストリップを２対の通
電ロールを介して直接通電し、ストリップ自体のジュー
ル熱によって急速に加熱する場合に、搬送しているスト
リップに波が発生し、これが高温側の通電ロールに噛み
込まれて搬出されたストリップに絞りや皺などの形状不
良が生じることがある。特に、方向性電磁鋼板において
は脱炭焼鈍後のストリップの巻取時に前記したような形
状不良に基づく応力が生じ、これが２次再結晶時の結晶
方位を不安定にし、磁気特性を低下させる原因になる。

【０００８】そこで本発明は、脱炭焼鈍の際の急速加熱
処理を２対の通電ロールを用いて行う場合に、形状性と
磁気特性を両立させ、良好な板形状を得ると共に、極め
て優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものであり、以下の構成を要旨と
する。すなわち、重量で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：
２．５〜７．０％ならびに通常のインヒビター成分を含
み、残余はＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を通常
の方法で処理し、ほぼ最終製品厚まで圧延されたストリ
ップを脱炭焼鈍し、最終仕上焼鈍を施す工程を含む方向
性電磁鋼熱延板の製造方法において、ストリップを脱炭
焼鈍する際に、脱炭焼鈍の前で、或いは脱炭焼鈍の昇温
段階での急速加熱を、中間にピンチロールを配置した２
対の通電ロールを用いて行い、該ピンチロールで挟む部
分のストリップの温度が７５０℃以下、或いは温度降下
量が５０℃以内となるか、その両方を満足するように処
理することを特徴とする極めて優れた磁気特性を有する
方向性電磁鋼板の製造方法である。上記の２対の通電ロ
ール間に設けられるピンチロールは高温側通連ロールの
近傍に配置されることが好ましい。

【００１０】上記のように本発明は、前記急速加熱を通
電ロールを用いて行う場合に、押えロールと対になって
いる低温側通電ロールと同じく押えロールと対になって
いる高温側ロールの間に上下１対のピンチロールを設置
して、通電加熱されるストリップを挟んで通板するに際
し、このピンチロール部位におけるストリップ温度を再
結晶開始温度以下、すなわち７５０℃以下とするか、ス
トリップの温度降下を５０℃以内に抑制することによ
り、良好なストリップ形状を確保し、かつ、優れた磁気
特性、すなわち高磁束密度（Ｂ8 ）：１．９２（Ｔ）以
上となるような方向性電磁鋼板を製造するものである。

【００１１】

【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。図１は本発明に用いられる通電加熱装置の一例を
模式的に示したもので、通電ロールは２対で構成されて
いる。すなわち、押えロール３と対になっている低温側
通電ロール１と、押えロール４と対になっている高温側
通電ロール２とは導電性部材５で接続され、ストリップ
６を通板しながら急速加熱する。７は通電ロール１，２
間に設けた上下１対のピンチロールであり、ストリップ
５を挟んで通板する。この通電加熱装置は脱炭焼鈍炉に
近接して一連に、或いはオフラインに設けるか、若しく
は脱炭焼鈍の昇温工程に組み込んでも良い。工程省略の
観点からは後者の方法が好ましい。

【００１２】本発明の通電加熱方法においては、ストリ
ップを通電ロール間で上・下方向からピンチロールで挟
みながら通板するに際し、ロールピンチする通板ストリ
ップの温度条件を適性に選択することにより、通板スト
リップの形状と共に製品の磁気特性を向上させる点に特
徴がある。

【００１３】通電ロール間で加熱されるストリップは、
高温側通電ロールの出側で再結晶温度以上の高温となる
ので、低温側の通電ロールから高温側のロールへストリ
ップは通電加熱されながら搬送される間に板波が発生す
ることがある。これはストリップが通電加熱と共に膨脹
するため、波打ち現象を起こすものと推察されるが、本
発明ではピンチロールでストリップを上・下方向から挟
持しながら通板するため、発生した波を矯正する。従っ
て、高温側通電ロールに通るストリップに噛み込みなど
による形状不良は発生しなくなる。この際ストリップは
高温側通電ロール近くの方が高温に加熱されるため、該
ロール近傍にピンチロールを配置するのが好ましい。ま
た、ストリップを挟んでピンチロールは上下に押下げ、
或いは押上げる操作をすることもできる。

【００１４】一方、一次再結晶開始温度以上に加熱され
たストリップをピンチすることは、再結晶過程へ影響を
及ぼし、仕上焼鈍時の二次再結晶生成を不安定にする。
そのためにピンチロールでピンチする部分のストリップ
温度は一次再結晶開始温度以下とすべきであり、すなわ
ち、ほぼ７５０℃以下とすれば良く、これにより一次再
結晶集合組織への悪影響を及ぼすことはなくなる。

【００１５】また、ピンチロールは通常カーボンロール
が使用されているが、ストリップとの接触で抜熱がおこ
りストリップ温度が降下する。この一次再結晶開始温度
以上のストリップの温度降下量が大き過ぎると、急速加
熱による一次再結晶集合組織の改善効果に影響があり、
二次再結晶にばらつきを生じて磁気特性を劣化する。す
なわち、一次再結晶開始温度（ほぼ７５０℃）以上であ
ってもストリップ温度降下量は小さくしなければなら
ず、そのために５０℃以内に止める必要がある。ストリ
ップからの抜熱を防ぐためには、ピンチロールの表面に
断熱性の高い材料を被覆すれば良く、例えば、ＺｒＯ₂
−Ｚｒ・ＳｉＯ₂ を溶射被覆することによって達成され
る。

【００１６】このように本発明においてはピンチロール
設置部分のストリップ温度、或いはストリップ温度降下
量のいずれか、または両方を適性に規制することによ
り、磁気特性の向上を図ることができる。

【００１７】以下に本発明の製造工程をさらに詳細に説
明する。先ず鋼成分の限定理由は下記の通りである。Ｃ
の含有は０．１０％以下とする。これ以上多くなると脱
炭所要時間が長くなり、経済的に不利となるからであ
る。Ｓｉは鉄損を良くするために下限を２．５％とする
が、多過ぎると冷間圧延の際に割れ易く加工が困難とな
るので７．０％を上限とする。

【００１８】さらに、一方向性電磁鋼板を製造するため
に、通常のインヒビター成分として以下の成分元素を添
加することができる。インヒビターとしてＭｎＳを利用
する場合は、ＭｎとＳを添加する。Ｍｎは、ＭｎＳの適
当な分散状態を得るため、０．０１５〜０．１５％が望
ましい。ＳはＭｎＳ，（Ｍｎ・Ｆｅ）Ｓを形成するため
に必要な元素で、適当な分散状態を得るため、０．００
１〜０．０５％が望ましい。Ｓの代わりにＳｅを添加し
ても良く、また両方添加しても良い。

【００１９】さらに、インヒビターとしてＡｌＮを利用
する場合は、酸可溶性ＡｌとＮを添加する。酸可溶性Ａ
ｌはＡｌＮの適正な分散状態を得るため０．０１〜０．
０４％が望ましい。Ｎも、ＡｌＮを得るため０．００３
〜０．０２％が望ましい。

【００２０】その他、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｃｒ，Ｂｉ，
Ｍｏはインヒビターを強くする目的で１．０％以下にお
いて少なくとも１種添加しても良い。

【００２１】次に、上記したような成分を含有する溶鋼
を通常の鋳塊鋳造法または連続鋳造法で鋳片とし、これ
を熱間圧延して中間厚のストリップを得る。また、スト
リップ鋳造法も本発明に適用することも可能である。

【００２２】次に、熱延板焼鈍を施した後、１回乃至中
間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延により最終製品厚のス
トリップを得る。または、熱延板焼鈍を施すことなく、
中間焼鈍を含む２回以上の冷間圧延により最終製品厚の
ストリップを得ることもできる。中間焼鈍を含む２回以
上の冷間圧延をする際の、一回目の圧延は圧下率５〜５
０％、熱延板焼鈍および中間焼鈍は９５０〜１２００℃
で３０秒〜３０分の焼鈍を行うことが望ましい。次の最
終冷延は圧下率８５％以上で行うのが望ましい。下限８
５％は、これ以下では｛１１０｝＜００１＞方位が圧延
方向に高い集積度をもつゴス核が得られないからであ
る。

【００２３】なお、冷間圧延工程では、冷間圧延中に複
数回のパスにより各板厚段階を経て最終板厚となるが、
磁気特性を向上させるため、そのパスの少なくとも一回
以上の途中板厚段階において、鋼板に１００℃以上の温
度範囲で１分以上の時間保持する熱効果を与えても構わ
ない。

【００２４】以上の最終製品厚まで圧延されたストリッ
プには、脱炭焼鈍前、或いは脱炭焼鈍の昇温過程で、前
記したように通電ロール間にピンチロールを配置した通
電加熱装置で急速加熱処理を施す。この急速加熱処理
は、ストリップを１００℃／秒以上の加熱速度で一次再
結晶生成温度である７５０℃以上の温度へ加熱すること
が好ましい。これにより二次再結晶の核となる一次再結
晶後での｛１１０｝＜００１＞方位粒が分散生成し、微
細な二次再結晶粒が得られるからである。

【００２５】この後は、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行
う。このとき製品での磁気特性を劣化させないために炭
素は２０ppm 以下に低減されなければならない。ここ
で、熱延でのスラブ加熱温度を低温とし、ＡｌＮのみを
インヒビターとして利用するプロセスの場合は、アンモ
ニア雰囲気中で窒化処理を付加することもある。

【００２６】さらに、ＭｇＯ等の焼鈍分離剤を塗布し
て、二次再結晶と純化のため１１００℃以上の仕上げ焼
鈍を行うことで、フォルステライトなどの良好な皮膜を
鋼板表面に形成した微細な二次再結晶粒を得る。

【００２７】以上、フォルステライトなどの皮膜の上
に、さらに絶縁皮膜を塗布することにより極めて低い鉄
損特性を有する一方向性電磁鋼板が製造される。以上の
磁気特性は、後の歪み取り焼鈍を施しても、変化しない
低鉄損を保持している。なお、得られた製品で、さらに
鉄損を良好にするため、上記一方向性電磁鋼板に、磁区
を細分化するための処理を施すことも可能である。

【００２８】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。Ｃ：０．０
７８％、Ｓｉ：３．２５％、Ｍｎ：０．０８％、Ｐ：
０．０１％、Ｓ：０．０３％、Ａｌ：０．０３％、Ｎ：
０．００９％、Ｃｕ：０．０８％、Ｓｎ：０．１％、残
部が実質的にＦｅよりなる連続鋳造法で製造したスラブ
を熱間圧延して２．３mmの熱延板とし、該熱延板を１１
２０℃×２分の焼鈍を施した後、冷間圧延で板厚０．２
２mmの冷延板を製造した。この冷延板を８４０℃×１８
０秒の脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤塗布後仕上げ焼鈍を
１２００℃×２４時間施した。脱炭焼鈍の加熱段階での
急速加熱は、表１に示すように２対の通電ロール間にピ
ンチロールを設けた通電加熱装置で行った。表１および
図１に各種のロールピンチした板温とロールピンチによ
る板温降下量の関係から、得られた製品の形状性および
磁気特性を示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１においてＮｏ．１〜１０，１３および
１４は本発明例であり、Ｎｏ．１１，１２，１５および
１６は比較例（＊印）である。ピンチ板温（以下単に板
温という）が本発明範囲内であれば、ピンチ板温度降下
量（以下単に降下量という）が規定範囲を外れていても
（Ｎｏ．２，５，８，９）、１．９１以上の高い磁束密
度が得られる。また、降下量が本発明範囲であれば、板
温が規定範囲を外れていても（Ｎｏ．１０，１３，１
４）、同様に磁束密度は高い。両方とも本発明外の比較
例は本発明磁束密度の水準に達していない。尚、ピンチ
ロールを使用した表１の例は全て形状はフラットであっ
た。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ピンチ
ロール部位におけるストリップ温度を規制することによ
り、極めて優れた鉄損特性を有する高磁束密度一方向性
電磁鋼板を製造することができるので、産業上に貢献す
るところが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通電加熱装置を模式的に示す図。

【図２】通電加熱におけるピンチロール部位の板温およ
び板温降下量と磁束密度との関係を示す図。

【符号の説明】

１：低温側通電ロール ２：高温側通電ロール ３：押えロール ４：押えロール ５：導電性部材 ６：ストリップ ７：ピンチロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 健司 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：
   ２．５〜７．０％ならびに通常のインヒビター成分を含
   み、残余はＦｅおよび不可避的不純物よりなる鋼を通常
   の方法で処理し、ほぼ最終製品厚まで圧延されたストリ
   ップを脱炭焼鈍し、最終仕上焼鈍を施す工程を含む方向
   性電磁鋼熱延板の製造方法において、ストリップを脱炭
   焼鈍する際に、脱炭焼鈍の前で、或いは脱炭焼鈍の昇温
   段階での急速加熱を、中間にピンチロールを配置した２
   対の通電ロールを用いて行い、該ピンチロールで挟持す
   る部分のストリップの温度が７５０℃以下、或いは温度
   降下量が５０℃以内となるか、その両方を満足するよう
   に処理することを特徴とする極めて優れた磁気特性を有
   する方向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 ピンチロールが高温側通電ロールの近傍
   に配置されていることを特徴とする請求項１記載の極め
   て優れた磁気特性を有する方向性電磁鋼板の製造方法。