JPH1046247A

JPH1046247A - 磁束密度が高い無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH1046247A
Application number: JP20681796A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Kawamata; 竜太郎川又; Takeshi Kubota; 猛久保田; Takehide Senuma; 武秀瀬沼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-08-06
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、磁束密度が高い無方向性電磁鋼板
の製造方法を提供すること。【解決手段】鋼中に重量％で、０．１０％＜Ｓｉ≦
４．００％、０．１％≦Ｍｎ≦１．０％、１．０％≦Ａ
ｌ≦２．００％、Ｃ≦０．００５０％、Ｎ≦０．００５
０％、Ｓ≦０．００５０％を含有し残部がＦｅ及び不可
避的不純物からなる成分の鋼を熱間圧延し熱延板とし、
１回の冷間圧延工程を施し仕上げ焼鈍を施すか、スキン
パス圧延工程を仕上げ焼鈍後施す無方向性電磁鋼板の製
造方法において、仕上熱間圧延時に、少なくとも１パス
を歪み速度１５０ｓ^-1以上でかつ、少なくとも１組のス
タンド間張力が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上で仕上圧延を
行い、冷間圧延率が７５％以下であることを特徴とする
無方向性電磁鋼板の製造方法。さらに上記熱延で粗圧延
後のシートバーを接合し、連続して仕上熱延に供するこ
とを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の鉄心材
料として用いられる、磁束密度が高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、電気機器、特に無方向性電磁鋼板
がその鉄心材料として使用される回転機および中、小型
変圧器等の分野においては、世界的な電力、エネルギー
節減、さらにはフロンガス規制等の地球環境保全の動き
の中で、高効率化の動きが急速に広まりつつある。この
ため、無方向性電磁鋼板に対しても、その特性向上、す
なわち、高磁束密度かつ低鉄損化への要請がますます強
まってきている。ところで、無方向性電磁鋼板において
は、従来、低鉄損化の手段として一般に、電気抵抗増大
による渦電流損低減の観点からＳｉあるいはＡｌ等の含
有量を高める方法がとられてきた。しかし、この方法で
は反面、磁束密度の低下は避け得ないという課題があっ
た。このような課題の克服のために、熱延板結晶粒径を
粗大化することで磁束密度と鉄損の両方を改善させる方
法が行われてきた。

【０００３】熱延プロセスの改善による無方向性電磁鋼
板の磁気特性改善技術については、特開昭５６−１３０
４２５号公報、特開昭５６−３８４２０号公報には、低
Ｓｉ系無方向性電磁鋼板熱延プロセスにおいて、熱延終
了温度を７５０℃以上Ａｒ₃点とＡｒ₁点の中間温度以
下にすることにより、熱延結晶組織の粗大化を図り、磁
気特性の改善をはかる技術が公開されている。しかしな
がら熱延終了温度を上昇させるだけでは磁束密度の改善
は不十分であった。

【０００４】また、従来技術では高磁束密度無方向性電
磁鋼板の製造コストを低減するために熱延板焼鈍を施さ
ず冷延、焼鈍を行うプロセスとして、仕上熱延後の熱延
板を７００℃から１０００℃の高温で巻取り、これをコ
イルの保有熱で焼鈍する自己焼鈍法が特開昭５４−７６
４２２号公報に、また特公昭６２−６１６４４号公報に
は、熱延終了温度を１０００℃以上の高温にするととも
に無注水時間を設定し、いわゆるランアウトテーブル上
で巻取前に熱延組織を再結晶・粒成長を図る方法が開示
されている。しかしながらこれらの先願においては、熱
延終了後の再結晶、粒成長を促進させるために、熱延終
了温度を高めに維持しなければならず、スラブ加熱温度
を上げる必要があった。しかしながらスラブ加熱温度を
上昇させることは、加熱中にＭｎＳ、ＡｌＮ等の析出物
の鋼中への再固溶を促進し、これが熱延時に微細に析出
するため、熱延板焼鈍、仕上焼鈍時の結晶粒成長を妨
げ、鉄損が悪化するという課題があった。

【０００５】このような従来技術により提供される高磁
束密度低鉄損無方向性電磁鋼板に対して、需要家からは
回転機の鉄心を小型化して効率を向上させるためにさら
に高い磁束密度を有する無方向性電磁鋼板の提供が強く
求められていた。発明者らはこのような無方向性電磁鋼
板に対する需要家の要請に応える方策を見出すため、仕
上げ熱延技術に注目して検討を行った。無方向性電磁鋼
板の仕上熱延においては、自動車の外板等のプレス成型
や缶等の深絞り成形を行う薄鋼板に比べて、高い成品板
厚の精度が要求される。なぜなら、無方向性電磁鋼板は
鉄心として積層して使用に供されるため、成品板厚のわ
ずかな偏差が鉄心としての寸法精度に大きな影響を及ぼ
すからである。

【０００６】このため成品の板厚精度には厳しい管理が
要求され、この目的のために冷延のみならず熱延板にお
いても厳しい板厚管理を行っている。そのため、仕上げ
熱延最終パス付近では形状調整のために圧下率を下げて
軽圧下とし、その歪み速度も小さいのが通常であり、磁
気特性向上の観点から仕上げ熱延の条件を検討する試み
は従来ほとんどなされなかった。また、冷間圧延率を下
げると、熱延板の板厚偏差、板幅方向のクラウン等の形
状の不均一性を冷間圧延により矯正する余地が少なくな
るため、従来、仕上熱延時の歪み速度等と関連させて冷
間圧延率の制御を行うことについても検討がなされなか
った。

【０００７】発明者等は従来技術のこのような熱間圧延
および冷間圧延操業条件管理に対する考え方について見
直しを行い、成品の磁気特性向上の観点からその条件を
検討した結果、無方向性電磁鋼板製造プロセスにおい
て、第１に、仕上熱間圧延時に、少なくとも１パスにお
いて、歪み速度と張力を高めることにより、成品の磁束
密度が増加する、第２に、少なくとも１組のスタンド間
の張力を高めることにより、成品の磁束密度が増加す
るとともに高歪み速度変形下での熱延板の板厚精度低下
の課題を解決しうる、第３に、第１および第２の様な熱
延条件を採った材料において冷間圧延率を下げることに
より磁束密度が向上する、第４に、粗圧延後のシートバ
ーを仕上熱延前に先行するシートバーに接合し、該シー
トバーを連続して仕上熱延に供することで高歪み速度下
かつ高張力下での仕上熱延を安定して実施しうること等
を見いだし、発明の完成に至った。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
無方向性電磁鋼板の磁気特性に対する需要家の高磁束密
度低鉄損化の強い要請に応え、鉄心の小型化に有利な高
磁束密度無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するもので
ある。

【０００９】

【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、以下の通りである。（１）鋼中に重量％で０．１０％＜Ｓｉ≦４．００％０．１０％≦Ｍｎ≦１．００％Ｃ≦０．００５０％Ｎ≦０．００５０％Ｓ≦０．００５０％を含有し、残部がＦｅおよび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、１回の冷間圧延を
行い、次いで仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造
方法において、仕上熱間圧延時に、少なくとも１パスを
歪み速度１５０ｓ^-1以上でかつ、少なくとも１組のスタ
ンド間の張力が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上で仕上げ熱延
を実施し、冷間圧延率が７５％以下であることを特徴と
する磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。

【００１０】（２）鋼中に重量％で、更に０．１０％≦
Ａｌ≦２．００％を含有することを特徴とする前記
（１）記載の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方
法。（３）１回目の冷間圧延後、仕上げ焼鈍を施し、さらに
２％以上２０％以下のスキンパス圧延を施す前記（１）
または（２）記載の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の
製造方法。（４）粗圧延後のシートバーを仕上熱延前に先行するシ
ートバーに接合し、該シートバーを連続して仕上熱延に
供することを特徴とする前記（１）〜（３）記載の磁束
密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法にある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。無方向性電磁鋼板の磁気特性は冷延前結晶組織を粗
大化することで改善することが可能である。従来無方向
性電磁鋼板の熱延プロセスでは熱延終了温度を高めるこ
とにより冷延前結晶組織の粗大化を図ることが一般に行
われてきた。しかしながら昨今の需要家からはさらに磁
気特性の優れた無方向性電磁鋼板の供給が求められてい
るのが現状であった。

【００１２】発明者等は従来技術のこのような限界を打
破すべく無方向性電磁鋼板の熱延について着目し検討を
行った結果、Ｓｉを０．１０％を上回り４．００％以
下、Ｍｎを０．１０％以上１．００％以下、Ａｌを０．
１０％以上２．００％以下含有する鋼にあって、仕上熱
間圧延時に、少なくとも１パスにおいて、歪み速度を高
め、少なくとも１組のスタンド間の張力をも高めて熱延
板を製造し、これを特定の圧延率で冷延することによ
り、成品における磁束密度が高い無方向性電磁鋼板を製
造することが可能であることを見出した。また、本発明
の様な高歪み速度かつ高張力下での仕上げ熱間圧延を安
定的に行うために、粗圧延後のシートバーを、先行する
シートバーに接合し、仕上熱間圧延を連続的に行うこと
が有効であることも見いだした。

【００１３】まず、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、鉄損値を改
善するために添加される。Ｓｉ含有量が０．１０％以下
であると本発明が目的とする低鉄損無方向性電磁鋼板に
必要な固有抵抗が十分に得られないので０．１０％を上
回る量を添加する必要がある。一方、Ｓｉ含有量が４．
００％を越えると圧延時の耳割れが著しく増加し、圧延
が困難になるので４．００％以下とする必要がある。Ａ
ｌも、Ｓｉと同様に、鋼板の固有抵抗を増大させ渦電流
損を低減させる効果を有する。本発明が目的とする低鉄
損高磁束密度無方向性電磁鋼板を得るためには、０．１
０％以上添加する必要がある。一方、Ａｌ含有量が２．
００％を越えると、磁束密度が低下し、コスト高ともな
るので２．００％以下とする。また、鋼中のＡｌ含有量
が０．１０％未満であっても本発明の効果はなんら損な
われるものではない。

【００１４】Ｍｎは、Ａｌ、Ｓｉと同様に鋼板の固有抵
抗を増大させ渦電流損を低減させる効果を有する。この
目的のため、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とする必要が
ある。一方、Ｍｎ含有量が１．００％を越えると熱延時
の変形抵抗が増加し熱延が困難となるとともに、熱延後
の結晶組織が微細化しやすくなり、製品の磁気特性が悪
化するので、Ｍｎ含有量は１．００％以下とする必要が
ある。また、Ｍｎ添加量は仕上げ熱延前の高温のシート
バー接合部の強度確保の点からもきわめて重要である。
なぜなら、低融点の硫化物が結晶粒界に存在することに
よるシートバー接合部の熱間脆化を防止するために、Ｍ
ｎとＳとの重量濃度の比であるＭｎ／Ｓの値を２０以上
とすることが必要であるからである。本発明に規定する
成分範囲では、Ｍｎ含有量が０．１％以上であり、Ｓ含
有量は０．００５０％以下であるので、Ｍｎ／Ｓの値は
２０以上に保たれ、この観点からは問題がない。

【００１５】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、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含有量が０．００５０％を越えると使用中の磁気時効
により鉄損が悪化して使用時のエネルギーロスが増加す
るため、０．００５０％以下に制御することが必要であ
る。Ｓ、Ｎは熱間圧延工程におけるスラブ加熱中に一部
再固溶し、熱間圧延中にＭｎＳ等の硫化物、ＡｌＮ等の
窒化物を形成する。これらが存在することにより熱延組
織の粒成長を妨げるとともに仕上げ焼鈍時の結晶粒成長
を妨げ鉄損が悪化するのでＳは０．００５０％、Ｎは
０．００５０％以下にする必要がある。

【００１６】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。仕上熱延時のパスの歪み速度とスタンド間張力の成
品磁気特性に対する影響を調査するため下記の様な実験
を行った。表１に示す成分の鋼を溶製し仕上げ熱延を実
施した。仕上熱延時の最終パスの歪み速度と最終２パス
のスタンド間張力を変えるためパススケジュールを変更
して試験を行った。仕上熱延終了温度は８６０℃で１．
５ｍｍ厚に仕上げ水冷して６５０℃で巻き取った。これ
を酸洗、冷延し０．５０ｍｍ厚とし、脱脂した後、７５
０℃、３０秒焼鈍し、エプスタイン試料を切断して磁気
特性を測定した。

【００１７】

【表１】

【００１８】仕上熱延時の最終パスの歪み速度に対する
製品磁束密度の依存性を図１に示した。このときの最終
２スタンド間張力は３．２ｋｇｆ／ｍｍ²とした。図１
によれば歪み速度１５０ｓ^-1以上で成品磁束密度が上昇
することがわかる。なお、歪み速度の計算は下記の式に
よって行う。ここで、ｒは圧下率％／１００、ｎはロー
ルの回転数（ｒｐｍ）、Ｒは圧延ロール半径（ｍｍ）、
Ｈ_Oは圧延前の板厚（ｍｍ）である。歪み速度＝〔２πｎ／（６０ｒ^0.5）〕（Ｒ／Ｈ₀）
^0.5ｌｎ〔１／（１−ｒ）〕

【００１９】次に、仕上熱延の最終スタンド歪み速度を
３２０ｓ^-1として、最終２スタンド間の張力を変え、他
の条件は同一で実験を行った。仕上熱延時の最終２スタ
ンド間の張力と製品磁束密度の関係を図２に示した。図
２に示されるとおり、仕上熱延の最終２スタンド間の張
力が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上で成品磁束密度が上昇す
ることがわかる。次に、冷間圧延率の磁気特性への影響
を調査するために、下記の実験を行った。鋼Ｂを仕上熱
延終了温度は８６０℃で仕上げ板厚をかえて熱延し、水
冷して６５０℃で巻き取った。この時、最終パスの歪み
速度を３２０ｓ^-1、最終２スタンド間張力は３．１ｋｇ
ｆ／ｍｍ²とした。これを酸洗、冷延し０．５０ｍｍ厚
とし、脱脂した後、７５０℃、３０秒焼鈍しエプスタイ
ン試料を切断して磁気特性を測定した。磁束密度の冷間
圧延率に対する依存性を図３に示した。図３によれば冷
間圧延率が７５％以下で成品磁束密度が上昇することが
わかる。

【００２０】以上の実験から示されるように、仕上熱延
において少なくとも１パスの歪み速度は１５０ｓ^-1以上
で、少なくとも１組のスタンド間の張力が１．５ｋｇｆ
／ｍｍ²以上、冷間圧延率は７５％以下であればよい。
歪み速度の上限は特に設けない。これは、熱延機の設備
能力および熱延板の形状制御性から、歪み速度の上限は
自ずから決まるからである。すなわち、歪み速度は圧延
速度、熱延ロール径、圧下量により決まり、圧延速度、
圧下量を大きくすれば歪み速度は増大するが、熱延鋼板
の形状制御は困難となる。無方向性電磁鋼板は積層して
使用に供されるため、その形状に対しては厳しい管理が
必要であるので、歪み速度を増加させることにはおのず
から限界がある。この観点からは歪み速度は６００ｓ^-1
程度が限界である。

【００２１】また、スタンド間の張力についても上限は
設けないが、スタンド間張力が大きくなると通板時に変
形が生じ板幅が狭くなるので、これを補償するためにス
ラブ幅を広める必要がある。この観点からの張力の限界
は１０ｋｇｆ／ｍｍ²程度である。また、本発明の様な
高歪み速度かつ高張力下での仕上げ熱間圧延を安定的に
行うために、粗圧延後のシートバーを、先行するシート
バーに接合し、仕上熱間圧延を連続的に行うことが特に
有効である。

【００２２】前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製
され連続鋳造あるいは造塊−分塊圧延により製造され
る。鋼スラブは公知の方法にて加熱される。このスラブ
に熱間圧延を施し所定の厚みとする。熱延板は一回の冷
間圧延と連続焼鈍により製品とする。またさらにスキン
パス圧延を付加して製品としてもよい。スキンパス圧延
率は２％未満ではその効果が得られず、２０％超では磁
気特性が悪化するため２％以上から２０％以下とする。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。（実施例１）表２に示した成分を有する無方向性電磁鋼
用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延機により厚み
５０ｍｍの粗バーに仕上げ、その後、仕上げ熱延機によ
り１．８ｍｍに仕上げた。仕上げ熱延最終パスの歪み速
度をコイル全長にわたり３００〜３２５ｓ^-1に制御し
た。また、仕上熱間圧延時に鋼板とワークロール間にス
リップが生じ鋼板の表面に疵が形成されることを防止す
るために、粗圧延後のシートバーを先行するシートバー
に溶接し、仕上熱間圧延を連続して行った。この時、熱
延仕上げ温度は８６０℃とした。

【００２４】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７５０℃で
３０秒間焼鈍した。その後、エプスタイン試料に切断
し、磁気特性を測定した。表３に本発明と比較例の成分
と磁気測定結果をあわせて示す。このように仕上げ熱延
時に少なくとも１パスのスタンド間張力を１．５ｋｇｆ
／ｍｍ²以上に高めたことにより、磁束密度の値が高
く、鉄損値の低い磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を
得ることが可能である。また、最終２スタンド間の張力
が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以下であった比較例では熱延板
のエッジから２０ｍｍとセンターとの間の板厚偏差のコ
イル全長の平均が５０μｍを超えていたのに対し、最終
２スタンド間の張力が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上であっ
た本発明例ではいずれも５０μｍ以下におさまり、最終
２スタンド間の張力を制御することにより、熱延板の板
厚精度の向上がみられた。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】（実施例２）表４に示した成分を有する無
方向性電磁鋼用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延
機により厚み５０ｍｍの粗バーに仕上げ、その後、仕上
げ熱延機により１．７ｍｍに仕上げた。仕上げ熱延最終
２スタンド間の張力を３．０ｋｇｆ／ｍｍ ²から３．２
ｋｇｆ／ｍｍ²に保って圧延を行った。また、仕上熱間
圧延時に鋼板とワークロール間にスリップが生じ鋼板の
表面に疵が形成されることを防止するために、粗圧延後
のシートバーを先行するシートバーに溶接し、仕上熱間
圧延を連続して行った。この時、熱延仕上げ温度は９０
０℃とし、直ちに水冷して６５０℃にて巻き取った。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９４０℃で３０秒間焼鈍し
た。その後、エプスタイン試料に切断し、磁気特性を測
定した。表５に本発明と比較例の成分と磁気測定結果を
あわせて示す。このように仕上げ熱延時の最終パスの歪
み速度を１５０ｓ^-1以上に高めれば、磁束密度の値が高
く、鉄損値の低い磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を
得ることが可能である。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】（実施例３）表６に示した成分を有する無
方向性電磁鋼用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延
機により厚み５０ｍｍの粗バーに仕上げ、その後、仕上
げ熱延機により１．５ｍｍに仕上げた。仕上げ熱延最終
パスの歪み速度をコイル全長にわたり３１０〜３３０ｓ
^-1に制御した。また、仕上熱間圧延時に鋼板とワークロ
ール間にスリップが生じ鋼板の表面に疵が形成されるこ
とを防止するために、粗圧延後のシートバーを先行する
シートバーに溶接し、仕上熱間圧延を連続して行った。
この時、熱延仕上げ温度は８６０℃とした。その後、酸
洗を施し、冷間圧延により０．５５ｍｍに仕上げた。こ
れを連続焼鈍炉にて７５０℃で３０秒間焼鈍した。その
後、スキンパス圧延により０．５０ｍｍに仕上げ、７５
０℃２時間の歪取り焼鈍を施した。これをエプスタイン
試料に切断し、磁気特性を測定した。表７に本発明と比
較例の成分と磁気測定結果をあわせて示す。このように
仕上げ熱延時に少なくとも１パスのスタンド間張力を
１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上に高めたことにより、磁束密
度の値が高く、鉄損値の低い磁気特性の優れた無方向性
電磁鋼板を得ることが可能である。

【００３１】

【表６】

【００３２】

【表７】

【００３３】

【発明の効果】このように本願発明によれば、磁束密度
が高い無方向性電磁鋼板を製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】仕上熱延時の最終パスの歪み速度と成品磁束密
度の関係を示す図、

【図２】仕上げ熱延時の最終２スタンド間の張力と成品
磁束密度の関係を示す図、

【図３】冷延圧下率と磁束密度の関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼中に重量％で０．１０％＜Ｓｉ≦４．００％０．１０％≦Ｍｎ≦１．００％Ｃ≦０．００５０％Ｎ≦０．００５０％Ｓ≦０．００５０％を含有し、残部がＦｅおよび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、１回の冷間圧延を
行い、次いで仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造
方法において、仕上熱間圧延時に、少なくとも１パスを
歪み速度１５０ｓ^-1以上でかつ、少なくとも１組のスタ
ンド間の張力が１．５ｋｇｆ／ｍｍ²以上で仕上げ熱延
を実施し、冷間圧延率が７５％以下であることを特徴と
する磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】鋼中に重量％で、更に０．１０％≦Ａｌ
≦２．００％を含有することを特徴とする請求項１記載
の磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】１回目の冷間圧延後、仕上げ焼鈍を施
し、さらに２％以上２０％以下のスキンパス圧延を施す
請求項１または２記載の磁束密度の高い無方向性電磁鋼
板の製造方法。
【請求項４】粗圧延後のシートバーを仕上熱延前に先
行するシートバーに接合し、該シートバーを連続して仕
上熱延に供することを特徴とする請求項１〜３記載の磁
束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法。