JPH1060532A - 磁気特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH1060532A
JPH1060532A JP8217624A JP21762496A JPH1060532A JP H1060532 A JPH1060532 A JP H1060532A JP 8217624 A JP8217624 A JP 8217624A JP 21762496 A JP21762496 A JP 21762496A JP H1060532 A JPH1060532 A JP H1060532A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、磁性バラツキが少ない高位安定し
た磁気特性と表面性状とが優れている無方向性電磁鋼板
を提供する。 【解決手段】 重量%で、C≦0.008%、Si≦4
%、Al≦2.5%、Mn≦1.5%、P≦0.2%、
S≦0.005%、N≦0.003%であって、介在物
の組成比率MnO/(SiO2 +Al2 3 +CaO+
MnO)≦0.35である熱延板に対して、圧下率0.
5〜4%のスキンパス圧延を実施してから、連続焼鈍を
行い、次いで、冷間圧延、連続焼鈍を行うことを特徴と
する磁気特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製
造方法。 上記熱延板には、更にSn:0.02〜0.
2%を含有させてもよく、また、上記最終の連続焼鈍後
に圧下率1〜15%のスキンパス圧延を行ってもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用および工業
用に用いられる電動機並びに小型トランス素材である無
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、石油資源の有限性や地球環境の問
題から、エネルギー消費を極力少なくすることが世界的
に求められている。この観点から、電気機器に広く用い
られている無方向性電磁鋼板の分野においても効率改善
要求が強い。このため、電気エネルギー消費の原因であ
る無方向性電磁鋼板の鉄損と磁束密度とを更に向上させ
ることが重要となってきている。従来、この鉄損に関し
ては、固有抵抗を増加させるSi,Alなどの添加、製
品結晶粒径の粗大化などによって比較的容易に改善がな
されてきた。しかし、磁束密度の向上に関しては、集合
組織を制御することが工業的には容易でないこともあっ
て難しいのが現状である。
【0003】集合組織改善の方法としては、強冷延の前
の結晶粒径を粗大にして結晶粒界を少なくすることによ
る、強冷延あとの一次再結晶集合組織において{10
0}を富化するメタラジーが有効である。このメタラジ
ーを更に発展させたものとして、熱延板をスキンパス圧
延してから焼鈍し、次いで強冷延する方法が幾つか公知
である。
【0004】例えば、特公昭45−22211号公報に
は、熱延板に圧下率0.5〜15%のスキンパス圧延を
施し、次いで、フェライト域で30分以上20時間以内
程度の焼鈍をすることが開示されている。しかしながら
このような長時間の焼鈍はバッチ焼鈍方式にならざるを
得ないため、コイルの内周外周での焼けムラによる冷延
形状の悪化や磁気特性のバラツキが大きくなる問題があ
った。また、製品表面には結晶模様と称される結晶粒が
圧延方向に伸びたような模様が観察され、外観も悪く、
占積率も若干低くなる問題があった。この模様が著しい
場合には畳じわが発生して製品鋼板が波打った状態にな
る。更には、この開示された発明の実施例ではC,Sな
どの不純物レベルが高く、充分な結晶粒成長が得られず
磁束密度が不満であった。
【0005】また、特開平1−309921号公報で
は、熱延板に圧下率3〜15%のスキンパス圧延を施
し、次いで、600〜750℃の温度で焼鈍をすること
が示されている。実施例で見ると、この焼鈍時間は20
時間である。従って、バッチ焼鈍を前提としたものと解
釈されるが、上記したようにコイル内温度不安定による
冷延形状の悪化や磁性バラツキの問題があった。
【0006】特開平2−213418号公報では、熱延
板に数%の圧下率でスキンパス圧延を施し、次いで、3
0分〜12時間の焼鈍をすることが提示されている。こ
の焼鈍も上記バッチ焼鈍の問題、即ち、冷延形状や磁性
バラツキがあった。
【0007】特開平1−306523号公報では、熱延
板に圧下率5〜20%のスキンパス圧延を施し、次い
で、850〜1000℃の温度で0.5〜10分、或は
750〜850℃で1〜10時間の焼鈍をすることが明
らかにされている。この方法の連続焼鈍方式では、上記
バッチ焼鈍のコイル内温度不安定問題はない。しかし、
スキンパス圧延の圧下率が5%以上では圧延負荷の面か
ら工業的には、特に、熱延板をスケール付きのまま油な
し圧延する場合に、数パスの圧延が必要となり生産性を
劣化させる。
【0008】更に、特開平5−171280号公報で
は、熱延板に圧下率5〜15%のスキンパス圧延を施
し、次いで、結晶粒径が100〜200μmなる焼鈍処
理を施すことにより、磁束密度が優れ且つ畳じわのない
無方向性電磁鋼板を得ることが記述されている。この焼
鈍処理は、連続焼鈍をベースに行われるため、コイル内
での偏熱の問題はないが、前述の如く、5%以上のスキ
ンパス圧延は工業的に困難が伴うという問題がある。
【0009】結局、現在まで提案された熱延板へのスキ
ンパス圧延に続く焼鈍は、バッチまたは連続焼鈍方法で
あったが、バッチ焼鈍ではコイル内材質の不均一性が問
題であり、また、連続焼鈍では不均一性の問題がクリア
ーされたが、強圧下スキンパスの問題があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の点に鑑
み、圧延負荷が少なくて、磁性バラツキが少ない高位安
定した磁気特性を有し、結晶模様のない表面性状が優れ
ているところの、無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。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち (1)重量%で、C≦0.008%、Si≦4%、Al
≦2.5%、Mn≦1.5%、P≦0.2%、S≦0.
005%、N≦0.003%であって、介在物の組成比
率MnO/(Si2 O+Al2 3 +CaO+MnO)
≦0.35である熱延板に対して、圧下率0.5〜4%
のスキンパス圧延を実施してから、連続焼鈍を行い、次
いで、冷間圧延、連続焼鈍を行うことを特徴とする磁気
特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法で
ある。 (2)上記(1)の熱延板には、更にSn:0.02〜
0.2%を含有させることができる。 (3)上記(1)或いは(2)において、最終の連続焼
鈍後に圧下率1〜15%のスキンパス圧延を行うことが
できる。
【0012】本発明のポイントは4点ある。1点目は、
熱延板の圧延負荷を軽減すべく、スキンパス圧下率を小
さくすること。2点目は、スキンパス圧延に続いて、バ
ッチの長時間焼鈍でなく、短時間の連続焼鈍で粗大結晶
粒にすること。3点目は、熱延板への軽スキンパスと短
時間焼鈍の組み合わせで、特に表層の結晶粒を粗大化出
来るように、成分組成を介在物を含めて厳密に制御する
こと。更に、4点目は短時間焼鈍後の中心層組織が比較
的細粒であることを利用して結晶模様のない外観が美麗
な製品表面性状を得ることにある。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず含有する成分の限定理由について説明する。C量
は、0.008%以下に制限する。C量は少ない方が良
く、0.008%超では、熱延板へのスキンパス圧延後
の焼鈍で粗大粒が得られず、磁束密度が劣化する。
【0014】Si量は、4%以下とする。Siは鋼板の
固有抵抗を増やしてうず電流損を低減させるのに有効で
あるが、4%を超えると冷延での破断や電気部品への打
抜きき工程での割れの問題が大きくなるので避けなけれ
ばならない。
【0015】Al量は、2.5%以下に制限する。Al
もSiと同様に、鋼板の固有抵抗を増やしてうず電流損
を低減させるのに有効であるが、2.5%を超えると冷
延での破断や電気部品への打抜き工程での割れの問題が
大きくなるので避けなければならない。
【0016】Mn量は、1.5%以下とする。Mnは固
有抵抗を増加させると同時に集合組織を改善する作用が
あるが、多くなり過ぎると熱延板のスキンパス圧延後の
焼鈍で結晶粒成長が阻害されるため、1.5%以下でな
ければならない。
【0017】P量は、0.2%以下に制限する。Pは打
抜き工程で鋼板のだれ、かえりを低減するのに有効であ
るが、多すぎるとスラブでの割れの問題が生じる。この
上限が0.2%であるので制限する。
【0018】S量は、0.005%以下に制限する。S
はMnSやCux S(x≒1.6)などの微細な硫化物
を形成して結晶粒成長を阻害すると同時に磁壁移動の妨
げになるので、少ない方が良いが、0.005%を超え
ると磁性が劣化するので避けなければならない。
【0019】N量は、0.33%以下に制限する。Nは
微細なAlNを形成して結晶粒成長を阻害すると同時に
磁壁移動の妨げになるので、少ない方が良いが、0.0
03%を超えると磁性が劣化するので避けなければなら
ない。
【0020】介在物の組成比率MnO/(Si2 O+A
2 3 +CaO+MnO)は0.35以下に制限す
る。一般的に、酸化物系介在物の量は少ない方が結晶粒
成長し易いと言えるが、特に、本発明の熱延板への軽圧
下スキンパス工程では、介在物の組成比率が重要であ
る。酸化物系介在物の総量Si2 O+Al2 3 +Ca
O+MnOに対するMnOの比率が0.35以下にする
ことにより、熱延板スキンパスに続く焼鈍で表層の結晶
粒径を約500μmに粗大化させて高い磁束密度を確保
する。この組成比率が0.35を超えると、熱延板スキ
ンパスに続く焼鈍で結晶粒の成長が不十分なため磁束密
度の劣化が大きい。熱延板の断面光顕観察によれば、M
nOの比率が0.35を超えると圧延方向に伸びた介在
物が数多く検出され、これがスキンパス圧延に続く焼鈍
での結晶粒成長を阻害していると推定される。MnOの
比率制御は製鋼段階で行う。例えば、真空脱ガス処理中
に行うフリー酸素を減ずる手段として、AlやSiの添
加を増加させてAl2 3 やSi2 Oを積極的に増やす
ことによりMnO比率を減らすことが有効である。
【0021】Snを添加する場合は、0.02%以上、
0.2%以下に制限する。Snは集合組織を改善して、
圧延方向の磁束密度を向上させるのに有効な元素である
が、0.02%未満ではこの効果がない。また、0.2
%超では熱延板スキンパスに続く焼鈍で結晶粒成長が劣
化して磁束密度が低下するため避ける。このため、範囲
を0.02〜0.2%に制限する。
【0022】その他の元素として、磁気特性に有効な元
素として知られているB,Cu,Ni,Cr,Sbなど
を微量添加しても本発明の効果を損なうものでないの
で、なんら制限するものでないが、コストの観点から、
それぞれの添加量は0.1%以下が好ましい。
【0023】次に本発明の製造方法について説明する。
熱延は、公知の条件で行う。熱延の析出物の微細化を防
止するため、スラブ加熱は低温処理がスラブ中の析出物
の固溶抑制に好ましいが、特に制限するものでない。仕
上温度は、α域でもγ域でも本発明の効果は達成でき
る。
【0024】熱延板のスキンパス圧延の圧下率は、0.
5%以上、4%以下に制限する。本発明では、スキンパ
ス圧延に続く焼鈍で、少なくとも表層部は500μm程
度以上の粗大粒が発生していることが必要で、このため
スキンパスの最少圧下率は0.5%である。0.5%未
満では、歪み誘起粒成長(Strain Induced Grain Bo-un
dary Migration)が不安定となるためである。また、ス
キンパス圧下率が大きくなると、次の焼鈍で表層部のみ
の粗大結晶が順次、内層まで粗大化するようになるが、
圧下率が大きすぎると、板厚方向全体の平均結晶粒径
は、逆に小さくなって、高磁束密度のものが得られなく
なる。この上限の圧下率が4%である。特に、好ましい
範囲は1〜3%である。
【0025】スキンパス圧延は、熱延板のスケール付き
のまま実施しても良いし、酸洗後に行うことも可能であ
る。工業的には、酸洗を省略してスキンパス圧延する方
が低コストで便利であり、この程度の圧下率では、1パ
ス程度で可能であって生産性も高い。なお、従来例の5
%以上のスキンパス圧下率が必要ない理由としては、介
在物組成やC,S,N量の厳密なコントロールが挙げら
れる。
【0026】続く連続焼鈍は、通常の温度×時間で行
う。焼鈍条件は特定するものでないが、温度は従来の8
00〜1200℃、均熱時間を10秒〜5分程度が適当
である。本発明では、この連続焼鈍で結晶粒径を粗大に
するが、低温短時間では、結晶粒径の粗大化程度が少な
くて、目的の磁性が得られない。高温長時間の焼鈍をす
れば、結晶粒径が大きくなって磁束密度が向上するが、
炉耐火物の耐久性並びに生産性の面から問題である。
【0027】次に、酸洗してから通常の冷間圧延を行っ
て、従来の板厚0.15〜0.8mmに強冷延する。この
冷間圧延は、公知のタンデム圧延、レバース圧延が採用
できる。そして公知の如く、タンデムよりもレバース圧
延のほうが圧延方向の磁束密度が高くなって好ましい
が、レバースは生産性の問題がある。
【0028】その後、脱脂してから通常の連続焼鈍を実
施して一次再結晶させる。焼鈍は従来の条件である65
0〜1200℃で良い。
【0029】最終の連続焼鈍後にスキンパス圧延を実施
する場合には、スキンパスの圧下率は従来の1〜15%
に制限する。1%未満および15%超では、スキンパス
圧延に続く出荷先での打抜き後の焼鈍で結晶粒が粗大化
せず、鉄損が不満であるので1〜15%に限定する。
【0030】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。 [実施例1]表1および表2に示す値の成分に調整した
溶鋼をスラブに鋳造した。MnO比率の制御は、RH真
空脱ガス処理での溶鋼にAl添加量を変更することで実
施した。スラブを1000℃で加熱し、仕上温度870
℃、巻取温度650℃で2.5mmの熱延板とした。この
熱延板にスケール付着のままスキンパス圧延を圧下率
2.5%で実施してから、900℃で2分の窒素中焼鈍
を施した。その後、0.5mmまでタンデム冷延し、75
0℃で1分の水素中焼鈍を実施した。実験No.1〜1
7のものは、この焼鈍板から100mm角の試料を切り出
し、750℃で2時間の窒素中焼鈍をしてから磁性測定
を行った。実験No.18のもののみ、上記の冷延後の
750℃で1分の水素中焼鈍の後、5%のスキンパス圧
延をしてから、同様に100mm角の試料を切り出し、7
50℃で2時間の窒素中焼鈍をしてから磁性測定を行っ
た。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】表1および表2に示すように、成分元素と
MnO介在物の比率とを、本発明範囲に制御したもの
は、優れた磁気特性が得られている。
【0034】[実施例2]連続鋳造したスラブを115
0℃で加熱し、熱間圧延し400℃で巻き取った。この
熱延板の成分を表3に示す。
【0035】
【表3】
【0036】本熱延板に対して、熱延スケール付着のま
ま圧下率が表4に示す条件でスキンパス圧延して、95
0℃×1分、窒素中の連続焼鈍を行い、酸洗してから
0.50mmに冷延して、脱脂後、900℃×30秒の水
素中連続焼鈍を実施した。この焼鈍板から100mm角の
試料を切り出し、750℃で2時間の窒素中焼鈍をして
から磁性測定を行った。結果を表4に併記した。
【0037】
【表4】
【0038】表4に示すように、熱延板に対する圧下率
が本発明範囲の0.5〜4%であるものは、優れた磁気
特性を示した。
【0039】[実施例3]表3に示す成分を有する熱延
板に表4に示す実験No.5のスキンパス圧下率2.5
%を実施してから、950℃×1分、窒素中の連続焼鈍
を行い、酸洗してから冷延して、脱脂後、800℃×3
0秒の水素中連続焼鈍を実施した。次いで、スキンパス
圧延を表5の条件で行って、仕上厚みを0.50mmとな
した。これから、100mm角の試料を切り出し、750
℃で2時間の窒素中焼鈍をしてから磁性測定を行った。
結果を表5に併記した。
【0040】
【表5】
【0041】表5に示す如く、本プロセスでは実施例2
に比較して低鉄損のものがえられるが、特にスキンパス
圧下率が本発明の1〜15%のもので優れた磁気特性が
得られた。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高位安定した磁気特性を特徴とする無方向性電磁鋼板が
得られた。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年10月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。すなわち (1)重量%で、C≦0.008%、Si≦4%、Al
≦2.5%、Mn≦1.5%、P≦0.2%、S≦0.
005%、N≦0.003%であって、介在物の組成比
率MnO/(SiO2 +Al2 3 +CaO+MnO)
≦0.35である熱延板に対して、圧下率0.5〜4%
のスキンパス圧延を実施してから、連続焼鈍を行い、次
いで、冷間圧延、連続焼鈍を行うことを特徴とする磁気
特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法で
ある。 (2)上記(1)の熱延板には、更にSn:0.02〜
0.2%を含有させることができる。 (3)上記(1)或いは(2)において、最終の連続焼
鈍後に圧下率1〜15%のスキンパス圧延を行うことが
できる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】介在物の組成比率MnO/(SiO2 +A
2 3 +CaO+MnO)は0.35以下に制限す
る。一般的に、酸化物系介在物の量は少ない方が結晶粒
成長し易いと言えるが、特に、本発明の熱延板への軽圧
下スキンパス工程では、介在物の組成比率が重要であ
る。酸化物系介在物の総量SiO2 +Al2 3 +Ca
O+MnOに対するMnOの比率が0.35以下にする
ことにより、熱延板スキンパスに続く焼鈍で表層の結晶
粒径を約500μmに粗大化させて高い磁束密度を確保
する。この組成比率が0.35を超えると、熱延板スキ
ンパスに続く焼鈍で結晶粒の成長が不十分なため磁束密
度の劣化が大きい。熱延板の断面光顕観察によれば、M
nOの比率が0.35を超えると圧延方向に伸びた介在
物が数多く検出され、これがスキンパス圧延に続く焼鈍
での結晶粒成長を阻害していると推定される。MnOの
比率制御は製鋼段階で行う。例えば、真空脱ガス処理中
に行うフリー酸素を減ずる手段として、AlやSiの添
加を増加させてAl2 3 SiO2 を積極的に増やす
ことによりMnO比率を減らすことが有効である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0031
【補正方法】変更
【補正内容】
【0031】
【表1】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】
【表2】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C≦0.008%、Si≦4
    %、Al≦2.5%、Mn≦1.5%、P≦0.2%、
    S≦0.005%、N≦0.003%を含有し、介在物
    の組成比率MnO/(Si2 O+Al2 3 +CaO+
    MnO)≦0.35である熱延板に対して、圧下率0.
    5〜4%のスキンパス圧延を実施してから、連続焼鈍を
    行い、次いで、冷間圧延、連続焼鈍を行うことを特徴と
    する磁気特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 上記熱延板が、更にSn:0.02〜
    0.2%を含有していることを特徴とする請求項1記載
    の磁気特性と表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 上記最終の連続焼鈍後に圧下率1〜15
    %のスキンパス圧延を行うことを特徴とする請求項1ま
    たは2に記載の磁気特性と表面性状の優れた無方向性電
    磁鋼板の製造方法。
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