JPH1150150A - 一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は冷延ストリップの脱脂条件を選択す
ることにより磁気特性の極めて優れた一方向性電磁鋼板
を安定して得る方法を提供する。 【解決手段】 Ｃ≦０．１％、Ｓｉ：２．５〜７．０％
ならびに通常のインヒビター成分を含む一方向性電磁鋼
素材を熱延し、該熱延板に焼鈍を施し、または施すこと
なく１回あるいは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延
を実施して冷延板となし、該冷延板を脱脂し、続いて昇
温段階で急速加熱を行う脱炭焼鈍を行った後、最終仕上
焼鈍を施す工程を含む一方向性電磁鋼板を製造する方法
において、前記冷延板の脱脂を電解法若しくは浸漬法で
実施するに際し、脱脂後のＳｉＯ₂付着厚みを２００オ
ングストローム以下とすることを特徴とする。前記電解
脱脂ではアルカリ液として苛性ソーダを、浸漬脱脂では
アルカリ液として苛性ソーダあるいは苛性ソーダと珪酸
ソーダの何れかを使用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２．５〜７．０％
のＳｉを含み、良好な脱炭性を有して、極めて優れた磁
気特性を持つ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】例えば、ＡｌＮやＭｎＳなどをインヒビタ
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は二次再結晶粒の
｛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。しかし、この製造方法はある程度の鉄損の低減
ははかれるのであるが、二次再結晶マクロの粒径が１０
mm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難しい。これを改善するために、鋼
板にレーザ処理を施す方法、さらに鋼板に機械的な歪み
を加える方法など、磁区を細分化する方法が開示されて
いる（特公昭５７−２２５２号公報、特公昭５８−２５
６９号公報）。

【０００４】また、二次再結晶粒をより小さくするため
に脱炭焼鈍時の加熱段階に注目し、磁気特性の向上を図
る方法が特公平６−５１１８７号公報に開示されてい
る。すなわち、該公報には、常温で圧延された鋼板（ス
トリップ）に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を施し、該鋼板を脱炭
素処理し、最終高温焼きなまし処理を施して二次成長を
行い、それによって前記鋼板が低減した寸法の二次粒子
および応力除去焼きなまし処理後も有意な変化なしに持
続する改善された鉄損を持つ製造法が開示されている。
しかし、このような製造方法により単に二次粒子を微細
化するだけでは、従来の磁区細分化なみの鉄損を得るこ
とは困難である。特に鋼板が急速加熱で急激に高温に曝
されることにより、異なった組成の酸化被膜が形成され
（ファイアライト（２ＦｇＯ・ＳｉＯ₂ ）が優先的に形
成されるようになる）、最終焼鈍においてＭｇＯ塗布に
よるフォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂ ）の形成が
必ずしも良好とならず、十分な被膜張力により優れた磁
気特性が得られないという問題がある。

【０００５】かかる問題を解決するために、最終板厚ま
で圧延されたストリップを脱炭焼鈍する直前、若しくは
脱炭焼鈍の加熱段階として、Ｐ H₂ O ／Ｐ H₂ が０．２
以下の非酸化性雰囲気中で１００℃／秒以上の加熱速度
で７００℃以上の温度へ加熱処理する方法を提案し、特
開平７−６２４３６号公報に開示している。また、急速
加熱の具体例として２対の直接通電加熱ロールを用いる
ことも提示している。この製造方法では、確かに良好な
磁気特性が得られるが、急速加熱中に鋼板表面に緻密な
酸化層を形成する場合があることがわかった。この酸化
層が形成されるとこれがバリヤーとなり脱炭作用に影響
する。すなわち、製品板での炭素含有量の低減が図れ
ず、その結果、磁気時効により製品磁気特性の劣化を生
じてしまう。また、十分な脱炭を行うために脱炭時間を
長くすれば、磁気時効の問題は解決されるが、脱炭時間
を延長することは製造コストアップになるので好ましく
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らはさらに脱
炭性に及ぼす冷延ストリップの表面状況を調べた結果、
上記したように脱炭焼鈍の急速加熱、特に通電ロールを
用いて急速加熱を行う場合における雰囲気の外に、冷間
圧延後に行う脱脂が影響することを見出だした。本発明
は冷延ストリップの脱脂条件を選択することにより磁気
特性の極めて優れた一方向性電磁鋼板を安定して得る製
造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決すべくなされたものであり、以下の構成を要旨とす
る。すなわち（１）重量で、Ｃ：０．１０％以下、Ｓ
ｉ：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一方
向性電磁鋼素材を熱延し、該熱延板に焼鈍を施し、１回
あるいは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を実施す
る方法、または、熱延板焼鈍を施すことなく中間焼鈍を
はさむ２回以上の冷間圧延を実施する方法の何れかの方
法により、冷延板となし、該冷延板を脱脂し、続いて昇
温段階で急速加熱を行う脱炭焼鈍を行った後、最終仕上
焼鈍を施す工程を含む一方向性電磁鋼板を製造する方法
において、前記冷延板の脱脂を電解法若しくは浸漬法で
実施するに際し、脱脂後のＳｉＯ₂ 付着厚みを２００オ
ングストローム以下とすることを特徴とする一方向性電
磁鋼板の製造方法であり、（２）上記工程で、脱脂液と
して、電解脱脂ではアルカリ液として苛性ソーダを、浸
漬脱脂ではアルカリ液として苛性ソーダあるいは苛性ソ
ーダと珪酸ソーダの何れかを使用することを特徴とする
一方向性電磁鋼板の製造方法であり、さらに（３）前記
の各方法で、脱炭焼鈍を行う際の昇温段階で、加熱速度
１００℃／秒以上の急速加熱を通電ロールを用いて行う
ことが良く、また、（４）上記脱炭焼鈍を行う際の昇温
段階での急速加熱で、Ｐ H₂ O ／Ｐ H₂ ＞０．２の湿水
素雰囲気中で７００℃以上の温度へ通電ロール加熱処理
することができる。

【０００８】上記電解脱脂にはさらに、炭酸ソーダ、リ
ン酸ソーダ等の何れか一方または双方を添加しても良
く、また、必要に応じて反応促進剤として界面活性剤を
添加することができる。さらに、上記脱脂処理にスプレ
ー脱脂やブラッシング脱脂の何れか一方または双方を組
み合わせても良い。

【０００９】冷延後の脱脂において、電解脱脂を行う場
合には各種ソーダ液が用いられるが、特に脱炭焼鈍の際
の急速加熱との関係で脱脂液を選択する必要がある。す
なわち、電解脱脂の場合に脱脂液にアルカリ液として珪
酸ソーダを用いると、電解中に発生したＳｉＯ₂ イオン
がストリップ表面に厚く付着し、急速加熱時に濃縮して
密着皮膜となるため、脱炭焼鈍時にこの皮膜がバリヤー
となって鋼板中の炭素と雰囲気中の酸素との反応を抑制
する。その結果、鋼中の脱炭が進行せず、残留炭素が多
くなって磁気時効を起こし、磁性が劣化する。そのため
に、前記不都合を防止し得る脱脂液として苛性ソーダを
使用することが良く、これにより、脱脂後に付着するＳ
ｉＯ₂ の厚みを２００オングストローム以下と薄くして
脱炭を促進する。

【００１０】一方、浸漬脱脂の場合にはアルカリ液とし
て珪酸ソーダを用いても電解脱脂のような現象は起き
ず、脱脂後の洗浄で珪酸ソーダは殆ど除去されるが、多
少の残留は避けられないことを考慮すると、脱脂液とし
ては苛性ソーダ単味にするか、あるいは苛性ソーダと珪
酸ソーダの組み合わせを用いることができる。これによ
り、前記電解脱脂の場合と同様脱脂後に付着するＳｉＯ
₂ の厚みを２００オングストローム以下と薄くできる。

【００１１】さらに本発明は、脱炭焼鈍の昇温過程にお
ける急速加熱を通電ロールで雰囲気を特定して行う。通
電ロールによる加熱は、ストリップを１００℃／秒以上
の加熱速度で７００℃以上の温度へ急速加熱する。この
時の加熱速度の下限を１００℃／秒としたのは、これ以
下では二次再結晶の核となる一次再結晶後での｛１１
０｝＜００１＞方位粒が減少し、微細な二次再結晶粒が
得られないからである。また、加熱処理の下限温度を７
００℃としたのは、これ以下では再結晶が開始されない
からである。

【００１２】一方向性電磁鋼板の製造工程での脱炭焼鈍
工程では、磁気時効を起こさない炭素含有量である２０
ppm 以下にまで脱炭しなければならない。そのために
は、脱炭焼鈍加熱段階においてもストリップ表面に形成
される緻密な酸化層の形成を抑制し、脱炭焼鈍時炭素と
酸素との反応が阻害されないことが必要であり、従って
急速加熱処理の雰囲気をＰ H₂ O ／Ｐ H₂ ＞０．２の湿
水素雰囲気とし、脱炭性を良好なものにする。上限は特
に規定しないが４．２以下とすることが好ましい。

【００１３】これにより引き続く脱炭焼鈍で鋼中Ｃ量が
２０ppm 以下になるように処理し、かつ、良好な一次再
結晶粒を生成させ、爾後の工程で微細な二次再結晶粒を
安定して形成する素地を作り、成品でＢ8 が１．９１
（Ｔ）以上の高磁束密度と共にＷ17/50 で０．８２W/kg
以下の極めて優れた鉄損が得られるようにする。

【００１４】

【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。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、
多す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。

【００１５】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構わない。

【００１６】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。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。

【００１７】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。

【００１８】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５〜５０
％、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
冷延圧下率は圧下率８５％以上が望ましい。下限８５％
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。

【００１９】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。

【００２０】冷間圧延されたストリップ表面には圧延時
供給された潤滑油等の圧延油が付着しているので、脱脂
が行われる。脱脂は電解法あるいは浸漬法で行われ、前
述した通りに限定されたアルカリ液が用いられる。

【００２１】脱脂されたストリップには脱炭焼鈍の昇温
段階で、通電ロールを用いて先ずストリップを１００℃
／秒以上の加熱速度で再結晶が開始される７００℃以上
の温度へ急速加熱する。なお、この急速加熱処理は前記
したように脱炭性の問題から、鋼板の雰囲気をＰ H₂ O
／Ｐ H₂ ＞０．２の湿水素雰囲気中とすることが良いこ
と前述した通りである。上記の急速加熱処理は、次に施
される脱炭焼鈍の前工程として行われても、脱炭焼鈍の
加熱段階として脱炭焼鈍工程に組み込むことも可能であ
るが、後者の方が工程数が少ないので好ましい。

【００２２】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。

【００２３】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。フォル
ステライトなどの皮膜の上には、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。

【００２４】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。

【００２５】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。Ｃ：０．０
８０％、Ｓｉ：３．２５％、Ｍｎ：０．０８％、Ｐ：
０．０１％、Ｓ：０．０２８％、Ａｌ：０．０３％、
Ｎ：０．００７％、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１１００℃×２分の焼鈍を施した後、冷間圧延で板厚
０．２２mmの冷延板を製造した。この冷延板を表１に示
す脱脂条件で脱脂した。脱脂した冷延板を８４０℃×１
２０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。

【００２６】脱炭焼鈍の加熱段階では雰囲気を水素＋窒
素で、Ｐ H₂ O ／Ｐ H₂ ：１．０とし、２対の通電ロー
ルで表１に示す加熱速度で８５０℃まで急速加熱を行っ
た。表２に脱脂方法、脱脂後のＳｉＯ₂ 付着厚み、およ
び得られた製品の時効（１５０℃×１２０hr）前・後の
磁気特性を示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表２において条件２，５，７，８，９およ
び１０は本発明例であり、１，３，４，６，８および１
０は比較例である。電解脱脂を行った条件１，３では脱
脂液に珪酸ソーダ、あるいは苛性ソーダに珪酸ソーダを
組み合わせたアルカリ液を用いているために脱脂後のＳ
ｉＯ₂ 付着厚みが厚くなり、成品のＣ量が多くなって、
磁気特性が劣化している。条件４は急速加熱の加熱速度
が遅いため、電解脱脂液に苛性ソーダ＋珪酸ソーダを用
いても脱炭量が大きく（成品Ｃが低いいため）、時効前
後の磁気特性に変化がないが、相対的に磁気特性が、特
に鉄損が劣っている。条件６は浸漬脱脂で珪酸ソーダ液
のみを用いているため脱炭量が小さく、時効後の磁性が
劣化している。条件１０は急速加熱の加熱速度が遅いた
め、浸漬脱脂液を苛性ソーダ＋珪酸ソーダとしていても
脱炭量が大きく（成品Ｃが低いいため）、時効前後の磁
気特性に変化がないが、相対的に磁気特性が、特に鉄損
が劣っている。

【００３０】これに対して本発明は、何れも成品Ｃが低
く、磁気特性（磁束密度、鉄損）は何れも優れている。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、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。

Claims (4)

【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一方向性
   電磁鋼素材を熱延し、該熱延板に焼鈍を施し、１回ある
   いは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延を実施する方
   法、または、熱延板焼鈍を施すことなく中間焼鈍をはさ
   む２回以上の冷間圧延を実施する方法の何れかの方法に
   より冷延板となし、該冷延板を脱脂し、続いて昇温段階
   で急速加熱を行う脱炭焼鈍を行った後、最終仕上焼鈍を
   施す工程を含む一方向性電磁鋼板を製造する方法におい
   て、前記冷延板の脱脂を電解法若しくは浸漬法で実施す
   るに際し、脱脂後のＳｉＯ₂ 付着厚みを２００オングス
   トローム以下とすることを特徴とする一方向性電磁鋼板
   の製造方法。
2. 【請求項２】 脱脂液として、電解脱脂ではアルカリ液
   として苛性ソーダを、浸漬脱脂ではアルカリ液として苛
   性ソーダか、あるいは苛性ソーダと珪酸ソーダかの何れ
   かを使用することを特徴とする請求項１記載の一方向性
   電磁鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 脱炭焼鈍を行う際の昇温段階で加熱速度
   １００℃／秒以上の急速加熱を通電ロールを用いて行う
   ことを特徴とする請求項１あるいは２記載の一方向性電
   磁鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 脱炭焼鈍を行う際の昇温段階での急速加
   熱で、Ｐ H₂ O ／ＰH₂ ＞０．２の湿水素雰囲気中で７
   ００℃以上の温度へ通電ロール加熱処理することを特徴
   とする請求項１，２あるいは３記載の一方向性電磁鋼板
   の製造方法。