JPS5974225A - 磁気特性の極めて優れた無方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の極めて優れた無方向性珪素鋼板の製造方法

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JPS5974225A
JPS5974225A JP18416582A JP18416582A JPS5974225A JP S5974225 A JPS5974225 A JP S5974225A JP 18416582 A JP18416582 A JP 18416582A JP 18416582 A JP18416582 A JP 18416582A JP S5974225 A JPS5974225 A JP S5974225A
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JP
Japan
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silicon steel
cold rolling
rolled
steel sheet
less
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JP18416582A
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English (en)
Inventor
Hiroto Nakamura
中村 広登
Michiro Komatsubara
道郎 小松原
Bunjiro Fukuda
福田 文二郎
Hiroshi Matsumura
松村 洽
Isao Ito
伊藤 庸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は磁気特性の極めて優れた無方向性珪素鋼板の
製造方法に関し、とくに鉄損が低く、磁束密度の高い高
級な無方向性珪素鋼板の有利な製造方法を提案しようと
するものである。
一般に、無方向性珪素鋼板は鉄損により格付されている
が、現在JI8規格で最高級のものはS−9級(板厚9
.35 mでW”/,。<0.95 。
W 1Is/go <2 、40 w/y,、板厚0.
50鰭でW”/,。<:1、15 、 W15/60 
<L90 ”/に,)である。ところが大型発電機など
の鉄心材料としては、電力損失の軽減のため更に鉄損の
低いすなわちS−8級〜Bー7級クラスの高級な無方向
性珪素鋼板の要求が強い。
この発明はこのような要求に有利に応えるもので、鉄損
が低く、磁束密度の高い高級無方向性珪素鋼板の製造方
法を提供することを目的とするものである。
ところで無方向性珪素鋼板の製造方法には、大別して一
回冷延法と二回冷延法とがある。
前者は熱延鋼帯を一回の冷延によって最終製品厚とした
後、連続仕上焼鈍を施す工程になるもので、コストは安
価であるが、冷延強圧下のため充分な粒成長がなされず
鉄損は比較的高い。そのため主に5−12級以下の低級
品の製造法として採用されている。
一方後者の冷延二回法は第一回目の冷延後に中間焼鈍を
施したのち再度二回目の冷延を行う工程圧なるもので、
この場合、磁気特性は中間焼鈍条件と第二回目の冷延上
に強く影響される。一般に鉄損を重視する場合には二回
目の冷間圧延すなわち最終冷延を軽圧下とし、連続仕上
焼鈍時に先に導入された歪エネルギーを利用して著しく
粒成長させ、鉄損を改善する方法が採用されている。し
かしこの方法忙よると集合組織はランダム化するために
磁束密度は低い。
大型発電機の鉄心材料としては1.5Tより高磁場での
使用に適合するよう忙磁束密度も高い材料が要求される
。この点発明者らは先に、特公昭56−22981号公
報に開示した如く、二回冷延法で最終圧下基を高くする
ことによって磁束密度が高く、鉄損の低い無方向性珪素
鋼板の製造方法を開発した。
この方法は、C: 0.020%以下、 8i : 2
.5〜8.5%、 Mn : 0.1〜0.5%および
At: 0.8〜1.0%を含む珪素鋼の熱延板林素材
につき、鋼中の酸素を0.0025%以下、硫黄を0.
OO’5%以下にし、かつ中間焼鈍をはさむ二回以上の
冷間圧延のうち最終の冷間圧下率を40〜65%とする
ことにより、鉄損が低く、磁束密度の高い高級無方向性
珪素鋼板を得ようとするものである。
この発明は、上記の製造法の改良に係り、磁束密度と共
に鉄損特性の一層の改善を図って、87〜8クラスの優
れた磁気特性をそなえる無方向性珪素鋼板の有利な製造
方法を提案するものである。
この発明は、最近の製鋼技術の長足の進歩に伴い、鋼中
に不可避的に混入する不純物を従来に比し著しく低減で
きるという新技術の下に、従来の無方向性珪素鋼板につ
いて幅広い再検討を行った結果究明されたもので、不純
物中とくにいおう(以下Sで示す)、酸素(同O)およ
び窒素(同N)を極低化した上で冷延条件を適切に制御
した場合、従来とは再結晶の挙動が異なって優れた磁気
特性が得られるという新規知見に立脚する。
すなわちこの発明は、C: 0.006重普1以下。
Si : 2.5〜4.0重量%、 A/= : 0.
25〜1.00 、fj資%およびMn : 0.1〜
1.0重量%を含む珪素鋼用素材を、常法に従って熱間
圧延し、ついで中間焼鈍をはさむ二回冷延法によって最
終板厚としたのち、連続仕上焼鈍を行って無方向性珪素
鋼板を製造するに際し、 何)!i柱材中不可避に混入する不純物のうちS。
0およびNにつき、それ1ぞれ8 : 15 ppm以
下。
0 : S Oppm以下およびN : 25 ppm
以下に抑制する、 (ロ) 中間焼鈍を、950〜1050”C,2〜15
分間の条件下に行う、および、 (ハ) 二回目の冷間圧延の圧下率を70%以上とする
、 ことを特徴とする特許 性珪素鋼板の製造方法である。
以下この発明を由来するに至った実験結果に基き、この
発明を具体的に説明する。
表1に示した成分組成になる珪素鋼熱延板を各々,第1
回冷間圧延で厚さ0.58〜1.75111に圧延し、
950゜C.8分間の中間焼鈍を施した。この中間焼鈍
後に最終圧下車が40%〜80%になるように圧下率を
種々変化させて第2回の冷間圧延を施し、いずれも厚さ
O.85 11111tに仕上げ、ついで950℃,8
分間の連続仕上げ焼鈍を施した。得られた各鋼板の最終
冷延部と磁気特性との関係について調べた結果を第1図
a 、 b ’MよびCに示す。
表1 第1図より熱延板Aは最終冷延泥が50%前後において
磁束密度B、。は最大値(B、。= 1.70 T )
を示し、鉄損w No/、o 、 W3Si、oは極小
値(W 107.、。
=0°88 ”4 、 W ”76G =2.01) 
”A )を示すことがわかる。また熱延板C,Dおよび
Eも最終冷延嘉が50%前後において磁束密度の最大値
および鉄損の極小値を示し、磁気特性に及ぼす圧下出の
依存性は熱延板Aと類似している。
これに対し、鋼中のS、OおよびNを極低化した高純度
材の熱延板Bは最終冷延基が70%以上でB50は最大
値(B、。= 1.71 ’r )を示し、W10/6
o、W1515oは極小値(W 10/、。= 0.8
2 ”/ 。
W”/、。= 1.9714.)を示した。
同図から明らかな如く、S : 15 ppm以下。
0 : 20 ppm以下、 N : 25 ppm以
下よりいずれかの成分が多く含まれていると磁気特性の
著しい改善は望めないが、S、0およびNとも極微量に
規制した熱延板Bは再結晶挙動が異なるため、高純度素
材(0<、20 ppm 、 N≦25 ppm 。
s<i5ppm)によって更に磁気特性が向上すること
が判る。
第2図a、bに、パ熱延板Aに最終冷延搗50%の冷間
圧延を施したのち連続仕上焼鈍を施した場合および熱延
板BK最終冷延藁?θ%の冷間圧延を施したのち連続仕
上焼鈍を施して得られた各珪素鋼板の(200)極点図
をそれぞれ示す。
同図によると従来の成分組成になる熱延板Aから得た製
品板は(110)(001)方位の集積が強い。一方S
、0およびNとも著しく低減した熱延板Bからこの発明
法に従い得られた製品板は(100)[0vvr]方位
の集積が強い。このような集合組織の違いは圧延方向(
Lと呼ぶ)とその直角方向(Cと呼ぶ)の磁性差として
もあられれ、この発明法に従い得られた製品板の鉄損の
方向比(C/1.、)は従来材に比べて小さく無方向性
珪素鋼板−とじては好ましい。上記のように磁気特性が
大幅に改善される理由は、S、OおよびNの低減に伴う
微細介在物や析出物の減少が仕上焼鈍時の再結晶挙動に
影響を与え、この再結晶の挙動の違いによって集合組織
が第2図すに示しような望ましい形態となるためである
ことが、数多くの実験の結果、確められている。
次にこの発明で成分組成を前記の範囲に限定した理由に
ついて述べる。
Cは、鋼中に0.005%を超えて残留すると磁気時効
(aging )により磁気特性を劣化させるためC:
 0.005%以下とした。
Slは、2.5%未満では8−8級以上の高級品の製造
は望み得す、一方4.0%を超えると冷延加工性が悪く
なるので81 : 2.15〜4.0%とした。
Atは磁気特性を向上させるためには0.25%以上必
要であるが1.00%を超えると冷延性が悪くなるので
kt : 0.25〜1,00%とした。
地は、Sによる熱間脆性を抑制するため添加されるが、
0.1%より少ないと割れを防止する効果に乏しく、一
方1.0%よりも多いと磁気特性が劣化するので、Mn
 70.1 = 1.0%とした。
S、OおよびNはそれぞれ15 ppm 、 20 p
pm。
25 ppmを超えて多く含まれると微細介在物が増え
、連続仕上焼鈍で鋼板の結晶粒を成長させる際の阻害要
因となりm1図に示したように磁性の著しいlン舛は望
めないので8 ; l 5 Lpコ以下。
0 : 20 ppm以下、 N : 25 ppm以
下にすることがとりわけ肝要である。
さて上記の如く成分調整した溶鋼は、連続鋳造により鋼
スラブに鋳造するかまたは造塊−分塊法によって鋼スラ
ブとする。かくして得た鋼スラブを公知の方法で熱間圧
延し、2.0〜3.Qmmの板厚に仕上げる 次に冷間圧延を施すが、この発明で冷延条件を前記のと
おりに限定した理由は下記のとおりである。
二回冷延法において中間焼鈍が950°C未満の温度あ
るいは2分未満の短時間での焼鈍では結晶粒が小さく、
その後に施される最終冷延、仕上焼鈍を経た製品の集合
組織K(111)成分が多く含まれるため磁気特性はS
−9級相当しか得られない。一方1050°Cを超える
温度あるいは15分より長時間の中間焼鈍では結晶粒が
過大となり、しばしば最終冷延時の板割れの原因となる
ので、中間焼鈍条件は950〜1050 ’Cの温度範
囲で2〜15分間とした。
また二回冷延法において最終冷延量を70%以上に限定
した理由は、70%未満の圧延量では後に施されろ仕上
焼鈍後に製品の集合組織は(110)(0011方位の
集積が強くなり、圧延方向(Lと呼ぶ)と直角方向(C
と呼ぶ)の特性差(C/L)が大きくなり、L、Cの平
均特性も劣化するからである。この点、最終冷延嘉が7
0%以上であると(100)(Ovw)方位の集積が増
え、磁気特性および鉄損の方向比(c/L、)とも優れ
たものが得られるため最終冷延高は70%以上とした。
次にこの発明の実施例について説明する。
実施例 転炉で溶製した溶鋼に囲式脱ガス装置を用いて脱ガス処
理を施し、ついでMn + 81 + AJ1合金を添
加して成分調整した後、連続鋳造にてスラブとした。こ
のスラブの成分は、 c : 0.004%、 Si : 8.25%、 M
n : 0.20%。
S : 0.0007%、 At: Q、56%、 P
 : 0.018%。
0 : 0.0006%、 N : 0.0010%で
あった。
このスラブを1150°Cで1時間加熱した後、厚さ9
.Qllmlに熱間圧延した。この熱延板の表面スケー
ルを酸洗で除去した後、それぞれ厚さ0.58 。
0.70 、0.88.11.17および1.750に
第一回目の冷間圧延を施し、次いで1000°CのH,
: 70%。
N、 : 80%よりなる露点5°Cの雰囲気中で5分
間の連続中間焼鈍を施した。この中間焼鈍後にそれぞれ
40.50,60.70および80%の圧延量でいずれ
も厚さ0.85jllEに第2回目の冷間圧延を施した
のち、970℃のH,: 70%。
N2: 80%よりなる乾燥雰囲気中で8分間の連続仕
上焼鈍を行った。
なお参考のため次の成分組成になるスラブを同一工程で
処理し、磁気特性を比較した。
C:0.004%、 Si : 8.20%、 Mn 
: 0.18%。
s : o、oo2o%、 At: 0.60%、 P
 : 0.012%。
0 : 0.0028%、 N : 0.0027%得
られた各鋼板の磁気特性について調べた結果を、表2に
示す。
表2 S、OおよびNの含有嫉がこの発明の適正範囲外である
参考例は、その後に適正な冷延条件で二回冷延を行った
としても得られる磁気特性は・s−s 級〜8−9級ク
ラスの鉄損特性で磁束密度も低く、また鉄損の方向比(
/L)も若干高い。また成分組成は適切でも、最終圧延
基が小さい比較例も同様である。
これに対し、この発明の製造条件をすべて満足する発明
例はS−7級の鉄損特性を示し、磁束密度も高く、また
異方性が格段に小さい優れた磁気特性を呈している。
以上述べたようにこの発明によれば、S−7級の低鉄損
で、磁束密度も高く、さらに異方性も小さい優れた磁気
特性をそなえる無方向性珪素鋼板を容易に得ることがで
き、有利である。
【図面の簡単な説明】
m1図a、bおよびCはそれぞれ二回冷延法に15/ おける最終冷延部とW  150 t W  50およ
びB11との関係を示したグラフ、 第2図aおよびbはそれぞれ従来例および発明例の(2
00)極点図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L  C: 0.005重量%以下、 8i : 2.
    5〜4.0重量%、 Al: 0.25〜1.00重量
    %およびMn ’: O01〜1.0重量%を含む珪素
    鋼用素材を、常法に従って熱間圧延し、ついで中間焼鈍
    をはさむ二回冷延法によって最終板厚としたのち、連続
    仕上焼鈍を行って無方向性珪素鋼板を製造するに際し、 (イ) 素材中に不可避に混入する不純物のうちいおう
    、酸素および窒素につき、それぞれいおう: 15 p
    pm以下、酸素: 20 ppm以下および窒素: 2
    5 ppm以下に抑制する、(ロ) 中間焼鈍を、95
    0〜1050“C,2〜15分間の条件下九行う、およ
    び、 (ハ)二回目の冷間圧延の圧下率を70%以上とする、 ことを特徴とする特許 方向性珪素鋼板の製造方法。
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