JPS6112824A - 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 皇呈上■剋朋公国 本発明は鋼板の構成する結晶が（１１０）　　＜００１
＞方位を有し、圧延方向に磁化され易い一方向性電磁鋼
板の製造方法に関するものである。

変圧器などの電磁機器の鉄心材料には圧延方向に磁化さ
れ易い（１１０）　　＜００１＞方位から成る二次再結
晶組織を有する一方向性電磁鋼板が用いられており、最
近の電力不足、エネルギー資源の節約から、より鉄損の
良好な鉄心材料が要求されている。

従来の技術 従来、工業的に製造される一方向性電磁鋼板は、次の工
程により製造されている。即ち、電気炉、平炉法あるい
は転炉法により適正な組成を有する鋼塊を均熱炉で加熱
し分塊圧延によりスラブにするか、あるいは上記のいわ
ゆる普通造塊法に代る、溶鋼をいわゆる連続鋳造法によ
り直接または予備圧下加工してスラブにし、次いでスラ
ブを熱間圧延する。続いて、熱延板をある場合は熱処理
し、もしくは熱延板そのものを１回の冷間圧延もしくは
焼鈍を挾む２回以上の冷間圧延により最終板厚に仕上げ
、引続き脱炭焼鈍後二次結晶の完了と珠屯化を行なう最
終仕上焼鈍を施す。

磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板を得るには、より方
位の揃ったｆｌｌｏ）　　＜００１＞方位の二次再結晶
粒を安定して得ることか必要である。そのためには二次
再結晶前の鋼板中において＋１１０１　　＜００１＞方
位粒以外の一次再結晶粒の正常粒成長を抑制するインヒ
ビクーの強化と、二次再結晶の核となる方位の揃った＋
１１０）　　＜００１＞方位粒の富化が重要なポイント
であることは従来より知られている。

また、田圃らの論文［鉄と鋼Ｊ　５４，２号（１９６８
）　２２によると、３％珪素−鉄の冷延組織について総
合的な研究を行なった結果、（１１０１＜００１＞方位
粒は、適当な圧下率の冷間圧延によって＋１．１１＋　
　＜１．１２＞方位の圧延組織となり、冷延鋼板にさら
に焼鈍を施すと再び（１１０１＜００１＞方位の再結晶
組織になることが報告されている。この結果を前提にす
ると、二次再結晶の核となる（１１０１　　＜００１＞
方位粒は熱延板中に存在する（１１０）　　＜００１＞
方位粒に起因していると考えられる。事実、本発明者ら
の実験によれば熱延板中の鋼板表面層（板厚１１５層）
付近において強い集積度を示す（１１０）　　＜００１
＞方位粒が確認されており、これらの（１１０１＜００
１＞方位粒は引続く適切な圧下率の冷間圧延と焼鈍によ
り再び＋１１０）　　＜００１＞方位粒として再結晶し
上記鋼板表面層付近において（１１０１＜００１＞方位
二次再結晶核となるものである。これらの事から、三次
再結晶前の鋼板の表面層（（］近に二次再結晶の核とな
る方位の揃ったｆｌｌＯ）　　＜００１＞方位粒を富化
すると共に、中心層付近における、 （１１０１＜００１＞方位粒に蚕食され難い有害な（１
００１＜０１１＞方位粒等の粗大化を防止することが重
要である。

一方、近年最終冷延前の再結晶組織を制御する方法が試
みられるようになった。例えば特開昭５３−７１．６１
７公報に記載されたように、２回冷延法を前提にして第
一次冷間圧延後の中間焼鈍として５５０〜８００℃の温
度範囲内に３０秒〜３０分間保持する第１段中間焼鈍を
施し、続いて８５０〜１０５０℃の温度範囲内で３０秒
〜３０分間の第２段中間焼鈍を施すことにより一次再結
晶集合組織のうち二次再結晶粒として成長する（１１０
）　　＜００１＞方位粒を増加さセ、併せてこの二次再
結晶粒に蚕食され易い＋１１１．）　　＜１１２＞方位
粒を適切な量に制御しょ・）とするものである。しかし
、この方法では８５０〜１０５０℃の温度の第２段中間
焼鈍において粒界に生成するオーステナイト相により　
（１１，０＋　　＜００１＞方位を有する結晶粒成長が
阻害され、（１１０１＜００１＞方位粒の富化及び結晶
組織の均一化を得ることは困難である。また、特開昭５
８−５５５３０公報によれば熱延工程終了後最終冷延工
程終了前の工程中にＣを０．００６〜０．０２０χ脱炭
することにより結晶組織を均一化し、集合組織中＋１１
０）　　＜００１＞方位の強い集積度を得ようとするも
ので　ある。しかし、Ｃを０．００６〜０．０２０２脱
炭するだけでは十分に結晶組織を均一化し、集合組織中
に（１１０）　　＜００１＞方位の強い集積度を得るこ
とはできない。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の一方向性電磁鋼板の製造方法のうち、焼
鈍を挾む２回以上の冷間圧延により最終板厚に仕上げる
製造工程において、最終冷延前に板厚表面層付近の再結
晶粒を最適に制御する特殊な焼鈍処理を施すことにより
磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板を得んとするもので
ある。

問題点を解決するための手段及びイ’ｌＥ用一本発明の
要旨は次のとうりである。即ち珪素２゜５〜４．０％及
びその他所要の成分を含有する電磁鋼素材を、焼鈍を挾
む２回以上の冷間圧延を施して最終板厚に仕上、引続い
て脱炭焼鈍後２次再結晶の完了と純化を行なう最終仕上
焼鈍を施す一方向性電磁鋼板の製造方法において、最終
冷延前の焼鈍処理として７５０〜８７０°Ｃの温度範囲
内で焼鈍することにより、鋼板表面層付近の炭素濃度を
３００ｐμｍ以下に、また板厚中心層付近の炭素濃度を
３００ｐμｍ以上に・制御する第１段熱処理と、非酸化
雰囲気中にて８８０〜１０５０℃の温度範囲内で１０分
以下の時間保持して上記鋼板表面層における再結晶粒の
平均粒径を１７μｍ以上に制御する第２段熱処理を施す
ことを特徴とする特許 向性電磁鋼板の製造方法である。

以下、本発明の内容を詳しく説明する。

既に述べた如《、本発明者らの実験により第１図に示す
ように熱延板中の板厚１７５層付近において二次再結晶
の核となる強い集積度を示す＋１１０＋　　＜００１＞
方位粒が存在し、中心層は中心付近に二次再結晶核に蚕
食される＋１００１　　＜０１１＞方位粒等が存在する
。上記｛１１０）　　＜０１１＞方位粒の存在位置は、
例えば熱延条件等によって変り、大略板厚１／４〜１７
１０層に存在する。本発明者らはかかる第１図に示した
如き熱延板の組織に着目した。

そして第２図に示す如＜　　（１１０１　　＜００１＞
方位粒は８８０℃以上の温度で他方位粒に比べ選択的に
成長し易い特徴をもっているので、８８０℃以上の温度
で焼鈍処理を施してやることは（１１０１　　＜００１
＞方位粒の富化という点で有効な手段である。更に、板
厚表面層付近を上記の８８０℃以上の温度でフェライト
単相とし、（’１１０）　　＜００１＞方位粒の選択的
成長をし易くし、一方中心相付近をオーステナイト−フ
ェライトの２相域にし、粒界に生成されたオーステナイ
ト相によって有害な（１００）　　＜０１１＞方位粒の
成長を阻止してやることば極めて重要である。これは上
記温度範囲での焼鈍に先立ち板厚方向に表面から中心に
向かって増大ずるように炭素濃度分布を調節する脱炭処
理を施すことにより達成できるものである。

上記のことから理解される様に本発明では最終仕上焼鈍
において二次再結晶粒に成長する表面層部、例えば板厚
１７５層付近の（１１０１　　＜００１＞方位粒の富化
を目的として最終冷延前に板厚１７５層付近の｛１１０
１　　＜、００１＞方位粒を富化し、中心層付近の二次
再結晶に有害な（１００）　　＜０１１＞方位粒の粗大
化を抑制するものである。そしてこれを達成するために
第１段の脱炭熱処理により板厚１７５層付近の炭素濃度
を３００ｐμｍ以下に、中心層付近の炭素濃度を３００
ｐμｍ以上にするように炭素濃度勾配をもたせることに
より、引続く第２段熱処理の温度範囲（８８０℃以上）
で板厚１７５層付近をフェライト単相として（１１０）
　　＜００１＞方位粒の成長がし易い様にする。また中
心層付近においては、粒界にオーステナイト相を生成さ
せて二次再結晶に有害な｛１００｝　　＜ｏｉｔ＞方位
粒の成長を阻害してやるものである。なお、Ｗ．Ｃ．Ｌ
ｅｓｌｉｅ等の論文：　Ｔｒａｎｓ．　ＡＳＭ＋５３（
１９６１）７１５によると８８０〜１０５０℃の温度範
囲で鋼板は、Ｓｉ　　２．０〜４．ＯＸ（７）場合炭素
量約３００ｐμｍ以下でフェライト単相となり、炭素量
３　０　０　ｐ　ｐ’ｍ以上ではフェライト−オーステ
ナイトの２相域となる。

第１段熱処理において７５０〜８７０℃の温度範囲を決
めた理由は、８７０”Ｃより高温では脱炭が進行する前
に板表面に酸化被膜が形成され鋼板と雰囲気の界面での
炭素と酸素の反応を阻害し、脱炭速度を著しく低下させ
るために８７０℃以下で行なうものである。また、７５
０℃未満の温度では、鋼板中の炭素の鋼板表面までの拡
散速度が小さくなり、脱炭速度が著しく低下するので７
５０℃以上の温度で行なうものである。第１段熱処理で
脱炭を行なうためには雰囲気酸化度Ｐ　Ｈ　ｚｏ／　Ｐ
　Ｈ□一〇．０８〜０．７５が適当である。これはＰＨ
．Ｏ／ＰＨ２＜０．０８であると平反表面における雰囲
気中の酸素と鋼板中の炭素の酸化反応速度が遅く脱炭時
間が長《なり工業的に不利である。Ｐ　ＨｚＯ／　Ｐ　
ｌ｛Ｚ　＞　０．７０であると脱炭反応が進行する前に
板表面に緻密な酸化層が形成され脱炭を阻害してしまう
。第１段熱処理時間は鋼板の板厚、熱処理前の鋼中炭素
濃度５炭素の拡散速度による下記の拡散律速式によって
決めることかできる。

記 Ｃ＝Ｃｏｅｒｆ　　□ Ｊｏｔ ｅｒｆ（ＺＪ：　Ｇａｕｓｓ　Ｏ）ｍ走閃数引続く第２
段熱処理は第１段熱処理の後ずみやかにかつ連続的に施
されても、第１段熱処理の後、一旦冷却されその後施さ
れてもよい。第２段熱処理の温度範囲８８０℃以上の温
度でフェライト単相の板厚表面相付近において（１１０
）　　＜００１＞方位粒を選択的に成長させることがで
き、かつ組織の均一化を達成できる。中心層においては
フェライト−オーステナイトの２相域になり結晶粒界に
生成するオーステナイト相は中心層に多く存在する二次
再結晶に有害な＋１００）　　＜０１１＞方位粒の成長
を阻止することができる。しかし、１０５０℃を越える
と正常粒成長を抑制するインヒビター硫化マンガン、硫
化銅、窒化アルミ等の粗大化をまねき二次再結晶を不安
定にしてしまう。よって、第２段熱処理の温度範囲を８
８０〜１０５０℃とした。また、８８０〜１０５０°Ｃ
における保定時間としては実質１秒以上１０分間以下に
限定した。理由は、それより長時間の場合には磁気特性
が劣化することがあるほか生産性が低下するため実用的
でない。なお、第２段熱処理の雰囲気を酸化雰囲気にす
ると加熱温度が高いため表面に過剰の酸化皮膜が形成し
、引続く最終冷延においても酸化皮膜をこわすことがで
きず引続く脱炭焼鈍時のスムーズな脱炭を阻害するばか
りでなく、ひいては製品の皮膜密着性、絶縁性等の皮膜
特性を劣化させるので非酸化雰囲気にしなければならな
い。上記の技術により、最終冷延前に板厚表面層（板厚
１１５）付近の平均結晶粒径を１７μｍ以上にすること
ができ、これにより第３図に示す如く磁気特性の著しい
改善が得られるものである。

特許請求の範囲の第（２）項によるＣｕを０．０２〜０
．２％含有させると、磁気特性が更に向」ニする。Ｃｕ
を０．０２〜０．２％に限定したのは、０６０２％以下
になると硫化銅の必要な析出量が確保できなくなり、０
．２％を越えると熱延工程中に発生し７たミルスゲール
が酸洗しにくくなり経済的でないからである。

また、本発明インヒビターとして硫化マンガン。

硫化銅を使用した一方向性電磁鋼板に限らず特許請求の
範囲第（３）項に示したようにＳｎ　、　Ｍｏ　、　Ｓ
ｂ　、　Ａｓ　。

Ｂｉ　、　Ｔｉ　、　Ｂ　　、　ＡＩ　、　Ｓｅ　、　
Ｔｅ　、　Ｚｎ　、　Ｐｂ　、　Ｎｉ元素の一種又は二
種以上を０．１％以下をインヒビクーとして併用した場
合も、二次再結晶前の組織を改善するという意味におい
て効果がある。この場合、含有量が０．１％以上になる
とインヒビター効果が強くなりすぎて、特性の劣化をま
ね（からである。

以下にその他の限定理由、並びに適正条件について説明
する。

先づ成分組成においてＣ量を０．０３０−０．０８５％
にし７たのは、Ｃ量が０．０３０χ未満であると、中間
焼りＩＬの第１段熱処理で中心層付近の炭素濃度を３０
０ｐμｍ以上にすることができないので、特許請求の範
囲第（」）項による板厚方向の炭素濃度分布からはずれ
る。０．０８５χを越えると特許請求の範囲第（１１項
による板厚方向の炭素濃度分布を得るには、中間焼鈍の
第１段熱処理時間が長くなり経済的に不利となるたけで
なく、脱炭焼鈍での脱炭が十分行なえず、成品において
磁気特性が劣化する。

Ｓｉを２０〜４．０％にしたのは、ＳＩ　は素材の固有
抵抗を高め方向性電磁鋼板の鉄損を向上させるためＱこ
必要な元素であり、２．０％未満では良好な鉄損が得ら
れず、４．０％を越えると脆性が問題となり冷間圧延が
不可能になるためである。Ｍｎ。

Ｓは２次再結晶粒の成長に対して重要なインヒビター効
果をもつ析出分散相を形成するもので、Ｍ　ｎ　０．０
３０χ未満、Ｓ　０．０１０％未満では、析出分散相と
しての硫化マンガンの絶体量が不足し２次再結晶の発達
が不十分となる。一方Ｍｎ　　０．０９０超、Ｓが０．
０６０χ超になると、通常のスラブ加熱温度（１２００
〜１４００℃）ではＭｎ、Ｓが十分に固溶せず、適切な
析出分散相が得られず、十分な２次再結晶の発達が得ら
れ難い。

爽鞭桝 以下、本発明を実施例により説明する。

実施例Ｉ Ｃ０．０４４％、Ｓｉ３．２０％、Ｍｎ　　０．０５７
％、Ｓｏ、０２６％を含有する連続鋳造片を熱間圧延し
て２、Ｏｌ厚みの熱延板を得た。これを１０００°ｃ×
８０秒間焼鈍した後、酸洗して第１回路間圧延により０
．６４ｍ１の中間板厚となした。次いで中間焼鈍の第１
段焼鈍処理として８５０℃×３分間焼鈍した。雰囲気の
酸化度をＰＩ４□０／ＰＨ２＝Ｏ〜０．３まで変化させ
て脱炭量を制御した。その後、直ちに非酸化雰囲気中で
１０００’ＣＸ　１分間焼鈍した後、最終冷延を施し板
厚０．２３＋ｎに仕上げた。次いで、脱炭焼鈍を施した
後焼鈍分離離剤を塗布し、最終焼鈍として８００℃以上
を１０°ｃ／ｈで昇温し二次再結晶を完了させ１２００
℃×１５時間で十分純化させた。

以上実施例１により得られた製品の磁気特性、中間焼鈍
後の板厚１７５層付近の炭素濃度及び平均結晶粒径と中
心層付近の炭素濃度を調べた結果を第１表に示す。

以下余白 第１表からこの発明によれば磁気特性の優れた一方向性
電磁鋼板が得られることが明らかである。

実施例２ Ｃ０．０５７％、Ｓｉ３．５０％、Ｍｎ　０．０５９％
、Ｓｏ、０２７％、Ｃｕ　０．１７％を含有する連続鋳
造鋳片を熱間圧延して２．０ｍ１１ｙ、みの熱延板を得
た。これを１０００℃Ｘ８０秒間焼鈍した後、酸洗して
第１回路間圧延により０．６４ｍｍの中間板厚となした
。次いで中間焼鈍を次の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の３方法に
分けて処理した。

（Ａ）　酸化性雰囲気中で、８５０℃×３分間焼鈍した
（第４図の・）。

（Ｂ）非酸化性雰囲気中で８５０℃×３分間焼鈍し、直
ちに非酸化雰囲気中で１０００°Ｃ×１分間焼鈍したく
第４図の△）。

（Ｃ）酸化性雰囲気（Ｐ　ＨｚＯ／　Ｐ　）ｌｚ　＝　
０．１５＞中で８５０°Ｃ×３分間焼鈍し、直ちに非酸
化性雰囲気中で９５０〜ｂ （第４図のＯ）。

上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の焼鈍処理後、最終冷延を施し
板厚０．２３ｕ＋に仕上げた。次いで脱炭焼鈍を行なっ
たのち焼鈍分離剤を塗布した後、最終焼鈍として８００
℃以上を１０℃／ｈで昇温しで二次再結晶を完了させ、
１２００℃×１５時間で十分純化させた。

以上実施例２により得られた製品の磁気特性、中間焼鈍
後の板厚１７５層付近の炭素濃度及び平均結晶粒径と中
心層付近の炭素濃度を調べた結果を第２表と第４図に示
す。

以下余白 第２表、第４図から、この発明によれば磁気特性の優れ
た−・方向性電磁鋼板が得られることが分かる。

実施例３ ｃ　０．０５４％、Ｓｉ３．４９％、Ｍｎ　０．０６０
％、Ｓｏ、０２７％、Ｃｕ　０．１０％、Ｓｎ　０．０
８％を含有する連続鋳造鋳片を熱間圧延して２．０鰭厚
みの熱延板を得た。これを１０００”Ｃ×８０秒間焼鈍
した後、酸洗して第１回路間圧延により０．６４ｍの中
間板厚となし７だ。次いで最終冷延前焼鈍を次の（Ａ）
（＋３）の２方法に分けて処理した。

（Δ）酸化雰囲気中で８５０℃×３分間焼鈍しまた。

（Ｂ）焼鈍雰囲気の酸化度を１１）　Ｈ７０／　Ｉ−’
　ＩＩ、２　＝　０〜０．３０まて変化させ、８５０°
ＣＸ３分間焼鈍した後直ちに非酸化雰囲気中で１０００
℃×１分間焼鈍した。

ト記（）い（＋３）の焼鈍処理後、最終冷延を施し７板
厚０２３鰭に仕上げた。次いで脱炭焼鈍を施した後、焼
鈍分離剤を塗布し、最終焼鈍とＬ７て８５０℃×５０時
間均熱して二次再結晶を完了させ、１２００℃×１５時
間で十分純化させた。

以上実施例３により得られた製品の磁気特性、中間焼鈍
後の板厚１１５層付近の炭素濃度及び平均結晶粒径と中
心層付近の炭素濃度を調べた結果を第３表に示す。

以下余白 第３表から、この発明によれば磁気特性の優れた一方向
性電磁鋼板が得られる。

効果 本発明によると熱延板の板厚表面層付近のｆｌｌｏ）　
　＜００１＞方位粒を発達させることにより、低鉄損及
び高磁束密度を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱延板の組織で、χ線により極密度を測定した
結果を示す図である。第２図は最終冷延前に酸化雰囲気
中で８５０℃×３分間焼鈍後と次の第２段熱処理温度と
板厚１７５層の組織を調査した結果で、８８０層以」二
の温度で（１１０）方位の集積度が増加することを示し
ている。第３図は、仕上板厚０．２３ｆｆｉ＋ｎにおけ
る最終冷延前の板厚１７５層の炭素濃度、平均結晶粒径
と磁性の関係を示したものである。第４図は、仕上板厚
０．２３ｍ１における中間焼鈍条件と磁気特性の関係を
示したものである。 第１図 表面 厚　　　さ　　　　　　　　　　　（ｍｍ）第２図 焼鈍温度　（°Ｃ） 第３図 δ゛ワ４ホ占δら木Ｊ住

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ０．０３０〜０．０８５％、Ｓｉ２．０〜４．０
   ％、Ｍｎ０．０３０〜０．０９０％、Ｓ０．０１０〜０
   ．０６０％を基本成分とする珪素鋼素材を熱間圧延によ
   り熱延板とした後、焼鈍を挾む２回以上の冷間圧延を施
   して最終板厚に仕上、引続き脱炭焼鈍後最終仕上焼鈍を
   施す、一方向性電磁鋼板の製造方法において、上記最終
   冷延前の焼鈍処理として脱炭雰囲気中にて７５０〜８７
   ０℃の温度範囲内で鋼板表面からの脱炭量を制御して板
   厚表面層付近の炭素濃度を３００ｐμｍ以下、中心層の
   炭素濃度を３００ｐμｍ以上にする第１段熱処理と、非
   酸化性雰囲気中にて８８０〜１０５０℃の温度範囲内で
   １０分以下の時間保持し、板厚表面層付近における再結
   晶粒の平均粒径を１７μｍ以上にする第２段熱処理を施
   すことを特徴とする磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板
   の製造方法。 ２、珪素鋼素材にＣｕを０．０２〜０．２％含有させる
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、珪素鋼素材にＳｎ、Ｍｏ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｔｉ
   、Ｂ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｎｉ元素の内、
   １種又は２種以上を各０．１％以下含有させる特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。