JPS61166923A - 軟磁気特性に優れた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】 （産業上の利用分野〕 本発明は優れた軟磁気特性を有する電磁鋼板を工業規模
で製造する方法に係るものである。

〔従来の技術〕

珪素鋼板は優れた軟磁気特性を有するため、従来から電
力用の磁心として、或は回転機に大量に使用されてきた
。この珪素鋼板において、珪素の添加量が多い程軟磁気
特性は向上し、６．５１でピークを示すことが知られて
いる。

しかしながら、鋼中の珪素含有量が４．０１よりも多く
なると伸びが急激に低下するために通常の冷間圧延が出
来ず、高珪素鋼の薄板を工業的に安定して製造すること
は従来困難とされていた。

このような高珪素鋼薄板の製造に関して、従来から幾つ
かの方法が提案されている。石板らは熱間鍛造後の熱間
圧延条件を適切に選定することにより、高珪素鋼の冷間
圧延がある程度可能になることを報告している（石板ら
：日本金属学会誌ｖｏ１．３Ｇ　（１９６ｇ　）　ｋ　
６　）。

すなわち、彼らは１〜７％珪素を含有する合金を大気中
で高周波溶解し５０１ｍ角のインゴットにした後、それ
らを厚さ１５瓢まで熱間鍛造し、その試験片の表面を切
削してｌ１ｍ厚さとした後、１０００“０．８５Ｇ’０
．７５０’０でそれぞれ１−厚さまで、また７５０”０
で５閣厚さまで恒温熱間圧延した後ａ　ｏ　ｏ　”ｏで
１■厚さまで、また７　５０　℃で５鴫厚さまで恒温熱
間圧延した後３ｍ厚さまで６００”０で恒温熱間圧延し
、その後４５０°０で１ＩＩＩＩ厚さまで恒温熱間圧延
し、次にそれらのサンプル、を酸洗・冷間圧延して割れ
の発生の様子を観察することにより冷間圧延性におよぼ
す熱間圧延条件の影響を調べた。この報告ζこよれば、
珪素含有量約４．７係以下では熱間圧延条件に関係なく
冷間圧延可能であり、珪素含有−ｔｓ慟前後では熱延板
の側端部（耳）をせん断すれば熱間圧延条件に関係なく
冷間圧延可能である。しかしながら、約６ｓ以上の珪素
を含む鋼板では熱間圧延温度によってその後の冷間圧延
性が異なり、特に珪素含有量６．　Ｉｓ　％付近の鋼で
は６００〜７５０°０で恒温熱間圧延を行なうことによ
り、冷間で圧延することが可能になると報告している。

一方、高珪素鋼の薄板を製造する方法として、このよう
な圧延による方法以外に超急冷凝固法（通常、冷却速度
は１０”Ｏ／　８６４４以上）と称される方法も知られ
ている（例えば、特開昭５９−１６９．２６号）。この
方法に従えば、珪素を４％以上含有する高珪素鋼の薄板
を製造することが町−であり、しかも急冷による結晶粒
微細化により得らｎた薄板をある程度冷間圧延すること
もできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、石板らの方法で高珪素鋼の薄板を工業的
に製造するためには、精錬後の溶鋼を造塊法によりイン
ゴットとし、それらを再加熱後熱間鍛造し、その後恒温
で熱間圧延を施す必要がある。　　　　　　　　　　　
　　１このような製造方法ζζは以下に述べる問題点が
ある。

まず、この方法では、圧延前に熱間鍛造することが不可
欠であり、仮に熱間鍛造を省略すると１０００　℃以下
での圧延が不可能となる。したがって、この場合の処理
は必然的に非連続的にならざるを得ず、その結果、製造
工程が繁雑になると同時に製造コストが高くなってしま
う。

さらに、鋳造したインゴツト材を熱間鍛造すると割れが
発生するため、熱間圧延以前に表面調整を充分に行なわ
なければならない。

事実、石板らは表面調整のため約２７％（板厚１５亀か
ら１１日まで）もの切削を施している。

また、石板らの方法では冷間加工性を改善するために熱
間圧延を恒温で行なう必要があるが、そのためにはスト
リップを圧延の途中段階で再加熱しなければならず、従
来型の連続式熱間圧延機では実施することはできない。

このように製造コスト及び歩留りの点から石板らの方法
を工業規模で実施することは不可能である。

一方、超急冷凝固法は溶融金４をノズルから金属冷却移
動体の表面へ噴出、凝固させるものであり、連続的にし
かも高い歩留・りで金属薄板を製造することが可能であ
るが、この場合、得られる薄板の厚さは高々数１００μ
程度であり、また幅も約２０〜３０５１が限度であるた
めに、用途が限定されてしまうという難点がある。　″ 〔発明のＷ、要〕 石板らの方法の要点は、冷間加工性を改善するため番こ
６００〜７　ＩＳ　Ｏ℃の温度で恒温熱間圧延すること
Ｉこある。しかし、このようｌど低い温度で直ちに圧延
することはできず、熱間圧延の前処理として熱間鍛造す
ることが必要不可欠であることは既に述べたとうりであ
る。

難加工材を加工あるいは圧延する際の予備処理として鍛
造することはよく知られた方法であるが、鍛造は生産性
が低く、得られる製品の形状にも制約がある。さらに前
述したように、従来から使用されている連続式熱間圧延
機では恒温熱間圧延を行なうことが不可能であり、設備
の面からの制約も存在する、石板らの方法が実用化され
なかった理由も上述した点にあると考えられる。

本発明者等は高珪素鋼の熱間および冷間加工性に関して
種々の検討を行なった結果、インゴット或は連続鋳造ス
ラブを分塊圧延または粗圧延する際、適切な圧延条件を
選ぶことによって結晶粒の微細化が達成さ孔、それを比
較的低温で連続仕上圧延することにより冷間圧延に適し
た組織が得られることを見いだした。

本発明は上記した知見に基づくもので、Ｃ＜０．０１　
ｗｔｌ　、　８１＞４．０　ｗｔｌ　、　Ｍｒｘ＜０．
２　ｗｔｌ。

Ｓｏｔ、ＡＬ＜　２−Ｏｗｔ　４　、　Ｎ＜　０．０１
’ｗｔ　４　、残部鉄及び不可避不純物から成る高珪素
鋼のインゴット或は連続鋳造スラブを、開始温度１０５
０°０以上、材料温度１０００　℃以上、累積圧下率５
０１以上で分塊圧延または粗圧延し、次いで材料温度１
０００　℃以下、パス間時間１０秒以内、累積圧下率３
０係以上の連続圧延を行ない７００　’０以下の温度で
巻取った後、冷間圧延を施すことを特徴とするものであ
る。

以下に本発明の成分条件及び製造条件の限定理由及び作
用を詳述する。

鋼の組成 ＣＴＣは製品の鉄損を増大させ、磁気時効の主原因とな
る有害な元素であり、また加工性を低下させるため出来
るだけ少ない方が望ましい。したがって本発明ではＣ＜
ｏ、ｏｌｗｔｓ　　と限定した。

ａｔ　：　ｓｔは前述したように軟磁気特性を改善させ
る元素であり、その含有量が６．５ｗｔ％番ピークとし
て軟磁気特性が向上する。

本発明ではこれまで工業的に冷間圧延が不可能とされて
いたＳＬ＞４．０ｗｔ％の範囲を対象とし、この範囲に
限定する。

Ｍｎ　：　Ｍｎは鋼中不純物としてのＳを固定するため
に添加される。ただしＭｎ量が増加すると加工性が劣化
すること、さらにＭｎＳが多くなると軟磁気特性に対し
て悪い影響を与えることからＭｎ＜０．２ｗｔ％とした
。

ＳｏＡ、Ａｔ：　Ａｔは製鋼時脱酸のために添加される
。ざらにＡｊ　ｌζは軟磁気特性を劣化させる固溶Ｎを
固定し、さらに鋼中に固溶することにより電気抵抗を上
昇させることが知られている。また紅を添加する ことにより、析出するＡｔＮの大きさを磁壁の移動に対
する抵抗が殆どなくなるまでに粗大化することができる
。しかしながらＡｔを多量に添加すると加工性が劣化し
、さらにコストも上昇するため８ｏＬ、ＡＬ＜２．０ｗ
ｔ％と限定する。

Ｎ：Ｎは前述したように軟磁気特性を劣化させるために
低い方が望ましい。そこで本発明ではＮ＜０．０１ｗｔ
’４と限定する。

熱間圧延条件 本発明者等は高珪素鋼の熱・冷間圧延性に関する種々の
検討を行なった結果、高珪素鋼を冷間圧延する場合、特
定の前組織を形成してやれば冷間圧延性が改善され、こ
の冷間圧延にとって好ましい組織は条件を選ぶことによ
り連続式熱間圧延によって得ることができること、また
この連続式熱間圧延を行なうためには更にその前組織を
微細化しておかなければならないとの知見を得た。

このように高珪素鋼を冷間圧延するためには、まず第一
に連続鋳造スラブ或はインゴットの結晶粒を微細化し、
次に冷間圧延にとって好ましい組織を形成させることが
必要であり、これらは熱間に右ける粗圧延（戒は分塊圧
延）及び仕上げ圧延の条件を選ぶことにより実施可能で
あることが判明した。

以下本拠明の製造条件を工程順に詳述する。

通常、高珪素鋼のインゴット或は連続鋳造スラブの結晶
粒径は数回から士数順にも及ぶ。

このような粗大粒のサンプルを石板らの提唱する６００
〜７５０　℃で恒温熱間圧延するとＳｉ量４チ材におい
ても圧下率１０チ以下でサンプル側端部から割れが入り
、熱間圧延不可能であることが判明した。

そこで、このような高珪素鋼の冷間圧延性改善には、ま
ず熱間圧延の前段階において結晶粒を微細化し、次に仕
上圧延により冷間圧延に適した熱延板組織を得ることが
必要であると考え、まず粗大粒を圧延（粗圧延または分
塊圧延）により微細化する方法について検討した。粗圧
延時変化させることのできるパラメータは圧延開始温度
、パス・スケジュール（１パス当りの圧下率・パス間時
間・累積圧下率）及び圧延終了温度である。

検討の結果、高珪素鋼を特定の圧延条件で熱間圧延する
ことで再結晶を起こさせ、これにより細粒化可能である
ことが判明した。すなわち、材料源１ｉ１０００°０以
上で累積圧下率５０３以上の圧下を加えることにより、
再結晶を利用した細粒化が可能である。これを分塊圧延
もしくは粗圧弧で実現させるためには、圧延開始温度を
Ｉ　Ｑ　５　Ｇ　℃以上とすれば良い。これは熱間圧延
時の再結晶温度の下限が１０００°０付近にあること、
更にこれ未満の温度において再結晶を起こさせるに十分
な歪みを加えると、ＳｔＺの高いサンプルでは割れが発
生し、それ以降の圧延ができなくなることによる。

第１図に再結晶挙動に及ぼす圧延開始温度の影響を８１
量との関係において示す。第１図のグラフは、第１表に
示した化学成分の厚さ２５０■の高珪素゛鋼連鋳スラブ
を、９００〜１３０　Ｇ　℃の各温度で２時間加熱後、
直ちに粗圧延を行ない、組織を顕微鏡で観察した結果得
たものである。

なお、圧延は５パスで終了し、目標粗バー板厚は３０■
とした。また圧延終了時の材料温度は（加熱温度）　１
００　℃以内であった。

第１表　化学成分（ｗｔ　’４　） 第１図から粗圧延開始温度を１０００”０以上とすれば
再結晶によって結晶粒が微細化されることがわかる。た
だし１０００〜１０５０゛０では再結晶が不完全で混粒
となるため、粗圧延開始温度は１０５０　℃以上とする
必要がある。

また、再結晶の観点からは圧延開始温度は高いほど良い
が、高珪素鋼のスラブを１３００°０以上の高温で長時
間加熱するとスケールが多量に発生し製品の歩留りを低
下させること、及び高温で圧延すると圧延途中及び冷却
時に粒成長が起こり、細粒化が不可能となること゛から
、１１００°０以上、ｉ　ｓ　ｏ　ｏ　’ｏ未満とする
ことが好ましい。

な詔、パスの圧下配分に規制はなく、上述したように１
０００　℃以上の温度範囲で累積圧下率が５０％以上と
なるような圧延をすれば再結晶する。また圧延により再
結晶を起こさせるためにＣ２軽圧下多パス圧延は効果が
少ない。これは軽圧下の場合にはｌパス当り導入される
歪みが少ないためにパス間で歪みの解放が起こり再結晶
が起こりにくくなるためである。したがって、１パス当
りの圧下量としては１０量１以上とすることが望ましい
。

次にこのように結晶粒微細化圧延を施されたス）　ＩＪ
ツブを仕上圧延する。

本発明者等は冷間圧延性に及ぼす冷間圧延性改善の影響
を調査した結果、Ｓｌを５チ以上含む高珪素鋼の冷間圧
延性は圧延前の組織に敏感であり、特に組織が圧延方向
に延びた繊維状の特段も良い冷間圧延性を示すことが判
明した。この繊維組織を得るためには圧延・加熱を繰り
返して行なう恒温熱間圧延が適していることは明らかで
あるが、前述したように、工業的規模での実施は不可能
である。本発明者等は工業規模で実施可能な繊維組織形
成条件を検討し、材料温度がＩ　Ｑ　ＯＯ℃以下。

好ましくは９００　℃以下の温度でパス間時間１０秒、
好ましくは５秒以下で連続圧延し、７０　Ｇ　’０以下
、好ましくは６００　’０以下で巻取ることにより目的
の組織が得られることを見出した。恒温圧延と連続圧延
とでは得られる組織は全く異なり、後者の場合パス間時
間を制御することにより、より広い圧延温度範囲で繊維
組織が得られることを見出した。繊維組織を得るために
は、累積圧下率を３０’１以上とする必要がある。。

第２図に仕上圧延開始温度と累積圧下率をかえて冷間圧
延性を調査した結果を示す。このグラフは第１表に示し
た厚さ２５０ｍの高珪素鋼連鋳スラブの中から調香４の
スラブを使用し、該スラブを１１００　℃に加熱した炉
中で２時間加熱した後、直ちに厚さ３０ｗまで５パスで
粗圧延し、粗圧延後１０００〜７００°０の各仕上げ圧
延開始温度まで空冷し、所定の圧下率だけ仕上げ圧延し
、次にこれらの熱延板を酸洗、冷圧して得たものである
。

この図から１０００°０以下で仕上げ圧延を開始したサ
ンプルでは圧下率を３０％以上とすることにより、冷間
圧延が可能となることがわかる。また、仕上げ圧延開始
温度は低いほど（具体的には９００°０以下）、累積圧
下率は高いほど（具体的には７０％以上）、冷間圧延性
が良くなっていることがわかる。

パスの圧下配分に規制はないが、材料温度が８００　’
０以下における累積圧下率を多くすることが繊維組織形
成に対して好ましい。

また、巻取り温度を７００　’０以下好ましくはａ　ｏ
　ｏ　’ｏ以下と限定した理由は、高温で巻取ることに
より起こる再結晶を防止するため　　　　゛　“である
。

熱間圧延後の処理条件 熱間圧延後のス）　ＩＪツブは７０　Ｇ　℃以下の温度
で回復焼鈍を行なった後、酸洗−冷間圧延することがで
きる。連続熱間圧延では幅方向の温度分布の不均一性に
起因した組織の不均一性が生じ、これが原因となって冷
間圧延時に耳割れが起こる。これを防止するため再結晶
温度以下、具体的には７００　°０以下で回復焼鈍する
ことが有効である。この回復焼鈍は冷間圧延前に行なえ
ば良いが、酸洗前に実施すれば表面酸化皮膜により脱炭
が起こり、より好ましい。

また、熱間圧延後の鋼板を酸洗し、ａＯＳ以上の累積圧
下率で冷間圧延を行ない、続いてｓ　ｏ　ｏ　’ａ以上
の温度で焼鈍することも可能である。

さらに、冷間圧延時に高圧下する場合、或は珪素含有量
が比較的高い場合などは、熱間圧延後の鋼板を酸洗しｓ
　ａ　ｏ　４以上の累積圧下率で一次冷間圧延を行なっ
た後、７００　’０以下の温度で回復焼鈍し、続いて３
０％以上の累積圧下率で二次冷間圧延を行ない、ａＯＯ
°０以上の温度で焼鈍することも可能である。

上述した冷間圧延については、連続式冷間圧延機で行な
うのが製造コスト上置も好ましいが、可逆式冷間圧延機
で１パスずつ圧延することも可能である。

なお１本発明法において冷間圧延条件・清純条件を適宜
組み合わせることにより方向性珪素鋼板を製造すること
も可能である。また珪素含有量が４％以上になると磁場
中冷却処理−ζよる軟磁性の改善効果が顕著になるため
、最終焼鈍工程あるいは焼鈍材に磁場中冷却処理を施す
ことも可能である。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を示す。

上掲第１表に示した厚さ２５０■の高珪素鋼連鋳スラブ
を連続式熱間圧延機を使用して以下の条件で熱間圧延し
た。

加　　　　　熱　　　１１０Ｇ℃Ｘ２時間粗圧延開始温
度　　　１１００“０圧 　　下　　率　　　２５０　ｍ　−３０−（８８悌）粗
圧延終了温度　　　１０２３°０．粗圧延終了後空冷仕
上げ圧延開始温度　８００　’０圧 　　下　　率　　　　３０　Ｆｌｌ＋　−３ｒｉｐｓ　
（９０’１　）仕上げ圧延終了温度　７２５°Ｏ１仕上
げ圧延終了後空冷巻　　　　　取　　　５９３°○得 られた熱延板を６５０　℃で５分間回復焼鈍し、酸洗後
８３Ｉ４冷間圧延した場合（工程Ａ）、熱延後の鋼板を
そのまま酸洗し、８３憾冷間圧延した場合（工ａＢ）、
熱延後の鋼板を酸洗後５０％冷間圧延し、その後ａ　ｓ
　ｏ　’ｏで５分間中間回復焼鈍を行ない、可変冷間圧
延を行なうことにより累積冷間圧延率を８３チとした場
合（工程Ｃ）、及び比較のため得られた熱延板を８　Ｑ
　Ｏ℃で５分間焼鈍し、冷間圧延した場合（工程Ｄ）に
ついて冷間圧延性及び冷間圧延できた材料の一部につい
てｔｏｏ。

°０で２分間焼鈍後の磁気特性を第２表に示す。

本発明では、いずれも良好な冷間圧延性が得られている
ことがわかる。

第２表 （注）　奈・・・複数回の耳の切＠（トＩＪミング）が
必要なお、この実施例で冷間圧延した板厚０．５′冑の
６．５チｓｔ珪素鋼板（調香４）を１０００゛０で２分
間焼鈍し、その後の冷却において材料温度８００“○以
下の冷却速度を１０°０／ｍｉｎとし、ａＯ，の直流磁
場を印加した。

以上の処理を行なった磁場中冷却材について磁気特性を
測定したところ、μｍ＆Ｘ　＝３６０００、Ｗｌ。ハ。

＝　０．５１　（Ｗｌ即）という良好な値が得られた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明方法によれば１従来困難と
されていた高珪素鋼（８１＞４．０％）の工業規模にお
ける冷間圧延が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は再結晶挙動に及ぼす圧延開始温度の影響をＳｉ
量との関係において示したグラフ、第２図は仕上圧延開
始温度、累積圧下率と冷間圧延性との関係を示すグラフ
である。 ンとＬｆｉと５４Σで１２ハ倉賊 （ｍ）　　Ａ−’４！ｅｆｉ’ｃｔ＆’−９ｒ、；ｖ）
１憾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｃ＜０．０１ｗｔ％、Ｓｉ＞４．０ｗｔ％、Ｍｎ＜０．
   ２ｗｔ％、Ｓｏｌ．Ａｌ＜２．０ｗｔ％、Ｎ＜０．０１
   ｗｔ％、残部鉄及び不可避不純物から成る高珪素鋼のイ
   ンゴット或は連続鋳造スラブを、開始温度１０５０℃以
   上、材料温度１０００℃以上、累積圧下率５０％以上で
   分塊圧延または粗圧延し、次いで材料温度１０００℃以
   下、パス間時間１０秒以内、累積圧下率３０％以上の連
   続圧延を行ない７００℃以下の温度で巻取つた後、冷間
   圧延等を施すことを特徴とする軟磁気特性に優れた電磁
   鋼板の製造方法。