JPS61238916A - 薄手方向性けい素鋼板の製造方法 - 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） 変圧器、モーターなどの電気機器の鉄芯材料として使用
する方向性けい素鋼板、とくに鉄損に優れた薄手方向性
けい素鋼板の製造方法に関してこの明細書では、とくに
冷間圧延段階の手順と圧延挙動に着目した開発研究の成
果を述べる。

鉄芯材料として使用される方向性けい素鋼板は、交流で
磁化された場合、鉄損と呼ばれるエネルギー消費が起こ
り、これは熱となって無駄に放散される。したがって省
エネルギーの観点から、低鉄損の鉄芯材料への要求は年
々高まりつつあり、最近欧米では鉄損の少ない変圧器を
作る場合に鉄損の減少分を金額に換算して変圧器価格に
上積みする「鉄損評価制度」が普及している。この鉄損
評価額は年々上昇しているため、変圧器メーカーの鉄損
のより低い鋼板を求める動きが強くなって来ている。

ところで一方向性けい素鋼板の鉄損は、主に渦電流損と
履歴損とからなる。最近の高級一方向性けい素鋼板では
渦電流による損失が全体の約７割を占め、鉄損の低減に
は、渦電流を減少させることが最も効果的である。

（従来の技術） 渦電流を減少させる１つの方法としてけい素鋼板中の電
気抵抗を大きくすることが有効であり、現在の製造工程
においてはけい素鋼板を加工可能な範囲にまで３ｉ含有
団を増加して電気抵抗を高めたり、製品板厚を極めて薄
い製品に加工しで（このような処理をした鋼板を薄手一
方向性けい素鋼板と呼ぶ）、電気抵抗を高めるなどの方
法が工程的に採用されている。

最近特公昭５７−２２５２号、特公昭５７−５３４１９
号各公報に開示されているように、一方向性けい素鋼板
の仕上焼鈍後の鋼板表面にレーザー照射により局部微小
歪を導入して１８０°軸幅を細分化を行なって製品の低
鉄損を図る方法が提案されている。

上述した鉄損改善方法のうちけい素鋼中のＳｉ量を増壷
した場合において、製品の表面性状の劣化、あるいは冷
間圧延途中の板割れの問題から実際の製造工程において
けい素鋼中に３．５％以上のＳｉ量を添加することが不
可能である。

次に磁区構造改善によって鉄損を低下させる、レーザー
ビーム照射法は、例えば巻き鉄芯に用いる場合には、ひ
ずみ取り焼鈍が必要なため、この焼鈍処理を行なうとレ
ーザー照射によって導入された塑性歪みが解放されて磁
区幅が広がるため、レーザー照射効果がなくなるという
欠点がある。

製品の板厚を薄くする方法は、鉄損低減の面でも最も簡
単で有利であると考えられる。従来０、３５＋＋ｕｎお
よび０．３０ｍ１１１厚の製品が数多く使用されていた
が、今日省エネの見地から板厚の薄い０．２３ｍｍ、　
　０．２０ｍｍ厚の製品がさかんに使用されるようにな
って来ている。しかし、一般に製品板厚を薄くすると２
次再結晶が不安定となって、Ｇｏｓｓ方位に強く集積し
た２次再結晶粒を発達させることは非常に困難になるこ
とは知られている通りで、この問題の解決を図ることが
重要である。

加えて最終冷延の圧下率には磁性が最も良好になる最適
圧下率が存在するため、最適圧下率を確保しかつ最終板
厚を薄くするためには、冷延−回法では熱延板厚、２回
法以上では中間板厚を薄クシなければならない。

しかしながら熱延板の板厚には薄くできる限度があり、
また途中工程板の薄手化は、以降の工程、特に連続焼鈍
により長い時間を要するためコスト増加が著しい。

さらに上述したように、最終板厚が薄くなると、最終仕
上げ焼鈍時に２次再結晶が不安定になり、特にインヒビ
ターに／ＩＮを用いた冷延−回法では良好な磁気特性を
有する製品の歩留りが著しく悪くなる。

以上の理由から現在製造工程において安定製造されてい
る製品板厚は０．２０ｍｍ程度であり、板厚０．１８ｍ
ｍ以下の薄手一方向性けい素鋼板の製造は上記の理由か
ら非常に困難であるとされている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の欠点を除去し、冷延１回法はもちろん冷延２回法
以上によっても従来なお製造に著しい困難が伴われた板
厚０．１８ｍｍ以下でしかも磁気特性のとくに優れた薄
手一方向性けい素鋼板の製造を、極めて安定に実現する
工程上の工夫を与えることがこの発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） この発明は含けい素鋼スラブを熱間圧延して得られた熱
延板に、１回または中間焼鈍を挾む２回以上の冷間圧延
を施して最終板厚としたのら、脱炭１次再結晶焼鈍を施
しついで鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから２次再結
晶焼鈍および純化焼鈍を施す、一連の工程よりなる方向
性けい素鋼板の製造方法において、 最終の冷間圧延時に少なくとも１パスにつきＣＢＳ圧延
を施し板厚を０．１８ｍｍ以下にすることを特徴とする
薄手方向性けい素鋼板の製造方法である。

発明者らは、冷間圧延時にＣＢＳ圧延 （Ｃｏｎｔａｃｔ　−Ｂ　ｅｎｄ　−５ｔｒｅｔｃｈ圧
延）を方向性けい素鋼板の冷間圧延過程に適用したとこ
ろ、従来公知の集合組織とは異なって、圧延集合組織が
著しく改善され、冷延圧下率を大きくし、従って製品板
厚を０．１８ｍｍ以下にまで簿＜シても、良好な２次再
結晶粒を安定して発達させることができ、しかもＱ　ｏ
ｓｓ方位に強く集積した２次再結晶粒でかつ結晶粒径を
微細化させることができることを見出した。

この発明の出発素材には、従来公知の一方向性けい素鋼
素材成分を用いて、従来公知の製鋼方法、例えば転炉、
電気炉などによって製鋼し、ざらに造塊−分塊法または
、連続鋳造法などによってスラブとし、これを１２７０
〜１４５０℃に高温加熱してインヒビターを解離・固溶
させた後、熱間圧延によって１゜０〜３．５ｍ１１１厚
としだ熱延板を用いる。

この熱延板は、３ｉを２．０〜４．０％程度含有する組
成であるのが好ましく、というのはＳｉが２％未満では
鉄損の劣化が大きく、また４、０％を超えると、冷間加
工性が劣化するからである。

その他の成分については、方向性けい素鋼素材成分であ
ればいずれも適用可能であるが、Ｇｏｓｓ方位に強く集
積した２次再結晶を発達させるためのインヒビターとし
てＭｎ　Ｓ、Ｍｎ　Ｓｅ　、ＡＡＮ。

Ｓｂ、ＢＮなどから選ばれる１種ないし２種以上を公知
の範囲で鋼中に含ませることが最適である。

次にこの熱延板に１回または２回以上の冷間圧延を施し
、０１１８ｍｍ以下の最終板厚とする。ここに板厚を０
．１８ｍｍ以下としたのは、０，１８１ｍをこえる製品
は従来工程でも製造可能であり１．かつこの発明により
とくに鉄損特性の優れた薄手方向性けい素鋼板の製造を
目的とするからである。

この際１次より好ましく２次冷間圧延時に、少なくとも
１パスのＣＢＳ圧延を施すことが必要である。

このＣＢＳ圧延による圧延は第１図に示すように、同径
のワークロール１．３間に、これらより小径のワークロ
ールとなる浮動ロール２を配置し、圧延する鋼板４をワ
ークロール１に巻き付けてワークロール１と浮動ロール
２との間を通した後、浮動ロール２に沿って逆方向に曲
げ、浮動ロール２とワークロール３との間を通してワー
クロール３に巻き付け、ワークロール１と浮動ロール２
との間、および浮動ロール２とワークロール３との間で
引張り曲げ圧延を行う。

なお浮動ロール２は、ワークロール１，３の中心軸を結
ぶ線から、鋼板４へ与えられている張力によって浮動ロ
ール２に作用する力の方向Ｆと逆の方向にずらして配置
しである。また鋼板へは、浮動ロール２をワークロール
１，３側へ引き寄せるのに十分な張力が与えられている
。

またワークロール１，３の直径は浮動ロール２に比し大
径であれば任意であるが、浮動ロール２の直径は１０〜
４０ｍｒｒＩが好適である。これは径が小さすぎると鋼
板の曲げ径が小さくなって破断を招きやＪく、径が大き
すぎると曲げによる効果が少なくなるためである。

ＣＢＳ圧延において１パスでの圧下率を極端に大きくす
ることは、圧延圧力が増大するため集合組織改善に好ま
しくない。ここに１パス当りの圧下率は５０％以下が好
ましい。

また全パスＣＢＳ圧延せずにＣＢＳ圧延と等速圧延を組
み合わせても良い。

全パスＣＢＳ圧延した場合は最も高圧下が可能であり、
ＡＡＮを主にインヒビターとして用いた冷延１回法では
、冷間圧延の全圧下率を９０％以上にすることも可能で
あって、仕上げ厚を０ｊ５ｆｆｌｌｌｌ程度までの薄手
製品を製造することができ、またＭｎ　Ｓｅを主にイン
ヒビターとして用いる冷延２回法でも、最終冷延での全
圧下率を８０％以上にとることが可能で、とくに中間板
厚を薄引きにすることによって、仕上げ厚を０．１０ｍ
ｍ程度の薄手製品にまですることができる。

ＡβＮをインヒビターとする現行の強冷延１回法を、中
間焼鈍処理により、冷延２回法又はＭｎＳｅをインヒビ
ターとする現行の中間焼鈍を含む２回法についてさらに
途中の中間焼鈍処理により冷延３回法として新たに適用
すれば、０．１０ｍ１Ｒ板厚以下の薄手方向性けい素鋼
板の製品を作ることも可能である。

以上の様なＣＢＳ圧延を含む冷間圧延によって、最終板
厚にした冷延板に、７５０℃以上の脱炭可能な湿水素雰
囲気による１次再結晶焼鈍を行なう。

次いで鋼板表面に主にＭｑＯからなる焼鈍分離剤を塗布
し、８００℃以上５０時間の２次再結晶焼鈍と１２００
℃、５時間以上の純化焼鈍を施して、製品とする。

（作　用） 上記の如＜ＣＢＳ圧延された薄手けい素鋼板は、圧縮応
力をあまり受けずに、剪断変形することが大きな特徴で
ある。この結果を第２図（ａ　）に、また同図（ｂ）に
は従来例の集合組織を比較して示す。これらの（２００
＞極点図を比較して明らかなように、冷間圧延板の集合
組織では、圧縮変形における安定方位である（　　１０
０）　＜ｏｋ１方位の組織が弱くなるのが特徴的である
。なお第２図（ａ　）は、ワークロール径２００１１１
ｆｌｌφ浮動ロール径１５ＩｌｌＩＩｌφ、周速比１　
：　　１，４である第１図に示した圧延要領にて０．６
１厚の鋼板を、４パスで０．１５ｍ＋ａに仕上げ、表面
から２０μｍ研磨した面における（　　２００）極点図
であり、同図（ｂ）はワークロール径１００ｍｍφの４
段圧延機を用い等速圧延にて同様に０．６ｍｍ厚の鋼板
を４パスで０．１５ｍｍに仕上げた圧延板を、上記と同
様に研磨した面の（２００）極点図である。

この発明に従いＣＢＳ圧延を行なったものは、脱炭−次
頁結晶焼鈍を施した後は、第３図（ａ　）に示すとおり
従来圧延方法の結果を掲げた同図（ｂ）と比較すると、
（１００）　（００１）の減少が著しく、ゴス方位（１
１０）　（００１＞が強く集積していることがわかる。

なお第３図（ａ＞、（ｂ）はそれぞれ第２図（ａ）、（
ｂ）と同様の冷間圧延を施した債、湿水素雰囲気中で８
００℃で５分間の脱炭−次頁結晶焼鈍を行ない、双方と
も表面から板厚方向に２０μ■研磨した面の（２００＞
極点図である。

以上かられかるとおり、ＣＢＳ圧延した試料は圧延集合
組織および脱炭−次頁結晶集合組織とも（１００）　（
００１＞のキューブ方位成分が弱くなっている。

このキューブ方位成分は、通常粒成長を抑えるインヒビ
ターと同様の作用があると考えられ、この方位成分の低
減がすなわち、通常の圧延方法に比較して大きな圧下率
で圧延しても良好な２次再結晶を発達させることができ
る理由であると考え−られる。

第４図（ａ）、（ｂ）に第３図（ａ　）の場合と同様こ
の発明の方法により圧延したものと、やはり第３図（ｂ
）の場合と同様の従来方法により圧延したものとを、２
次頁結晶焼鈍後マクロエッチした、その２次再結晶粒の
写真を示す。この発明の方法による圧延を行なったもの
は、完全に２次再結晶しているが、比較例は２次再結晶
が不完全であることが明らかである。

（実施例） Ｃ：　　０．０４５ｗｔ％、　３ｉ　　：　　３．３５
　ｗｔ％、Ｍｎ：０．０６８ｗｔ％、　３ｅ　：　　０
，０２０ｗｔ％、及びＳｂ：０．０２５ｗｔ％、を含有
する２、２ｍｍ厚の熱延板を、２等分して、−法論間圧
延で１法は０．６０＋ｎｍに、他方を１．００ｍｍに仕
上げて連続焼鈍炉で１ｏｏｏ℃、３分間の中間焼鈍を行
なった。

次いで１．００ｍｍに仕上げた鋼板を２法論間圧延で０
．３５ｍｍにまで仕上げ、再び連続焼鈍炉で９５０℃、
３分子１の中間焼鈍を行なった。

ここで先の０．６０＋ｎｍの鋼板と０．３５ｍｍの鋼板
をそれぞれ２等分し順に試料（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃおよ
び（Ｄ）に区分した。

次に試料（Ａ）と（Ｃ）をワークロール径１００ｍｍの
リバースミルを用いて圧延する一方、（Ｂ）。

（Ｄ）をワークロール径１１００１ｎ浮動ロール径２０
ｍｍとしたＣＢＳ圧延法により圧延し、ここに（Ａ）。

（Ｂ）は０．１５ｍｍ　（Ｃ）　、　　（Ｄ　）は０．
１０ｍｍに仕上げた。

その後８４０℃で５分間の脱炭焼鈍を湿水素雰囲気で行
ない、鋼板表面にＭｇＯを塗布し８５０℃で５０時間の
焼鈍を施した後、１２００℃で５時間水素気流中で箱焼
鈍を行なった。このようにして得られた製品板の磁気特
性を表１に示す。

表１ ■ ［− ■ ＩＬＬと Ｃ：　　０．０５５ｗｔ％、３ｉ：３゜２０　　ｗｔ％
、／’ｌ：０、０２５ｗｔ％、　Ｎ　：　　０，００６
５　＊ｔ％およびＳ　：　　０，０２５ｗｔ％を含有す
る１、８ｍｍ厚の熱延板を１１００℃、２分間の熱延板
焼鈍した後、素材をり等分して上記実施例１に述べた２
通りの条件により圧延を行なって、それぞれ０．１５１
ＩＩｌｌ厚に仕上げＭｇＯ型Ｏ塗布後０℃で５０時間の
焼鈍を施した后、１２００℃、５時間水素気流中で箱焼
鈍を施した。こうして得られた製品板の磁気特性を表２
に示す。

表　　２ 実施例３ Ｃ：　　０，０５５ｗｔ％、　３ｉ　　：　　３，２０
　ｗｔ％、　ＡＡ　：０．０２５ｗｔ％、　Ｎ　：　　
０．００６５　ｗｔ％、およびＳ：０．０２５ｗｔ％を
含有する３、Ｏｍｍ厚の熱延板を、１１００℃、２分間
の熱延板焼鈍した後、−法論間圧延で板厚０．７００ｍ
＋ｎまで圧延し、次いで１０５０℃、１分間の中間焼鈍
を施し、素材を２等分して実施例１に述べた２通りの条
件により、圧延を行ってそれぞれ０．１０Ｏｎ＋ｍ厚に
仕上げＭｏＯ塗布後８５０℃で５０時間の焼鈍を施した
後１２００℃、５時間水素気流中Ｃ箱焼鈍を施した。こ
うして得られた成品板の磁気特性を表３に示す。

表　　３ （発明の効果） この発明によれば、最終冷延の圧下率を大きく、最終板
厚を薄くしても、結晶方位を乱すことなくしたがって、
磁気特性、特に鉄損を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるＣＢＳ圧延要領を示す説明図、 第２図はこの発明と従来との方法によって圧延された鋼
板の表面から２０μｍ研磨した面における（　　２００
）正極点図、 第３図は、この発明と従来との方法によって圧延された
鋼板を１次再結晶焼鈍し、表面から２０μｍ研磨した面
の（２００）正極点図であり、第４図は最終焼鈍後の鋼
板をマクロエツチングして示す金属組織写真である。 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、含けい素鋼スラブを熱間圧延して得られた熱延板に
   、１回または中間焼鈍を挾む２回以上の冷間圧延を施し
   て最終板厚としたのち、脱炭１次再結晶焼鈍を施しつい
   で鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布してから２次再結晶焼鈍
   および純化焼鈍を施す、一連の工程よりなる方向性けい
   素鋼板の製造方法において、 最終の冷間圧延時に少なくとも１パスにつ きＣＢＳ圧延を施し板厚を０．１８ｍｍ以下にすること
   を特徴とする薄手方向性けい素鋼板の製造方法。