JPS6134117A - 磁束密度が高く鉄損の低い一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】 （産業上の利用分野つ この発明は、磁束密度赤高く鉄損の低い一方向性けい素
鋼板の製造方法に関し、とくに熱間圧延の仕上げ圧延に
おいて、各パスの圧下率を調整することにより、熱延鋼
板表面近傍における（１１０）＜ｏ　０１＞方位の２次
再結晶粒の核発生を優先的に生じさせ、もって磁気特性
の有利な向上を因ろうとするものである。

（従来の技術） 一方向性けい素鋼板は、主として変圧器その他の電気機
器の鉄芯として利用され、その磁化特性が優れているこ
とすなわち磁束密度ＣＢ、。で代表さとが要求されてい
る。

このためには、第一に鋼板中の２次再結晶粒の（００１
）方位粒を圧延方向に高度に揃えることが必要でめシ、
第二には最終製品の鋼中に存在する・不純物や析出物を
できるだけ減少させる必要がある。これらの点の綿密な
留意の下で製造される一方向性けい素鋼板は今日まで多
くの改善努力によって、とくにその鉄損値は年を追って
改善され、最近では板厚Ｑ、３Ｑｍｍの製品でＷ１７１
０の値が１．０５（（の低鉄損のものも製造されている
。しかし数年前のエネルギー危機を境にして、電力損失
のより少ない電気機器を求める傾向が一段と強まり、そ
れらの鉄芯材料として、さらに鉄損の低い一方向性けい
素鋼板の製造が要請されるようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、一方向性けい素鋼板の鉄損を下げるには、 （１）　Ｓｉ含有量を高める （ｇ）　８品板厚を薄くする （８）２次再結晶粒を細かくする （４）不純物含有量を低減する （５）　　（１１０）＜ｏｏｌ）方位の２次再結晶粒を
より高度に揃える など、主に冶金学的な手法が一般に知られているが、こ
れらの手法は現行の生産手段での限界値に達し、もはや
それ以上の改善は極めて難しく、たとえ多少の改善が認
められても、その努力の割には鉄損改善の実効は僅かと
なるに至った。

これらの方法とは別に、特公昭５４−２１８６４７号公
報に開示されているように、鋼板表面に２次再結晶阻止
領域を形成させることによって２次再結晶粒を細粒化さ
せる方法が提案されている。しかしこの方法は２次再結
晶粒径の制御が安定していないため、実用的と扛云いが
たい。

一方、特公昭５８−５９６８号公報には、２次再結晶後
の鋼板の表面にボールペン状小球によって微小歪を鋼板
表面に導入することによって磁区の幅を微細化し、鉄損
を低減する技術が、さらに特公昭５７−２８６２号公報
には、最終製品板表面に圧延方向とはｔ丁直角にレーザ
ービームを数鴎間隔に照射し、鋼板表面に高転位密度領
域を導入することによシ磁区の幅を微細化し、鉄損を低
減する技術がそれぞれ提案されている。そしてまｆｃ特
開昭６７−１８８８１０号公報には、放電加工により鋼
板表層に微小歪を導入して磁区幅を微細化し、鉄損を低
減する同様な技術が提案されている。これら８種類の方
法は、いずれも２次再結晶後の鋼板の地鉄表面に微小な
塑性ひずみを導入することにより。

磁区幅を微細化して鉄損の低減を図るものでらって、均
しく実用的であり、かつ鉄損低減効果も優れているが、
鋼板の打抜き加工、せん断加工や巻き加工後のひずみ取
り焼鈍や、その他コーティングの焼付は処理の如き熱処
理によって、塑性ひずみ導入による効果が減殺される欠
点を伴う。なおコーティング処理後に微小な塑性ひずみ
を導入する場合は、絶縁性を維持するために、絶縁コー
ティングを再塗装せねばならず、ひずみ付与工程、再塗
装工程と、工程の大幅増加になり、コストアップをもた
らす不利も加わる。

そこで発明者らは、上記したような製品の磁区細分化技
術を利用して低鉄損の製品を得る従来手法より、もつと
冶金学的な手法を活用することにすなわち発明者らは、
より高い磁束密度でしがもよシ低い鉄損値を示す一方向
性けい素鋼板を得るには、従来からのＸ線回折による調
査、検討だけでは現象論的な考察しかできず不充分であ
ると考え、特開昭５５−８８６６０号あるいは実開昭５
５−８８８８４９号各公報にシーて提案いじうな走査型
電子像を用いた透過壬ツセル装置を新たに利用し。

この装置により、一方向性けい素鋼板の途中工程から採
取した熱延板、中間焼鈍板、脱炭・１次再結晶板さらに
は初期２次再結晶板などについて綿密な調査検討を行っ
た。その結果、以下に列記するような新規な知見を得た
のである。

（１）　Ｃ１１０）　（００Ｘ　）方位１７）２次再結
晶粒ノ発生源となる２次再結晶核が集積する位置は、熱
延板表面から板厚の約−程度の深さに存在する（１１０
）（ｏｏｌ）方位伸長粒（２次再結晶粒発生源）中のひ
ずみの存在しない領域から起こる。またけい素鋼中に少
量のＭＯを添加すると、この（１１０）（００１）方位
の８次再結晶核発生頻度は、従来材に比べて烏ｈａ　　
位置　ｌ　も　入 （ｇ）　（１１０）　（００１）方位の２次再結晶核発
生は、熱延からのストラフチャー・メモリーにより、１
次冷延→中間焼鈍→２次冷延→脱炭・１次再結晶焼鈍工
程へと受は継がれ、鋼板表面から８０〜６０μｍ深さに
おいて優先的に起こる。

（８）脱炭・１次再結晶焼鈍後の２次再結晶核は、数個
の（１１０）（００１）方位の１次再結晶粒が合体（８
ｕｂｇｒａｉｎ　ｃｏａｌｅｓｃｅｎｃｅ　）　してで
きた大きな結晶粒で、マトリックス粒の２〜６倍である
。

（４）２次再結晶焼鈍初期において（’１１０］（００
１）方位の大きな結晶粒が優先成長する。

以上のような知見にもとづいて発明者らは、所期した目
的達成のためにあるべき良好な（１１０）（００１）方
位の２次再結晶核の発生状態を究明すへく、スラブ加熱
から、熱間圧延の終了時までにわたって根本的な検討を
加えた。

その結果、所期した目的達成のためには、熱間圧延工程
において、熱延鋼板の表面近傍に生成する（−１１，０
）　＜００１）方位の２次再結晶粒の発生源となる結晶
核の集積度を萬めることが極めて有効であること、そし
てかかる集積度の向上は熱間仕上上げ圧延における各パ
スの圧下率の調整によって容易に達成され得ることを究
明し、かくして細粒の２次再結晶粒が効果的に発達し、
磁束密度Ｂ１゜が１．９１　Ｔ以上、鉄損Ｗ１７１５０
が０．９９Ｗ／ｋｌ以下という優れた磁気特性が得られ
ることを突き止めたのである。

この発明は、上記の知見に由来するものである。

（問題を解決するための手”段） すなわちこの発明は、Ｏ：　０．０１〜ｏ、ｏａｗｔ％
（以下率にチで示７　）　、　Ｓｉ　：　２．０〜４．
０％、　Ｉｎ：　０．０２〜０．２％、　ＭＯ：　０．
００８〜０．１０％およびＳｂ　：　０．００５〜０．
２０　’１を含みかつ、Ｓおよび３ｅのいずれか一種ま
たは二種以上合計で０．００５〜０．１ｏ　９６を含有
する組成になるけい素鋼素材スラブを、加熱後熱間圧延
し、ついで１回以上の冷間圧延を施して最終板厚とした
のち、脱炭焼鈍ついで最終焼鈍を施す一連の工程によっ
て一方向性けい素鋼板を製造するに当り、該熱間圧延の
仕上げ圧延につき、その前牛は１バス幽りの圧下率：４
０俤以上の強圧下で、一方後半はｌバス当シの圧下率：
８０チ以下の軽圧下で行うことを特徴とする磁束密度が
高く鉄損の低い一方向性けい素鋼板の製造方法である。

以下この発明を具体的に説明する。

０　０．０４５％、　Ｓｉ　３．ｆ３６％、Ｍｎ　　０
．０７１％、Ｓｅｏ、０２０％、Ｍｏ　Ｏ，０１３％お
よびＳｔ）　０．０２５チを含有するけい素鋼スラブを
１８５０℃で均熱加熱後、粗圧延および連続熱間仕上げ
圧延を行なって２．７ｗｎ厚の熱延板とした。ここに連
続熱・間仕上げ圧延は、仕上げ圧延の谷ミルの圧下率お
よび圧延終了温度を表１に示したように種々に変化させ
て行なった。

これらの熱延板は、９００℃で８分間の均一化焼鈍を施
し窺あと、圧下率約７０チの１次冷延を行ない、ついで
９５０℃で８分間の中間焼鈍を行なったのち、圧下率約
６５チの２次冷延を施して０．８７１駕厚の最終冷延板
とした。その後８２０℃の温水素中で１次再結晶を兼ね
る脱炭焼鈍を施したのち１Ｍ１０を主成分とする焼鈍分
離剤を塗布してから、８５０℃、５０時間の２次再結晶
焼鈍、ついでＨｇ雰囲気中で１１８０℃、５時間の純化
焼鈍を施した。

得られた各製品の磁気特性について調べた結果を１表Ｉ
Ｋまとめて示す。

表１から明らかなように、熱間仕上圧延が（ａ）の前段
強圧下で、しかも圧延終了温度が９００．８６０℃の条
件において、Ｂ　が１．９１　Ｔ　、　Ｗ、、５ｏが０
．９７〜ｏ、ｏａｗ／ｋｇの極めて良好な磁気特性が得
られている。

第１図に、磁気特性の良好な原因を調査するため、表１
の（ａ）−〇の条件の熱延板の表面から板厚方向−深さ
より、採取した試料を透過コツセル法を用いて詳細に解
析した金属組識写眞を示す。同図に示したところにおい
て、（１１０）（００１）方位の２次再結晶核の発生源
は、（Ａ）で示される大きな未再結晶伸長粒中のｏろる
いはＯの印で示したひずみの存在しない小領域でめった
。また・で示すＣＤ）、　（Ｊ）、　（Ｌ）および（）
（）の小さな伸長粒もまた（１１０）＜００１）方位の
結晶粒であるが。

これらの伸長粒中にはひずみが存在することから熱間圧
延の後半に形成されたものと考えられる。

以上の実験結果から、磁束密度が高く鉄損の低い一方向
性けい素鋼板の製品を得るためには、熱延板表面近傍に
０．１　ｏ）　＜ｏ　Ｏ１＞方位の大きな未再結晶伸長
粒を存在させることが不可欠でアシ、そのためには熱間
仕上げ圧延において、前段では鵬圧下して（１１０）（
００１）方位の結晶粒を優先生成させ、一方後段は軽圧
下状態にして（１１０）（００１）方位の結晶粒を再結
晶させないで伸長粒とする必要があることが究明された
のでおる。

次に、この発明における素材成分および製造工程につい
て具体的々限定理由について述べる。

Ｓｉ　：　２．０〜４．０係 Ｓｉは、電気抵抗を高めて渦電流損失に基づく鉄損を小
さくするために必要な元素であるが、２．０係未満では
充分に低い鉄損値が得られず、一方。

４．０％を超えると著しく脆くなって冷間圧延の際に脆
性割れが生じ易くなるので、２．０〜４．０％の範Ｈに
限定した。

Ｇ　：　０．０１−０．０６％ Ｃは、　０．０１チ未満では熱延集合組織制御が困難と
なって大きな伸長粒が形成されるため磁気特性が劣化し
、一方０．０６％を超えると脱炭工程に、延、凹Ｍトを
堺１　イ木８→客に外人の〒、　　＋１−（１１〜ロー
ロ６優の範囲に限定した。

Ｉｎ　：　０．０２〜０．２％ Ｉｎは、（１１０）＜００１＞方位の２次再結晶粒、の
生成をル右するインヒビターす力わち分散析出相として
のＭｎＳ　６るいはＭｎＳｅの析出に不可欠な元素でる
る。Ｉｎ量が０．０２％未満では、１次再結晶粒成長を
抑制するためのＭｎＳあるいはＭｎ５８の絶対量が不足
し不完全２次再結晶を起す。一方）（ｎ量が０．２％を
超えると、スラブ加熱時においてＭｎＳあるいはＭｎ３
ｅの解離固溶が困難となり、また仮に解離固溶が行なわ
れたとしても、熱間圧延時に析出する分散析出相が粗大
化し易く、インヒビターとしての最適なサイズ分布が損
なわれて磁気特性が劣化する。これらの理由から、Ｍｎ
は０．Ｏ２〜０．２％の範囲に限定し次。

Ｓｂ　：　０．００５〜０．２０　％、　Ｍｏ　：　０
．００８〜０．１０　％ＳｂおよびＭＯはいずれも、後
述のＳ、Ｓｅと併存することにより２次再結晶時の１次
粒の成長を抑制し、Ｄ　１０）　＜００１）方位の２次
再結晶粒の成長を促進させ、これにより製品の磁気特性
をエク一層内上させる役割を果たす。したがってこの発
明の方法に使用されるけい素鋼素材としては・後述のＳ
および／またはＳｅのほか、３１）およびＭＯを含有す
るものを用いるものとする。ただしｓｂが０．２％を超
えると冷間カロエを劣化させるとともに、磁束密度が低
下し始めて磁気特性の劣化を招き、またＭｏが０．１係
を超えると熱間加工性および冷間加工性が劣化するだけ
でなく鉄損特性が劣化する。一方ｓｂが０．００５％、
まニアｃＭｏがＯ，００８％に満たないと、それらの添
加効果に乏しいのでｓｂの含有量は０．００５〜０．２
％、ま几Ｍｏの含有量はｏ、ｏｏａ〜０．１％の範囲に
規制する必要がある。

Ｓおよび／またはＳｅ　：　０．００５〜０．１０　％
Ｓ、Ｓｅは、２次再結晶時において１次粒の成長を抑制
するインヒビタートシてのＭｎＳ、　ＭｎＳｅの形成に
必要な元素であフ、少なくともいずれか１種が含有され
ていれば良いが、その含有量が単独添加または複合添力
口いずれの場合においても０．１％を超えると熱問お↓
び冷間卯工性が劣化するので、含有量の上限は０．１　
％とし、一方含有量が０．００６％未満ではＭｎＳ　、
　ＭｎＳｅの絶対量が不足し。

インヒビターとしての機能が得られないので、含有量の
下限は０．００５　％とし友。

この＃１か、この発明で使用されるけい素鋼素材は、通
常のけ・い素鋼中に含有される不可避釣元累次とえばＯ
ｕ、　Ｏｒ、　Ｔｉ、　Ｖ、　Ｚｒ、　Ｈｂｒ　Ｔａ、
Ｃｏｔ　Ｎｉ＋Ｓｎ、　Ｐ、　ＡｓおよびＢなどが微量
含有されていても差し支えない。また製鋼工程において
脱酸剤として使用し７ｔｊＡｊが微量たとえば０．０１
％程度以下残存していてもこの発明の効果は充分に現わ
れる。

たソし通常はＡ／含有量は０．００５％程度以下でおり
、したがって特に支障はない。

次に上記の如く好適成分組成に調整したけい素鋼素材に
ついて施すこの発明の方法の各工程について、具体的に
説明する。

まずこの発明の鋼素材を溶製するには、ＬＤ転炉、電気
炉、平炉その他の公知の製鋼方法を用いることができ、
また直空処理、眞空溶解を併用しても良いことは勿論で
ある。続いてスラブ製造は、歩留り向上や工程省略によ
るコスト削減、スラブ長手刀向における成分や品質の均
−化等のために連続鋳造法を適用することが多いが、従
来の造塊−分塊法も勿論適用可能でおる。

この発明で使用される鋼素材中に含有されるＳ。

Ｓｅのいずれか１種または２種、およびＭｏ、Ｓｂ力ど
を溶鋼中に添加する方法としては、従来公知のいずれの
方法を用いても良＜、ｆｃとえばＬＤ転炉内添加、ＲＨ
脱ガス終了時添加、さらには造塊時溶鋼中添〃口などを
行うことができる。

前述のように連続鋳造もしくは造塊−分塊法によって得
られたけい素鋼スラブに対しては、素材中に含有されて
いるＭｎＳあるいはＭｎＳｅなどを解難固溶させるため
の高温加熱を施したのち熱間圧延に供するが、この熱間
圧延においては圧延中に形成される表面近傍の（１１０
）　（００１）方位の粗大な未再結晶伸長粒の優先生成
を図り、磁気特性の優れた製品を得るため、とくに熱間
仕上げ圧延の圧下率に注意を払う必要がある。すなわち
、前場　ｉ　介　ダン　１　値開　叩　ち雀ｈカ口　（
−婁凱簡朴　←げ庄鳥正　Ｓ半の圧延ミルの圧下率を８
０％以下の軽圧下とする圧延を施すのでちる。なおこの
とき圧延終了温度を９５０〜８００℃の範囲にすること
が好ましい。

このような方法で熱延された熱延板は、必要に応じ８０
０〜１１００℃での均一化焼鈍を経たのち１回の冷間圧
延で最終板厚とする１回冷延法か。

または通常８６０℃かち１０５０℃の中間焼鈍をはさみ
、最初の圧下率は５０％から８０％程度、最終の圧下率
は５０チから８５チ程度で０．２調から０．８５Ｍ厚の
最終板厚程度とする２回冷延法で冷延板とする。通常仕
上がり板厚は０　、８　ｍｍ厚とされることが多い。

最終冷延全路り、製品板厚に仕上げた鋼板は。

表面脱脂後、７８０〜８５０℃の温度範囲で湿水素中で
１次再結晶焼鈍を兼ねる脱炭焼鈍を８分〜１５程度度施
す。最終焼鈍は、（１１０）（００１）方位の２次再結
晶粒全充分発達させるために施されるもので１通常箱焼
鈍によって直ちに１０００℃以上に昇温し、その温度に
保持することによって行焼鈍分離剤を塗布してから箱焼
鈍によって施されるが、この発明において（１１０）（
００１）方位に高度に揃った２次再結晶組織を発達させ
るためには、８２０℃から９００℃の低温で保定焼鈍す
る方が有利であり、そのほかたとえは０．５〜ｂの昇温
速度での除熱焼鈍でも良い。

（実施例） 実施例１ Ｏ：　０．０４６％、　ｓｉ、　：　Ｌ８６％、Ｉｎ　
：　０．０６８％。

ＭＯ：　０．０２６％、Ｓｅ：　０．０２０％およびＳ
ｂ　：　０．０８５係を含有する連鋳スラブを１８６０
℃で加熱後、熱延して２．７　Ｍ厚の熱延板とした。こ
のときの熱延仕上げ圧延の前半のＦＦ　　および１゛８
スタンド１．２ の圧下率はそれぞれ５０係、４５％および４０チ・一方
後半のＦＦ　およびＦ６のスタンドの圧下率４．５ はそれぞれ２５％、１５％および１０％に設定した。

また圧延終了時の温度は８９０℃とした。熱延後は９５
０℃で８分間均一化焼鈍後、９５０℃で８分間の中間焼
鈍をはさんで２回の冷間圧延を施して０．８０ｍｒｎ厚
の最終冷延板とした。その彼ａｇｏ℃の湿水素中で脱炭
・１〜次再結晶焼鈍を施しタアと鋼板表面にＭ、Ｏを主
成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、８５０℃で５０
時間の２次再結晶焼鈍ついで水素中で１２００℃、５時
間の純化焼鈍を施した。

得られた製品の磁気特性は次のとおりでめった。

Ｂ　　：　１．９２Ｔ、　Ｗ　　　　：　０．９８Ｗ／
ｋｆ１０　　　　　　　　　　　　　　　１フ１５０実
施例２ Ｑ　：　０．０４７％、Ｓｉ　：　８．４２　％、　Ｉ
ｎ　：　０．０６６％。

Ｍｏ　：　０．０１８　％　、Ｓｅ　：　０．０１９％
およびｓｂ　：　０．（１２５％を含有する連鋳スラブ
を１８８０℃で加熱後、熱延して２．４ｍｍ厚の熱延板
とした。このときの熱延仕上げ条件は、前半のＦＦ　　
およびＦ８スタンド１、　　２ の圧下率はそれぞれ４５％、４６％および４５チ。

−７１半のＦ４．Ｆ、　Ｆ、のスタンドの圧下率はそれ
ぞれ２８％、１８％、８チとした。また圧延終了時の温
度は８７０℃であった。熱延後は、９００℃で８分間均
一化焼鈍後、ｏｂｏ℃で８分間の中間焼鈍をはさんで２
回の冷間圧延を施して９．３Ｑｆｉ？７Ｌ厚の最終冷延
板とした。その後８００℃の湿水素中で脱炭・１次再結
晶焼鈍を施したあと、鋼板表面にＭ、Ｏを主成分とする
焼鈍分離剤を塗布してから。

８５０℃で５０時間の２次再結晶焼鈍、ついで水素中で
１１８０℃、８時間の純化焼鈍を施した。

得られ７’Ｃ興品の磁気特性は次のとおジでおつ友。

Ｂ　　：　１．９１Ｔ、　Ｗ□７／、ｏ：　Ｑ、９７Ｗ
／Ｉｗ　。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、一方向性けい素鋼板の製造
過程において、熱間圧延工程の連続仕上げ圧延における
圧下率を調整するという簡単な操作で、従来に較べて、
磁束密度および鉄損特性の格段の向上が実現でき、有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は１表１中、（ａ）−〇の条件で熱間仕上げ圧延
を施した熱延板の１版表面から板厚方向暑。深さの位置
を透過コツセル法により解析した金属組織写眞である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１〜０．０６ｗｔ％ Ｓｉ：２．０〜４．０Ｗｔ％ Ｍｎ：０．０２〜０．２ｗｔ％ Ｍｏ：０．００８〜０．１０ｗｔ％および Ｓｂ：０．００５〜０．２０ｗｔ％ を含みかつ、 ＳおよびＳｅのいずれか一種または二種以 上合計で０．００５〜０．１０ｗｔ％ を含有する組成になるけい素鋼素材スラブを、加熱後熱
   間圧延し、ついで１回以上の冷間圧延を施して最終板厚
   としたのち、脱炭焼鈍ついで最終焼鈍を施す一連の工程
   によつて一方向性けい素鋼板を製造するに当り、該熱間
   圧延工程の仕上げ圧延につき、その前半は１バス当りの
   圧下率：４０％以上の強圧下で、一方後半は１バス当り
   の圧下率：８０％以下の軽圧下で行うことを特徴とする
   磁束密度が高く鉄損の低い一方向性けい素鋼板の製造方
   法。