JPS627103A - 磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板の製造方法 - 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） 磁気特性の優れた１方向性珪素鋼板を工業的に安定して
有利に製造する方法に関してこの明細書では加熱炉での
スラブ加熱に由来する減量重量比率（以下焼き減り量と
云い％で示す）を指標にして、加熱炉抽出後のスラブ表
面温度を制御することの有用性に関連した開発研究の成
果を開示する。

一方向性珪素鋼板は軟磁性材料として主にトランス、そ
の他の電気機器の鉄心材料として使用され、磁気特性と
して励磁特性（Ｂ１ｏ値で代表される）が高く鉄損特性
（Ｗｌ／Ｓｏ値で代表される）が低いことが要求される
。

磁気特性の優れた材料を得るには磁化容易軸である＜Ｏ
ＯＤ軸を圧延方向に高度に揃えることが基本的に重要で
あるが、鉄損低域に対しては、２次再結晶粒径、固有抵
抗、表面被膜などが大きな影響を与えることも知られて
いる。

１９３４年にエヌ・ピー・ゴス（Ｎ、Ｐ、　Ｇａ５５）
氏によって２段冷延法による一方向性珪素鋼板の製造法
が提案されて以来、この製造法に対して数多くの改良が
加えられ励磁特性及び鉄損特性は年を追って改善されて
きた。

（従来の技術） それらのなかで特に代表的なものはＡ［Ｎをインヒビタ
ーとして利用する特公昭４０−１５６４４号公報に開示
の方法と、 ｓｂとＭｎＳ及び／またはＭｎＳｅをインヒビターとし
て利用する特公昭５１−１３４６９号公報に開示の方法
とであるが、これらの方法によりＢ、Ｏ値が１．８９Ｔ
を越える製品が得られる。

しかしながら前者は強冷紙−回法を特徴とし、ＡＩＮ析
出相を利用する方法のため高い磁束密度が得られる反面
２次再結晶粒が粗大で鉄損値が高いという欠点があった
。この問題を解消するものとして、最近に至り、特公昭
５８−５９６８号公報や同５８−２６４０５号公報にお
いてスクラッチやレーザービームにより製品板表面にそ
の圧延方向と直角に線状微小歪を数ＩＴ１ｍ間隔で導入
することにより鉄損をさらに低くする方法が提案されて
はいる。しかしながら、これらの方法は工業的規模での
実施にあたっては経済的ではない。さらに微小歪の導入
による人工粒界の形成は局部的に転位を高密度の状態に
維持する必要があるため、３５０℃以下程度の低温域で
しか安定した使用はできないという大きな欠点がある。

一方、後者のｓｂとＭｎＳおよび／またはＭｎＳｅとを
インヒビクーとして利用する方法についてもその後改良
が加えられ素材中にＭＯを複合添加（特公昭５６−４６
１３号公報、特公昭５７−１４７３７号公報）すること
により最近では磁束密度：ＥｌｌＯ値が１゜９０Ｔを超
え鉄損：Ｌｔ７ｓ。値が１．０５Ｗ／ｋｇ以下の高磁束
密度、低鉄損１方向性珪素鋼板が工業的に安定して製造
されるようになっている。

しかしながら、実際の工業的規模での製造においては次
のような問題がある。

すなわち、上述のように優れた磁気特性を有する一方向
性珪素鋼板を得るためには複雑かつ多岐にわたる工程を
必要とし、そのため各工程の最適条件は、その工程の前
までの工程処理条件や素材の組成によって変動する。

しかるに、実際の工業的規模での実施においては、ある
工程の前段までの工程処理条件の変動や素材組成の変動
さらにはその影響を正確に把握して、後工程の処理条件
をその都度変更することは一般に困難なばかりか、見掛
は上一定の条件で操業することの方が工程管理上からも
安易かつ有利なことも相まって、実際は必ずしも最適な
処理条件が満たされているとは限らず、したがって最適
条件から外れて磁気特性の低い製品が生じてしまうこと
を避は得ないのが実情である。

（発明が解決しようとする問題点） 磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板を得るには２次再結
晶粒を（１００）　＜００１＞方位へ高度に揃えること
が基本的に必要である。このように２次再結晶粒を高度
に集積させるには、最終仕上げ焼鈍工程において、この
方位以外の結晶粒の成長を強く抑制することが重要であ
る。このためＭｎＳ、　ＭｎＳｅ、　Ａ　Ｉ　Ｎ等のい
わゆるインヒビターと呼ばれる析出分散相が活用されて
いる。

２次再結晶粒の高度な集積の効果を最大限に活用するに
は、熱間圧延前のスラブ加熱時にインヒビターの析出分
散相を充分に解離固溶させ、その後の工程、すなわち熱
間圧延、冷間圧延、焼鈍工程を経て数１００Ａの微細析
出物として適量分散させることが必要である。このよう
な微細析出物を実現するための前提条件としてスラブ段
階で析出分散相と充分に解離固溶させることが必要であ
るのでスラブ加熱は通常１２７０℃以上の高温で長時間
の加熱を実施している。

ところが上述のような一方向性珪素鋼板の製造における
高温長時間のスラブ加熱はインヒビターの解離固溶には
有利であるが結晶組織的には粗大粒が発生して組織の不
均一化をまねく。この不均−組織は後に続く熱間圧延さ
らに焼鈍を含む冷間圧延処理を経てもなお充分な矯正が
できず最終仕上焼鈍による２次再結晶時に方位のずれた
２次粒となるかあるいは２次粒が発達せず微細な異常組
織となることが原因で磁気特性を損なうという問題があ
ったのである。

上記のような不均一結晶組織は熱延段階において微細均
一にしておくことが必要であって、このような不均一結
晶組織はスラブ加熱条件と密接な関係がある。

すなわちスラブ加熱が高温長時間にわたるほど、従って
、加熱による焼き減りが多いほど結晶が粗大化し不均一
組織となり、したがって、焼き減り量の多いものほど、
低温で熱延することにより結晶組織の微細化をはかるこ
とが必要である。

この発明はこの点の知見に基づくものであって、加熱に
よる焼き減り量に応じてスラブの熱延温度を制御するこ
とにより工業的規模での実施においても常に安定して優
れた磁気特性を確保することができる一方向性珪素鋼板
の製造方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） Ｃ：０．旧〜０．０６ｗｔ％、Ｓｉ：２．０〜４．０　
ｌｌｌｔ％、Ｍｎ：０．０１〜０．２　ｗｔ％　Ｍｏｎ
ｏ、　００３〜０．１ｗｔ％、Ｓｂ：ｏ、　００５〜０
．５ｗｔ％ そして、ＳとＳｅのいずれか１種または２種を合計で０
．００５〜０．１ｗｔ％ を含有する珪素鋼スラブを熱間圧延した後、冷間圧延と
中間焼鈍を適宜繰返して所要の最終製品板厚とし、次い
で脱炭・１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分
離剤を塗布して最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりな
る一方向性珪素鋼板の製造方法において、 前記熱延工程でスラブ加熱に由来して２％以上にわたる
減量重量比率Ｗに応じて下記式に示す関係に従って粗圧
延前のスラブ表面温度Ｔにつき冷却制御を加えること を特徴とする、鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方法
。

記 Ｔ＝−５０・Ｗ　　十（１２７５±７５）℃ここに、Ｔ
＝スラブ表面温度（１） Ｗ・スラブ加熱による減量重量比率（％）とする。

一般に一方向性珪素鋼板のスラブはインヒビター溶体化
のために高温で長時間加熱され加熱程度が増すほど、焼
き減り量が増すとともにその結晶組織が粗大化する傾向
にある。

一方、この２次再結晶に有害な粗大結晶粒を微細にする
とともに２次再結晶に有利な組織にする方法としては、
より低温で熱間圧延することが有効である。

したかで結晶組織の粗大化の程度を、スラブの焼き減り
量を測定することによって簡便に知りその値に応じて熱
延温度を適切に制御して２次再結晶に有利な組織にする
ことにより鉄損の低い一方向性珪素鋼板が確実に得られ
ることを見出し、この発明をなすに至ったのである。

この発明の成功は次に示す具体的実験によって導かれた
。

Ｃ：　　Ｑ　　、Ｑ４２ｖＪＬ％　、　　　Ｓ＋：３．
３０　　ｗｔ％　、　　　Ｍｎ：０．０６５ｗｔ％　。

Ｍｏ：０．０１３　ｗｔ％、　Ｓｂ：０．０２５ｗｔ％
およびＳｅ：０．０１８ｗｔ％を含む珪素鋼スラブを１
３５０〜１４００℃にわたり加熱しこのとき６水準の焼
き減り量 １．９％、２．１％、２．４％、２．７％、３．０％お
よび３．２％）に合わせた後、 （Ａ）ただちに圧延する、 （８）　１２００℃に冷却して圧延する、手法により３
パスの粗圧延後、仕上圧延することにより板厚３．０ｍ
ｍの熱延板に仕上げた。

これらの熱延板はその後、９００℃で３分間の均一化焼
鈍後に０．７８ｍｍまで一次冷延し、ついで９５０℃で
３分間の中間焼鈍を行い次に最終冷延により板厚０．３
ｍｍの鋼板に仕上げ、その後、鋼板表面を脱脂し、湿水
素中において８２０℃で３分間の脱炭焼鈍を行った後、
マグネシアを主成分とする焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布
し、８５０℃で５０時間の２次再結晶を施した後、１２
００°℃で５時間吃水素中で純化焼鈍を施した。

かくして得られた製品の磁気特性を第１図に示す。第１
図に示すようにスラブ焼き減り量が２％を超えると、加
熱後ただちに圧延したものは焼き減り量の堆加とともに
磁性が顕著に劣化するのにくらべ、加熱後１２００℃に
冷却して圧延したものは劣化が少ない。

これは、焼き減り量の多い、すなわち結晶組織の粗大な
素材は熱延温度を下げることによって組織が微細化する
とともに２次再結晶に有利となり、磁性が改善されるも
のと考えられる。

さらに発明者らは多種類の試料について、上に述べたと
ころに従いスラブ焼き減り量と適正熱延温度を検討した
ところ、第２図に示す結果が得られた。

すなわち、第２図において斜線を付した適正領域内で圧
延した場合に磁気特性が最も良好となり、その領域を上
に外れれば、すなわち焼き減り量に（らべて熱延温度が
高すぎると粗大結晶粒の微細化が不十分で２次再結晶が
不完全で磁気特性が劣る。一方、前記適正領域を下に外
れれば、すなわち焼き減り量にくらべて熱延温度が低す
ぎると、集合組織が不適切となるため、２次再結晶が不
完全となり、やはり磁気特性は劣化する。

第２図の斜線部適正領域は、粗圧延前スラブ表面温度：
Ｔ（ｔ）、スラブ加熱前後の重量差（％）について ＝５０四＋１２００≦Ｔ≦−５０糎＋１３５０なる範囲
で規定され、したがって磁気特性の優れた一方向性珪素
鋼板を得るためには、上記式の範囲を満足するように焼
き減り量に応じて熱延温度を調整することが必要である
。

なお、スラブ加熱後、所定の適正温度までの冷却方法は
空冷、水冷、ロール冷却などによる従来公知のいかなる
方法でもよいが、インヒビターの粗大化を防止するため
、できるだけ急冷をすることが望ましい。

（作　用） この発明において珪素鋼スラブの成分組成を限定した理
由について説明する。

Ｃは、０．０１νＪｔ％より少ないと熱延集合組織制御
が困難で大きな伸長粒が形成されるため磁気特性が劣化
し、一方Ｃが０．　Ｑ５ｗｔ％より多いと脱炭工程で脱
炭に時間がかかり経済的でないので０．旧〜０、　Ｑ５
ｗｔ％の範囲とする必要がある。

Ｓｌ　は、２．Ｑｗｔ％より少ないと電気抵抗が低く渦
電流損増大に基づく鉄損値が大きくなり、一方４゜０ｗ
ｔ％より多いと冷間圧延の際にぜい性われが生じやすく
なるため２．０〜４．Ｑｗｔ％の範囲内にすることが必
要である。

Ｍｎは、ｏ、　Ｑ１ｗｔ％より少ないと充分なＭｎＳｅ
の析出物を造ることが、困難となり、一方０．２ｗｔ％
より多いとＭｎＳｅの析出物を溶体化するのに加熱温度
を高くしなければならないためＭｎは０．旧〜０．２ｗ
ｔ％の範囲にする必要がある。

ＭＯについては、発明者らが先に特公昭５７−１４７３
７号公報および特公昭５６−４６１３号公報において開
示したように、０．１ｗｔ％までの少量のＭｏ添加で一
次再結晶粒成長抑制効果があり、この発明においても同
様の効果が期待できる。ＭＯが０．１ｗｔ％より多いと
熱間および冷間加工性が低下し、また鉄損が劣化するの
でＭＯは０．１ｗｔ％以下の範囲内にする必要があり、
他方０．００３ｔ＋Ｊｔ％より低いと、−次回結晶粒の
成長抑制効果が小さいためＭｏは０．００３〜０゜１ｗ
ｔ％の範囲内にする必要がある。

ｓｂは、発明者らがかって開示した特公昭３８−８２１
４号公報によれば０．００５〜０．１ｗｔ％含有され、
また同様に発明者らがさきに開示した特公昭５１−１３
４６９号公報によれば０．００５〜０．２ｗｔ％におい
て、微量のＳｅまたはＳとともに含有されることにより
、−次粒の成長が抑制されることが知られているとおり
であり、ｓｂは０．００５ｗｔ％より少ないと一次再結
晶抑制効果が少なく、一方０．５ｗｔ％より多いと磁束
密度が低下し始めて磁気特性を劣化させるので、ｓｂは
０．００５〜０．５ｗｔ％の範囲内にする必要がある。

Ｓ、Ｓｅはいずれも、０．１ｗ’ｔ％以下、なかでもＳ
は０．００８〜０．１　ｗｔ％、またＳｅは０．００５
〜０．１　ｗｔ％の範囲とする。それというのはこれら
が０．１ｗｔ％をこえると熱間および冷間加工性が劣化
し、またそれぞれ下限に満たないと、！、Ｉ　ｎ　Ｓ　
、　！、１　ｎＳｅとしての一次再結晶粒成長抑制機能
に格別の効果を生じないからであるが、すでに実験例に
ついて述べたようにＳｂ、　Ｍｏなどによる既知の一次
粒成長抑制と有利に併用し得るので、ＳおよびＳｅの下
限値は合計で０．００５ｗｔ％で足りる。

この発明においては、上述の如く珪素鋼素材中にＣ：０
．０１〜０．０３０、Ｓｉ：２．Ｏ〜４．０　ｗｔ％、
Ｍｎ：０．０１〜０．２ｗｔ％を含みかつ、Ｍｏ：０．
００３〜０．１　ｗｔ％、Ｓｂ：０．００５〜０．５　
ｗｔ％そしてＳおよびＳｅのいずれか１種または２種を
合計０．００５〜０．　ｌＱｗｔ％において含有するこ
とを基本とするが、その他に通常珪素鋼中に添加される
公知の元素、たとえばＣｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ。

Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｃｏ、　Ｎ　ｉ、　Ｓｎ、　Ｐおよび
Ａｓなどが微量含有されることも妨げない。

また酸可溶１：０．０１〜０．０９ｗｔ％、　Ｎｉ：０
．００１〜０．０１ｗｔ％またはＢ：０．００３〜０．
００５　ｗｔ％、或いはＣｕ：０．０５〜０．５ｗｔ％
の如きを含有させることによっても優れた磁気特性の製
品が安定して得られ、とくにこのうちＡ！は０．　Ｑ１
ｗｔ％以上であればＳ、ＳｅやＳｂ、！、ｔｏなどの助
成を要しないが、もとより併用も可能である。

°　この発明では上記の成分調整の上、従来公知の造塊
−分塊法あるいは連続鋳造法によってスラブを得る。

次いでこのスラブを１２７０℃以上に加熱し、ついで加
熱炉抽出後、スラブ焼き減り堡に応じて粗圧前の温度を
調整する。

このような焼き減り量測定および熱延温度の調整は連続
的に行うことが望ましい。たとえば第３図に示すように
スラブ加熱炉１の前後に重量測定器２を設けておいて加
熱前後におけるスラブ重量を連続的に測定し、その値を
プロセスコンピューター３に入力させ加熱前後のスラブ
重量の差すなわち焼き減り量を計算する。この焼き減り
量に対応して最適な熱延温度を前述の第２図に示される
適正域についてプロセスコンピューター３に判定、指示
させて、粗圧延機４の前に設けた冷却機５と温度計６か
らなるスラブ温度調整装置７によりスラブの表面温度Ｔ
を制御する。

その後、公知の常法ｊ二従って熱間圧延を施し、板厚１
．２〜５　ｍｍの熱延板゛を得、そして、必要に応じて
均一化焼鈍を経る冷間圧延をして、中間厚０．５〜１，
５．ｍｍに仕上げた後中間焼鈍を施す。

次に仕上厚は０．１５〜０．５ｍｍとする慣例に従う。

このように最終冷延を施した冷延板は次に７５０〜８５
０℃の湿水素中で脱炭・−次回結晶焼鈍を施す。この焼
鈍は鋼中のＣを除去するとともに次の最終焼鈍で（１１
０）　＜００１＞方位の二次再結晶粒を発達させるのに
有利な一次再結晶集合組織を形成させる。

次に鋼板表面にマグネシアを主成分とした焼鈍分離剤を
塗布した後、コイル状に巻き取り箱焼鈍炉を用いて最終
焼鈍を施す。最終焼鈍は（１１０）＜０（１１＞方位の
２次再結晶粒を充分発達させるために施されるものであ
り通常は箱焼鈍によって直ちに１００℃以上に昇温し、
その温度を保持することによって行われるが（１１０）
＜００１＞方位に極度に揃った２次再結晶組織を発達さ
せるためには８２０℃から９００℃程度の低温で保持焼
鈍することが有利であり、また場合によっては例えば０
．５〜ｂ 低昇温速度で、除熱焼鈍を行ってもよい。

実施例Ｉ Ｃ：０．０３５〜０．０５０ｗｔ％、Ｓｉ：３．２０〜
３．５０ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５０〜０．０８０　ｗｔ
％、Ｍｏ：０．０１０〜０．０３０　ｗｔ％、Ｓｂ：０
．０２０〜０．０３０　ｗｔ％、Ｓｅ：０．０１５〜０
．０３０　ｗｔ％を含み、残部Ｆｅおよび不可避的不純
物よりなる多種類の珪素鋼素材を１３７０〜１４００℃
で４〜５時間加熱した後スラブ焼き減り量を測定したら
２．５〜３．５％であった。そこで第２図に示される前
述の適正領域に納まるようにスラブ表面温度を制御した
。

その後ただちに常法に従って熱間圧延を施し板厚２．７
ｍｍの熱延板とし、次に１０００℃で１分間のノルマラ
イジング焼鈍を施した後、第１法論間圧延により板厚０
．８０＋ｎｍとなし、９５０　℃で３分間の中間焼鈍後
、第２法論間圧延を施して最終板厚０．３０ｍｍに仕上
げ、湿水素中において８２０℃で３分間脱炭焼鈍を行っ
た後、マグネシアを主体とする焼鈍分離剤を塗布してか
ら、８５０℃で５０時間保持、１２００℃で５時間保持
を組合せた最終仕上げ焼鈍を施し、一方向性珪素鋼板の
製品を得た。

一部スラブの焼き減り量Ｗの測定とその測定値に基づい
て粗圧延前スラブ温度の制御とを行わなかった点以外は
実施例と同様にして一方向性珪素鋼板を製造した。

上記実施例および比較例により得られた各製品の磁束密
度Ｂ、０値および鉄損Ｗ＋１５０値を測定し、その分布
状況を調べたとこ　、第４図に示す結果が得られた。

第４図から、この発明の実施例の場合には、従来法によ
る比較例とくらべて製品の磁気特性が向上し、しかもそ
の磁気特性が安定してばらつきが格段に少なくなってい
ることが明らかである。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、この発明の方法によれば
、スラブ焼き減り量を測定し、その値に応じて粗圧延を
開始するスラブ表面温度を調整することによって、確実
かつ安定して磁気特性の優れた一方向性珪素鋼板を製造
することができ、しかも工業的規模での実施についても
なんら支障がなく、高生産性を維持したまま安定して優
れた磁気特性の製品を量産し得る顕著な効果が得られる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスラブ焼き減り量と磁性の関係ｉこ及ぼす、ス
ラブ抽出後冷却の効果を示す比較グラフ、第２図はスラ
ブ焼き減り量と適正粗圧延温度との関係を示す相関図、 第３図はこの発明の方法におけるスラブ加熱から粗圧延
までの一連の工程の一例を示すブワツク図、 第４図はこの発明の実施例および従来法比較例により得
られた製品の磁気特性分布を示すヒストグラムである。 第１図 第２図 スラブ“焼さ鳩り量　Ｗ（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１〜０．０６ｗｔ％、Ｓｉ：２．０〜４
   ．０ｗｔ％Ｍｎ：０．０１〜０．２ｗｔ％Ｍｏ：０．０
   ０３〜０．１ｗｔ％Ｓｂ：０．００５〜０．５ｗｔ％ そして、ＳとＳｅのいずれか１種または２種を合計で０
   ．００５〜０．１ｗｔ％ を含有する珪素鋼スラブを熱間圧延した後、冷間圧延と
   中間焼鈍を適宜繰返して所要の最終製品板厚とし、次い
   で脱炭・１次再結晶焼鈍を施した後、鋼板表面に焼鈍分
   離剤を塗布して最終仕上げ焼鈍を施す一連の工程よりな
   る一方向性珪素鋼板の製造方法において、 前記熱延工程でスラブ加熱に由来して２％ 以上にわたる減量重量比率Ｗに応じて下記式に示す関係
   に従って粗圧延前のスラブ表面温度Ｔにつき冷却制御を
   加えること を特徴とする、鉄損の低い一方向性珪素鋼板の製造方法
   。 記 Ｔ＝−５０・Ｗ＋（１２７５±７５）℃ ここに、Ｔ＝スラブ表面温度（℃） Ｗ＝スラブ加熱による減量重量比率（％） とする。