JPS63100127A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランス等の鉄芯に用いられる鉄損特性の優
れた高磁束密度一方向性電磁鋼板の製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主にトランスその
他の電気機器の鉄芯材料に使用されているもので、励磁
特性と鉄損特性が良好でなくてはならない．励磁特性を
表わす数値として通常ＢＩｌ（磁場の強さ８００Ａ／ｍ
における磁束密度）を用い、鉄損特性を表わす数値とし
てＷ　＋　？　／　Ｓ。（５０ｌ１ｚで１、７Ｔまで磁
化させた時のｌｋｇ当りの鉄損）を用いている。

この一方向性電磁鋼板は通常二次再結晶現象を利用して
鋼板面に｛１１０）面、圧延方向に（００１）軸をもっ
た組織を発達させることによって得られている．良好な
磁気特性を得るためには磁化容易軸である（００１）軸
を圧延方向に高度に揃えることが重要である。又板厚、
固有抵抗、鋼板の純度等も磁気特性に大きな影響を及ぼ
ず。

一方近年のエネルギー価格の高騰を背景としてトランス
メーカーは低鉄損トランス用素材への指向を一段と強め
ている。低鉄損化の方策として近年レーザー等を用いた
磁区制御技術が開発され、それに依って鉄損特性が大幅
に向上した。また製品の板厚が薄いほど、磁束密度が高
いはど磁区制御技術の効果が大きい等の理由で、板厚が
薄く高磁束密度を有する製品を開発する必要性が高まっ
てきた。

高磁束密度化を計る有効な手段として八ＩＮをインヒビ
ターとして用い、圧下率８０％超の最終強圧下冷間圧延
を行なう方法があるが、この方法は、板厚を薄くすると
二次再結晶が不安定化するという問題がある。この問題
を解決する方法として、熱延板焼鈍を施し、次いで冷間
圧延と中間焼鈍を順次施した後８０％超の最終強圧下冷
間圧延を施す方法が提案されている（米国特許第３，６
３２，４５６号明細３）、１ｉ１かにこの方法を行なう
と、板厚が薄くなった場合の二次再結晶の不安定化は緩
和されるが、磁束密度が低下するなどの原因で充分満足
できる鉄損特性は得られ難い。

鉄損特性の優れた高磁束密度を有する製品を板厚の薄い
ものまで製造するにはこのように解決すべき課題が残っ
ている。また八ＩＮをインヒビターとして利用する圧下
率８１〜９５％の１回強圧下冷間圧延による高磁束密度
一方向性電磁鋼板の製造に於て上記強圧下冷間圧延のパ
ス間に時効処理を施すことにより磁気特性が向上するこ
とが報告されているが（特公昭５４−１３８４６号公９
り、この技術では鉄損特性が優れ高磁束密度を有する製
品、例えば０．２０ｍｍ以下の板厚の薄いものまで製造
するには十分でない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はＡＩＮを主インヒビターとして一方向性電磁鋼
板を製造する場合、特に薄手製品において高い磁束密度
を得ることが出来ず従って良好な鉄損特性を得難いとい
う問題点を解決する方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ＡＩＮを主インヒビターとし、珪素鋼熱延板
に熱延板焼鈍を施し、圧下率８０％超〜９５％の強圧下
最終冷間圧延を含む２回以上の冷間圧延とその間に行な
う中間焼鈍と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上焼鈍
を施して一方向性電磁鋼板をｆ！Ａ造する方法において
、上記熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延の間に鋼板
を５０〜３００℃の温度範囲で１分以上の時間保持する
ことによって磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板を製造
する方法を提供するものである。さらに上記方法に加え
て１回目の冷間圧延における複数パスのパス間の少くと
も１回に鋼板を５０〜４００℃の温度範囲で１分以上の
時間保持することによって一層磁気特性の１優れた一方
向性電磁鋼板を製造する方法を提供するものである。

即ち、本発明者らは、八ｌＮを主インヒビターとし、珪
素鋼熱延板に熱延板焼鈍、圧下率８０％超〜９５％の強
圧下最終冷間圧延を含む２回以上の冷間圧延とその間に
行なう中間焼鈍と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上
焼鈍を順次施す製造法において、製品板厚が薄くなるに
従って高い磁束密度が得難くなるという問題点を解決す
る方法を検討した結果、熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延
の間に鋼板を５０〜３００℃の温度範囲で１分以上の時
間保持することによって例えば０．１７０ｍｍのように
板厚の薄いものでも高磁束密度が得られ、従って鉄損特
性が一段と向上することを見い出した。また、さらに上
記知見に加えて、１回目の冷間圧延における複数自パス
のパス間の少くとも１回に鋼板を５０〜４００℃の温度
範囲で１分以上の時間保持することによって一層磁気特
性が向上することを見い出した。この２つの知見は、従
来の方法の中に見いだすことができないまったく新規な
ものである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の出発素材である熱延板の成分については、Ｓｉ
：２．５〜４．０％、Ｃ：　０．０３〜０．１０％、酸
可溶性Ａｌ　：　０．０１０〜０．０６５％、Ｎ　：　
０．００１０〜０．０１５０％、Ｍｎ　：　０．０２〜
０．３０％、Ｓ：０．００５〜０．０４０％を含有する
必要がある。

Ｓｉは４．０％を超すと脱化が激しくなるため冷間圧延
が困難となり好ましくない。一方２．５％未満では電気
抵抗が低く、良好な鉄損特性が得難い。

Ｃは０．０３％未満では脱炭焼鈍以前でのγ量が極めて
少なくなってしまい脱炭焼鈍後の金民組織が不適切なも
のとなる。一方０．１０％を超えると脱炭不良となり好
ましくない。

酸可溶性ＡＩ、Ｎは本発明において高磁束密度を得るた
めに必須の主インヒビター＾ＩＮを得るための基本成分
であり、上記範囲を外れると二次再結晶が不安定となる
ので酸可溶性ＡＩは０．０１０〜０．０６５５”と、Ｎ
は０．００１０〜０．０１５０％とする。

Ｍｎ、ＳはインヒビターＭｎＳを形成するために必要な
元素であり、上記範囲を外れると二次再結晶が不安定と
なるのでＭｎは０．０２〜０．３０％、Ｓは０．００５
〜０．０４０％と定める。

また他のインヒビター構成元素として公知であるＳｎ、
Ｓｂ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｃ、Ａｓ、Ｂｉ等を含有してもよ
いことは勿論である。

本発明は上記成分を含有する珪素鋼熱延板を出発材とし
て、これに熱延板焼鈍、圧下率８０％超〜９５％の強圧
下最終冷間圧延を含む２回以上の冷間圧延とその間に行
なう中間焼鈍と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍、最終仕上焼
鈍を順次施す工程を前提としている。

以下、本発明の製造方法について説明する。まず上記成
分を有する熱延板に熱延板焼鈍を施す。

この焼鈍で熱延板は７００〜１２００℃に３０秒〜３０
分間保定され、しかる？＆３００℃までは１℃／ｓｅｃ
以上で冷却される。

次に本発明の特徴である熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延
の間の熱処理条件、及びその限定理由を述べる。

熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間に、鋼板を５０〜３
００℃の温度範囲で１分以上の時間保持することが必要
である。

１回目の冷間圧延時の変形組織を制御するととによって
製品の磁気特性を向上させる目的で種々の実験を行なっ
た結果、Ｃ，Ｎの状態を制御することが極めて重要であ
ることが推察された。そこで、この知見にもとすき熱延
板焼鈍と１回目の冷間圧延の間に種々の条件で熱処理を
行ない、製品の磁気特性に与える影響を調査した。その
結果を以下に示す。

第１図に熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間に行なった
熱処理温度と磁気特性との関係を示す。

この場合、出発素材としてＳ　ｉ　：　３．２７％、Ｃ
：０．０７９％、酸可溶性Ａｌ　：　０．０２５％、Ｎ
　：　０．００７８％、Ｍｎ　：　０．０７３％、Ｓ　
：　０．０２４％を含有する２、３ｍ論厚の熱延板を用
い、かかる熱延板を１０００℃に３分間保持した後急冷
した。しかる後酸洗し、各温度に２時間保持する熱処理
を行なった。しかる後圧下率約４６％で１．２５ｓ＋ｍ
厚としひき続き公知の方法で中間焼鈍、０．１７０ｍｍ
に仕上げる最終冷間圧延、脱炭焼鈍、ＨｇＯを主成分と
する焼付分離剤の塗布、最終仕上焼鈍、張力コーティン
グを行なった。第１図から明らかなように、磁気特性を
向上させる熱処理温度の範囲は５０〜３００℃である。

第２図に熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間に行なった
熱処理の保定時間と磁気特性との関係を示す、ただし熱
処理温度は１００℃であり、出発素材、熱延板焼鈍と１
回目の冷間圧延の間の熱処理以外の工程条件は第１図を
説明した実験と同じである。第２図から明らかなように
熱処理の時間は１分以上で磁気特性向上効果がある。

第１図、第２図から熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間
の熱処理条件を規定しな、つまり熱延板焼鈍と１回目の
冷間圧延の間に、鋼板を５０〜３００℃の温度範囲で１
分以上の時間保持する。熱処理時間の上限は特に規定し
ないが、生産性を考えると５０時間以下で時効が終るよ
うに温度を選ぶことが望ましい、熱処理温度が低い場合
には熱処理時間を長めにすることが好ましく、５０〜１
００℃の場合５分間以上の時間熱処理することが好まし
い。

熱処理の方法については特に限定しない、熱延板焼鈍で
の急冷を５０〜３００℃まで行なってコイル状とし緩冷
却する方法、１回目の冷間圧延に先立ち焼鈍炉、油又は
湯槽で熱処理する方法、冷間圧延機のコイル巻戻しスタ
ンドにあるコイルを加熱する方法、等を利用してよい。

上記熱処理後に１回目の冷間圧延を行なう、この１回目
の冷間圧延の複数バスのパス間の少くとも１回に鋼板を
５０〜４００℃の温度範囲で１分以上の時間保持すると
一段と磁気特性が向上する。

第３図に１回目の冷間圧延でのパス間時効温度と磁気特
性との関係を示す、この場合出発素材としてＳ　ｉ　：
　３．２２％、Ｃ：　０．０７６％、酸可溶性Ａｌ二０
．０２５％、Ｎ　：　０．００８６％、Ｍｎ　：　０．
０７５％、Ｓ：０．０２５％を含有する２、３１厚の熱
延板を用い、かかる熱延板を１０００℃に３分間保持し
た後急冷した。

しかる後酸洗し、ひき続き１００℃に２時間保持し、圧
下率的４６％で１．２５ｍｍ厚とする１回目の冷間圧延
のパス間に２回各温度に５分間保持する時効処理を行な
った。しかる後公知の方法で中間焼鈍、０．１７０ｍｍ
に仕上げる最終強圧下冷間圧延、脱炭焼鈍、Ｍ２Ｏを主
成分とする焼付分離剤の塗布、最終仕上焼鈍、張力コー
ティングを行なった。第３図から明らかなように、磁気
特性を向上させる時効温度の範囲は５０〜４００℃であ
る。

第４図に１回目の冷間圧延でのパス間時効の保持時間と
磁気特性との関係を示す。ただし、１回目の冷間圧延に
よって板厚を２．３１１１Ｍから１．２５１１１ａ＋と
じ途中板厚１．６論論の段階で鋼板を１００℃に種々の
時間保持した。出発素材、１回目の冷間圧延以外の工程
条件は第３図を説明した実験と同じである。

第４図から明らかなように時効処理の時間は１分以上で
磁気特性向上効果がある。

第３図、第４図から１回目の冷間圧延のバス間時効の条
件を規定した。つまり、１回目の冷間圧延における複数
パスのパス間の少くとも１回に鋼板を５０〜４００℃の
温度範囲で１分以上の時間保持する。時効時間の上限は
特に規定しないが、生産性を考慮すると５時間以下で時
効が終るように温度を選ぶことが望ましい０時効温度が
低いと時効時間を長くする必要がある０時効処理は１回
でも効果があるが、圧延と時効処理を交互に繰返すと磁
気特性が一層向上する０時効温度は冷間圧延での加工熱
を利用しても得られるが、温度が不十分な場合には加熱
設備、焼鈍設備を利用してもよい。

１回目の冷間圧延の圧下率は限定しないが、１０〜８０
％の範囲が磁性の安定性の点では適当である。

本発明の特徴である熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間
の熱処理の効果のメカニズムについて必ずしも明らかで
はないが、本発明者らは以下のように考えている。第５
図に上記熱処理条件と１回目の冷間圧延後のピッカス硬
度（加重１ｋｇ板厚中心部板巾方向断面で測定）との関
係図を示す、この場合出発材は第３図を説明したものと
同一成分の２．３ｍｍｍｍ低熱延板る。ｎ＼かる熱延板
を１０００℃に３分間保持した後急冷した。しかるｆ＆
酸洗し、■処理なし、■鋼板を１００℃に２時間保持、
■鋼板を４００℃に１時間保持の熱処理を行なった。し
かる後１．２５＋ｎｍまで冷間圧延した。第５図かられ
かるように本発明の条件である■の履歴の場合、冷間圧
延後の硬度が高くなっている０本発明の熱処理を行なう
ことによって固溶Ｃ，Ｎが転位に固着する又は微細炭化
物、微細窒化物が形成されて、冷間圧延時の転位運動の
防げとなることによって変形機構に影響を与えたものと
考えられる。その結果第５図に示すように１回目の冷間
圧延後の硬度が増加していると考えられる。このように
変形機構が変化した影響がひき続く中間焼鈍、８０％超
の最終強圧下冷間圧延、最終的には、仕上焼鈍中の二次
再結晶現象にまで継承され、製品の磁気特性を向上させ
るものと考えられる。

本発明のもう１つの特徴である１回目の冷間圧延でのパ
ス間時効の効果のメカニズムについて必ずしも明らかで
はないが、本発明者らは以下のように考えている。第６
図に１回目の冷間圧延でのバス間時効条件と冷間圧延後
のとッカス硬度（加重１ｋｇ、板厚中心、板中方向断面
で測定）との関係図を示す、この場合出発材は第３図を
説明したものと同一成分の２．３ｍｍｍｍ低熱延板る。

かかる熱延板を１０００℃に３分間保持した後急冷した
。しかる後酸洗し、１００℃に２時間保持しな渣１．２
５ｍｍまで冷間圧延した。かかる冷間圧延において１．
８４ｍｓ、　１．４７ｍ＋＊なる各途中板厚段階で■処
理なし、■鋼板を１００℃に５分間保持、０ｇｌ板を５
００℃に５分間保持の時効処理を行なった。第６図から
れかるように本発明の条件である■の履歴の場合冷間圧
延後の硬度が高くなっている０本発明の時効処理を行な
うことによって固溶Ｃ，Ｎが冷間圧延によって形成され
た転位に固着する又は微細炭化物、微ＩＩ［Ｉ窒化物が
形成され転位運動の防げとなることによって変形機構に
影響を与えたものと考えられる。その結果第６図に示す
ように１回目の冷間圧延後の硬度が増加したものと考え
られる。このように変形機構が変化した影響が最終的に
は仕上焼鈍中の二次再結晶現象にまで継承され製品の磁
気特性を向上させるものと考えられる。

中間焼鈍は公知の方法で行なわれる。昇温速度を高める
こと、冷却において急冷を行なうことによって磁気特性
は一層向上する。

最終強圧下冷間圧延の圧下率は８０％超〜９５％にする
必要がある。８０％以下では高磁束密度が得難く、９５
％を超えると二次再結晶が不安定となるので好ましくな
い、この冷間圧延のバス間に時効処理を行なうと磁気特
性は一層向上する。

最終強圧下冷間圧延後公知の方法で脱炭焼鈍、ＭｇＯを
主成分とした焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍を行ない製
品とする。最終仕上焼鈍後に鋼板に張力を付与するコー
ティングを行なうと磁気特性が一層向上する。

以下実施例について述べる。

〔実施例〕

実施例Ｉ Ｓ　ｉ　：　３．２２％、Ｃ：　０．０７６％、酸可溶
性Ａに０．０２６％、Ｎ　：　０．００８６％、Ｍｎ　
：　０．０７３％、Ｓ　：　Ｏ，Ｏ２５％、Ｓｎ　：　
０．１２％、Ｃｕ：０．０７％を含有する２、３ｅｓＩ
Ｉ厚の熱延板に１０００℃×３分（均熱）後急冷する熱
延板焼鈍を施した後酸洗し、ひき続き■処理なし、■１
００℃×１時間（均熱）、■４００℃×１時間（均熱）
の３通りの熱処理を施した。しかる後１．２５ａａｓま
で冷間圧延した。ひき続き公知の方法で中間焼鈍、圧下
率的８６％の最終強圧下圧延を行なって０．１７０ｍｍ
５＋とじた。得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍、
焼鈍分離剤塗布、最終仕上焼鈍、張力コーティングを施
して一方向性電磁鋼板を得た。材料の履歴と製品の磁気
特性との関係を第１表に示す。

第１表 実施例２ Ｓ　ｉ　：　３．１５％、Ｃ：　０．０７３％、酸可溶
性Ａｌ二０．０２５％、Ｎ　：　０．００８２％、Ｍｎ
　：　０．０７５％、Ｓ二０．０２５％を含有する２、
３輪ｍ厚の熱延板１１００℃×３分（均熱）後急冷する
熱延板焼鈍を施した後酸洗し、ひき続き■処理なし■１
００℃×３０分く均熱）の２通りの熱処理を施した。し
かる後１回目の冷間圧延を行ない、１．３５ｎｕ＊ＦＪ
とした。ひき続き公知の方法で中間焼鈍、圧下率的８６
％の最終強圧下圧延を行なって０．１９５＋ｍｉ＊とし
た。得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍、焼鈍分離
剤塗布、最終仕上焼鈍、張力コーティングを施して、一
方向性電磁鋼板を得た。材料のｆｆ歴と製品の磁気特性
との関係を第２表に示す。

第２表 実施例３ Ｓ　ｉ　＋　３．２７％、Ｃ：Ｏ，０７９％、酸可溶性
Ａ１：０．０２５％、　Ｎ　　：　　０．００７８％、
　Ｍ　ｎ　：　　０．０７３％、　Ｓ　二０．０２４％
、Ｓｎ　：　０．１３％、Ｃｕ：０．０６％を含有する
２、３＋ａｍ厚の熱延板に１０００℃×３分（均熱）後
急冷する熱延板焼鈍を施した後酸洗し、ひき続き１００
℃×１０分（均熱）の熱処理を施した。しかる後酸洗し
、１回目の冷間圧延を行ない１．２５＋＊ｍ厚とした、
かかる１回目の冷間圧延の途中板厚段階である１、８４
　、１．４７輪論厚の時■処理なし、■１００℃×５分
（均熱）、■２００℃×５分（均熱）、■５００℃×５
分（均熱）、■５０℃×３０秒（均熱）の５通りの処理
を行なった。ひき続き公知の方法で中間焼鈍、圧下率約
８６％の最終強圧下圧延を行なって０．１７０＋ａｍと
した。得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍、焼鈍分
離剤塗布、最終仕上焼鈍、張力コーティングを施して一
方向性電磁鋼板を得た。

材料の履歴と製品の磁気特性との間係を第３表に示す。

第３表 〔発明の効果〕 以上のとおり、本発明によれば熱延板焼鈍と１回目の冷
間圧延の間に熱処理を施すことによって磁気特性の良好
な一方向性電磁鋼板を安定して得ることができるので、
その工業的効果は大きい、上記熱処理に加えて、１回目
の冷間圧延におけるパス間時効を施すことによってさら
に磁気特性が向上するので、その工業的効果は一層大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱延板焼鈍と１回目の冷間圧延の間に行なっ
た熱処理温度と磁気特性との関係図、第２図は上記熱処
理の保定時間と磁気特性との関係図、第３図は１回目の
冷間圧延でのパス間時効温度と磁気特性との関係図、第
４図は上記時効処理の保定時間と磁気特性との関係図、
第５図は上記熱処理条件と１回目の冷間圧延後のピッカ
ス硬度との関係図、第６図は上記時効処理条件と１回目
の冷間圧延後のピッカス硬度との関係図である。 第１図 第２図 処理なし　１００℃×２時間　４００℃×１時間熱処理
条件 履歴：　＠　　　　■　　　　■ 第５図 処□つし　　１０ｏ　　　５００ 時効温度（℃）（ｘ５分） 履歴：■　　　■　　　■ 第６図 手続補正＠（自発） 昭和６１年１２月１７日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第２４４０５３号 ２、発明の名称 磁気特性の優れた一方向性電磁鋼板の製造方法３、補正
をする者 事件との関係　　　特許出願人 名称　（６６５）新日本製鐵株式会社 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄（２）明細書
の「図面の簡単な説明」の欄６、補正の内容 （１）発明の詳細な説明 （イ）　　明細書第４頁第１３行の「製品」を「製品を
」に訂正する。 （０）　　明細書第６頁第７行、第８頁第１５行及び第
１８行、第９頁第５行及び第９行、第１０頁第３行、第
６行、第１０行及び第１１行から第１２行、第１３頁第
６行、第２０頁第２行の「熱延板焼鈍」をそれぞれ「熱
延板焼鈍の急冷」に訂正する。 （２）明細書第２０頁第１０行の「熱延板焼鈍」をｒ熱
延板焼鈍の急冷ｊに訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．重量％でＳｉ：２．５〜４．０％、Ｃ：０．０３〜
   ０．１０％、酸可溶性Ａｌ：０．０１０〜０．０６５％
   、Ｎ：０．００１０〜０．０１５０％、Ｍｎ：０．０２
   〜０．３０％、Ｓ：０．００５〜０．０４０％を含有す
   る珪素鋼熱延板に熱延板焼鈍を施し、圧下率８０％超〜
   ９５％の強圧下最終冷間圧延を含む２回以上の冷間圧延
   とその間に行なう中間焼鈍と最終冷間圧延後の脱炭焼鈍
   、最終仕上焼鈍を施して一方向性電磁鋼板を製造する方
   法において、上記熱延板焼鈍の急冷と１回目の冷間圧延
   の間に、鋼板を５０〜３００℃の温度範囲に１分間以上
   の時間保持する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. ２．１回目の冷間圧延における複数パスのパス間で少く
   とも１回、鋼板を５０〜４００℃の温度範囲に１分間以
   上の時間保持する特許請求の範囲第１項記載の鋼板の製
   造方法。