JPS63109115A - 電磁特性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

電磁特性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法

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JPS63109115A
JPS63109115A JP25374286A JP25374286A JPS63109115A JP S63109115 A JPS63109115 A JP S63109115A JP 25374286 A JP25374286 A JP 25374286A JP 25374286 A JP25374286 A JP 25374286A JP S63109115 A JPS63109115 A JP S63109115A
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slab
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silicon steel
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weight
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JP25374286A
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Hiroshi Shimizu
洋 清水
Katsuo Sadase
貞瀬 捷雄
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Kawasaki Steel Corp
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

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,圧延方向にすぐれた電磁特性を有する一方向
性珪素鋼板の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
方向性珪素鋼板は周知の如く変圧器その他の電気機器の
鉄心材料として使用され、板面に{110}面、圧延方
向に<001>軸が揃った2次再結晶粒によって構成さ
れる.このような結晶方位の2次再結晶粒を発達させる
ためにはインヒビターとよばれる微細なMnS、MnS
e、AfLNのような析出物が鋼中に分散していて高温
仕上げ焼鈍中に他の方位の結晶粒の成長を効果的に抑制
することが必要である。そのためのインヒビター分散形
態のコントロールは熱間圧延に先立つスラブ加熱中にこ
れら析出物を一旦固溶させ、この後適当な冷却パターン
の熱間圧延を施すことが必要である。
ここでスラブ加熱はインヒビターの量によって異なるも
のの通常1300℃以上の高温で行われるが、スラブ中
心まで十分な加熱を実現するためには、通常のガス燃焼
型加熱炉の場合、スラブ表面温度は1350℃を越える
のが通例で、その際、多量の溶融スケールが発生し、こ
れが加熱炉の操業性を損なうと共にへげや耳割れなどの
発生原因になっていた。またインヒビター固溶のために
高温で長時間加熱すると、スラブ結晶粒の粗大化をもた
らし、これに起因する最終製品における帯状細粒組織(
2次再結晶不良部)がコイル長手方向や幅方向の磁性ば
らつきを大きくし問題となった。
これに対する解決策として本9.明者は特開昭66−1
45318号公報で珪素鋼スラブの高温 “加熱を効率
的に行うため、先ずガス燃焼型加熱炉にてスラブ中心部
の温度が1000〜1230℃に達するまで加熱し、そ
の後不活性ガス雰囲気に制御可能な誘導加熱炉によって
スラブ中心部の温度を1250〜1350℃にして10
分以に保持する方法を提案している。この方法は低コス
トで磁性ばらつきが少なく表面性状の良好な製品を得る
上で有効であったが低鉄損材に対する更に強いニーズに
応えるには不十分であった。
その後本発明者はスラブ誘導加熱炉を用いた方向性珪素
鋼の磁性改善策を種々検討した結果、スラブ抽出までに
表面温度を1420〜1495℃の高温に、5〜60分
保持すること、およびその際、1350℃から前記温度
域に達するまでの昇温速度を速めることが鉄損改善に有
効であることを見出した。
方向性珪素鋼スラブの加熱中の昇温速度に関しては特公
昭56−18654公報において1250〜1310℃
の平均昇温速度を150℃/時間以」二で行うことが示
されている。しかしこれは従来のガス燃焼型加熱炉を対
象としたものでスラブ加熱温度の上限は1390℃であ
り、実施例に示されている昇温速度は最も速いものでも
上記温度域で380℃/時間(6,3℃/分)であった
、このため、1300℃以上の高温に60分以上滞留す
ることになり誘導加熱炉を用いた短時間のスラブ加熱方
法に比べ、加熱後の結晶粒径ははるかに大きく、製品の
磁性ばらつきは大きいものであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上述の問題点を解決することを目的とし、低鉄
損材に対する需要家の要請に応え、磁性ばらつきが少な
く表面性状の良好な低鉄損材料を安定して製造する方法
を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上述した電磁特性の良好な方向性珪素鋼板を製造するた
め本発明者等はスラブ誘導加熱炉の適用方法を種々検討
し昇熱パターンや加熱温度を改善しII標を達成するに
至った。すなわち本発明は、C:0.020〜0.08
0重沿%、 Si:2.0〜4.5料量%、 Mn : 0.02〜O,L 5重量%のほかインヒビ
ター成分としてS、Se、AIのうちから選ばれる少な
くとも1種を合計0.012〜0.10−% ;1%含
有する組成の珪素鋼スラブを素材として熱間圧延と引続
く冷間圧延とを含む工程によって、0.10−0.40
mm厚の方向性珪素鋼板を製造するに当り、 ■熱間圧延に先立つスラブ加熱を低酸化雰囲気に制御し
た誘導加熱炉にてスラブ中心部温度が1350℃以上に
なるように加熱し、■この加熱工程で i)スラブ表面温度が1420〜1495°Cの温度域
に5分〜60分保持する。
■)表面温度が1320℃以上において1420〜14
95℃の温度に達するまで8℃/分以−1−の昇温速度
で昇温する。
ことを特徴とした。
上記方法の実施態様としてスラブ温度が低い場合、スラ
ブを誘導加熱炉に装入する前にガス燃焼型加熱炉にて予
め900−1230℃に加熱した後、乎均温度が900
℃を丁回らない間に誘導加熱炉に装入して加熱する。
〔作用〕
次にスラブ表面温度、および昇熱速度を本発明の範囲に
規定することが電磁特性の向上に効果的であることを実
験データに基づき説明する。
C:0.036重量%、Sf:3.40重量%、Mn:
0.081重量%、Se:0.030重量%、Sb:0
.030重量%を含有する珪素鋼スラブを1200℃で
3静間ガス燃焼型加熱炉にて加熱した後直ちに誘導加熱
炉に装入し、N2ガス雰囲気中でスラブ中心部温度が1
350℃以上の温度に10分以上保持する加熱を行った
。このときスラブ表面温度を1400℃以下にしたもの
と1420℃、1445℃、1470℃、1495℃で
各20分保持した場合の5条件を比較した。
この後、粗圧延と什−に圧延とによって2.0 m m
厚の熱延鋼帯に仕l―げ、冷延2同法工程によって0.
20mmの製品に仕上げた。このようにして得られた製
品の電磁特性は第1図に示す通りであり、鉄損W171
50 : 0.85 W/ K g以下が安定して得ら
れる条件としてく表面温度1420〜1495℃に高め
ることが有効であることが示された。
第2図は上記組成の珪素鋼スラブを誘導加熱炉で加熱す
る際の昇温速度の影響を示したものである0表面温度が
それぞれ1450℃、1490℃に達してから15分保
持する2つの場合について、1320℃から前記温度に
達するまでの表面温度の昇温速度を種々変化させに比較
している。
冷延工程は第1図の場合と同じで0.20mm厚の製品
の鉄損W17150を比較している。第2図によれば、
1320℃から1450℃または1490℃の温度に達
する迄の昇温速度が8℃/分以上にすれば、鉄損W17
150が0.85W/Kg以下の低鉄損材を安定的に得
ることができることを示している。
第3図はスラブ表面温度が1420〜1495℃の範囲
に達してからの保持時間と鉄損および表面疵発生率の関
係を示したグラフである。
この場合も成分は第1図、第2図に示した場合と同じで
ガス燃焼型加熱炉で1230℃、3.5時間加熱した後
、スラブ誘導加熱炉にて表面温度が1420℃、146
0℃、1495℃の3条件の温度に達した後、直ちに炉
から抽出した場合と、これらの表面温度を維持しつつ保
持゛時間を変えた場合について、最終製品特性(板厚0
.20mm)と表面疵発生率を比較した。鉄損を示すグ
ラフの各点は製品コイル5箇所のモ均値であり、表面疵
発生率は製品Loom当り、致命的な欠陥の有無から決
めた表面疵発生率である0表面最高温度が1420〜1
495℃の温度域に5〜60分保持したとき、鉄損W+
7150が0.85W/Kg以下の低鉄損材を安定的に
得ることができ、表面疵発生も殆どなかった。
本発明を適用する珪素鋼素材は連続鋳造ないし鋼塊の分
塊圧延によって造られるスラブであり、その成分限定理
由を以下説明する。
Cの範囲を0.020−0.080重量%としたのは熱
間圧延中にα+γ領域を通過させることによって熱延1
111織の改善をはかることを意図したものであり、そ
の適正範囲として限定したものである。
S i 51は鋼板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効で
あるが、4.5重量%を上回ると冷延性が損われ、2.
0重量%を下回ると鉄損改善効果が弱まること、および
純化と2次再結晶のために行われる最終高温焼鈍におい
てα−γ変態によって結晶方位のラング1、化を生じ、
十分な特性が得られないことによる。
M n jl’(は熱間脆化による割れを生じない下限
のj−1として0.02屯星%が必要であり、」−眼は
主に経済的理由からo、 151(;I:%とした。
インヒビターとしては上記S、Se、AMの他にSb、
Sn、As、Pb、Bi、Cu、Mo、B等の粒界偏析
元素が知られているが、これらが上記S、Se、A文と
共存することは本発明の効果を損うものでなく、磁性の
向上、安定化に好結果をもたらすものもあることから、
それらの併用も本発明の範囲に含まれる。なおA9.N
をインヒビターとする場合、AnにバランスするN量が
必要になるのは云うまでもない。
次に本発明においては、上記成分組成からなる珪素鋼ス
ラブを直接誘導加熱炉に装入して加熱するか、あるいは
スラブ温度が低い場合は、−旦ガス燃焼型加熱炉で表面
にノロが発生しない程度の温度、すなわち900〜12
30℃まで加熱し。
この後直ちに低酸化性雰囲気に制御したスラブ誘導加熱
炉に装入し、中心部までインヒビターが十分固溶するよ
うに、スラブ中心部温度が1350℃以上になるように
加熱する。この際、表面温度を上述のように1420−
1495℃の温度域に5〜60分保持すること、および
誘導加熱炉での昇温中にスラブ表面温度が1320℃に
達してから1420−1495℃の範囲の保定温度に達
するまでの昇温速度を8℃/分以上で急熱することが本
発明の要点である。
一般にスラブ表面温度はスラブの場所によって必ずしも
一様でなく、熱放散の大きいエツジ部やコーナ一部、下
面などは低めになるが、本発明でスラブ表面温度と定義
しているのは最も温度のLり易いスラブ長さ、幅方向の
真中近くに相当する一ト均表面温度を意味しており、第
1図〜第3図の測温データは全て放射温度計によるもの
である。
本発明方法によって電磁特性が著しく改善されるのは、
従来のガス加熱炉では実現しえなかった急速加熱でスラ
ブ内部まで短時間に高温に加熱したことによって、スラ
ブ結晶粒を粗大化させることなく、スラブ内部までイン
ヒビターの固溶を完全に行わしめることが出来たからで
あり、表面の昇温速度を規制したのは表面近傍のスラブ
結晶粒粗大化がこれまで製品の帯状異常粒の原因として
聞届にされたからである。
このような意味から連鋳スラブ結晶粒粗大化の防1に策
として以前から知られている鋳造後のスラブを高温加熱
する前に10〜50%程度予備圧延する方法を本発明の
方法と組合せることはとりわけ鉄損の低減に効果的であ
る。
誘導加熱炉で加熱された珪素鋼スラブは公知の方法にし
たがって粗圧延とタンデムミルによる仕上圧延とによっ
て1.0〜3.5 m m厚の熱延鋼帯に仕上げられる
。熱延以降の工程はインヒビターの量や、種類、最終製
品板厚に応じ1回ないし中間焼鈍をはさむ2回の冷延と
脱炭焼鈍、および、これに続く、高温箱焼鈍で0.10
−0.40 mm厚の一方向性珪素鋼板を製造すること
ができる。
〔実施例〕
実施例−1 C:0.048屯量%。
Si:3.10重量%。
Mn+0.080重量%、 A l : 0.0311(;七%。
S:0.025重量%、 N  :  O,OO82;’Q  :1:H%を含有
する2 20 m m厚の連続鋳造スラブを、まずガス
燃焼炉にて1230℃、3.5時間にわたり加熱した後
、直ちに周波数100Hzの竪型スラブ誘導加熱炉に装
入し、N2ガス雰囲気中で中心部温度が1350℃以ト
になるように加熱した。
このとき、スラブ表面温度の上限を1450℃とし13
20℃から1450℃までの昇温速度を5℃/分と12
℃/分の2条件とし、1450°Cに到達した後、15
分保持して抽出し、熱間圧延に供した。
このようにして得た2、 3 m m厚の熱延鋼帯を1
lOO℃で3分間、N2とN2の混合ガス雰囲気で連続
焼鈍し、800℃以下の温度域を急冷して炭化物の形態
制御を行った後、300℃、5分のパス間時効を含む冷
間圧延によって、0.30mm厚の製品板厚にし、50
%N2+N2混合ガス、露点60℃の雰囲気中で800
℃、3分の脱炭焼鈍を行った0次いで焼鈍分離剤として
MgOを塗布し、1200℃、10時間、水素ガス中で
2次1す結晶と純化のための仕上焼鈍を行った。
かくして得られた最終製品の電磁特性を第1表に示すが
、本9:、fljの条件を満たすものが良好な電磁特性
を示している。なお、m1表の数値は製品コイルの電磁
特性各6点の平均イ16である。
実施例−2 C:0.046重量%、            LS
i:3.28重丑%、            IMn
:0.078重41%、          肴Se:
0.030重量%、 Sb:0.030玉量%           (を含
有する220mm厚の連続鋳造スラブを鋳造  4後、
スラブ平均温度が800℃を下回らないうちに直ちに竪
型スラブ誘導加熱炉に装入し、N2ガス雰囲気中でスラ
ブ中心部温度が1350’C以」−になるように加熱し
た。
このとき、スラブ表面温度の上限を1480℃とし13
20℃から1480°Cまでの昇温速度を18℃/分と
して1480℃に到達後直ちに抽出したものと、15分
保持したものの2つの場合について比較した。加熱後の
スラブは熱間圧延で2、0 m m厚の熱延鋼帯に仕上
げ、1次冷延で0.50mmとし1000℃で5分間の
中間焼鈍をN2とN2の混合ガス中で行った0次いで2
次冷延で0.23mmの製品厚に仕−Lげ、800℃、
3i)、50%N2+N2混合カス、露点60℃の雰用
気で脱炭焼鈍を行い、焼鈍分離剤MgOを塗布し′た後
、1200℃、10時間水素中で箱焼鈍をテって製品に
した。
製品コイルの電磁特性各6点の平均値を第2表こ示す0
本発明の条件を満たすものが良好な電磁y性を示してい
る。
〔発明の効果〕
木発引によれば、電磁特性のばらつきが少なく表面形状
の良好な低損失の方向性珪素鋼板を安定的に製造するこ
とができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、誘導加熱炉でスラブを加熱したときの最高ス
ラブ表面温度と最終製品の鉄損との関係を示したグラフ
、第2図は誘導加熱炉でスラブを1450℃および14
90℃まで加熱したときの1320℃から1450℃ま
たは1490℃までのセラブ表面温度の平均昇温速度と
最終製品の鉄損との関係を示したグラフ、第3図は誘導
加熱炉でスラブを1420℃、1460℃、1495℃
の各温度で加熱した際の保持時間と最終製品の鉄損およ
び表面疵発生率との関係を示したグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.020〜0.080重量%、  Si:2.0〜4.5重量%、  Mn:0.02〜0.15重量% のほかインヒビター成分としてS、Se、 Alのうちから選ばれる少なくとも1種を 合計0.012〜0.10重量%含有する組成の珪素鋼
    スラブを素材として熱間圧延と引続く冷間圧延とを含む
    工程によって、0.10〜0.40mm厚の方向性珪素
    鋼板を製造するに当り、 熱間圧延に先立つスラブ加熱を低酸化雰囲 気に制御した誘導加熱炉にてスラブ中心部温度が135
    0℃以上になるように加熱し、この加熱工程でスラブ表
    面温度が1420〜 1495℃の温度域に5〜60分保持すると共に、表面
    温度が1320℃以上において 1420〜1495℃の温度に達するまで 8℃/分以上の昇温速度で昇温することを特徴とする電
    磁特性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法。 2 スラブを誘導加熱炉に装入する前にガス燃焼型加熱
    炉にて予め900〜1230℃に加熱した後、平均温度
    が900℃を下回らない間に誘導加熱炉に装入して加熱
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の電
    磁特性の良好な方向性珪素鋼板の製造方法。
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