JPS63219524A - 軟磁気特性の優れた珪素鉄板の製造方法 - 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〕 この発明は軟磁気特性の優れた珪素鉄板の製造方法に関
する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、電力用の磁心や回転機用の材料としてＳｔ含有量
が４ｗｔ％未満の珪素鉄合金が多量に使用されている。

しかし、この種の珪素鉄合金は、普通鋼と比較して冷間
圧延時において所謂エツジクラックが生じ易く。

このためストリップの破断確率か高く、圧延能率及び歩
留りが悪いという問題がある。

このような問題に対し、例えば特開昭５８−１９６１１
５号や特開昭６１−１３２２０５号に示されるような圧
延方法が提案されているが、これらの方法を実施するに
は通常の圧延設備に対し設備の増強を必要とする欠点が
ある。

本発明はこのような問題に鑑み、特別な設備的負担を必
要としないで、珪素鉄板の冷間圧延性を磁気特性を害す
ることなく改善することができる方法を提供せんとする
ものである。

〔問題を解決するための手段〕

このなめ本発明は、冷間圧延前の製造条件を最適化する
ことにより、珪素鉄合金の冷間圧延性を改善するように
したものである。

本発明においては、まず、Ｓｔ：１ｗｔ％以上、４　ｗ
ｔ−未満１Ｍｎ：０．５ｆｔ％以下、Ｐ　：　０．１ｗ
ｔ　’Ａ以下、　Ｓ：０．０２ＷｔＩｓ以下、Ａｌ：　
２ｗｔ　％以下を含有する鉄合金を溶製する。この合金
を造塊または連続鋳造により鋳造後、分塊及び粗圧延ま
たは粗圧延を１０００℃以上、累積圧下率５０慢以上で
行い、更に仕上熱間圧延を下記するような所定の条件で
行った後７５０℃以下で巻取る０次いで熱延板表面のス
ケールを酸洗或は研削等の手段により除去する脱スケー
ル処理を施し、必要に応じてトリミングを施した後、冷
間圧延または温間圧延を行う。

次いで、このようにして得られた冷延板（温間圧延によ
るものを含む）に磁気特性を付与するための焼鈍を施す
、この焼鈍は冷延板を８００℃以上の温度に加熱して行
う。

また、冷間加工性等の向上を目的として、仕上熱延後、
脱スケール処理の前または後において７５０℃以下の熱
延板焼鈍を行うことができ、また同様の目的の下に、上
記熱延板焼鈍とは別に或は熱延板焼鈍とともに、冷間圧
延または温間圧延の途中で７５０℃以下の中間焼鈍を行
うことができる。

本発明において最も特徴的なのは、仕上熱間圧延条件で
あり、１１００℃以下で累積圧下率Ｒ（＊）の圧延を施
し、７５０℃以下で巻取るものである。

この累積圧下率Ｒ（％）は次のように定義される。

ｄ（■）を仕上熱間圧延前の平均結晶粒径とし、λ０か
次式で与えられる時。

λ＠＝１．９０−ｏ、２ａｘｓｌ（ｗｔＬ）ｄ＞λ・な
らばＲ（俤）≧（ｌ−λｅ／ｄ）Ｘ１００ｄ≦λ０なら
ばＲ（％）　≧０ ここで、Ｒ（４＝Ｏの場合は、当然に仕上熱間圧延を行
わないことになるが１本発明法はこのような仕上熱間圧
延を行わない場合も含む。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明者らは上記した珪素鉄板の冷間圧延性改善につい
て種々の実験・研究を行った結果、仕上熱間圧延前の組
織に応じて仕上熱間圧延条件を選定すれば冷間圧延性の
優れた熱延板が得られること、ｙ！、には、珪素鉄板の
冷間圧延性は一つの熱延板組織パラメータにより規定さ
れることを見い出した。

第１図に仕上熱間圧延前の平均結晶粒径ｄ（（ｍｍ）を
横軸に、仕上熱間圧延時の累積熱延圧下率Ｒ（ｆ６’）
を縦軸にとった場合の３．２ｗｔ＊珪素鉄合金の冷間圧
延性を示す、このグラフは５０Ｋｆインゴツトをもとに
、糧々の方法で平均結晶粒径の異なるサンプルを作成し
、それらを１０００℃で均熱後６パスで各累積圧下率だ
け仕上熱間圧延して得たものである。なお、仕上げ温度
は６７５＋２２℃である。図中、○印は上記熱延板を累
積圧下率９０％で冷間圧延した場合、ストリップエツジ
部に割れが発生せず、冷間圧延性が良好であることを示
しており、ｘ印はエツジ部に長さ敷部のクラックが発生
し、冷間圧延が不良であったことを示している。この図
から、仕上熱間圧延前の平均粒径ｄ（■）か大きいと、
熱延圧下率を大きくしないと冷間圧延できない（例えば
平均粒径３．３ｍ＋の場合、約７０％以上の累積熱延圧
下率が必ｌりのに対して、平均粒径が小さくなると仕上
熱間圧延時の熱延圧下率は小さくても冷間圧延性が良好
（例えば平均粒径１．７５ｍの場合、累積熱延圧下率４
０％でも冷間圧延可能）となること、仕上熱間圧延前の
平均粒径がある値以下ならば仕上熱間圧延することなし
に冷間圧延性が良好となることがわかる。

前述した仕上熱間圧延で得られる組織は圧延方向に結晶
粒が展伸した繊維状、もしくは層状の組織であるのに対
して、第１図で仕上熱間圧延時の累積圧下率がゼロの場
合の材料の組織はポリゴナルである。この結果から冷間
圧延性はこのような組織の違いによらず、板厚方向平均
粒界間隔λ（−）という組織パラメータを導入すると統
一的に説明できることが判明した。λは繊維状（層状）
組織の場合、板厚方向の平均粒径に相当し、ポリゴナル
組織の場合は平均粒径そのものである。ところで、この
合金系の再結晶温度は１０００〜１１００℃である。こ
のため圧延開始温度１１００℃以下の仕上熱間圧延で得
られる繊維状（層状）組織のλは、この温度領域では再
結晶がほとんど起こらず結晶粒が単に板厚方向に一様に
つぶされるだけのため、仕上熱間圧延前の平均粒径と累
積熱延圧下率により計算される値とよく合う、第１図の
曲線はλが１．０−となるために必要な累積熱延圧下率
を算出しプロットしたものである。この曲線は冷間圧延
可能域と不可能域の境界と非常に良い一致を示す。

これにより３．２ｗｔ％珪素鉄合金ではλを１．０−以
下にすれば結晶粒の形によらず冷間圧延可能となること
がわかる。このλ＝１．０■を臨界値と考えλ０で表わ
すと２０は珪素含有量により変化する。即ち、１ｗｔ％
以上−４ｗｔ％未満の珪素を含有する合金について第１
図と同様の試験によりλ０を求めた結果、第２図が得ら
れた。この結果からλＧを珪素含有量の関数として表わ
すと、 λ魯＝　１．９０−０．２６　ｘ　８１　（ｖｔ　’Ｉ
ｒ　）となる。

以上の結果により冷間圧延可能な熱延板を製造する仕上
熱間圧延条件を明らかにすることができた。しかし通常
の製造工程で得られるインゴット或いは連続鋳造スラブ
の平均結晶粒径は粗大なものであり、仕上熱間圧延で板
厚方向平均粒界間隔をλ０以下まで細粒とするためには
、その累積圧下率が極めて大きくなり熱間圧延段階で割
れてしまう。そこで仕上熱間圧延前にインゴット或は連
続鋳造スラブの組織を微細化することか必要となる０組
織の微細化方法として、繊維状（層状）ｍｌｉＡを形成
させることでも、ある程度の微細化は達成されるが、再
結晶を利用すれば、より効果的に細粒化される１本発明
者等の行った検討結果によれば、１０００℃以上で５０
％以上の熱間圧延を行えば珪素鉄合金を割れのない状態
で細粒化することができた。このように仕上熱間圧延前
に分塊圧延もしくは粗圧延として前記条件の熱間圧延を
行うことによりインゴットもしくは連続鋳造スラブを用
いて仕上熱延に供する中間素材（粗バー材）を得ること
が可能となる。

以上の知見をまとめると次のようになる。

■珪素鉄板の冷間圧延性は冷間圧延前の板厚方向平均粒
界間隔λ（■）に依存する。

■上述した板厚方向平均粒界間隔を珪素含有量によって
決められる成る臨界値λ・（−以下番こすれば、優れた
冷間圧延性が得られる。

■上述したλ０を実現するように仕上熱間圧延条件は規
制されるが、それらは仕上熱間圧延前の平均粒径ｄに応
じて決定されなければならない、即ち、再結晶が起こら
ない１１００℃以下の仕上熱間圧延ではλＧとｄの値か
ら幾何学的に決められる値（（１−λｏ／ｄ）Ｘ１００
（チ））だけ圧下することが必要である。

■上記臣下率の仕上熱間圧延を実現するためには、粗圧
延もしくは分塊圧延による細粒化が必要であり、１００
０℃以上ｘ稙圧下率５０％以上の圧延により細粒化か達
成される。

■粗圧延等の条件により上述したλ０（２）よりも小さ
い板厚方向平均粒界間隔か得られるならば、その材料は
そのままで（仕上熱間圧延することなしに）優れた冷間
圧延性を示す・ 本発明は以上のような知見に基づくもので。

以下各限定条件及びその他の条件を詳細に説明する。

鋼の組成 本発明は、通常使用される８ｉ含有量１　ｗｔ−以上、
Ａｗｔ−未満の珪素鉄板の製造をその目的としており、
このためＳｉは１　ｗｔ　％〜４　ｗｔ％未満とする。

Ｍｎは、不純物元素としてのＳを固定するために添加さ
れる。但しＭｎ量が増加すると加工性が劣化すること、
更にＭｎ８が多くなると軟磁気特性に対して悪い影響を
与えることからＭｎ量０．５　ｗｔチとする・Ｐは、鉄
損低下を目的として添加される。

しかしながら、Ｐ量が多くなると加工性が劣化するため
Ｐ量０．１ｗｔ％とする。

Ｓは、上述したように、できるだけ劣ないことが望まれ
る。そこで本発明ではＳ≦０．０２ｗｔチと限定する。

ｈｔ　！ｔ　、　Ｈ調時脱酸のために添加される。

更に紅には軟磁気特性を劣化させる固溶Ｎを固定し、更
に鋼中に固酔することにより電気抵抗を上昇させること
が知られている。

また、　Ａｌを添加することにより、析出するｋＬＮの
大きさを磁壁の移動に対する抵抗かほとんど無くなるま
でに粗大化することができる。しかしながらＡＡを多量
に添加すると加工性が劣化し、更にコストが上昇するた
めＡｊ≦２ｗｔ％と限定する。

なお、Ｃは製品の鉄損を増大させ、磁気時効の主原因と
なる有害な元素であり、また加工性を低下させるため少
ない方が望ましい。しかしながら、ＣはＦｅ−８ｔ　系
平衡状態図のｒループ拡大元素であるため、珪素含有量
によって決まる一定量を添加されると冷却途中にｒ−α
変態点が現われるようになり、それを利用した熱処理が
可能となる。このためＣは１　ｗｔ　％以下か好ましい
。

分塊圧延・粗圧延条件 鋳造された合金は１通常、造塊鋳片の場合には分塊圧延
及び粗圧延が、また連鋳片の場合には粗圧延か施される
。そして、再結晶による微細化を行うため、これらの粗
圧延条件が決定される。珪素含有鉄合金スラブの場合１
ｏｏｏ℃以下では再結晶か起こらず、更にこの温度範四
で強圧下圧延を行うと割れが発生するため圧延温度を１
０００℃以上とする。更に充分な細粒化を達成する番こ
は５〇−以上の歪が必要なため、累積圧下率を５〇チ以
上と規定する。

仕上圧延条件 既に詳説したように繊維状（層状）組織を形成させるこ
とを前提とすると、１１００℃以下で圧延を開始するこ
とが必要となる。

この時、累積圧下率をＲ（％）とするとλはｄとＲとに
より幾何学的に決まってしまうためλ≦λ０を満足させ
るようＲ≧（１−λｏ／ｄ）ｘｌｏｏ（％）とする必要
かある。しかし、粗圧延またはその他の手段によりｄ≦
λ０となった場合、冷間圧延性からみると仕上熱間圧延
する必要はないが、運用上の要請その他により圧延する
必要があることが多く、このような場合にはＲ２Ｏとす
る。ポリゴナルな組織を形成してもλ≦λ０であるなら
ば冷間圧延することが可能である。

また１巻取温度を７５０℃以下と規定した理由は、それ
以上の温度で巻取った場合。

コイル冷却中に再結晶及び粒成長が起こるためである。

熱延板焼鈍条件 仕上熱間圧延後、熱延板焼鈍を行う目的は冷間加工性の
向上と腕脚にある。前者については、焼鈍後λ≦λ０を
満たす範囲であれば再結晶が生ずる温度まで加熱しても
よいか、好ましくは回復だけが生ずる温度域で行うこと
が推奨される。即ち、回復により明瞭なセル構造が形成
されると、セルの径をλとみなすことが可能なため、更
に冷間加工性が改善される。珪素含有鉄合金の場合、静
的再結晶温度は組成により多少変化するが、はぼ７５０
℃以上であるため、熱延板暁瀉の温度は７５０℃以下が
好ましい。

表面酸化皮膜による脱炭も６００〜８００℃の温度域で
生じる。このような理由から熱延板焼鈍温度を７５０℃
以下と限定する。

中間焼鈍条件 冷間圧延（または温間圧延）の途中で行われる中間焼鈍
も熱延板焼鈍と同じく圧延性を向上するために行われる
ものであり、その焼鈍温度も゛同様の理由で７５０℃以
下に限定する。

冷延（または温間圧延）及び焼鈍条件 熱延板は、冷間圧延ではなく、圧延時の板温が４００℃
以下であるような温間圧延してもよく、このような温間
圧延は圧延性の改善に有効である。

冷間圧延後行われる焼鈍は鉄板に磁気特性を付与するた
め行われるもので、この焼鈍は鉄板をＳＯＯ℃以上に加
熱して行われる。焼鈍温度が８００℃未満では結晶粒が
微細なため優れた磁気特性か得られない。

〔実施例〕

実施例　１゜ 第１表に示す化学成分の珪素鉄合金スラブを第２表に示
す条件で熱延し、脱スケール後、７５％の圧延率で冷間
圧延を行った。

そして冷延後コイル全長に亘りエツジクラック発生の有
無を調べた。その結果を第２表に合せて示す。

実施例　λ 第３表に示す成分からなる珪素鉄合金スラブを、第４表
に示す条件で粗圧延し、続いて、スラブ温度が所定の温
度に達した段階で直ちに仕上圧延を行った。なお、この
仕上圧延条件は、圧延開始温度９５０℃、終了温度７８
０℃、累積圧下率９５ｓ（一定）とした。

次いで、上記熱延板を酸洗してスケールを除去した後、
板厚０．５　ｗａｓまで冷間圧延し、・エツジクラック
（長さ１０■以上）の有無を調べた。また、粗圧延時の
クロップサンプル及び熱延コイルから検鏡サンプルをそ
れぞれ採取し、Ｌ方向断面の板淳方向断面組織を調べた
。これらの結果を第４表に示す。

第４表に示すように、本発明で規定する仕上圧延条件内
で圧延を行っても粗圧延を所定の条件（１０００℃以上
、圧下″＄５０％以上）で行わなければ良好な冷間圧延
性は得られない。

実施例　３゜ 第５表に示す成分からなる珪素鉄合金スラブ（厚さ１５
０■）を均熱炉内で１２５０℃に加熱し、累積圧下率８
０チで圧延した。続いて第６表に示す条件で仕上圧延し
、酸洗後、板厚０．５　ｍ　ｔで冷間圧延し、エツジク
ラック（長さ１０ｍ以上）の有無を調べた。

第６表に示したように、仕上圧延が１１００℃より高温
で開始される比較例では、仕上圧延の累積圧下率が本発
明で規定する範日内であっても、良好な冷間圧延性は得
られない、これは、仕上圧延時再結晶が起こることによ
り、冷延前組織の均一性が悪くなることによるものであ
る。

実施例　４゜ 第５表に示した鳩３の珪素鉄合金スラブ（厚さ１５０１
１１）を均熱炉内で１１５０℃に加熱し、累積圧下率８
０チで厚さ３０−の粗パーとした（圧延終了温度＝　１
０２８〜１０４０℃）。

この粗パーについて、クロップ切断後、仕上圧延を板温
９５０℃で開始し、累積圧下率５ｏｑｋ及び７０９６で
各々圧延した。なおこの仕上圧延では、圧延仕上温度＝
８２０〜８４５℃１巻取温度＝６５０℃とした。

このようにして得られた熱延板について、次の３通りの
方法により圧延を実施し、得られた冷延板についてエツ
ジクラック（長さｉｏ■以上）の有無を調べた。

■累積圧下率８０チ、７０％で各仕上圧延したコイルを
酸洗後、０．５Ｗ厚まで冷間圧延した（第７表中＊１．
ｍｓ）。

■累積臣下率８０％で仕上圧延したコイルについてコイ
ル分割・酸洗した後、２０慢Ｈ！　−２％　Ｂａｔ雰囲
気中で７５０ｔｌ：Ｘ５分と７８０℃×５分の各条件で
熱延板焼鈍を施し、しかる後０．５鴎厚まで冷間圧延し
た（第７表中Ｎａ２、Ｎａ５）。

■累積圧下率８０％で仕上圧延したコイルについてコイ
ル分割・酸洗した後、ｌ■の中間板厚まで冷間圧延し、
次いで７５０℃Ｘ３分及び７８０℃×３分の各条件で中
間焼鈍を行った後、０．５Ｗ厚まで冷間圧延した（第７
表中階＋、ｍｓ）。

第７表に示すように、所定の条件で熱延焼鈍或いは中間
焼鈍を施すことにより冷延性がより向上する。しかし、
上記焼鈍を所定の条件を超える温度で行った場合（随３
゜階５）には、圧延前組織の均一性か害され、却って冷
延性が劣っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は仕上熱間圧延前の平均結晶粒径と仕上熱間圧延
時の累積臣下率との関係において割れの発生しない範吐
を示すグラフ、第２図はｓｉ量とλ・の関係を示すグラ
フである。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 発　明　６者　　中　　岡　　−方 間　　　　　　　　　　高　　　１）　　芳　　　−同
　　　　　　　　　稲　　　垣　　　淳　　　−同　　
　　　　　　　　日　　　　裏　　　　　　　　昭第　
　１　　図 仕上熱闇匠殖前の−Ｐ均結晶触径ｄ　　（ｍｍ）第２図 Ｓｌ　　　（ｗ門ω

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ：１ｗｔ％以上、４ｗｔ％未満、Ｍｎ：０．
   ５ｗｔ％以下、Ｐ：０．１ｗｔ％以下、Ｓ：０．０２ｗ
   ｔ％以下、Ａｌ：２ｗｔ％以下を含有する鉄合金を溶製
   し、造塊または連続鋳造により 鋳造後、１０００℃以上で累積圧下率５０ ％以上の分塊及び粗圧延、または粗圧延 を行い、更に仕上熱間圧延前の平均結晶 粒径ｄに応じて１１００℃以下で下式に示 す累積圧下率Ｒの仕上熱間圧延を行い、 ７５０℃以下で巻取り、脱スケール処理後 冷間圧延または温間圧延を施し、次いで 焼鈍することを特徴とする軟磁気特性の 優れた珪素鉄板の製造方法。 ｄ（ｍｍ）を仕上熱間圧延前の平均結晶粒径とし、λ＿
   ０が次式で与えられる時、 λ＿０＝１．９０−０．２６×Ｓｉ（ｗｔ％）ｄ＞λ＿
   ０ならばＲ（％）≧（１−λ＿０／ｄ）×１００ｄ≦λ
   ＿０ならばＲ（％）≧０
2. （２）仕上熱延後、脱スケール処理の前または後に、７
   ５０℃以下の熱延板焼鈍を行う ことを特徴とする特許請求の範囲（１）記載の軟磁気特
   性の優れた珪素鉄板の製造方 法。
3. （３）冷間圧延または温間圧延の途中で７５０℃以下の
   中間焼鈍を行うことを特徴とす る特許請求の範囲（１）または（２）記載の軟磁気特性
   の優れた珪素鉄板の製造方法。