JP2000297324A - 磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な合金元素を添加することなしに、電磁
特性を向上させる製造方法を提供する。 【解決手段】 重量比で、C :0.05%以下、N :0.01%以
下、Si:0.1% 以上4.0%以下、Mn:0.1% 以上1.5%以下、A
l:0.1% 以上1.5%以下、P :0.15%以下を含有し、残部Fe
及び不可避不純物からなるスラブに粗圧延を施してシー
トバーとし、次いで少なくとも１パスは下記式１を満足
する仕上熱間圧延を施して熱延板とした後、熱間圧延仕
上温度から100 ℃以内、かつ750 ℃以上1050℃以下の温
度にある熱延板を一度巻取り、30秒以上60分以下の時間
保持した後に巻き戻し、次いで冷却を施して550 ℃以下
の温度で再び巻取り、その後通常の酸洗、冷延をした
後、再結晶焼鈍を施すことを特徴とする磁束密度が高く
鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁束密度が高く鉄
損の低い無方向性電磁鋼板を製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器、特に無方向性電磁鋼板
がその鉄心材料として使用される回転機および中、小型
変圧器等の分野においては、世界的な電力、エネルギー
節減、さらにはフロンガス規制等の地球環境保全の動き
の中で、高効率化の動きが急速に広まりつつある。この
ため、無方向性電磁鋼板に対しても、その特性向上、す
なわち、高磁束密度かつ低鉄損化への要請がますます強
まってきている。

【０００３】ところで、無方向性電磁鋼板においては、
従来、低鉄損化の手段として一般に、電気抵抗増大によ
る渦電流損低減の観点からＳｉあるいはＡｌ等の含有量
を高める方法がとられてきた。しかし、この方法では反
面、磁束密度の低下は避け得ないという問題点があっ
た。

【０００４】また、単にＳｉあるいはＡｌ等の含有量を
高めるのみではなく、特開昭６１−２３１１２０号公報
に記載されているように、Ｃ，Ｎ，Ｓ，Ｏ等の低減によ
る高純度鋼化や、特開昭５７−３５６２６号公報に記載
されているような仕上げ焼鈍サイクルの工夫等の製造プ
ロセス上の処置もなされてきたが、いずれも低鉄損化は
図られても、磁束密度についてはそれほどの効果はなか
った。

【０００５】さらに、仕上げ焼鈍前の冷延圧下率を適正
範囲に制御すること、熱延板焼鈍を施すこと、あるいは
熱延条件の工夫等による高磁束密度化が図られてきた
が、磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板を
製造できるには至らず、無方向性電磁鋼板に対する前記
の要請に応えることは出来なかった。

【０００６】最近、無方向性電磁鋼板の熱間圧延におい
ては製品の磁束密度向上の観点から、熱延板結晶粒径の
制御が行われてきている。これらは、熱延板すなわち冷
延前の結晶粒径を極力粗大化することに主眼がおかれて
いる。例えば特公昭５７−５２４１０号公報では、仕上
熱延終了温度を７５０℃以上からα相とγ相の２相域の
中間温度以下として、巻取温度を６８０℃以上とするこ
とで、熱延時のコイル巻取温度を高温化し熱延板の結晶
粒を粗大化させる方法が開示されている。また、特公昭
５８−５５２１０号公報では、仕上熱延終了温度を７５
０℃以上からα相とγ相の２相域の中間温度以下とし
て、Ｃ含有量、Ａｌ含有量の規制を組み合わせることを
主眼とする技術が開示されている。また特開昭５４−７
６４２２号公報、特開昭５８−１３６７１８号公報に記
述されている様に高温巻取を行ったコイルの保有熱によ
り自己焼鈍を行い熱延板の結晶粒の粗大化をはかり仕上
焼鈍後の磁束密度を向上させる技術等も開示されてい
る。

【０００７】しかし、高温のコイルは、均一に冷却する
ことが難しく、冷却時にコイル内の温度分布に不均一が
生じる結果、結晶粒が混粒になりやすく、コイル長手方
向の磁気特性に変動が生じやすくなるとともに、冷延時
に通板性が問題視されたり、製品板の形状が悪くなる欠
点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価な合金
元素を添加することなしに、電磁特性を向上させる製造
方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点を解決するために熱延、巻取条件を検討した結果、条
件を特定することにより無方向性電磁鋼板の特性を顕著
に向上できることを見いだした。その原理は２つの要素
から成り立つ。１つは熱延鋼板の結晶粒径を適度な大き
さにすることによる製品板の形状を悪化せずに磁性に好
ましい集合組織を製品板で形成させることである。もう
１つは熱延板表層の酸化層であるスケール層の形成を抑
制して酸洗歩留まりを向上させるとともに、内部酸化層
の形成を抑制して鉄損の向上を図り、同時にコイル内の
磁気特性を均一化することにある。本発明はこれらの考
えに基づくもので、その要旨とするところは以下の通り
である。

【００１０】（１） 重量比で、Ｃ ：０．０５％以
下、 Ｎ ：０．０１％以下、Ｓｉ：０．１％
以上４．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下、
Ａｌ：０．１％以上１．５％以下、Ｐ ：０．１５％以
下を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるスラブ
に粗圧延を施してシートバーとし、次いで少なくとも１
パスは下記式１を満足する仕上熱間圧延を施して熱延板
とした後、熱間圧延仕上温度から１００℃以内、かつ７
５０℃以上１０５０℃以下の温度にある熱延板を一度巻
取り、３０秒以上６０分以下の時間保持した後に巻き戻
し、次いで冷却を施して５５０℃以下の温度で再び巻取
り、その後通常の酸洗、冷延をした後、再結晶焼鈍を施
すことを特徴とする磁束密度が高く鉄損の低い無方向性
電磁鋼板の製造方法。

【数２】 （２） 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｂ ：Ｎの１．５倍以下 を含むスラブを用いることを特徴とする前記（１）記載
の磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方
法。（３） 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｓｎ：０．１％以下 を含むスラブを用いることを特徴とする前記（１）又は
（２）記載の磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼
板の製造方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
まず、成分の限定条件について述べる。Ｃは鉄損の低減
のためには少ないほうが好ましいが、本発明法のプロセ
スではＣが０．０５％まで鉄損向上の効果が確認された
ので、Ｃを０．０５％以下とした。

【００１２】Ｓｉは鋼の電気抵抗を増加させ鉄損を向上
させる目的で添加する。このため、Ｓｉは０．１％以上
添加する。また、Ｓｉ含有量が４．０％を超えると、冷
間圧延が困難になるため、４．０％以下に定める。

【００１３】Ｎも鉄損改善のためには少ないほうがよ
く、本発明鋼では０．０１％以下とした。特に、ＡｌＮ
の析出を抑制して鉄損を下げる場合はＢを添加してＢＮ
を析出させることが望ましいが、Ｂ／Ｎが１．５を超え
ると過剰Ｂが磁性を悪化させるので、ＢをＮの１．５倍
以下と定めた。

【００１４】本発明鋼でＳｉが少ない場合、鋼板が軟質
になり過ぎ、打ち抜き作業が難しくなるのを防ぐためＰ
を添加している。Ｐの添加は鉄損の改善にもなるが、
０．１５％超の添加は熱間加工性を悪化させ、熱延割れ
などの発生する危険があるので０．１５％以下とした。

【００１５】Ａｌ、ＭｎはＳｉと同様に鉄損改善をもた
らすので、０．１％以上添加することに定める。一方、
過度の添加は冷間圧延性を悪くすることから、その含有
量は１．５％以下に定める。

【００１６】Ｓｎも磁性を改善する元素であるので添加
してもよいが、合金添加のコスト高を抑制する意味から
０．１％以下とした。

【００１７】次にプロセス条件の限定について述べる。
本発明の特徴は熱延、巻取のプロセス条件にある。基本
思想は第１回目の巻取時に適正な大きさの熱延板結晶粒
径にし、冷延、焼鈍後に磁性に好ましい集合組織を形成
することであり、第２回目の巻取を低温にすることによ
り、鋼板表層のスケール層や内部酸化層の形成を抑制
し、鉄損の改善を図るとともに、コイルを巻きほどいて
冷却することにより、コイル長手方向の磁気特性を均一
化することにある。

【００１８】本発明では仕上げ熱延において少なくとも
１パスは式（１）を満足することが必要である。式
（１）で定めるＺパラメーターの値が１２．１０未満で
あると、高温巻取時の結晶粒成長の駆動力が不足し、本
発明が意図する高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板が得
られなくなるので式（１）で定めるＺパラメーターの値
は１２．１０以上である必要がある。また、Ｚの値には
上限を特に設けない。しかしながら、Ｚの値は圧延温度
が低くなるか、歪み速度が大きくなると増加するが、圧
延機の歪速度の上限、圧延温度の下限の観点から、１
６．０以下であることが好ましい。

【００１９】

【数３】

【００２０】ここで、Ｚパラメーターの値を求めるには
歪み速度を求める必要がある。その方法としては諸方法
があるが、本発明では下記の式（２）に従って歪み速度
を求めるものとする。

【００２１】

【数４】

【００２２】１回目の巻取温度と仕上温度の差が１００
℃以下かつ、１０５０℃以下、７５０℃以上の温度で一
度巻き取り、３０秒以上、６０分以下の時間保持すると
いう条件は上記の適正な熱延板粒径を得るのに必要な限
定条件である。巻取温度と仕上温度の差を１００℃以下
としたのは、仕上温度が高いほど再結晶粒径が大きくな
り、粒成長に必要な駆動力が小さくなるため、高い温度
で巻取り、粒成長を促進させてやる必要があるためであ
る。１回目の巻取温度ならびに保持時間の上限を限定し
たのは、熱延板結晶粒が大きくなり過ぎて製品板の形状
を悪化させないためである。また、１回目の巻取温度な
らびに保持時間の下限を定めたのは、これ以下では熱延
板の粒径が小さく、製品板の磁性が十分改善されないた
めである。

【００２３】第２回目の巻取温度を５５０℃以下の温度
と限定したのは、これ以下の温度で鋼板の酸化が抑制さ
れるためである。

【００２４】このような熱延、巻取プロセスは仕上圧延
機に比較的近接したコイラーで巻き取り、それからＲＯ
Ｔ（Ｒｕｎ−ｏｕｔ−Ｔａｂｌｅ）へ巻戻し、再び従来
のコイラーで巻き取ることで実現する。本プロセスは、
本発明鋼の電磁特性を改善するだけでなく、従来の高温
巻取時の問題点であったスケールが厚くなるという欠点
も回避することができる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。 ［実施例１］表１に示す成分及び残部Ｆｅ及び不可避不
純物からなる鋼を転炉により溶製し連続鋳造設備により
厚さ２２０mmのスラブとした。このスラブを通常の方法
にて１２５０℃に加熱し、粗圧延により５５mmのシート
バーとした。さらに７スタンドのタンデム仕上熱延機に
より成分１の鋼は２．７mm、成分２の鋼は３．０mm厚み
に仕上げた。仕上圧延の際、熱延条件の指標であるＺパ
ラメーターの値を、最終パスにおいて種々の値を取るよ
うに圧延速度、圧延温度、パススケジュールを調整し
た。このため、熱延終了温度は１０００℃〜１０９０℃
とした。

【００２６】仕上げ熱延終了後、一回目のコイルへの巻
取りを９５０℃から９９０℃の範囲でかつ、熱延終了温
度との差が１００℃以内の温度で行った。巻き取ったコ
イルは直ちに保熱カバー内に装入し８２０℃、６０分の
保熱を行った。その後、このコイルを巻きほどいて冷却
を施し、５００℃で二回目の巻取を行った。得られた熱
延板を酸洗後、冷間圧延により０．５０mmに仕上げ、連
続焼鈍炉で成分１は８００℃、３０秒、成分２は９５０
℃、３０秒の焼鈍を施し磁気特性を測定した。

【００２７】この時の熱延条件の指標である最終パスに
おけるＺパラメータの値と、磁気測定結果の関係を表
２、表３に示す。表２、表３に示した結果より、Ｚパラ
メータの値が１２．１０以上の場合において優れた磁気
特性が得られていることが分かる。このように本発明で
定めた熱延条件を満たす様に仕上げ熱延を実施すること
により、低鉄損かつ高磁束密度の無方向性電磁鋼板を得
ることが可能である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】［実施例２］実施例１で得られた成分１の
熱延鋼板を酸洗後、冷間圧延により０．５５mmに仕上
げ、連続焼鈍炉で７８０℃、２０秒の焼鈍を施した。さ
らにこれをスキンパス圧延により０．５０mmに圧下し、
７５０℃２時間の磁性焼鈍を施した後、磁気特性を測定
した。

【００３２】この時の熱延条件の指標である最終パスに
おけるＺパラメータの値と、磁気測定結果の関係を表４
に示す。表４に示した結果より、Ｚパラメータの値が１
２．１０以上の場合において優れた磁気特性が得られて
いることが分かる。このように本発明で定めた熱延条件
を満たす様に仕上げ熱延を実施することにより、セミプ
ロセス無方向性電磁鋼板においても低鉄損かつ高磁束密
度の無方向性電磁鋼板を得ることが可能である。

【００３３】

【表４】

【００３４】［実施例３］表５に示す成分及び残部Ｆｅ
及び不可避不純物からなる鋼を転炉により溶製し連続鋳
造設備により厚さ２２０mmのスラブとした。このスラブ
を通常の方法にて１２５０℃に加熱し、粗圧延により５
５mmのシートバーとした。さらに６スタンドのタンデム
仕上熱延機により２．７mm厚みに仕上げた。仕上圧延の
際、熱延条件の指標であるＺパラメーターの値を、最終
パス付近において種々の値を取るように圧延速度、圧延
温度、パススケジュールを調整した。熱延終了温度は１
０５０℃とし、また、最終パスの圧下率は２０％に設定
して実験を行った。

【００３５】仕上げ熱延終了後、一回目の巻取を９６０
℃で行った。巻き取ったコイルは直ちに保熱カバー内に
装入し８２０℃、６０分間保持した。その後このコイル
を巻きほどいて冷却を施し、再度４５０℃で巻き取っ
た。得られた熱延板を酸洗後、冷間圧延により０．５０
mmに仕上げ、連続焼鈍炉で成分１は８５０℃、１５秒の
焼鈍を施し磁気特性を測定した。この時の熱延条件の指
標である最終パス付近の各パスにおけるＺパラメータの
値と、磁気測定結果の関係を表６に示す。

【００３６】表６に示した結果より、Ｚパラメータの値
が１２．１０以上の場合において優れた磁気特性が得ら
れていることが分かる。このように本発明で定めた熱延
条件を満たす様に仕上げ熱延を実施することにより、低
鉄損かつ高磁束密度の無方向性電磁鋼板を得ることが可
能である。

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】

【発明の効果】このように本発明によれば、無方向性電
磁鋼板の製造法において、磁束密度が高く鉄損の低い、
磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を提供することが可
能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 猛 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Ｆターム(参考） 4K033 AA01 CA02 CA06 CA08 CA09 DA02 FA10 FA11 RA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比で、 Ｃ ：０．０５％以下、 Ｎ ：０．０１％以下、 Ｓｉ：０．１％以上４．０％以下、 Ｍｎ：０．１％以上１．５％以下、 Ａｌ：０．１％以上１．５％以下、 Ｐ ：０．１５％以下 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避不純物からなるスラブに
   粗圧延を施してシートバーとし、次いで少なくとも１パ
   スは下記式１を満足する仕上熱間圧延を施して熱延板と
   した後、熱間圧延仕上温度から１００℃以内、かつ７５
   ０℃以上１０５０℃以下の温度にある熱延板を一度巻取
   り、３０秒以上６０分以下の時間保持した後に巻き戻
   し、次いで冷却を施して５５０℃以下の温度で再び巻取
   り、その後通常の酸洗、冷延をした後、再結晶焼鈍を施
   すことを特徴とする磁束密度が高く鉄損の低い無方向性
   電磁鋼板の製造方法。 【数１】
2. 【請求項２】 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｂ ：Ｎの１．５倍以下 を含むスラブを用いることを特徴とする請求項１記載の
   磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 鋼成分として、さらに重量％で、 Ｓｎ：０．１％以下 を含むスラブを用いることを特徴とする請求項１又は２
   記載の磁束密度が高く鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製
   造方法。