JP2001158914A - 二方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｛１００｝＜００１＞集合組織の集積度が高
い二方向性珪素鋼板の効率的で安価な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｃ：０．０２０〜０．２０％、ＳｉとＭ
ｎを（Ｓｉ＋０．５Ｍｎ）≦５．０および（Ｓｉ−０．
５Ｍｎ）≧１．５なる関係式を満たす鋼を２．５ｍｍ以
下の厚さに熱間圧延し、３０〜８０％の圧下率で０．５
０ｍｍ以下の厚さに中間焼鈍を含まないで冷間圧延し、
該冷間圧延鋼板間に、脱炭促進物質もしくは脱炭促進物
質と脱Ｍｎ促進物質を含有する焼鈍分離材を介在させて
焼鈍する。熱間圧延時に、圧延ロールと鋼板間の摩擦係
数が０．１５以下となるように潤滑圧延するか、熱間圧
延後の鋼板に再結晶温度以上に加熱する焼鈍を施した後
冷間圧延すればなおよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気特性に優れた
二方向性珪素鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電動機、発電機、変圧器などの
磁心材料には珪素鋼板（電磁鋼板）が用いられている。
この珪素鋼板には、交流磁界中で磁気的なエネルギー損
失が少なく、実用的な磁界中での磁束密度が高いという
磁気特性が求められている。これらの特性を高めるに
は、鋼の電気抵抗を高め、磁化容易方向である立方晶の
＜００１＞軸を使用磁界方向に集積させることが有効と
されている。

【０００３】図１は珪素鋼板の結晶集合組織の模式図で
あり、図１（ａ）は｛１１０｝面が板面に平行で、＜０
０１＞軸が圧延方向に集積した組織の模式図であり、図
（ｂ）は｛１００｝面が板面に平行で、圧延方向と幅方
向に＜００１＞軸が集積した組織の模式図である。図１
（ａ）の｛１１０｝＜００１＞集合組織を有する鋼板は
巻き鉄心を用いる変圧器の鉄心のように、圧延方向のみ
に磁束が流れる用途に適する。このような集合組織を持
つ珪素鋼板は一方向性珪素鋼板と称される。

【０００４】図１（ｂ）の｛１００｝＜００１＞集合組
織を有する珪素鋼板は圧延方向と板幅方向の二方向に同
様に優れた磁気特性を示すため巻き鉄心を用いたトラン
スに加え、積み鉄心を用いたトランスの鉄心のように圧
延方向と板幅方向に磁束が流れる用途や回転機の鉄心に
も好適である。このような｛１００｝＜００１＞集合組
織を持つ珪素鋼板は二方向性珪素鋼板（電磁鋼板）と称
される。

【０００５】二方向性珪素鋼板を製造する方法として、
脱炭、もしくは脱炭と脱Ｍｎを生じさせる高温焼鈍を利
用した製造方法が開示されている。

【０００６】特開平９−２０９６６号公報には、Ｓｉ：
０．２〜６．５％、Ｍｎ：０．０３〜２．５％を含有
し、板面に平行な方向の｛１００｝面方位が方向配向性
のないものの１０倍以上の集合組織を有し、Ｍｎ濃度が
板厚の表面に向かって特定の割合で減少する脱Ｍｎ層を
有する無方向性または二方向性電磁鋼板が開示されてい
る。

【０００７】上記公報では、Ｃを０．０１〜１．０％含
有し、ＳｉとＭｎを上記範囲で含有する熱間圧延鋼板を
冷間圧延した後、脱炭促進材または脱炭促進材と脱Ｍｎ
促進材を混合した焼鈍分離材を鋼板間に挟み、コイル状
または積層状態にして焼鈍するものである。上記公報で
は、冷間圧延を、中間焼鈍を含む２回以上の圧延とする
ことにより二方向性電磁鋼板が得られることが開示され
ている。

【０００８】ＷＯ９８／２０１７９号公報には、Ｃを
０．０２〜０．２％含有し、ＳｉとＭｎの含有量が特定
の関係式を満足する化学組成を有する熱間圧延鋼板に、
７５０℃以上で、かつ急速加熱する中間焼鈍を含む複数
回の冷間圧延を施し、得られた鋼板に焼鈍分離材を用い
て減圧下で焼鈍を施す二方向性電磁鋼板の製造方法が開
示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の製造方法におい
ては、最終の脱炭焼鈍または脱炭脱Ｍｎ焼鈍時に｛１０
０｝＜００１＞集合組織を十分に発達させるために、熱
間圧延鋼板には中間焼鈍を挟む複数回の冷間圧延を施す
ことが求められていた。このため、製造工程が複雑で生
産効率が低く、製造コストも低くないという問題があっ
た。

【００１０】本発明の目的は上記問題点を解決し、｛１
００｝＜００１＞集合組織の集積度が高い二方向性珪素
鋼板の効率的で安価な製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｃを０．
０２〜０．２質量％含有し、ＳｉとＭｎの含有量が質量
％でＳｉ（％）＋０．５Ｍｎ（％）≦５．０、Ｓｉ
（％）−０．５Ｍｎ（％）≧１．５なる関係を満足する
鋼を用いて二方向性電磁鋼板を製造する際の、集合組織
の発達に対する製造条件の影響を種々研究した結果、以
下に述べるような新たな知見を得た。

【００１２】（ａ）冷間圧延圧下率を高くすると最終焼
鈍時に｛１００｝＜００１＞方位粒に代わって｛１０
０｝＜０２１＞や｛１００｝＜０１１＞方位の結晶粒が
成長するために圧延方向と板幅方向の磁気特性が劣化
し、良好な二方向性特性が得られない。冷間圧下率を８
０％以下に制限することにより、中間焼鈍をおこなわな
いで冷間圧延するいわゆる１回冷間圧延方式であっても
最終焼鈍時に｛１００｝＜００１＞方位の再結晶の成長
が得られる。

【００１３】（ｂ）最終製品の厚さは、最終焼鈍におい
て｛１００｝＜００１＞方位の発達を十分に生じさせる
ため、さらに同焼鈍で脱炭を効率的に行うため、また渦
電流損失を低下させて製品の鉄損特性を向上させるため
に、０．５０ｍｍ以下とするのがよい。冷間圧延圧下率
を８０％以下に制限し、かつ、最終製品の厚さを０．５
０ｍｍ以下にするには、熱間圧延鋼板の厚さを２．５ｍ
ｍ以下に制限するのがよい。

【００１４】（ｃ）熱間圧延を潤滑圧延とし熱間圧延鋼
板表面近傍での剪断変形の量を軽減することも｛１０
０｝＜００１＞方位組織を発達させるのに効果的であ
る。この理由は、冷間圧延素材の表層に大きな剪断変形
が加えられていると、最終焼鈍において板表層部に｛１
００｝＜００１＞方位粒に加えて＜００１＞軸の向きが
種々の方向に分散した結晶粒が発生し、これらが最終焼
鈍中に鋼板内部に向かって成長するため｛１００｝＜０
０１＞方位への集積度が高くならないことによる。

【００１５】（ｄ）冷間圧延前の熱間圧延鋼板を予め焼
鈍しておくことが最終焼鈍における｛１００｝＜００１
＞方位組織の発達を促進させる。冷間圧延工程で中間焼
鈍をおこなわない場合には、熱間圧延で受けた剪断変形
の影響が冷間圧延後にも強く残りやすい。冷間圧延前の
熱間圧延鋼板を予め焼鈍することにより、上記したよう
な熱間圧延履歴の影響を除くことができる。

【００１６】本発明はこれらの研究結果を基にして完成
されたものであり、その要旨は下記（１）〜（３）に記
載の二方向性珪素鋼板の製造方法にある。

【００１７】（１）質量％でＣを０．０２０〜０．２０
％含有し、ＳｉとＭｎの含有量が質量％でＳｉ（％）＋
０．５Ｍｎ（％）≦５．０およびＳｉ（％）−０．５Ｍ
ｎ（％）≧１．５なる関係式を満たす鋼を２．５ｍｍ以
下の厚さに熱間圧延する熱間圧延工程と、得られた熱間
圧延鋼板を３０〜８０％の圧下率で０．５０ｍｍ以下の
厚さに中間焼鈍を含まないで圧延する冷間圧延工程と、
得られた冷間圧延鋼板を、脱炭促進物質もしくは脱炭促
進物質と脱Ｍｎ促進物質とを含有する焼鈍分離材を鋼板
間に介在させて焼鈍する最終焼鈍工程とを有することを
特徴とする二方向性珪素鋼板の製造方法。

【００１８】（２）前記熱間圧延工程が、圧延ロールと
鋼板間の摩擦係数が０．１５以下となるように潤滑剤を
供給しつつ圧延することからなるものであることを特徴
とする上記（１）に記載の二方向性珪素鋼板の製造方
法。

【００１９】（３）熱間圧延後の鋼板に再結晶温度以上
に加熱する焼鈍を施した後冷間圧延することを特徴とす
る上記（１）または（２）に記載の二方向性珪素鋼板の
製造方法。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に述べ
る。なお、以下に記す％表示は質量％を意味する。

【００２１】（ａ）鋼の化学組成 Ｃ：本発明の製造方法では、最終焼鈍時に脱炭反応を利
用して鋼板の集合組織制御をおこなう。これに必要な脱
炭反応をおこなわせるために、最終焼鈍に供する鋼板の
Ｃ含有量は０．０２０％以上とする。好ましくは０．０
３０％以上、より好ましくは０．０４０％以上である。
Ｃ含有量を過度に高くすると（α＋γ）２相域温度の上
限が低くなり、焼鈍温度の上限が低く制限されるため、
脱炭終了までの最終焼鈍時間が長くなり、生産性を損な
う。また、過度にＣ含有量が増すと鋼が脆化し素材の圧
延が困難になる。このような不都合を避けるためにＣ含
有量は０．２０％以下とする。好ましくは０．１０％以
下、より好ましくは０．０８％以下である。

【００２２】製品の磁気特性を劣化させないために、最
終焼鈍後のＣ含有量は少ない程よい。好ましくは０．０
０５％未満、より好ましくは０．００３％以下、さらに
好ましくは０．００２％以下である。

【００２３】ＳｉおよびＭｎ：ＳｉとＭｎにはいずれも
鋼の電気抵抗を高めて渦電流損失を低減する作用があ
る。また、ＳｉとＭｎは鋼の加工性や高温での相状態に
影響する。Ｓｉ含有量が増すと鋼の加工性を損ない、冷
間圧延が困難となる。ＭｎもＳｉ程ではないが鋼の加工
性を損なう作用がある。冷間圧延性を確保するためにＳ
ｉとＭｎは、式：Ｓｉ（％）＋０．５Ｍｎ（％）で計算
される値が５．０以下になる範囲で含有させる。好まし
くは前記式で計算される値が４．５以下である。

【００２４】本発明の製造方法の好適態様での最終焼鈍
は、鋼板の少なくとも表層部における結晶組織がγ単相
組織とならない温度域でおこなう。昇温過程や均熱中に
鋼板表層部がγ単相になると、その後の過程で成長する
｛１００｝＜００１＞方位の成長核が消滅し、｛１０
０｝＜００１＞集合組織の成長が阻害される。脱炭また
は脱炭と脱Ｍｎ完了後は鋼板全体がα相単相組織となる
温度域となるようにする。従って効率よく焼鈍するに
は、高温域においても鋼のα相が安定していることが望
ましい。

【００２５】Ｓｉは高温域でのα相を安定させる作用が
ある。他方Ｍｎはγ域を拡大しα相の安定性を低下させ
る作用がある。α相の安定性に対するこれらの元素の作
用は式：Ｓｉ（％）−０．５Ｍｎ（％）で表すことがで
きる。本発明では、ＳｉとＭｎの含有量は、式：Ｓｉ
（％）−０．５Ｍｎ（％）で計算される値が１．５以上
となる範囲で含有させる。好ましくは１．８以上、より
好ましくは２．０以上である。

【００２６】Ｍｎは必須元素ではないが、最終焼鈍にお
いて脱Ｍｎを生じさせることにより｛１００｝集合組織
の形成が促進される効果が得られるため含有させるのが
好ましい。含有させる場合には、好ましくはＭｎを上記
２つの式の範囲内で０．４％以上、より好ましくは０．
６％以上含有させる。

【００２７】Ａｌ：必須元素ではないが、鋳込み時の鋳
片の健全性を確保したり、ＮをＡｌＮなどの形で析出物
として固定し無害化する作用があるのでＡｌを含有させ
ても構わない。しかしながらＡｌ含有量が過度に増すと
最終焼鈍時に鋼板表面でＡｌが選択択酸化され、これに
より集合組織の発達が阻害される。これを避けるために
Ａｌを含有させる場合でもその上限は０．１％以下とす
るのがよい。より好ましくは０．０１％以下である。

【００２８】Ｃｒ、Ｃｏ：必須元素ではないが、これら
の元素はα−フェライト中に固溶して鋼の電気抵抗を高
め、鉄損を低減する作用がある。また、Ｃｏには鋼の飽
和磁束密度を高くする作用もある。このような効果を得
るためにこれらの元素を含有させても構わない。しかし
ながらＣｏは、高価であるうえ、過度に含有させると磁
歪が増すので含有させる場合でも１．０％以下とするの
がよい。Ｃｒは炭化物を生成する強い傾向を持ち、最終
焼鈍での脱炭を遅延させる作用があるので含有させる場
合でも０．５０％以下とするのがよい。

【００２９】Ｓ、Ｓｂ：これらの元素は必須元素ではな
いが、最終焼鈍時に鋼板表面の｛１００｝面の表面エネ
ルギーを低下させ、｛１００｝＜００１＞方位粒の成長
を促進する作用があるので含有させても構わない。しか
しながらこれらの元素の含有量が過度に増すと鋼が脆化
するので、含有させる場合でもそれぞれ０．０３％以下
とするのがよい。すなわち、本発明の製造方法の基本と
する鋼の化学組成は、Ｃを０．０２０〜０．２０％含有
し、ＳｉとＭｎの含有量がＳｉ（％）＋０．５Ｍｎ
（％）≦５．０およびＳｉ（％）−０．５Ｍｎ（％）≧
１．５なる関係を満たすものである。Ｍｎは必須元素で
はなく、Ｓｉ含有範囲は１．５％以上、５．０％以下で
ある。鋼には上記元素に加えて、Ａｌを０．１％以下、
Ｃｒを０．５０％以下、Ｃｏを１．０％以下を含有させ
ても構わない。さらには、上記に加えて、ＳおよびＳｂ
をそれぞれ０．０３％以下含有させても構わない。上記
以外はＦｅおよび不可避的不純物である。

【００３０】（ｂ）圧延方法 本発明の製造方法では、上記の化学組成を有する鋼を熱
間圧延する熱間圧延工程、冷間圧延する冷間圧延工程、
および、脱炭促進物質もしくは脱炭促進物質と脱Ｍｎ促
進物質を含有する焼鈍分離材をコイル状もしくは積層状
にした鋼板間に介在させて焼鈍する最終焼鈍工程を有す
る。

【００３１】熱間圧延工程：熱間圧延に供する鋼片の製
造方法は特に限定しない。該鋼片は溶鋼を鋳造して得ら
れる鋳塊、連続鋳造して得られるスラブ、あるいはスト
リップキャスティングによる薄鋳片など、公知のものを
用いることができる。生産性が優れる連続鋳造スラブや
ストリップキャスティングによる薄鋳片を用いることが
好ましい。

【００３２】熱間圧延：熱間圧延前には、鋼の圧延抵抗
を低下させたり鋼中の元素の偏積を低減させるなどの目
的から、必須ではないが、鋼片を９００℃以上に加熱し
ておくのが望ましい。上記加熱温度の上限は、酸化減量
を抑制し、結晶組織の過度な粗大化を防止するために１
４００℃以下とするのがよい。

【００３３】鋼片は、加熱された後、連続式圧延機やレ
バース圧延機など公知の熱間圧延機により熱間圧延され
る。

【００３４】後程述べるように、本発明では冷間圧延時
の圧下率を３０〜８０％の範囲とし、最終製品の厚さを
０．５０ｍｍ以下に制限するが、これらを実現するため
に熱間圧延鋼板の厚さは２．５ｍｍ以下とする。熱間圧
延鋼板の厚さの下限は特に限定しない。最終製品の厚さ
に応じて必要とされる熱間圧延鋼板の厚さは変化するた
め、熱間圧延鋼板の厚さの下限は特に限定しない。例え
ば最終製品の厚さを０．２０ｍｍとする場合には、冷間
圧下率を３０％以上とするために熱間圧延鋼板の厚さは
０．２９ｍｍ以上とする必要がある。

【００３５】一般に熱間圧延はロールと鋼板との間の摩
擦が大きく、板の表層部に強い剪断変形が生じる。これ
により熱間圧延鋼板の表層部と内部では鋼の結晶組織や
集合組織が大きく異なる。例えば、ロールと鋼板との間
の摩擦が大きい場合には、鋼板表層部では｛１１０｝を
板面と並行とする集合組織成分が強く、内部では｛１１
１｝集合組織が強く発達する。

【００３６】本発明の二方向性珪素鋼板の製造方法にお
いては、最終焼鈍時の｛１００｝＜００１＞集合組織の
発達を促進させるために、熱間圧延鋼板の表層部では
｛１００｝面方位や｛１１１｝面方位が発達した集合組
織とする。そのためには熱間圧延時のロールと鋼板間の
摩擦を減少させ、鋼板表層部での剪断変形を軽減するこ
とが好ましい。通常、潤滑しないで熱間圧延する場合の
摩擦係数は０．３〜０．４前後であるが、上記剪断変形
を軽減するためにロールと板の間には潤滑剤を供給し、
その摩擦係数を０．１５以下とすることが好ましい。よ
り好ましくは０．１２以下である。

【００３７】上記以外の熱間圧延条件は特に限定する必
要はなく、公知の条件でおこなって構わない。例えば熱
間圧延機は公知のタンデム圧延機やレバース圧延機が使
用でき、熱間圧延時の圧延終了温度は任意であり、圧延
荷重を低減する観点から鋼のＡ１点以上とするのが望ま
しいが、これに限定する必要はなく、Ａ１点以下であっ
ても構わない。

【００３８】熱間圧延板焼鈍：必須ではないが、熱間圧
延後、冷間圧延に供する前に、熱間圧延鋼板に焼鈍を施
しておくのが望ましい。これにより、最終焼鈍における
｛１００｝＜００１＞集合組織の発達を促進することが
できる。熱間圧延板焼鈍温度は再結晶温度以上の温度で
焼鈍することが好ましい。より好ましくは８００℃以上
である。焼鈍温度の上限は１１５０℃以下とするのがよ
い。焼鈍時間は再結晶が十分に生じる時間であればよ
く、また、焼鈍温度が高温ほど短時間でよい。例えば焼
鈍温度が１０００℃であれば１０秒間〜５分間程度で十
分である。

【００３９】冷間圧延工程：電磁鋼板としての板厚、平
坦度を確保するため、さらに最終焼鈍の過程で組織を微
細化させると共にフェライト結晶の再結晶により生成さ
れる｛１００｝＜００１＞方位成長核の密度を増加させ
るために、上記の熱間圧延を経た鋼板に冷間圧延を施
す。

【００４０】冷間圧延圧下率は３０％以上８０％以下と
する。冷間圧延圧下率が３０％に満たない場合には、板
厚精度を確保することが困難になることに加えて、最終
焼鈍時の再結晶初期に十分に組織が微細化されず、最終
焼鈍時の｛１００｝＜００１＞方位粒の成長がこれによ
って妨げられるとともに、最終焼鈍後の組織も過度に粗
大化する。

【００４１】冷間圧延圧下率が８０％を超えると最終焼
鈍時に｛１００｝＜００１＞方位粒に代わって｛１０
０｝＜０２１＞や｛１００｝＜０１１＞方位の結晶粒が
成長する ようになり、圧延方向と板幅方向の磁気特性
が劣化する。本発明の製造方法のよ れば、冷間圧延圧
下率を低く制限しているので上記の好ましくない方位の
結晶粒 の成長がなく、従来必要とされていた冷間圧延
途中での中間焼鈍を施さなくても 最終焼鈍後には良好
な｛１００｝＜００１＞集合組織を備え、優れた二方向
特性 を備えた鋼板を製造することができる。最終焼鈍
時の｛１００｝＜００１＞方位 粒の成長をより強くさ
せるためには、冷間圧延圧下率を４０％以上７５％以下
と することが好ましい。

【００４２】製品板厚は、最終焼鈍において｛１００｝
＜００１＞方位の発達を十分に生じさせるため、さらに
同焼鈍で脱炭を効率的に行うため、また渦電流損失を低
下させて製品の鉄損特性を向上させるために、０．５０
ｍｍ以下とする。好ましくは０．４０ｍｍ以下である。
製品板厚の下限は特に限定されず、冷間圧延で製造可能
な厚さであれば良い。

【００４３】（ｃ）最終焼鈍 冷間圧延した鋼板は、脱炭を促進する物質、もしくは脱
炭と脱Ｍｎの両方を促進する物質を含有する焼鈍分離材
を鋼板間に介在させて焼鈍する。これらは、鋼板が鋼帯
である場合にはこれらをコイル状に巻き取り、鋼板が切
り板である場合はこれらを積層状態にして焼鈍するのが
よい。

【００４４】この焼鈍により、鋼板からの脱炭、もしく
は脱炭と脱Ｍｎを生じさせ、その過程で発生するγ→α
変態によって板面と平行に（１００）面を高密度に持つ
集合組織を発達させると共に、炭素含有量を低下させ
る。

【００４５】本発明の製造方法におけるγ→α変態は鋼
板表面から内部へと順次進行するが、本発明が規定する
焼鈍条件下では、（１００）面を板面と平行する結晶粒
の表面エネルギーが他の方位の結晶粒の表面エネルギー
よりも格段に低くなるため、（１００）面を板面と平行
する結晶粒が優先的に表面から内部へと成長し、板面と
平行に（１００）面を高密度に持つ集合組織が発達する
と考えられる。

【００４６】脱炭を促進させる物質として、例えば、Ｓ
ｉＯ₂ などのＳｉ酸化物を用いることができる。Ｓｉ酸
化物は室温で安定であるが、１０００℃程度の高温領域
では不安定になり、鋼中の炭素によって還元され、次式
のような反応が生じて鋼中の炭素はＣＯガスとなって積
層された板の間隙から排出され脱炭が進行する。還元に
よって生成したＳｉは鋼中に溶解する。 ＳｉＯ₂ ＋２Ｃ［鋼中］→ Ｓｉ［鋼中］＋２ＣＯ 上記の脱炭作用を有する物質には、他にＣｒ₂ Ｏ₃ 、Ｔ
ｉＯ₂ ，ＦｅＯ、ＭｎＯ、Ｖ₂ Ｏ₃ 、Ｖ₂ Ｏ₅ 、ＶＯな
ど、高温の適切な雰囲気下で比較的不安定にな酸化物、
すなわち、焼鈍温度で分解して酸素を発生する物質を用
いることがで切る。

【００４７】酸化物を脱炭促進材として使用する際に、
アルカリ金属の炭酸塩、ＣａＣＯ₃、ＮａＣＯ₃ 等の、
非常に不安定な酸化物の混入を避けるのが望ましい。こ
のような炭酸塩は、低酸素雰囲気下で高温にすると多量
の酸素を発生し、鋼板中のＳｉやＭｎを酸化して鋼板表
面のエネルギー状態を変化させ、ひいては（１００）面
密度を低下させるので好ましくない。

【００４８】これらの酸化物は、一種もしくは二種以上
混合して使用してもよい。また、脱炭反応速度の調整や
焼鈍後の鋼板からの剥離性を向上させるために、高温で
安定な無機物、例えばＡｌ₂Ｏ₃などの酸化物、ＢＮやＳ
ｉＣなどの安定な窒化物や炭化物を上記酸化物に混合し
ても構わない。

【００４９】最も好適である物質はＳｉＯ₂ を含む酸化
物である。この酸化物を脱炭促進材に使用すると上記の
反応式からわかるように、酸化物が還元され生成する物
質が元々鋼板中に添加されているＳｉであり、容易に鋼
中に溶解すると共に、溶解しても鋼板の磁気特性を阻害
しないばかりか電気抵抗と高め鉄損を低下させる役割を
果たす。

【００５０】またＳｉＯ₂ の還元を利用し脱炭を促進す
るときには、鋼中の元素の内最も酸化されやすいＳｉの
酸化物が還元される条件下にあり、したがって鋼板表面
の酸化が生じないので、上述の（１００）面を板面と平
行する結晶粒の表面エネルギーを低下させる意味からも
好適である。

【００５１】脱Ｍｎを促進させる物質として、例えば、
Ｔｉの酸化物（ＴｉＯ₂ ）がある。鋼板中のＭｎは、適
切な雰囲気条件下において板の表面から昇華し、これ
が、前述したように、板の表面近傍にＭｎの欠乏した層
（脱Ｍｎ層）を形成する。ＴｉＯ₂ は鋼板から昇華する
Ｍｎを吸収して複合酸化物（ＴｉＭｎＯ₂ ）を形成す
る。これにより鋼板表面のＭｎ蒸気圧が減少し、脱Ｍｎ
が促進されると考えられる。

【００５２】脱Ｍｎ促進物質としては、上記のように焼
鈍中に鋼板から昇華するＭｎを吸収する物質であり、脱
炭反応や、鋼板の表面エネルギー状態に悪影響を及ぼさ
ないものであれば良い。ＴｉＯ₂ 以外にＺｒＯ₂ やＴｉ
₂Ｏ₃を用いても構わない。特にＴｉＯ₂ は脱炭をも促進
する作用があり、ＴｉＯ₂ 単独でも脱炭と脱Ｍｎの双方
を促進することができるので好適である。

【００５３】焼鈍分離材としては、脱炭や脱Ｍｎを効率
的に生じさせるとともに、（１００）面の表面エネルギ
ーを低下させて｛１００｝＜００１＞集合組織の発達を
促進するために、ＳｉＯ₂ とＴｉＯ₂ を共に含むものが
好ましい。より好ましくは、最終焼鈍後の焼鈍分離材の
鋼板表面からの剥離性を改善するために、ＳｉＯ₂ とＴ
ｉＯ₂ に加えてＡｌ₂ Ｏ₃ を含有させる。

【００５４】上記焼鈍分離材の形態は任意であり、焼鈍
分離材構成物質を、例えば板状、粉末状、繊維状、繊維
をシート状にしたもの、これらの繊維やシートにさらに
粉末を混入させたものなどがある。最も望ましい形態は
繊維状または繊維をさらにシート状に加工したものであ
る。このような形態にすれば取り扱いが容易であるう
え、繊維間に多量の空隙があるので脱炭反応によって生
じた一酸化炭素の系外への排出やＭｎの昇華が容易にな
るという利点がある。

【００５５】｛１００｝面集積度を高めるために、焼鈍
雰囲気は水素ガス、不活性ガス、または両者の混合ガス
を主体とする雰囲気、さらには真空あるいは減圧雰囲気
が良い。好ましい減圧雰囲気の真空度は１３．３×１０
³ Ｐａ以下、なお好ましくは１３３Ｐａ以下である。真
空度が１３．３×１０³ Ｐａを超えると｛１００｝面密
度が低下する。

【００５６】保持温度は１３００℃以下が望ましい。１
３００℃を超える焼鈍温度は工業的に実現するのが困難
である。好ましいのは、｛１００｝面密度を高めるため
に、８５０℃以上の（α＋γ）２相共存温度域である。

【００５７】焼鈍のための均熱保持時間は、３０分から
１００時間の範囲が良い。３０分未満では脱炭、脱Ｍｎ
が不十分となつ。他方１００時間を超えると生産性が悪
化する。

【００５８】なお、最終焼鈍に供する前の冷間圧延鋼板
には、最終焼鈍後の結晶組織の均一性を向上させるため
に、焼鈍分離材を介在させないで再結晶温度以上に加熱
する予備焼鈍を施しても構わない。

【００５９】表面コーティング：板を積層し使用する際
の板の間の電気的絶縁を確保するため、鋼板表面に絶縁
皮膜を塗布することが好ましい。絶縁皮膜の材質として
は公知のものが適用できる。例えば、リン酸塩系やクロ
ム酸塩系の溶液を鋼板に塗布し焼き付ける無機質系の絶
縁皮膜や、上記無機質系溶液にポリアクリルタイプエマ
ルジョン等の有機樹脂を混合したものを鋼板に塗布し焼
き付ける有機−無機混合皮膜が好適である。この表面コ
ーティングは最終焼鈍の後、焼鈍分離材を除去した後に
塗布し乾燥すればよい。

【００６０】

【実施例】（実施例１）表１の鋼番Ａに示す化学組成を
有する鋼塊を真空溶解によって作製し、鍛造したのち、
その表面を研削して厚さが４０ｍｍの鋼片を作製した。

【００６１】

【表１】

【００６２】この鋼片を１２００℃に加熱した後、常法
により熱間圧延し、０．９３ｍｍ〜２．３５ｍｍの範囲
の種々の厚さを有する熱間圧延鋼板を得た。一部は熱間
圧延は潤滑剤を使用しないで熱間圧延し、一部は潤滑剤
を使用して熱間圧延した。その際の摩擦係数は、圧延荷
重を測定し圧延理論式から求めた結果、潤滑剤を使用し
なかった場合が約０．３５約、潤滑剤を使用した場合が
０．１１であった。その後、鋼板表面の酸化物を除去
し、大部分の鋼板には９５０℃に加熱し、２分間保持す
る熱間圧延板焼鈍を施した。一部の鋼板には熱間圧延板
焼鈍を施さなかった。次いでこれらの鋼板は０．３５ｍ
ｍまで中間焼鈍無しで冷間圧延し、脱脂した後、最終焼
鈍用素材として各鋼板から１５０ｍｍ角の鋼板を切りだ
した。

【００６３】別途、焼鈍分離材として、ＳｉＯ₂ とＡｌ₂
Ｏ₃ を質量比で４８：５２の比率で含有する非晶質繊
維を５１質量％、ＴｉＯ₂ 粉末を４０質量％、有機物バ
インダ ーを９質量％を含有し、これらを２００μｍの
厚さのシート状に成形したものを 作製した。上記最終
焼鈍用素材とシート状焼鈍分離材とを交互に積層し、真
空度 が０．１３Ｐａの雰囲気で焼鈍した。昇温速度は
１℃／分、均熱温度は１０８０ ℃、均熱時間は１２時
間とした。均熱終了後は２℃／分の冷却速度で冷却し、
焼 鈍分離材を除去した後、以下の方法でこれら鋼板の
炭素含有量、鋼板表面に平行 な｛１００｝面の面密
度、および圧延方向と板幅方向の磁化特性を測定した。

【００６４】炭素含有量は化学分析により求めた。｛１
００｝面密度は、Ｃｏ−ｋα線を用いたＸ線｛２００｝
積分強度測定をおこない、得られた積分強度値を集合組
織を持たない試料の｛２００｝積分強度値で除して、ラ
ンダム比として求めた。

【００６５】最終焼鈍を施した鋼板から圧延方向または
圧延直角方向を長さ方向とする、長さ１００ｍｍ、幅３
０ｍｍの短冊状試験片を切り出し、８００℃で２時間均
熱する歪取り焼鈍を施した後、単板磁化測定装置を用い
て圧延方向または圧延直角方向の磁化特性を測定した。
磁化特性は５０Ｈｚの正弦波による交番磁化でおこな
い、１０００Ａ／ｍの磁化力における磁束密度Ｂ₁₀と
１．７０Ｔまで磁化したときの鉄損Ｗ_17/50 を求めた。
熱間圧延条件および得られた測定結果を表２に記す。

【００６６】

【表２】

【００６７】表２に示されているように、いずれの条件
のものも焼鈍により炭素含有量が０．００３％以下とな
っていた。また、いずれの試料についても｛１００｝面
密度はランダム試料の３０倍を超えており、｛１００｝
面が板面と並行な集合組織が最終焼鈍で発達していた。

【００６８】しかしながら、圧延方向と幅方向の磁気特
性は冷間圧下率に依存して大きく変化しており、冷間圧
下率が８０％以下のものの圧延方向と幅方向のＢ₁₀は
１．７２Ｔ以上であるのに対し、冷間圧下率が８０％を
超えた試験番号７および８のＢ ₁₀は１．６０Ｔ未満で著
しく低かった。また、冷間圧下率が８０％以下のものの
鉄損は１．７０Ｗ／ｋｇ未満の優れた鉄損値を有してい
た。さらに、熱間圧延時に潤滑圧延を施したものや、冷
間圧延前に熱間圧延板焼鈍を施したものの磁気特性が特
に良好であった。

【００６９】（実施例２）表１に示す各種の化学組成を
有する鋼を真空溶解によって作製し、鍛造後その表面を
研削して厚さが４０ｍｍの鋼片を作製した。これらの鋼
片を１２００℃に加熱した後、熱間圧延して厚さが１．
１０ｍｍの熱間圧延鋼板を得た。熱間圧延潤滑は施さな
かった。得られた鋼板を酸洗して表面の酸化物を除去
し、１０００℃で３０秒間保持する熱間圧延板焼鈍を施
した後、０．３０〜０．８０ｍｍの範囲の種々の厚さに
中間焼鈍をおこなうことなく冷間圧延した。次いでこれ
らの鋼板を脱脂した後、最終焼鈍用素材として１５０ｍ
ｍ角の鋼板を切りだした。実施例１に記載したのと同一
内容の焼鈍分離材と上記切り板鋼板とを交互に積層し、
真空度が０．１３Ｐａの雰囲気中で焼鈍した。昇温速度
は１℃／分、均熱温度は１０３０〜１１５０℃、均熱時
間は８〜４８時間とした。冷却後、焼鈍分離材を除去
し、実施例１に記載したのと同様の方法で、これら鋼板
の炭素含有量、｛１００｝面密度のランダム比、および
圧延方向と板幅方向の磁化特性を測定した。最終焼鈍条
件および得られた測定結果を表３に記す。

【００７０】

【表３】

【００７１】表３からわかるように、本発明の規定する
条件を満たす試験番号２３〜３１のものはいずれも｛１
００｝面密度はランダム比で３０を超えており、圧延方
向と幅方向のＢ₁₀は１．７２Ｔ以上であり、鉄損Ｗ
_17/50 は２．０Ｗ／ｋｇ未満の優れた鉄損値を示してい
た。これに対し、冷間圧延圧下率が３０％に満たなかっ
た試験番号２１、２２、鋼のＣ含有量が本発明の規定す
る範囲を外れていた鋼Ｋ、（Ｓｉ−０．５Ｍｎ）が本発
明の規定する範囲を外れていた鋼Ｌを用いた試験番号３
２および３３などではＢ₁₀、Ｗ_17/50 共によくなかっ
た。（Ｓｉ＋０．５Ｍｎ）が本発明の規定する範囲を外
れていた鋼Ｍを用いた試験番号３４は冷間圧延が困難で
あった。

【００７２】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、｛１００｝
面が板面と平行な集合組織が十分に発達し、優れた磁気
特性を備えた｛１００｝集合組織珪素鋼板を中間焼鈍の
無い１回の冷間圧延する方法で製造することができるの
で、磁気特性の優れた二方向性珪素鋼板を、効率的かつ
安価に製造できる。従って本発明の製造方法は、回転機
や変圧器の高効率化に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】珪素鋼板の結晶集合組織の模式図であり、図１
（ａ）は｛１１０｝面が板面に平行で、＜００１＞軸が
圧延方向に集積した組織の模式図であり、図（ｂ）は
｛１００｝面が板面に平行で、圧延方向と幅方向に＜０
０１＞軸が集積した組織の模式図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 38/04 Ｈ０１Ｆ 1/16 Ｚ (72)発明者 上野谷 繁雄 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 神崎 豊 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K033 AA03 FA07 HA02 JA04 LA01 MA02 RA04 SA02 5E041 AA02 AA19 BC01 CA02 CA04 HB05 HB07 HB09 HB11 NN01 NN06 NN17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 質量％でＣを０．０２０〜０．２０％含
   有し、ＳｉとＭｎの含有量が質量％でＳｉ（％）＋０．
   ５Ｍｎ（％）≦５．０およびＳｉ（％）−０．５Ｍｎ
   （％）≧１．５なる関係式を満たす鋼を２．５ｍｍ以下
   の厚さに熱間圧延する熱間圧延工程と、得られた熱間圧
   延鋼板を３０〜８０％の圧下率で０．５０ｍｍ以下の厚
   さに中間焼鈍を含まないで圧延する冷間圧延工程と、得
   られた冷間圧延鋼板を、脱炭促進物質もしくは脱炭促進
   物質と脱Ｍｎ促進物質とを含有する焼鈍分離材を鋼板間
   に介在させて焼鈍する最終焼鈍工程とを有することを特
   徴とする二方向性珪素鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱間圧延工程が、圧延ロールと鋼板
   間の摩擦係数が０．１５以下となるように潤滑剤を供給
   しつつ圧延することからなるものであることを特徴とす
   る請求項１に記載の二方向性珪素鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記熱間圧延工程で得られた熱間圧延鋼
   板に再結晶温度以上に加熱する焼鈍を施した後冷間圧延
   することを特徴とする請求項１または２に記載の二方向
   性珪素鋼板の製造方法。