JP2001172718A - 磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無方向性電磁鋼板の製造に際し、コイル長手
方向の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を安定して製
造する技術を提供する。 【解決手段】 鋼中に質量％で、Si0.1~4.0%、Mn0.1~2.
0%のうち少なくとも１種を含有し、残部が実質的にFeか
らなるスラブに熱間粗圧延を行ってシートバーとし、更
に仕上熱間圧延により熱延板とする熱間圧延工程を実施
し、更に仕上熱間圧延した熱延板には、１回の冷間圧延
工程を施し次いで仕上げ焼鈍を施すか、中間焼鈍を挟む
２回以上の冷間圧延で最終板厚とするか、或いは更に２
％以上20％未満のスキンパス圧延を施して最終板厚とす
る工程を含む無方向性電磁鋼板製造方法において、前記
仕上熱延における熱間圧延仕上温度を700 ℃以上かつＡ
ｒ3以下とし、その変動範囲が100 ℃以下とすることを
特徴とする磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の鉄心材
料として用いられる無方向性電磁鋼板において、磁気特
性を均一にする製造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。このため無方向性電磁鋼板を製造する
側としては、この様な優れた特性を持つ無方向性電磁鋼
板を安定して製造する使命が課せられているが、以下に
述べるように現状の技術では十分に対処しているとは言
えない。

【０００３】無方向性電磁鋼板の長手方向の磁気特性の
変動の一例であるスキッドマークを改善する手段とし
て、特開平８−９２６４３号公報には、シートバーを巻
取り、一定時間保持した後に巻きほどいて圧延する技術
が公開されている。この技術は確かにスキッドマークの
改善に一定の効果をもたらすが、その効果は十分である
とは言えない。

【０００４】また、連続するシートバー毎に圧延を行っ
ていくと、１本のシートバーの中で圧延温度、圧延速度
が変動するため、コイル長手方向の磁気変動は避けがた
く、成品歩留まりの低下を招く難点があったが、制御熱
延条件をどのように設定することが有効であるかが未知
の課題であった。この問題を解決するために特開平８−
１７６６６４号公報では、仕上圧延時の最終スタンドの
ロール周速が磁気特性に影響を及ぼすことを開示し、そ
の周速の変動を一定以内に制限する技術を提案してい
る。

【０００５】しかしながら、発明者等がコイル長手方向
の磁気特性の変動について詳細に調査を行った結果、仕
上熱延の最終スタンドの周速は冶金学的に見てもそれそ
のものが金属組織、析出物に影響を与えるものでなく、
公開された図中の周速に対する磁束密度依存性はローカ
ルな条件でしかないことがわかった。すなわち、異なる
熱延機や異なる仕上げ圧延温度での無方向性電磁鋼板の
磁気特性を、最終スタンドの周速のみで制御することは
不可能であることが分かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した問題点に鑑み
て発明者等は鋭意検討を行った結果、仕上圧延時の最終
スタンドの圧延条件は熱延仕上げ温度を精密に制御する
ことで、コイル長手方向の磁気特性が著しく安定するこ
とを見出し、先述の問題の解決に至った。さらに、この
技術を容易にする方策として、圧延後のシートバーを巻
き取って保持し、これを巻きほどいて圧延することでシ
ートバーの先頭と最後尾を反転させ、圧延温度を均一な
らしめると共に、さらにそのシートバーを先行するシー
トバーに接合して複数のシートバーを連続して圧延に供
することにより、サーマルランダウンと呼ばれるコイル
長手方向の熱履歴の変動を抑制することが可能となるこ
とをも見いだし、本発明の完成に至った。

【０００７】本発明は、無方向性電磁鋼板製造法におい
て、従来技術での限界を打破して、コイル長手方向の磁
気特性の優れた無方向性電磁鋼板を安定して製造する技
術を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。 （１）鋼中にＳｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種を質量％
で、 ０．１％≦Ｓｉ≦４．０％ ０．１％≦Ｍｎ≦２．０
％ の範囲で含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
るスラブを用い、このスラブに熱間粗圧延を行ってシー
トバーとし、更に仕上げ熱間圧延により熱延板とする熱
間圧延工程を実施し、更に仕上熱間圧延した熱延板に
は、１回の冷間圧延工程を施し次いで仕上げ焼鈍を施す
か、中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延で最終板厚と
するか、あるいはさらに２％以上２０％未満のスキンパ
ス圧延を施して最終板厚とする工程を含む無方向性電磁
鋼板製造方法において、前記仕上熱延における熱間圧延
仕上温度を７００℃以上かつＡｒ3 以下とし、その変動
範囲が１００℃以下とすることを特徴とする磁気特性の
均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。 （２）上記スラブに、更に付加的成分として、酸可溶性
Ａｌを質量％で、０．１％≦sol.Ａｌ≦２．５％含有す
ることを特徴とする前項（１）記載の磁気特性の均一な
無方向性電磁鋼板の製造方法。 （３）前記仕上圧延中の熱間圧延仕上げ温度の変動範囲
を５０℃以内とすることを特徴とする前項（１）又は
（２）記載の磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造
方法。 （４）前記シートバーの圧延後これを巻取り、一定時間
保持した後巻きほどいて先行するシートバーに接合し、
連続して熱間圧延を行うことを特徴とする前項（１）乃
至（３）のいずれか１項に記載の磁気特性の均一な無方
向性電磁鋼板の製造方法。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。まず、成分について説明する。成分含有量は質量％
である。Ｓｉは鋼板の固有抵抗を増大させ渦流損を低減
させ、鉄損値を改善するために添加する。Ｓｉ含有量が
０．１％未満であると固有抵抗が十分に得られないので
０．１％以上添加する必要がある。一方、Ｓｉ含有量が
４．０％を超えると熱間圧延が困難となるので、４．０
％以下とする必要がある。

【００１０】Ｍｎは、Ａｌ，Ｓｉと同様に鋼板の固有抵
抗を増大させ渦電流損を低減させる効果を有する。この
ため、Ｍｎ含有量は０．１％以上とする必要がある。一
方、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると熱延時の変形抵抗
が増加し熱延が困難となるとともに、熱延後の結晶組織
が微細化しやすくなり、製品の磁気特性が悪化するの
で、Ｍｎ含有量は２．０％以下とする必要がある。本発
明では上記のＳｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種を含有す
ることを必須とする。

【００１１】鋼中のＡｌは不純物レベルであってもなん
ら問題はないが、ＡｌはＳｉと同様に鋼板の固有抵抗を
増大させ渦電流損を低減させる効果を有するので、特に
低鉄損を得たい場合には０．１％以上２．５％以下添加
するのが好ましい。多量にＡｌ添加した場合には、磁束
密度が低下し、コスト高ともなるので、２．５％以下と
する。

【００１２】また、製品の機械的特性の向上、磁気的特
性、耐錆性の向上あるいはその他の目的のために、Ｐ，
Ｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕの１種または２種以
上を鋼中に含有させても本発明の効果は損なわれない。

【００１３】Ｃ，Ｎ，Ｓ，Ｂ，Ｐは本発明の請求項では
規定していないが、良好な磁気特性あるいは加工性を有
する無方向性電磁鋼板の製造にあたっては、その含有量
を注意深く制御する必要があるので、以下に言及する。
Ｃは磁気時効を回避し鉄損の圧下を防止するため０．０
０５０％以下であることが好ましい。

【００１４】Ｓ，Ｎは熱間圧延工程におけるスラブ加熱
中に一部再固溶し、熱間圧延中にＭｎＳ，ＡｌＮ等の析
出物を形成し、仕上げ焼鈍時に再結晶粒の成長を妨げた
り製品が磁化されるときに磁壁の移動を妨げるいわゆる
ピニング効果を発揮し製品の低鉄損化を妨げる原因とな
る。従って、Ｓ≦０．００５０％、Ｎ≦０．００５０％
とすることが好ましい

【００１５】Ｂは熱間圧延時にＢＮを形成させてＡｌＮ
の微細析出を妨げ、Ｎを無害化させるために添加する。
Ｂ含有量はＮとの量のバランスが必要であり、その含有
量は両者の比Ｂ％／Ｎ％が０．５から１．５の範囲を満
たすことが好ましい。

【００１６】Ｐは、製品の打ち抜き性を良好ならしめる
ために０．１％までの範囲内において添加する。Ｐ≦
０．２％であれば、製品の磁気特性の観点から問題がな
い。

【００１７】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。前記成分からなる鋼スラブは、転炉等の製鋼炉で溶
製され連続鋳造により製造される。鋼スラブは公知の方
法にて加熱される。このスラブに粗圧延、仕上圧延から
なる熱間圧延を施し所定の厚みとする。以下に本発明の
仕上圧延条件を規定する理由つにいて述べる。

【００１８】本発明における熱延仕上温度と磁気特性と
の関係を調査するため、以下の実験を行った。表１に示
した成分を含有し、残部がＦｅ及び不純物よりなる厚み
２２０ｍｍのスラブに連続鋳造によりに鋳造し、このス
ラブを粗圧延により板厚５０ｍｍのシートバーとした。
これらのシートバーを様々な条件で圧延し、２．８ｍｍ
の熱延板とした。これを酸洗し冷間圧延により０．５ｍ
ｍ厚みに仕上げ、連続焼鈍により焼鈍し、エプスタイン
試料を切り出した。これらの試料の圧延条件の記録から
仕上熱延最終パスの熱延仕上げ温度と磁気特性との関係
を調べた。図１、図２に磁束密度、鉄損と熱延仕上げ温
度との関係を示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】図１、図２に示した結果より、熱延仕上げ
温度に依存して磁束密度、鉄損が変動することが分か
る。なお、９００℃付近で磁束密度の急激な減少および
鉄損の増加が見られるのは、仕上温度がγ相の存在する
範囲に入ったため、熱延板の結晶組織が微細化して磁性
に好ましい冷延・再結晶集合組織が得られなかったこと
による。このように本発明の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、磁気特性の均一な無方向
性電磁鋼板を製造することが可能である。

【００２１】ここで、仕上熱間圧延の仕上温度は、７０
０℃未満であると熱間変形抵抗が急激に増大し圧延が困
難となるので、７００℃以上とする。また、Ａｒ3 点超
であると、前述のように結晶組織が微細化して磁性に悪
影響を及ぼすので、Ａｒ3 点以下とする。

【００２２】本発明では仕上圧延中の熱延仕上温度を均
一にするため、粗圧延後のシートバーを一旦巻き取って
一定時間保定し、均熱化処理を施した後、これを巻きほ
どいて先行するシートバーに接合し、複数のシートバー
を連続して圧延することが極めて有効である。シートバ
ーの巻取り保定時間は３０秒以上３０分以下が好まし
い。３０秒未満では均熱化処理の効果が得られず、３０
分超ではその効果が飽和し、生産性の低下を招くからで
ある。これにより、圧延の噛み込み、および最終部の尻
抜けの部分を除く中間のシートバーを、本発明の構成要
件を満たして圧延することが可能となる。

【００２３】このようにして得られた熱延板はその後、
一回の冷間圧延と連続焼鈍により製品とするか、中間焼
鈍をはさむ２回以上の冷間圧延で最終板厚とするか、あ
るいはさらにスキンパス圧延工程を付加して製品として
もよい。スキンパス圧延率は２％未満ではその鉄損改善
効果が得られず、２０％超ではかえって鉄損が悪化する
ため、２％以上２０％以下とする。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。 ［実施例１］表２に示す成分を含み、残部が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５５ｍ
ｍのシートバーとした。

【００２５】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２．０ｍｍ
厚みに仕上げた。仕上圧延の際、熱延仕上温度が種々の
温度となるように圧延速度、圧延温度、パススケジュー
ルを調整した。

【００２６】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７５０
℃、３０秒、成分２は９５０℃、３０秒の焼鈍を施し磁
気特性を測定した。この時の熱延仕上温度と、磁気測定
結果の関係を表３、表４に示す。

【００２７】表３、表４に示した結果より、熱延仕上温
度の変動範囲が１００℃以下であると、磁束密度、鉄損
とも変動を小さくすることが可能である。さらに、熱延
仕上温度の変動範囲が５０℃以下であると、磁束密度、
鉄損とも変動をより小さくすることが可能となることが
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、長手方向の磁気特
性の安定した無方向性電磁鋼板を得ることが可能であ
る。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】

【表４】

【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。この時の熱延仕上温度の値と、磁気測定結果
の関係を表５に示す。

【００３２】表５に示した結果より、熱延仕上げ温度の
変動範囲が１００℃以下であると、磁束密度、鉄損とも
変動を小さくすることが可能である。さらに、熱延仕上
温度の変動範囲が５０℃以下であると、磁束密度、鉄損
とも変動をより小さくすることが可能となることが分か
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
磁鋼板においても長手方向の磁気特性の安定した無方向
性電磁鋼板を得ることが可能である。

【００３３】

【表５】

【００３４】［実施例３］表６に示す成分を含み、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２００ｍｍ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３０ｍｍのシートバーとした。粗圧延したシート
バーを先行するシートバーに接続し、５本のシートバー
の仕上熱延を連続して行った。仕上圧延は７スタンドの
タンデム仕上熱延機により２．７ｍｍに仕上げた。比較
例として、単独のシートバーを同様に仕上熱延に供し
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７５０℃、３０秒の焼鈍を
施し磁気特性を測定した。

【００３５】サンプルの採取の際、本発明例では仕上熱
延の終了した中間のシートバーから得られたストリップ
より、仕上圧延に供する際のシートバーの最先端(TOP)
、中間(MIDDLE)、最後端(BOTTOM)に相当する位置から
試料を採取した。一方、比較例では、そのコイルがシー
トバーであった際に、その最先端(TOP) 、中間(MIDDL
E)、最後端(BOTTOM)に相当する位置から試料を採取し
た。この時の試料採取位置、熱延仕上温度と、磁気測定
結果の関係を表７に示す。

【００３６】表７に示した結果より、シートバーを先行
するシートバーに接続して連続して仕上げ熱延を行うこ
とにより、熱延仕上げ温度の変動を抑制し、磁束密度、
鉄損とも変動を小さくすることが可能である。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、長手方向の磁気特性の安定した無方
向性電磁鋼板を得ることが可能である。

【００３７】

【表６】

【００３８】

【表７】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば磁
気特性の均一な無方向性電磁鋼板を製造することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁束密度と熱延仕上げ温度との関係を示す図で
ある。

【図２】鉄損と熱延仕上げ温度との関係を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 健一 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 脇坂 岳顕 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 FA03 FA04 HA01 HA03 RA03 5E041 AA11 AA19 CA02 CA04 HB00 HB05 HB07 HB11 NN01 NN17 NN18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼中にＳｉ、Ｍｎのうち少なくとも１種
   を質量％で、 ０．１％≦Ｓｉ≦４．０％ ０．１％≦Ｍｎ≦２．０％ の範囲で含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からな
   るスラブを、粗熱間圧延を行ってシートバーとし、更に
   仕上熱間圧延により熱延板とし、この仕上熱間圧延した
   熱延板を、１回の冷間圧延工程を施し次いで仕上げ焼鈍
   を施すか、中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間圧延で最終
   板厚とするか、あるいはさらに２％以上２０％未満のス
   キンパス圧延を施して最終板厚とする工程を含む無方向
   性電磁鋼板製造方法において、前記仕上熱延における熱
   間圧延仕上温度を７００℃以上かつＡｒ3 点以下とし、
   その変動範囲が１００℃以下とすることを特徴とする磁
   気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記スラブに、更に付加的成分として酸
   可溶性Ａｌを質量％で、 ０．１％≦sol.Ａｌ≦２．５％ 含有することを特徴とする請求項１に記載の磁気特性の
   均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 仕上圧延中の熱間圧延仕上温度の変動範
   囲を５０℃以内とすることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方
   法。
4. 【請求項４】 シートバーの圧延後これを巻取り、一定
   時間保持した後巻きほどいて先行するシートバーに接合
   し、連続して熱間圧延を行うことを特徴とする請求項１
   ないし３のいずれか１項に記載の磁気特性の均一な無方
   向性電磁鋼板の製造方法。