JP2002194513A - 加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、Si含有鋼においてあまり考慮されなか
った伸び特性に代表される、鋼の加工変形特性、特に高
Siまたは高Siかつ高Alの成分系における加工変形特性の
向上を、通常の工業的プロセスで実現する方途について
提案する。 【解決手段】 Si：2.5 mass％以上10mass％以下、Cr：
0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下を含
み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に低減し、
残部は鉄及び不可避的不純物の成分組成とし、さらに平
均結晶粒径を300μｍ以下および変形双晶発生率を80％
以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気特性に優れ
るシリコンクロム鋼鋼板、特に商用周波数より高い周波
数域において優れた磁気特性を有し、かつ加工変形特性
に優れるシリコンクロム鋼板及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】Fe−Si合金は、軟質磁気特性に優れる材
料として知られていて、主にSi量が3.5 mass％以下の電
磁鋼板として商用周波数用の各種鉄心を中心に多用され
ている。しかし、使用周波数が商用周波数よりも高い場
合には、かかるSi量3.5 mass％以下の電磁鋼板では鉄損
が大きくなり不利である。そのため、このような商用周
波数よりも高い周波域での鉄損特性を改善するために
は、更に電気抵抗の高い材料が求められている。

【０００３】すなわち、近年の地球環境の保護・改善を
目的に、省エネルギー化への機運が高まっていることか
ら、電気機器においても、高効率化や省電力化のため
に、インバーター方式を採用する製品が増えてきてお
り、その周波数も高効率化のために高周波域へと年々移
ってきている。従来、インバーター化、高周波化に伴
い、力率改善目的でリアクトルが使用されているが、更
に電源汚染を防ぐ目的でインバーター機器に高周波リア
クトルの使用が増してきている。これら高周波リアクト
ルは、１kHz 以上、更には10kHz 以上の周波数域で使用
されることから、在来の高周波対応の珪素鋼板を用いた
のでは、発熱が大きくなってしまい、使用することが困
難であったため、特殊な材料を使用せざるを得なかっ
た。

【０００４】ここに、高周波鉄損を改善するためには、
鋼の固有抵抗を高めることが重要であり、一般にはSiや
Alの含有量を増す手法がとられていた。しかし、SiやAl
の含有量を増すと加工性が劣化し、通常の方法で製造す
ることは困難であった。

【０００５】この製造性を改善する技術としては、特開
平４−354861号公報に記載された、3.5 mass％以下のSi
を含有する電磁鋼板を所定の板厚に圧延し、次いでSiCl
₄ のガス雰囲気中で高温熱処理を施す処理によって、Si
の浸透によってSi含有量を高める手法がある。しかしな
がら、この方法は、高額な設備を必要とする上、浸Si処
理時間が長時間となるため、通常の圧延法より処理能力
が劣り、工業的に適した技術とはいえない。

【０００６】また、圧延法によって、高Si含有鋼板を製
造する技術として、例えば特開平３−53025 号公報に
は、Fe−Cr−Si合金を強圧下の熱間圧延の直後に急冷
し、靭性を向上させて加工性を高める技術が開示されて
いる。さらに、発明者らは、Fe−Si合金の靭性を、Crの
添加及び鋼の高純度化によって、著しく改善することが
できることの知見を得て、特開平11−343544号公報に提
案した。

【０００７】しかし、これらの技術で改善されるのは、
延性・脆性遷移温度に関係する鋼の靭性特性であり、こ
の技術によって延性−脆性遷移温度を低下させ、鋼の脆
性破断が抑制され、鋼の性質が延性的にはなるが、伸び
特性に代表される鋼の加工変形特性の向上、すなわち塑
性変形域での変形量が大きくなるわけではない。

【０００８】ここで、鋼の加工性は、上記の延性−脆性
遷移温度の問題と加工変形特性能との２種類が関係して
いて、前者の場合、加工時の温度が脆性温度領域内にあ
ると、鋼の加工時に変形が困難となる。従って、これを
回避するには、加工温度を延性領域まで高めることが必
要になる。

【０００９】一方、後者の加工変形特性能の問題は、延
性温度領域で起こる問題であり、加工変形特性能が低い
ことに起因する。すなわち、伸び特性に代表される変形
量の程度の問題である。このように「鋼が延性であるこ
と」と「良好な延性特性を示すこと」とは必ずしも一致
するものではない。実際に、高Si鋼に代表される難加工
性の成分系においては、鋼の加工工程において、たとえ
圧延温度を高めて延性温度領域での加工を行ったとして
も、その加工変形が困難であり、工業的な生産における
大きな障害となっていた。

【００１０】さらに、上述の圧延法においては、強圧下
の熱間圧延やその後の急冷技術が工業的規模の圧延プロ
セスとはかけ離れているため、生産性やコストの上でも
劣っているものであった。

【００１１】また、Fe中の不純物成分である、Ｓ，Ｃ，
Ｏ，Ｎを各々１PPM 程度まで低減することによって、Fe
の加工変形特性（伸び）が甚だしく向上することが知ら
れている（例えば、安彦兼次：日経サイエンス1993年１
月号第20頁の「生まれ変わる鉄」）。しかし、この技術
は、高純度化のために莫大なコストを必要とするため、
大量生産方式としては到底工業的に成立するものではな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
従来、Si含有鋼においてあまり考慮されなかった伸び特
性に代表される、鋼の加工変形特性、特に高Siまたは高
Siかつ高Alの成分系における加工変形特性の向上を、通
常の工業的プロセスで実現する方途について提案するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者らは、前述の問題
点を解決すべく、さらに詳細に研究を行った結果、鋼の
純度および鋼中のCrが鋼の加工変形特性を改善するこ
と、さらにCrは加工変形時のミクロ構造に作用して加工
変形特性を改善すること、が明らかになった。さらに、
鋼板の組織にみられる変形双晶を定量的に把握し、その
発生率を規制することが、鋼の加工変形特性能を高める
上で有用であることを見出し、この発明を完成するに到
った。すなわち、この発明の要旨構成は、次の(1) 〜
(5) に示すとおりである。

【００１４】(1) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に低減
し、残部は鉄及び不可避的不純物からなり、平均結晶粒
径が300 μｍ以下および変形双晶発生率が80％以下であ
ることを特徴とする加工変形特性に優れるシリコンクロ
ム鋼板。

【００１５】ここで、変形双晶とは、一部の金属の加工
組織に特徴的に現れる変形組織のことであり、その発生
率は再結晶後の鋼板に圧下率を５％とした圧延を行い、
全結晶粒中における双晶の発生した結晶粒の割合を求め
ることによって得られる値を指すものとする。

【００１６】(2) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
([mass%Si]＋[mass%Al]) の下に含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に
低減し、残部は鉄及び不可避的不純物からなり、平均結
晶粒径が300 μｍ以下および変形双晶発生率が80％以下
であることを特徴とする加工変形特性に優れるシリコン
クロム鋼板。

【００１７】(3) 上記(1) または(2) において、さら
に、Mn、Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から選ばれる１
種または２種以上の元素を、SiおよびAlとの合計量が0.
01〜15mass％となる範囲の下に含有することを特徴とす
る加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板。

【００１８】(4) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を含む鋼スラブに熱間圧延及び冷延圧延を施すに当り、
熱間圧延後かつ冷間圧延前に再結晶焼鈍を行って平均結
晶粒径を150 μｍ以下とすることを特徴とする加工変形
特性に優れるシリコンクロム鋼板の製造方法。

【００１９】(5) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
([mass%Si]＋[mass%Al])の下に含み、かつＣ及びＮを合
計量で0.01mass％以下に低減した鋼スラブに、熱間圧延
及び冷延圧延を施すに当り、熱間圧延後かつ冷間圧延前
に再結晶焼鈍を行って平均結晶粒径を150 μｍ以下とす
ることを特徴とする加工変形特性に優れるシリコンクロ
ム鋼板の製造方法。

【００２０】(6) 上記(4) または(5) において、鋼スラ
ブが、さらに、Mn、Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から
選ばれる１種または２種以上の元素を、SiおよびAlとの
合計量が0.01〜15mass％となる範囲の下に含有すること
を特徴とする加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板
の製造方法。

【００２１】(7) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を含む鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
り、熱間圧延後の熱間圧延板表層における再結晶粒の板
厚方向の厚みを、熱間圧延板表面からその板厚の３％以
上に制御することを特徴とする加工変形特性に優れるシ
リコンクロム鋼板の製造方法。

【００２２】(8) Si：2.5 mass％以上10mass％以下、C
r：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下
を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
([mass%Si]＋[mass%Al]) の下に含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に
低減した鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
り、熱間圧延後の熱間圧延板表層における再結晶粒の板
厚方向の厚みを、熱間圧延板表面からその板厚の３％以
上に制御することを特徴とする加工変形特性に優れるシ
リコンクロム鋼板の製造方法。

【００２３】(9) 上記(7) または(8) において、鋼スラ
ブが、さらに、Mn、Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から
選ばれる１種または２種以上の元素を、SiおよびAlとの
合計量が0.01〜15mass％となる範囲の下に含有すること
を特徴とする加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板
の製造方法。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を知見するに至っ
た実験結果について説明する。 実験１ 純度99.99 ％以上の高純度の電解鉄、電解クロム、金属
Si及び炭素を原料とし、真空度を１×10^-2〜１×10^-4To
rrの範囲で調整した小型溶解炉にて、3.5 mass％Si−Fe
系合金及び3.5mass ％Si−2.5 mass％Cr−Fe系合金を、
それぞれ10kg溶製した。かくして得られた鋼塊の不純物
含有量は、Ｃ：10〜120 massppm （以下、単にppm と示
す）、Ｐ：70〜80ppm 、Ｓ：10〜20ppm 、Ｎ：10〜125
ppm 、Ｏ：10〜30ppm であった。これらの鋼塊を厚み60
mmで切り出し、1100℃に加熱して熱間圧延で板厚3.5 mm
とした。その後酸洗し、再び1100℃に加熱してから、12
0℃の温度での冷間圧延で0.20mm厚みに圧延し、さらに8
00 ℃で１分間の焼鈍を施した。

【００２５】これらの鋼板の加工変形特性を調べるため
に、これらの鋼板からJIS 13号Ｂ相当の引張試験片を圧
延方向と平行に採取し、その伸びを測定した。この測定
結果を、Cr含有鋼とCr非含有鋼とに区分して図１に示
す。

【００２６】図１に示すように、Ｃ及びＮの合計不純物
含有量が低下すると、延性がやや改善する傾向が認めら
れるが、特に鋼中にCrを含有する鋼においては、Ｃ及び
Ｎの合計不純物含有量が100 〜50ppm の範囲で、急激に
伸びが向上する特異的現象が認められた。この特異的現
象は、Cr含有鋼特有のものであり、Crを含有しない鋼に
おいては全く認められなかった。なお、ＣとＮの合計不
純物含有量を100 ppm以下に制御することは、現在の工
業的な大量生産を前提とした技術においても容易であ
り、この点からも、この新規知見は極めて有益なもので
ある。

【００２７】実験２ Ｃ及びＮの不純物含有量を抑えるべく、高純度の原料と
高真空の条件にて、実験１と同様にCrを含有する鋼塊を
溶製した。かくして得られた鋼塊の不純物含有量は、
Ｃ：10〜20ppm 、Ｐ：70〜80ppm 、Ｓ：10〜20ppm 、
Ｎ：10〜25ppm 、Ｏ：10〜30ppm であった。これらの鋼
塊を、実験１と同一の条件の処理を行って、0.20mm厚み
の鋼板とした後、1050℃で１分間の焼鈍を施した。次い
で、得られた鋼板の延性特性を調べるために、これらの
鋼板からJIS 13号Ｂ相当の引張試験片を圧延方向と平行
に採取し、その伸びを測定した。

【００２８】この測定結果から、この材料は、Crを2.5
質量％含有し、かつ不純物のＣ＋Ｎの含有量が50ppm 未
満であるにも拘わらず、伸び特性に劣るものが多数存在
することがわかった。

【００２９】そこで、この伸び特性に劣る原因を究明す
るために、鋼のミクロ組織を調査したところ、図２に示
すように、まず、鋼の結晶粒径が300 μｍを超えるもの
に伸び特性の極端に劣るものが存在することがわかっ
た。さらに、これらの鋼板について、後述する変形双晶
の発生試験を行ったところ、図２に示すように、伸びが
極端に低下する鋼板は、変形双晶の発生率が80％を超え
るものであることがわかった。

【００３０】次に、平均結晶粒径が300 μｍ以下の試料
について変形双晶の発生率と伸びとの関係を調査したと
ころ、図３に示すように、変形双晶の発生率が80％を超
えるものは、急激に伸びが低下し加工変形能力が劣化す
ることがわかった。

【００３１】なお、上記した変形双晶の発生試験とは、
鋼に冷間圧延により５％の変形を加え、圧延後の圧延方
向に沿って板厚方向に切断した断面（Ｌ断面と呼称す
る）を研磨後、ナイタールエッチにより腐食し、20倍の
光学顕微鏡で組織を観察し、変形双晶が発生した結晶粒
（個数：Ｎ１）と未発生の結晶粒（個数：Ｎ２）とを測
定する。このとき、測定対象の結晶粒は必ず隣接して連
続するものとし、測定総数は、少なくとも300 個以上と
する。そして、以上の測定結果を用いて、変形双晶の発
生率を下式に従って算出した。 （変形双晶の発生率）＝Ｎ１÷（Ｎ１＋Ｎ２）×100
（％）

【００３２】さて、鋼の延性変形は、一般に転位の運動
によって生じる。従って、何らかの原因で、この転位の
運動が妨げられると、延性変形能力の低下が起こる。こ
こに、変形双晶は、転位の運動による塑性変形が起こり
にくい場合に生じる変形組織のひとつであり、Si鋼ある
いは純鉄においても変形双晶の発生の報告例があり、こ
の実験において、変形双晶の発生率が80％以上の鋼板に
おいて、伸びが急激に劣化する現象が起きたことも、延
性特性の低下原因のひとつとして首肯できるものであ
る。

【００３３】ちなみに、実験１において、Ｃ＋Ｎの含有
量が100ppm以下の鋼板で、Crの含有の有無による変形双
晶の発生率の差異を測定したところ、Cr含有鋼では、平
均10％程度であったのに対し、Cr非含有鋼では平均75％
の高発生率を示した。このように、Crを含有することに
よって変形双晶の発生が抑制されるという現象は、全く
新規な知見である。このような事実から、Crは鋼中にお
ける転位の運動に何らかの好影響を及ぼしていると考え
られる。

【００３４】そこで、これらの鋼板を薄膜透過型電子顕
微鏡（TEM ）を用いて転位の観察を行った。その結果、
Crを含有しないSi添加鋼では転位が動きにくく集積して
いたが、Cr含有鋼では転位の集積が緩和されてサブグレ
インを形成している状態が観察、確認された。

【００３５】この発明は、上記の新規知見に基いて、鋭
意研究を重ねた結果なされたものであり、鋼の成分およ
び純度の選択、さらに結晶組織と変形組織形態が重要な
役割を担っている。

【００３６】以下、この発明を詳細に説明する。まず、
この発明の鋼板における成分組成範囲の限定理由につい
て説明する。 Si：2.5 mass％以上10mass％以下 Siは、Crとの相乗効果によって電気抵抗を大幅に上昇さ
せ、高周波域での鉄損を低減するのに有効な成分であ
る。しかし、Si量が2.5 mass％未満ではCrやAlを併用し
ても磁束密度をあまり犠牲にせずに60μΩcm以上の比抵
抗を得るには至らない。また、鋼板が難加工性となるSi
含有量は2.5 mass％以上であり、この発明の技術の適用
が有効となる。一方、10mass％を超えると、加工性の劣
化が著しく、この発明の加工変形能を向上する技術を適
用しても加工性の改善が難しくなるため、Siの含有量は
10mass％以下、好ましくは７mass％以下、より好ましく
は3.5 mass％以上７mass％以下とする。

【００３７】Cr：0.01mass％以上20mass％以下 Crは、Siまたは／及びAlとの相乗効果によって電気抵抗
を大幅に向上させて高周波域での鉄損を低減し、更には
加工変形特性を向上させる基本的な合金成分であり、そ
のためには、0.01mass％以上で含有させる必要がある。
一方、Crを、SiまたはSi及びAlとともに多量に含有させ
ると、加工変形特性が劣化するため、20mass％以下とす
る。

【００３８】さらに、Crは、Si及びAlとの関係におい
て、0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] とする
ことが重要である。なぜなら、磁性特性を確保するため
に所定量のSiの含有が必須であるが、このSiの含有は加
工変形能を劣化することになる。この加工変形能の劣化
を回避するには、Crを含有させることが有効であり、そ
の効果を得るには、Si及びAlの合計量の0.8 倍以上の含
有が必要である。このCrの含有によって、変形双晶の発
生を効果的に抑制できるのである。しかしながら、上記
Si＋Alの合計含有量に対する比が3.0 を超えても、後述
の実施例１に示したように、その効果が飽和してコスト
の増加のみならず、逆に固溶強化を招くことから、[mas
s%Cr] ≦3.0 ×([mass%Si]＋[mass%Al])とすることが有
利である。

【００３９】Ｃ及びＮ：合計量で0.01mass％以下 Ｃ＋Ｎの合計含有量を0.01mass％以下に低減すること
は、Crの含有効果とともに、この発明の最も重要な技術
のひとつであり、これによって、鋼の加工変形特性は大
幅に向上することができる。さらに、50mass％以下まで
低減することにより、鋼の加工変形特性は格段に向上す
る。

【００４０】なお、Ｃ及びＮ以外の不純物量は特に限定
されないが、例えばＳについては20ppm 以下、好ましく
は10ppm 以下、より好ましくは５ppm 以下に、Ｏについ
ては50ppm 以下、好ましくは30ppm 以下、より好ましく
は15ppm 以下に、又は、不純物Ｃ＋Ｓ＋Ｎ＋Ｏの合計量
で120 ppm 以下、好ましくは50ppm 以下に、規制するこ
とが推奨される。

【００４１】Al：10mass％以下 Alは、Fe−Cr−Si系合金に更に添加することにより、一
層の電気抵抗の上昇を与えることができるため、必要に
応じて添加してもよく、従って10mass％以下の含有とは
添加しない場合を含むものである。なお、Alの添加によ
り、この発明の趣旨が損なわれることなく、更なる鉄損
の低減が達成できる。とはいえ、Alを大量に添加すると
コスト上昇を招くため、添加量は10mass％以下とする。

【００４２】その他の元素として、公知の元素の含有を
妨げるものではないが、さらにMn，Ｐ，Cu，Ni，Co，S
n、Snといった、難加工性元素を含有させた場合、この
発明は有効である。この場合、これらの元素の中から選
ばれる１種、もしくは２種以上の元素を、時期特性の向
上、すなわち結晶粒径の制御や結晶方位の制御を目的と
して0.01mass％以上含有し、この発明の技術を適用する
ことが可能であるが、これら元素とSi，Alの合計量が15
mass％をこえる範囲で含有した場合、この発明の技術を
もってしても、鋼の加工変形性を向上させることはでき
なくなる。従って、これらの元素の含有量は、0.01〜15
mass％の範囲が好適である。

【００４３】この発明の鋼板では、CrをSiとともに含有
させることにより、固有抵抗の増大に相乗的な効果が表
れる。その結果、特に高周波域での鉄損を、SiやAlの
み、ないしはSiとAlを含有する合金系に比べて格段に低
減することができる。

【００４４】また、これまでの高固有抵抗の材料は圧延
性が悪く、通常の圧延法によっては、0.5mm 程度までし
か減厚されていなかった。また、単に厚みを減じてもヒ
ステリシス損失のために、十分な鉄損低減ができないと
されてきた。しかし、発明者らの鋭意研究の結果、この
発明にあるように、成分と純度を制御することにより、
減厚した場合の高周波鉄損特性の効果を促進し得る。

【００４５】従って、この発明の無方向性電磁鋼板は、
１kHz 以上の周波域での磁気特性が優れているため、イ
ンバーターエアコン用のリアクトルや太陽光発電等のリ
アクトル素材として最も適しており、この発明の鋼板を
用いることで、各種特性を改善し、発熱が少なく、効率
のよいリアクトル製品が得られる。

【００４６】次に、鋼板の組織について、詳しく説明す
る。 〔結晶粒径〕結晶粒径は、この発明の加工変形特性を向
上させるための技術のひとつであり、平均結晶粒径を30
0 μｍ以下に規制することが必須である。すなわち、平
均結晶粒径が300 μｍを超えると、鋼の伸び特性が極端
に劣化し、良好な加工性を有する鋼を得ることができな
い。従って、平均結晶粒径は300 μｍ以下とする。

【００４７】〔変形双晶発生率〕上述した変形双晶の発
生試験法による変形双晶の発生率が80％を超える場合、
大幅な加工変形特性の低下をもたらし、各種製品を得る
ための加工を困難にする。従って、この発明の鋼は、変
形双晶の発生率を80％以下に規制するものである。

【００４８】以上の諸規制によって、鋼の延性特性を向
上させ、加工変形特性を高めることが可能となる。ここ
で、変形双晶の発生率を80％以下に制御するためには、
前述のように、Siを2.5 mass％以上含有する鋼におい
て、0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] とな
る、Crを含有させ、さらに他の難加工性元素を含む場合
は、その元素とSi、Alとの合計量を0.01〜15mass％の範
囲に規制する必要がある。

【００４９】最後に、以上の優れた加工変形特性を有す
る鋼の特性を、さらに向上させる有力な手法について、
以下に述べる。この発明の鋼は、熱延板組織、または熱
間圧延後か冷間圧延後に焼鈍を施した再結晶組織からな
っているが、特に、冷間圧延を施し、再結晶焼鈍を行う
場合、この冷間圧延前の鋼の組織を規制することによ
り、より優れた加工変形特性能を有する鋼を得ることが
できる。すなわち、後述する実施例に示されるように冷
間圧延前の鋼組織が、再結晶組織である場合、冷間圧延
前の焼鈍での均熱温度及び均熱時間を調節して、冷間圧
延前の鋼組織における結晶の平均粒径を150 μｍ以下と
すること、または、熱間圧延組織である場合に、熱延仕
上温度と巻取温度を調節して、その表層の微細再結晶粒
の厚みを板厚の３％以上を有する加工組織とすること
が、鋼の加工変形特性をさらに高めることに寄与する。
この理由は定かではないが、冷間圧延前の組織が何らか
の理由で、圧延再結晶組織に影響を及ぼし、鋼の加工変
形特性を変化させているものと推定する。なお、上記加
工組織とは、熱延板の圧延方向に沿った向きにおける厚
み方向断面の観察によって認められる組織である。

【００５０】ところで、この発明において、磁気特性お
よび圧延性、また耐食性などを更に向上させる目的で、
従来知られている合金成分を追加添加することは、この
発明の効果を損なうものではなく、それらの成分を含有
させることも可能である。それらの成分の代表例を以下
に列記する。まず、Sn及びSbの１種または２種の合計で
0.01〜10mass％で添加することによって、集合組織が改
善される結果、磁気特性が向上する。

【００５１】さらに、５mass％以下のNiは、耐食性改善
成分であるとともに、延性−脆性遷移温度を下げ、加工
性を向上させるほか、結晶粒を微細にさせ易いため、渦
電流損を抑制し、高周波鉄損の低減にも効果がある。１
mass％以下のCuにもNiと同様の効果がある。５mass％以
下のMoやＷは耐食性を改善する。１mass％以下のLa、Ｖ
やNb、0.1 mass％以下のTi、ＹやZr、0.1 mass％以下の
Ｂは、靱性を高めて加工性を向上させる効果がある。5
mass％以下のCoは、磁束密度を向上させ、ひいては鉄損
低減に効果がある。0.1 mass％以下のSbやSnは、集合組
織を改善し、ひいては鉄損低減に効果がある。

【００５２】この発明の高周波磁気特性に優れる高加工
性電磁鋼板を製造するには、原料として純度99.9mass％
以上の高純度の電解鉄、電解クロム、金属Si、金属Mnを
用いることが好ましい。Al、Ｐを添加する場合には、こ
れらも高純度原料を用いる。あるいは、転炉法で製造す
る場合には、所定の純度にまで十分に精錬し、かつ、後
工程での汚染を受けないように注意が必要である。溶製
に際しては、転炉法の他、例えば、高真空（10^-3Torr以
下の圧力）の真空溶解炉を用いることができる。

【００５３】その後の熱間圧延は、極力薄くまで圧延す
ることによって、次工程の冷間圧延ないしは温間圧延に
おける加工性、すなわち圧延性を良好にすることができ
る。これは、この発明に従うFe−Cr−Si系合金組成の場
合には、熱延板の表面部分の方が中心部分よりも靱性が
高く、加工性が優れているとの新知見に基づくものであ
る。そのための熱延板の厚みは３mm以下、好ましくは2.
5 mm以下、より好ましくは2.0 mm以下とする。

【００５４】熱延板の靱性が改善されているため、更に
温間や冷間で圧延して0.4 mm以下の厚みの薄板とするこ
とができる。一般に、板厚を減じると、とりわけ高周波
において渦電流損が有利に抑制され、低鉄損になること
は周知である。しかし、これまでは高電気抵抗の材料は
圧延性が悪く、通常の圧延法によっては0.5 mm程度まで
しか減厚されていなかった。また、単に厚みを減じても
ヒステリシス損失のために、十分な鉄損低減ができない
とされてきた。この点、この発明では、成分系と純度を
選ぶことにより、減厚した場合の高周波鉄損特性の効果
を促進し得ることを見いだしたのである。かかる減厚の
効果を得るためには、板厚を0.4 mm以下とすることが有
効である。ただし、0.01mmよりも薄くするには、コスト
上、工業的に無理があるので、板厚の範囲を0.01〜0.4
mm、好ましくは0.03〜0.35mmと規定する。

【００５５】その後の焼鈍や表面仕上げは、通常の電磁
鋼板や電磁ステンレス鋼板と同様の工程が適用できる。
その際、特に表面仕上げは、表面粗さを0.5 μｍＲ_a 以
下とすることが肝要であるのは上述のとおりである。そ
のためには、冷間圧延時の圧延ロールの表面粗さの管理
や繰り返し圧延を行うことによって、鋼板表面を仕上げ
ることが好ましい。

【００５６】

【実施例】実施例１ 表１及び２に示す種々の成分組成からなる鋼を、真空脱
ガス装置を用いて溶製した。この際、リムド脱炭処理の
時間や真空度を変更し、鋼中のＣやＮ含有量を変えた。
また、脱酸処理はSiやAlを添加して行った結果、いずれ
の鋼もＯ：10〜20mass％であった。さらに、脱硫溶銑を
用いたため、いずれの鋼もＳ：20〜30mass％の範囲であ
った。

【００５７】これらの溶鋼を連続鋳造機を用いてスラブ
とし、1200℃に再加熱した後、熱間圧延にて2.5 mmの厚
みの熱間圧延鋼帯とした。その後、1100℃で30秒間の熱
延板焼鈍を施し、さらに熱延板焼鈍後の鋼板を酸洗し、
200 ℃の温度で冷間圧延を施し、0.50mmの最終板厚とし
た。その後、脱脂し950 ℃で60秒間の焼鈍を施し、製品
とした。

【００５８】かくして得られた製品より、その圧延方向
に沿って試験片を採取し、双晶変形試験、伸び試験、平
均結晶粒径（測定面積を個数で除した面積を円相当径に
換算）の測定および磁気特性の測定（Ｗ_1/1k）を行っ
た。その結果を表３及び４に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】表３において、鋼板１、３及び８は、従来
の高Si鋼であり、Crを含有していないか、もしくは、こ
の発明の目的のためにはCr含有量が不十分であり、また
変形双晶の発生率も高いため、これら鋼板に一般的な加
工を施し製品とするのは困難である。また、鋼板９及び
10は、Ｃ及びＮの量が、この発明の範囲外であり、かつ
変形双晶の発生率も80％をこえるため、伸びに劣るもの
である。

【００６４】一方、鋼板２、４、５、６、７及び11は、
この発明に従うCrを含有し、かつＮ及びＣ量を100ppm以
下に低減すること、さらに平均結晶粒径を300 μｍ以下
に抑制し、かつ変形双晶の発生率を80％以下に抑えたも
のである。これらの鋼板は、いずれも従来の高Si鋼に比
較し、伸びが大きくて加工変形特性が改善され、磁気特
性にも優れていた。なお、鋼板11は、Cr／（Si＋Al）の
値が高い例である。また、鋼板７及び８は、平均結晶粒
径が20μｍと同じであるが、熱延板焼鈍後の結晶粒径
（冷延前結晶粒径）が150 μｍ以下である鋼板７の方が
伸びが大きく加工変形特性に優れている。

【００６５】実施例２ 表１に示した鋼種Ｇの成分組成からなる鋼スラブを、12
00℃に再加熱した後、熱間圧延にて2.2mm の厚みの熱間
圧延鋼帯とした。この際、仕上圧延温度を1100℃から80
0 ℃の間で種々に変更するとともに、巻取温度を250 〜
800 ℃の範囲で種々に変更した。そして、熱間圧延鋼帯
における熱延組織を調査した後酸洗し、さらに200 ℃の
温度で冷間圧延を施し、0.5mm の最終板厚とした。その
後、脱脂して 950〜1150℃で60秒間の焼鈍を施した。か
くして得られた冷延板から試験片を採取し、双晶変形試
験、伸び試験及び平均結晶粒径（測定面積を個数で除し
た面積を円相当径に換算）の測定を行った。その結果を
表５に示す。

【００６６】

【表５】

【００６７】

【発明の効果】この発明によれば、従来は特殊な設備を
用いる以外は製造することが難しかった、高Si含有鋼に
代表される難加工性鋼を、通常の圧延プロセスによって
大量に製造し得る方途を開くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鋼板の伸びとＣ及びＮの合計含有量との関
係を示す図である。

【図２】 鋼板の伸びと平均結晶粒径との関係が変形
双晶発生率によって変化することを示す図である。

【図３】 鋼板の伸びと変形双晶発生率との関係を示
す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松崎 明博 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 近藤 修 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 小松原 道郎 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 Ｆターム(参考） 4K033 CA07 CA09 CA10 JA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に低減
   し、残部は鉄及び不可避的不純物からなり、平均結晶粒
   径が300 μｍ以下および変形双晶発生率が80％以下であ
   ることを特徴とする加工変形特性に優れるシリコンクロ
   ム鋼板。
2. 【請求項２】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
   ([mass%Si]＋[mass%Al]) の下に含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に
   低減し、残部は鉄及び不可避的不純物からなり、平均結
   晶粒径が300 μｍ以下および変形双晶発生率が80％以下
   であることを特徴とする加工変形特性に優れるシリコン
   クロム鋼板。
3. 【請求項３】請求項１または２において、さらに、Mn、
   Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から選ばれる１種または
   ２種以上の元素を、SiおよびAlとの合計量が0.01〜15ma
   ss％となる範囲の下に含有することを特徴とする加工変
   形特性に優れるシリコンクロム鋼板。
4. 【請求項４】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を含む鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
   り、熱間圧延後かつ冷間圧延前に再結晶焼鈍を行って平
   均結晶粒径を150 μｍ以下とすることを特徴とする加工
   変形特性に優れるシリコンクロム鋼板の製造方法。
5. 【請求項５】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
   ([mass%Si]＋[mass%Al]) の下に含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に
   低減した鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
   り、熱間圧延後かつ冷間圧延前に再結晶焼鈍を行って平
   均結晶粒径を150 μｍ以下とすることを特徴とする加工
   変形特性に優れるシリコンクロム鋼板の製造方法。
6. 【請求項６】請求項４または５において、鋼スラブが、
   さらに、Mn、Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から選ばれ
   る１種または２種以上の元素を、SiおよびAlとの合計量
   が0.01〜15mass％となる範囲の下に含有することを特徴
   とする加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板の製造
   方法。
7. 【請求項７】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を含む鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
   り、熱間圧延後の熱間圧延板表層における再結晶粒の板
   厚方向の厚みを、熱間圧延板表面からその板厚の３％以
   上に制御することを特徴とする加工変形特性に優れるシ
   リコンクロム鋼板の製造方法。
8. 【請求項８】Si：2.5 mass％以上10mass％以下、 Cr：0.01mass％以上20mass％以下及びAl：10mass％以下 を、 0.8 ×([mass%Si]＋[mass%Al])≦[mass%Cr] ≦3.0 ×
   ([mass%Si]＋[mass%Al]) の下に含み、かつＣ及びＮを合計量で0.01mass％以下に
   低減した鋼スラブに、熱間圧延及び冷延圧延を施すに当
   り、熱間圧延後の熱間圧延板表層における再結晶粒の板
   厚方向の厚みを、熱間圧延板表面からその板厚の３％以
   上に制御することを特徴とする加工変形特性に優れるシ
   リコンクロム鋼板の製造方法。
9. 【請求項９】請求項７または８において、鋼スラブが、
   さらに、Mn、Ｐ、Cu、Ni、Co、Sb及びSnの中から選ばれ
   る１種または２種以上の元素を、SiおよびAlとの合計量
   が0.01〜15mass％となる範囲の下に含有することを特徴
   とする加工変形特性に優れるシリコンクロム鋼板の製造
   方法。