JP2536974B2 - 極めて優れた磁気特性を有する無方向性電磁鋼板の熱間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低鉄損、高磁束密度を
有する無方向性電磁鋼板を製造するに際し、雰囲気制御
型電気式加熱炉を用いてスラブ加熱を行って熱間圧延す
る方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、無方向性電磁鋼板の高級グレード
（ＪＩＳ ５０Ａ４７０以上）を熱間圧延する際、１１
００℃〜１３００℃でスラブ加熱され、２〜６パスの粗
圧延を経て、巻取られて熱延板となる。その操業条件
は、使用する熱間圧延機によって違ってくるが、スラブ
厚は１２０mm〜２５０mm、仕上圧延温度は７５０℃〜９
５０℃、巻取り温度は５００℃〜７００℃、熱延板厚は
１．６mm〜２．９mmが普通である。

【０００３】その後、冷間圧延、焼鈍等の処理を行って
製品となるが、無方向性電磁鋼板は最終焼鈍工程におい
て１次再結晶を行わせることによって磁気特性を出現さ
せる。この際１次再結晶は、鋼板中に微細な（数百〜数
千オングストローム）硫化物、又は窒化物が多いほど起
こりにくく、或いはその成長を抑制することが知られて
いる。即ち、スラブ中に存在する介在物は、熱間圧延前
の高温加熱によって固溶し、これが引続く熱間圧延中で
の１１００〜９００℃の温度領域で微細に析出してく
る。そのため製鋼段階でＳ、Ｎ等をかなり徹底して除去
する高純化処理を行うことが必要であるが、この処理は
製造コストの上昇が大きくし、またこれらを完全に除去
し得るレベルには達しきれない。

【０００４】このような問題点を解消するために、スラ
ブ加熱温度を低温にし、鋼中に存在している上記介在物
の固溶を防ぐ方法が、例えば特開昭６０−１９０５２１
号公報に開示されている。即ち、該公報には、スラブを
加熱する場合に１１５０℃を超えないように加熱し、Ｍ
ｎＳやＡｌＮ等の析出物の再固溶を抑制することが記述
されているが、通常スラブの加熱を行うガス加熱方式で
は、熱間圧延時における被圧延材の幅方向エッジ部の温
度降下が激しく、従って加熱温度の低温化には圧延加重
の増加により圧延困難になるという制約がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、磁性
に悪影響を及ぼすＭｎＳやＡｌＮの加熱炉内での再固溶
を抑制するためには、スラブの加熱、熟熱温度を低下さ
せるほど良く、再固溶を防止できる９００℃以下にする
ことが好ましい。すなわち、再固溶を完全に防止できれ
ば熱間圧延中に微細に析出するものもなくなり、ＭｎＳ
やＡｌＮの無害化が可能となる。本発明はこのような観
点から、上記した介在物の再固溶を抑制し得るスラブの
低温加熱とともに熱延中の幅方向エッジ部の温度低下を
防止し、これにより極めて優れた磁気特性を有する無方
向性電磁鋼板の熱間圧延方法を提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は以下の構成を要旨とする。即ち、［Ｃ］０．
００８０％以下、［Ｓｉ］４％以下、［Ｍｎ］０．０２
〜０．６％、［Ｐ］０．１％以下、［Ｓ］０．００５０
％以下、［Ａｌ］１．０％以下、［Ｎ］０．００３０％
以下、残部実質的にＦｅよりなる無方向性電磁鋼用スラ
ブを熱間圧延するに際し、粗圧延機に隣接して設置し、
上下方向に夫々出力制御可能なコイルを多段に備えた雰
囲気制御型電気式加熱炉を使用して、１１５０℃以下に
加熱すると共に、スラブエッジ部分のコイル出力をアッ
プしてスラブの中央部温度以上に加熱し、該スラブを炉
から抽出後直ちに粗圧延し、引続き仕上圧延を実施する
ことを特徴とする極めて優れた磁気特性を有する無方向
性電磁鋼板の熱間圧延方法である。

【０００７】上記発明において、使用する雰囲気制御型
電気式加熱炉には複数の誘導加熱コイルを上下方向に多
段に備え、各誘導加熱コイルの出力を調整して、装入ス
ラブ幅方向エッジ部の温度に加熱することができるよう
に構成することが好ましい。以下本発明を具体的に説明
する。無方向性電磁鋼板の製造方法において、通常スラ
ブは、前述したように、熱間圧延に先立って高温加熱さ
れるが、この際鋼中のＭｎＳやＡｌＮなどの析出物を固
溶し、次いで行われる熱間圧延工程で微細に再析出す
る。この微細な析出物の生成は、後工程での鋼帯の仕上
焼鈍時に再結晶粒の十分な成長を阻止し、磁気特性の劣
化をもたらす。

【０００８】一方、このような高温加熱の欠陥を防止す
るために比較的低温での加熱を実施するとしても、これ
をガス式加熱炉で行うときには、鋳片の外側より直火式
で焼上げることになり、中心部までの加熱、即ち熟熱の
ために長時間を要することになる。また短時間で焼上げ
ようとすると、スラブ表面近傍は過加熱とならざるを得
ない。また、スラブ一枚ごとに焼上げることはできず、
ほぼ一様に焼上げられたスラブは圧延中に幅方向エッジ
部分の低下が大きい。従って、例えばこのエッジ部温度
が圧延可能な下限温度（通常圧延仕上出口温度でほぼ７
００℃）となる点から、スラブの焼上下限温度を経験的
に設定するのであるが、その下限温度を低く設定するこ
とはできない。また、ガス加熱炉は、通常設備上の問題
から粗圧延機までかなりの距離があり、従って、スラブ
は加熱炉より抽出後粗圧延機まで搬送中の温度降下も大
きく、このことがスラブの加熱炉抽出温度を高くする大
きな要因となる。図１に示したように、ガス加熱炉で加
熱し、熱延可能な圧延仕上出口温度を７００℃とした場
合の加熱炉抽出温度はほぼ１０００℃であり、従来の加
熱温度はそれ程低温域を拡大許容できない。

【０００９】本発明は、このようなことから熱間圧延前
のスラブ加熱を、１１５０℃以下の低温域でしかも短時
間に行うことを特徴の一つとする。この低温短時間加熱
は炉内を非酸化性雰囲気に制御可能な電気式加熱炉を使
用することで達成できる。この電気式加熱炉は、複数の
誘導加熱コイルを上下方向に多段に構成し、各誘導加熱
コイルは、それぞれ出力調整可能にすることが好まし
い。すなわち、誘導加熱を行った場合でも、スラブ全
長、全幅を均一に焼上げると、圧延中でのスラブエッジ
部での温度降下は幅方向中心部よりどうしても大きく、
その結果スラブエッジ部分が圧延可能な下限温度となる
点から、スラブ焼上下限温度を設定しなければならな
い。そこで本発明法では、圧延段階において低温となる
エッジ部分のコイルを出力アップして、中央部以上に加
熱することによって、スラブの焼上下限温度をさらに下
げることが可能となるわけである。

【００１０】このような誘導加熱したスラブは、炉から
抽出後速やかに粗圧延を実施する。炉から抽出したスラ
ブの温度降下はできるだけ防止しなければならず、とり
わけエッジ部では温度降下しやすいので、粗圧延機に近
接した位置、即ち設備上の取り合い或いは操業上から可
能な限り近くに電気式加熱炉を設置し、粗圧延機までの
搬送時間を短くする。なお、電気式加熱炉内は非酸化性
雰囲気例えば、ＡｒやＮガス雰囲気にすることが好まし
く、これはスラブ表面にスケールの発生を防止できるか
らである。

【００１１】本発明において、加熱温度を１１５０℃以
下に限定したのは、雰囲気制御型の電気式加熱炉で短時
間加熱をこの温度以下で行うことによって、ＭｎＳやＡ
ｌＮ等の介在物の再固溶を抑制するためであり、その下
限は熱間圧延が可能な範囲であれば良く、したがって特
に限定はしない。好ましくはこの範囲のできるだけ低温
側での加熱をすることが良い。

【００１２】次に本発明において、成分組成を上記範囲
に限定した理由について説明する。 ［Ｃ］は多量に含有されると、熱間圧延中にオーステナ
イト・フェライト二相範囲が広がり、更に脱炭焼鈍に長
時間を要するだけでなく磁気特性の面からも不利である
ので、０．００８％以下とした。 ［Ｓｉ］は通常無方向性電磁鋼板に含有されるＳｉ≦４
％とする。低鉄損を得るため、固有抵抗を上げる必要か
らはＳｉを高める方がよいが、４％を超えると冷延性が
劣化するため、４％以下に制限することが好ましい。 ［Ｍｎ］は０．０２〜０．５％含有させる。これは、Ｍ
ｎ／Ｓを１５以上とし、赤熱脆性を防止するために下限
を０．０２％とした。一方、上限の０．５％を越えると
固溶体硬化をもたらし、打抜き加工性を劣化させる。

【００１３】次に、本発明において、清浄度を構成する
［Ｓ］、［Ｎ］については、［Ｓ］は微細な硫化物ある
いは、酸硫化物をつくり、１次再結晶温度を高める有害
な作用を演ずるため、極力少ないほうが望ましいが、本
発明で示す低温加熱を実施すれば、これらの析出物によ
る磁性の劣化を防止できる効果が確認できる。よって
［Ｓ］の上限は無方向性電磁鋼板を意識して０．００５
０％とし、［Ｎ］は熱延中でのＡｌＮ析出を最小限に
し、［Ｓ］と同様に１次再結晶粒のインヒビター効果を
弱めるためには極力少ないほうが望ましく、０．００３
０％とした。

【００１４】［Ｐ］は鋼板の硬度を高め、打抜き性を向
上する作用があるが、反面その含有量が多くなると、鉄
損および磁束密度我劣化するので０．１％以下とする。
［Ａｌ］は磁気特性の点からは、Ｓｉと同様含有量は多
いほど好ましいが、１％を超えると冷延性が劣化するた
め上限を１％とした。その他成分元素については、特に
限定する理由はないが、しかし、鉄中に残留した微量
［Ｓ］を安定化させるために、［Ｃａ］を添加する、磁
束密度のより以上の改善を目的に［Ｓｎ］、［Ｃｕ］を
入れるといったことも有効である。

【００１５】

【実施例１】［Ｃ］０．００２０％、［Ｓｉ］３．０
％、［Ｍｎ］０．２％、［Ｓ］０．００１０％、［Ａ
ｌ］０．６％、［ＴＮ］０．００１５％を含有する無方
向性電磁鋼板用スラブを、粗圧延機に近接設置した電気
式加熱炉（誘導加熱炉）に装入し、炉内を窒素ガス雰囲
気にしてスラブエッジ部を９００℃（中心部は８５０
℃）に加熱した。このスラブを炉より抽出後直ちに粗圧
延機に噛込ませ、粗−仕上圧延をし２．０mmの熱延鋼板
とした。この際の仕上出口温度は７３０℃であった。こ
の鋼板に９００℃×３０秒の熱延板焼鈍を実施し、酸洗
後、圧下率７５％の冷延をし、８８０℃×３０秒の仕上
焼鈍を行った。得られた鋼板の鉄損（Ｗ１５／５０）を
測定したところ２．００w/kgの非常に良好な値が得られ
た。一方同一成分のスラブを直火式ガス加熱炉で９００
℃に加熱後、熱間圧延を行ったところ、仕上圧延入側温
度が６６０℃に降下しており、熱延板厚ゲージが得られ
ず成品にならなかった。

【００１６】

【実施例２】［Ｃ］０．００３０％、［Ｓｉ］１．０
％、［Ｍｎ］０．２％、［Ｓ］０．００３０％、［Ａ
ｌ］ｔｒ．、［ＴＮ］０．００１５％を含有する無方向
性電磁鋼板用スラブを、粗圧延機に近接設置した電気式
加熱炉（誘導加熱炉）に装入し、炉内を窒素ガス雰囲気
にしてスラブエッジ部を９００℃（中心部は８５０℃）
に加熱した。このスラブを炉より抽出後直ちに粗圧延機
に噛込ませ、粗−仕上圧延をし、２．３mmの熱延鋼板と
した。この鋼板を酸洗後、圧下率７８％で冷延し、８０
０℃×３０秒で仕上焼鈍を行った。

【００１７】一方、比較法として同一成分のスラブを直
火式ガス加熱炉で１０００℃に加熱後熱間圧延を行っ
た。下記の如く熱延中の温度降下が大きく、仕上出口温
度は７００℃と低温になった。この熱延鋼板を上記と同
様に酸洗後、圧下率７８％で冷延し、８００℃×３０秒
で仕上焼鈍を行った。。

【００１８】図１に、本実施例における、本発明の粗圧
延機に隣接した誘導加熱炉で加熱したスラブと、比較例
のガス加熱炉で加熱したスラブの、炉抽出より巻取まで
の熱間圧延中の温度推移を示した。いずれも圧延可能の
範囲である圧延出口温度７００℃を確保出来たが比較例
（直火式ガス加熱）ではスラブの加熱炉抽出温度が本発
明より１００℃高くしなければならなかった。このこと
は図から明らかのように、比較例は粗圧延機間での距離
が大きく、粗圧延までに既に８０℃程度の温度降下がみ
られるのに対し、本発明例では移動距離（時間）が少な
いため１０℃という少ない降下温度で粗圧延が開始でき
ることに因る。また、粗圧延において比較例では１６０
℃に対し本発明例では１３０℃の温度降下であり、仕上
圧延についても同様本発明例の温度降下が少ないことに
も因る。即ち、直火式加熱ではスラブの表面からの加熱
であるため、スラブ厚中心までの焼上げが難しく、圧延
が進むに連れて、表面と中心部分の温度が平均化さるた
め温度下がりが大きいのに対し、誘導加熱の場合では、
逆にスラブの厚み方向中心部分から焼上がるために、ス
ラブ表面と中心部の温度差が少なく、直火式に比べ圧延
中の温度降下が著しく小さくなる。

【００１９】表１に、得られた各鋼板について磁束密度
（Ｂ５０) 及び鉄損（Ｗ１５／５０）を測定した結果を
示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】表から明らかのように、電気式加熱（誘導
加熱）による本発明法は、直火式ガス加熱による比較例
に比べ、いずれも優れた特性を有している。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、雰囲気制
御型誘導加熱でスラブを低温加熱して熱間圧延すること
により、硫化物や窒化物の再析出を防止しすると共に無
害化し、高い磁気特性を有する無方向生電磁鋼板を製造
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間圧延中の時間推移におけるスラブ表面（尾
部）温度履歴を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ［Ｃ］０．００８０％以下、［Ｓｉ］４
   ％以下、［Ｍｎ］０．０２〜０．６％、［Ｐ］０．１％
   以下、［Ｓ］０．００５０％以下、［Ａｌ］１．０％以
   下、［Ｎ］０．００３０％以下、残部実質的にＦｅより
   なる無方向性電磁鋼用スラブを熱間圧延するに際し、粗
   圧延機に隣接して設置し、上下方向に夫々出力制御可能
   なコイルを多段に備えた雰囲気制御型電気式加熱炉を使
   用して、１１５０℃以下に加熱すると共に、スラブエッ
   ジ部分のコイル出力をアップしてスラブの中央部温度以
   上に加熱し、該スラブを炉から抽出後直ちに粗圧延し、
   引続き仕上圧延を実施することを特徴とする極めて優れ
   た磁気特性を有する無方向性電磁鋼板の熱間圧延方法。