JP6721135B1 - 方向性電磁鋼板の製造方法および冷間圧延設備 - Google Patents
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Abstract
Description
T≧1.3×L/V ・・・(1)
を満たすよう、該スタンド間の鋼板のパスライン長さを延長して圧延することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法を提案する。
発明者らは、特に集合組織制御が重要な位置付けをもつ、インヒビター形成成分を含有していない鋼素材を用いた方向性電磁鋼板の製造方法において、タンデム圧延を想定した以下に説明する実験を行い、集合組織の改善に必要な条件を検討した。
<実験>
C:0.050mass%、Si:3.3mass%、Mn:0.04mass%、sol.Al:0.0050mass%を含有し、N:0.0025mass%未満、さらに、S,SeおよびOをそれぞれ0.0050mass%未満含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する、インヒビター形成成分を含有していない鋼スラブを1100℃に再加熱した後、熱間圧延して板厚1.8mmの熱延板とし、1000℃×70sの熱延板焼鈍を施した。
この際、1パス目の鋼板供給速度は100mpm、1パス目から5パス目までの各パスの圧下率は30%(一定)とし、各パスにおけるその他の圧延条件は、表1に示したように変化させた。
本発明は、上記の新規な知見に基づき、開発したものである。
C:0.01〜0.10mass%
Cは、一次再結晶集合組織を改善するのに有用な元素であり、少なくとも0.01mass%の含有が必要である。一方、C含有量が0.10mass%を超えると、却って一次再結晶集合組織の劣化を招くようになる。よって、C含有量は0.01〜0.10mass%の範囲とする。なお、磁気特性を重視する観点から、好ましくは0.01〜0.06mass%の範囲である。
Siは、鋼の固有抵抗を高めて鉄損を低減する有用な元素であり、本発明では2.0mass%以上含有させる。一方、Si含有量が4.5mass%を超えると、冷間圧延性が著しく低下する。よって、Si含有量は2.0〜4.5mass%の範囲とする。好ましくは2.5〜4.0mass%の範囲である。
Mnは、熱間圧延における加工性を向上する効果がある他、一次再結晶焼鈍時の酸化被膜形成を制御し、もって、二次再結晶時のフォルステライト被膜形成を促進する効果を有する有用な元素である。そこで、上記の効果を得る観点から、Mnは0.01mass%以上含有する必要がある。しかし、Mn含有量が0.5mass%を超えると、一次再結晶集合組織が悪化して磁気特性の劣化を招くようになる。よって、Mn含有量は0.01〜0.5mass%の範囲とする。好ましくは0.03〜0.3mass%の範囲である。
Alは、酸素との親和力が高く、製鋼段階で微量添加することで、鋼中の溶存酸素量を低減し、鉄損特性の劣化につながる酸化物系介在物を低減する効果があるため、sol.Alで0.0020mass%以上含有させる必要がある。しかし、Alは、鋼板表面に緻密な酸化膜を形成し、脱炭を阻害するたるため、sol.Alで0.0100mass%未満に制限する。好ましくはsol.Alで0.0030〜0.0090mass%の範囲である。
Nは、本発明においては不要な元素であり、窒化物を形成するNの含有量が0.0080mass%以上になると、粒界偏析や窒化物の形成によって、集合組織が劣化するといった弊害が生じるようになる。さらに、スラブ加熱時にフクレなどの欠陥を生ずる原因ともなる。よって、Nの含有量は0.0080mass%未満に制限する。好ましくは0.0060mass%以下である。
S,SeおよびOは、インヒビターとなる析出物や酸化物を形成する元素であり、それらの元素がそれぞれ0.0050mass%以上になると、スラブ加熱時に粗大化したMnS,MnSe等の析出物や粗大な酸化物が、一次再結晶組織を不均一化するため、二次再結晶の発現が困難となる。よって、S,SeおよびOはいずれも0.0050mass%未満に制限する。好ましくは、それぞれ0.0030mass%以下である。
Ni:0.005〜1.50mass%
Niは、熱延板組織の均一性を高めることによって磁気特性を改善する効果があり、上記効果を得るため、0.005mass%以上含有することができる。しかし、Ni含有量が1.50mass%を超えると、二次再結晶が困難となり、磁気特性が劣化する。よって、Niは0.005〜1.50mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜1.0mass%の範囲である。
Snは、二次再結晶焼鈍における鋼板の窒化や酸化を抑制し、良好な結晶方位を有する二次再結晶粒の生成を促進して磁気特性を向上する効果がある。上記効果は0.005mass%以上含有することで得られる。一方、Sn含有量が0.50mass%を超えると、冷間圧延性が低下する。よって、Snは0.005〜0.50mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜0.30mass%の範囲である。
NbおよびMoは、スラブ加熱時のスラブ表面割れの抑制等を介して、熱延時のヘゲ発生を防止する効果がある。上記効果は、Nb含有量が0.0005mass%以上、Mo含有量が0.01mass%以上で得られる。一方、Nb含有量が0.0100mass%、Mo含有量が0.50mass%を超えると、生成する炭化物や窒化物の量が増大し、それらが最終製品まで残留して鉄損劣化を引き起こすようになる。よって、Nbは0.0005〜0.0100mass%、および、Moは0.01〜0.50mass%の範囲とするのが好ましい。なお、より好ましいMoの範囲は0.01〜0.30mass%である。
Sbは、鋼板表面の酸化を抑制する効果があり、また、二次再結晶時に酸化や窒化を抑制するので、良好な結晶方位を有する二次再結晶の成長を促進して、磁気特性を向上する効果もある。上記効果を得るためには0.005mass%以上含有するのが好ましい。一方、0.50mass%を超えて含有すると、冷間圧延性が低下するようになる。よって、Sbは0.005〜0.50mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜0.30mass%の範囲である。
Cuは、Sbと同様、鋼板表面の酸化を抑制する働きがあり、二次再結晶焼鈍時の鋼板表面の酸化を抑制することで、良好な結晶方位を有する二次再結晶の成長を促進して磁気特性を向上する効果がある。上記効果は0.01mass%以上含有することで得られる。しかし、1.50mass%を超えて含有すると、熱間圧延性の低下を招く。よって、Cuは0.01〜1.50mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜1.0mass%の範囲である。
Pは、脱炭焼鈍時のサブスケール形成を介してフォルステライト被膜の形成を安定化する働きがある。上記効果は0.005mass%以上の含有により得られる。一方、Pの含有量が0.150mass%を超えると冷間圧延性が低下するようになる。よって、Pは0.005〜0.150mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜0.10mass%の範囲である。
Crは、脱炭焼鈍時のサブスケール形成を介してフォルステライト被膜の形成を安定化する働きがある。上記効果は0.01mass%以上の含有により得られる。一方、Cr含有量が1.50mass%を超えると、二次再結晶が困難となり、磁気特性が劣化する。よって、Crは0.01〜1.50mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.01〜1.0mass%の範囲である。
Biは、磁気特性の改善に有効な元素であり、必要に応じて含有することができる。しかし、上記効果は0.0005mass%未満では小さく、一方、0.05mass%を超えると、フォルステライト被膜形成を阻害するようになる。よって、Biは0.0005〜0.05mass%の範囲で含有するのが好ましい。より好ましくは0.001〜0.03mass%の範囲である。
まず、上記に説明した本発明に適合する成分組成に調整した鋼を、常法の精錬プロセスで溶製した後、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法で鋼素材(スラブ)とする。
次いで、上記スラブを再加熱した後、あるいは、再加熱することなく、熱間圧延に供する。なお、スラブを再加熱する場合には、再加熱温度は1000〜1300℃の範囲とするのが好ましい。インヒビター形成成分をほとんど含まない鋼素材を用いる本発明では、1300℃を超えるスラブ加熱は、技術的意味はなく、コストアップとなるだけである。一方、1000℃未満では、熱間圧延の負荷が増大し、圧延が困難となる。なお、熱間圧延における圧延条件は、常法に準じて行えばよく、特に制限はない。
この際、上記最終冷間圧延は、パスライン延長機構を適用しない従来と同じ圧延条件1、パスライン延長機構を#1スタンドで圧下率38%の圧延を行った後の#1−2スタンド間に適用した圧延条件2、および、パスライン延長機構を#1−3スタンドで総圧下率78%の圧延を行った後の#3−4スタンド間に適用した圧延条件3の3条件で行った。なお、上記パスライン延長機構を適用したスタンド間では、パスライン長さをスタンド間距離Lの1.5倍に延長した。また、上記実験条件1と2においては#1−2スタンド間、また、実験条件3においては#3−4スタンド間の鋼板温度を圧延油の量を制御して200℃に制御した。
斯くして得た、歪取焼鈍後の鋼板の板幅中央部の圧延方向および板幅方向から、幅:30mm×長さ:280mmの試験片を総質量で500g以上採取し、エプスタイン試験により鉄損W17/50を測定した。
この際、最終冷間圧延における各スタンドの圧下率は、38%(一定)に設定するとともに、#3−4スタンド間に、前述した図2に示したパスライン延長機構を適用し、#3−4スタンド間の鋼板のパスライン長さを、スタンド間距離Lの1.5倍に延長して圧延を行った。このとき、いずれの条件も、#3スタンド出側の鋼板温度が200℃を超えるように圧延油の量を制限し、さらに、パスライン延長機構を設置した条件では、#3−4スタンド間に設置したパスライン変更用の可動ロールの一つを加熱機能を有するものとし、鋼板温度を250℃に加熱した。
2:ワークロール
3:固定ロール
4:可動ロール
S:鋼板
L:スタンド間距離
Claims (8)
- C:0.01〜0.10mass%、Si:2.0〜4.5mass%、Mn:0.01〜0.5mass%、sol.Al:0.0020mass%以上0.0100mass%未満、N:0.0080mass%未満含有し、さらに、S,SeおよびOをそれぞれ0.0050mass%未満含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを1300℃以下の温度に再加熱した後、熱間圧延し、1回の冷間圧延または中間焼鈍を挟む2回以上の冷間圧延して最終板厚の冷延板とした後、脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍し、鋼板表面に焼鈍分離剤を塗布した後、二次再結晶させる仕上焼鈍を施す方向性電磁鋼板の製造方法において、
上記最終板厚に冷間圧延する最終冷間圧延は、タンデム圧延機を用いて、総圧下率80%以上、かつ、少なくとも一つのスタンド間の板温が150〜280℃となるよう圧延するとともに、
上記スタンド間の距離をL(m)、該スタンド間を通過する鋼板速度をV(mpm)、該スタンド間を鋼板が通過するパス時間をT(min)としたとき、上記スタンド間のパス時間Tが下記(1)式を満たすよう、該スタンド間に存在する鋼板の長さを延長して圧延することを特徴とする方向性電磁鋼板の製造方法。
記
T≧1.3×L/V ・・・(1) - 上記スタンド間に存在する鋼板の長さの延長を、総圧下率が66%以上のスタンド間において行うことを特徴とする請求項1に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 上記鋼スラブは、さらに、Ni:0.005〜1.50mass%、Sn:0.005〜0.50mass%、Nb:0.0005〜0.0100mass%、Mo:0.01〜0.50mass%、Sb:0.005〜0.50mass%、Cu:0.01〜1.50mass%、P:0.005〜0.150mass%、Cr:0.01〜1.50mass%およびBi:0.0005〜0.05mass%のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の方向性電磁鋼板の製造方法。
- 鋼板を最終板厚に冷間圧延する、複数のスタンドからなるタンデム圧延機において、
いずれか1以上のスタンド間に、スタンド間に存在する鋼板の長さを、スタンド間距離よりも長くするパスライン延長機構を設けてなるとともに、パスラインを変更する可動ロールが少なくとも2個以上あり、かつ、それらの可動ロールのうちの少なくとも1個が基準の水平パスラインに対して他のロールと上下対極の位置に配置されてなることを特徴とする冷間圧延設備。 - 上記冷間圧延設備は、上記スタンド間に配置したパスラインを変更する可動ロールのいずれか1以上が加熱機能を備えてなることを特徴とする請求項4に記載の冷間圧延設備。
- 上記パスライン延長機構は、スタンド間に存在する鋼板の長さを、スタンド間距離に対して1.3倍以上に延長可能であることを特徴とする請求項4または5に記載の冷間圧延設備。
- 上記パスライン延長機構を、総圧下率が66%以上となるスタンド間に設置してなることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の冷間圧延設備。
- 圧延する鋼板が電磁鋼板であることを特徴とする請求項4〜7のいずれか1項に記載の冷間圧延設備。
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