JPH01229A - 一方向性高珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、Ｓｉを２．５〜６．５重量％含存し、すぐれ
た低鉄損特性の得られる（１１０）　＜００１＞方向に
極めて集積度の高い一方向性高珪素鋼板の製造方法に関
する。

（従来の技術） 従来の（１１０｝〈００１＞一方向性珪素鋼板の製造方
法は、■例えば２００ｍｍ厚程度の鋳片への連続鋳造工
程−０１３００℃以上でのスラブ高温加熱工程−■熱間
圧延工程→■約１０００℃で均熱後急冷する熱間圧延材
連続焼鈍工程−■冷間圧延工程−■脱炭連続焼鈍工程−
■最終高温箱焼鈍工程と非常に多くの工程を要している
。これらの工程は上記最終高温箱焼鈍工程■の最終高温
焼鈍時に（１１０｝〈００９方位の結晶粒のみを２次再
結晶をさせるために必要となる。この２次再結晶を起こ
させるためには、鋼中にＭｎＳ、ＡｌＮ等の析出物がイ
ンヒビターとして微細分散し、１次再結晶を抑制するこ
とが必要である。しかし、上記連続鋳造工程■では、冷
却が非常に遅いため、鋳造に続く冷却期間中にＭｎＳ、
　ＢＮ、　ＡｌＮ等鋼中の析出物が粗大化してしまう、
このように粗大化した析出物を再固溶した後、微細析出
させるためには、工程■でのスラブ高温加熱および工程
■での熱間圧延材焼鈍処理が必要となる。また、析出物
を再固溶させるには、高温でγ相とする必要があり、そ
れを実現させるために、γ相生成元素であるＣを０．０
５％程度添加しても、Ｓｉ量は３％程度が上限となって
しまう、さらに、Ｔ相域拡大のために添加したＣは磁気
特性を悪化させるので上記工程■の脱炭焼鈍を必要とす
る。

このように、従来の方法では、２次再結晶に必要なイン
ヒビターの固溶、微細分散のため、複雑な工程を取らざ
るを得す、またＳｉの添加はその増加量とともに磁気特
性が向上し、鉄損値が減少するが、Ｓｉ量が４％以上に
なると急激に脆化して圧延が困難になる。したがって、
Ｓｉ添加量の上限が３％程度に制限されていた。

そこで、特公昭６１−１５１３６号および特公昭６０−
３８４６２号に開示されているように、Ｓｉ　４〜１０
重量％等を含有する場合は溶湯をそのまま冷却面が移動
更新する冷却体上に連続供給して急冷する、冷間圧延可
能な被圧延性・可撓性を有する磁気特性の優れた高珪素
鋼板の製造法が提案されている。

しかしながら、例えば特公昭６０−３８４６２号に開示
されている方法によれば、連続鋳造による薄鋳片の厚さ
は数μｍないし数百μ−程度の範囲にあるものであり、
そのように超薄板化して微細結晶粒にすることにより冷
間加工性を確保しようとするものである。また、その際
の冷間加工も単に成形手段として採用するにすぎず、こ
れによって磁気特性が改善されるとの示唆はみられない
。

なお、特開昭５５−６９２２３号においては急速冷却に
より得た厚さ１００μ−の薄帯を冷間圧延で５０μ−に
まで圧下する例が示されているが、この場合も薄板化で
冷間加工性を確保するだけで、冷間加工と磁気特性につ
いては言及されていない、またその場合の鋼組成（Ｓｉ
：９．５％、Ｍｎ：１．５％、Ｃｏ：２％４、Ａｌ：０
．１％、Ｎｉ：０．７％）では０．１■■以下としなけ
れば冷間加工は不可能である。

また、特公昭６０−３２７０５号にはＳｔ　５．０〜８
．０重置％等を含む保磁力Ｈｃが０．１０ｅ以下である
磁気特性の優れた（１０Ｇ）面内無方向性高珪素鋼薄帯
とその製造方法が開示されている。しかし、この方法は
高速冷却を行って厚みが高々１１０μ−の薄帯をそのま
＼焼鈍するのであって、得られる磁気特性も無方向性で
ある。

これらの従来法による珪素鋼板はいずれも高Ｓｉ含有で
機械的特性および磁気特性の優れたものではあるが、さ
らに高度な磁気特性の要望が多く、その要求に対して不
満足のものが多かった。

（発明が解決しようとする問題点） ここに、本発明の目的は、ＳＬを２．５〜６．５重量％
含有し、低鉄損特性の得られる（１１０）　＜００１＞
方向に極めて集積度の高い一方向性高珪素鋼板の製造方
法を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、急速冷却法による連続鋳
造工程と冷間圧延工程および焼鈍工程を組み合わせるこ
とにより構成される、低鉄損特性のＳｉ含有量の高い（
１１０）　＜００１＞方位に集積度の高い一方向性高珪
素鋼板の経済的な製造方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、かかる従来技術の問題を解決すべく種々
検討を重ねたところ、インヒビターの微細分散を達成す
るには、前述のようにスラブ高温加熱および熱間圧延材
焼鈍工程によるＭｎＳ　、　ＢＮ、ＡｌＮなどのインヒ
ビタ、−の再固溶を行うことば必要なく、急速冷却によ
る連続鋳造法により得られた薄鋳片に冷間加工を施すこ
とにより焼鈍過程においてそのようなインヒビターの微
細分散が達成され、集積度の高い（１１０｝〈００１＞
方位の２次再結晶が最終焼鈍時に発生することを知り、
本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨とするところは、重量％で、 Ｃ：０．０８％以下、　　Ｍｎ：０．０３〜０．１４％
、Ｓｉ：２．５〜６．５％、　　Ｓ　：ｏ、ｏｏ７〜０
．０５％、Ｂ　　：０．０Ｏ０２〜０．０１　％、　　
Ｎ　　：０．ＯＯ１〜０．０１５　　％、残部Ｆｅおよ
び付随不純物 を主成分として含有し、副成分として所望により、 ｓｂ：ｏ、ｏｏｓ　〜０．１％、　Ｓｅ：０．００５〜
０．０５％、酸可溶性Ａｌ：０．００５〜０．０５％の
うち少なくとも１種 から成る組成を有する溶湯を冷却面が移動更新する冷却
体上に連続的に供給して急冷凝固し、０．７〜３．５ｍ
−厚の鋳片とすること、得られた薄鋳片に圧下率５０％
以上の冷間圧延を施し、次いで、６００〜１３００℃の
温度で焼鈍することから成る、低鉄損特性をもつ（１１
０）　＜ＯＯＤ方向に集積度の高い一方向性高珪素鋼板
の製造方法である。

かくして、４％以上のＳｔを含有した鋼板を製造する場
合、従来法にあっては、冷間圧延が不可能であったもの
を、本発明によれば、上記鋼組成とすることにより急速
冷却後の０．７〜３．５　ＩＩｌ＋厚の薄鋳片にあって
も冷間圧延を可能とし、これに圧下率５０％以上の冷間
圧延を施し焼鈍することによりインヒビターの再固溶等
を行わずに十分にインヒビターを微細分散させることが
でき、したがって再結晶焼鈍によって十分な磁気特性の
改善が可能となるのである。

さらに、冷間圧延が可能であることから、圧下率が５０
％以上の冷間圧延および一回もしくは数回の熱処理を施
すことによりさらにすぐれた低鉄損特性を有する、［１
１０）　＜００１＞方位に極めて集積度の高い方向性を
示す一方向性高珪素鋼板が製造されるのである。

換言すれば、急冷したことにより微細結晶となった厚さ
０．７〜３．５輪筒の薄鋳片であるため、これを５０％
以上の圧下率で冷間圧延することによりインヒビターの
微細分散が効果的に行われ、最終焼鈍工程において集積
度の高い（１１０｝〈００１＞方位の２次再結晶が生ず
るのであって、たとえ急冷して微細結晶を有していても
例えば１００μ−程度の掻薄帯では圧下率５０％以上の
冷間加工を施してもそのような効果はみられない。

（作用） 次に、本発明において鋼組成および製造条件を上述のよ
うに限定した理由を詳細に説明する。

炭素（Ｃ）は０．０８％超では脱炭が困難なため０．０
８％以下とした０本発明方法では特にＣを含をさせる必
要もなく　、０．０１％以下を好適範囲とし、その場合
、脱炭工程を省略することが可能である。

マンガン（Ｍｎ）は通常の製鋼において約０．０５％含
有されており、固溶しているＳと結合してＭｎＳとなり
、圧延加工性を増すことが知られているが、本発明にお
いては２次再結晶を生じさせるために必要であって、そ
の効果を好適に示すには、Ｍｎ０９０３〜０．１４％、
好ましくは０．０５〜０．１２％である。

珪素（Ｓｔ）は、２．５％未満では、高温（約ｔｏｏｏ
〜１３００℃）でγ相となり、最終焼鈍温度を１０００
℃以上にとれないことと低鉄損値が得られないため、す
なわち高温最終焼鈍を可能にし、低鉄損値をうるため、
本発明では２．５％以上とする。一方、６゜５％より多
いと脆化して、前記条件下では冷間圧延不能となるため
、６．５％以下とした。３〜５．５％が好ましい。

硫黄（Ｓ）は、本発明にあってはＳ　Ｏ，００７〜０．
０５％、好ましくは０．０１〜０．０３５％の添加が必
要とされる０本発明にあって、ＳはＭｎＳとして析出し
、インヒビターの作用をするため、その析出形態は急冷
凝固につづく冷間圧延時に十分コントロールされなけれ
ばならない。

ボロン（Ｂ）は本発明にあってはＢ　：０．０００２〜
０．０１％、好ましくは０．０００４〜ｏ、　ｏｏｓ％
の添加が必要とされる０本発明にあづてはＢは固溶もし
くはＢＮとして析出し、インヒビターの作用をする。

窒素（Ｎ）は、集積度の高い（１１０）　＜００１＞珪
素鋼板を得るためには、ｏ、ｏｏｉ〜０．０１５％を含
有させる必要があり、好ましくは０．００２〜０．０１
％含有させるのが好適である。

アンチモン（Ｓｂ）、セレン（Ｓｅ）、酸可溶性へＱは
、本発明にあっては、所望添加成分であって、必要に応
じそのうちの少なくとも１種が含有される。

ｓｂは凝固した薄鋳片内に存在することによりより集積
度の高い（１１０）　＜００１＞珪素鋼板が得られるた
め、０．００５〜０．１％、好適には０．０２〜０．０
７％含有させる。

Ｓｅも同様に凝固した薄鋳片内に存在することにより一
層集積度の高い（１１０）　＜００１＞珪素鋼板が得ら
れるためｏ、ｏｏｓ〜０．０５％、好適には０．０１〜
０゜０３％含有させる。

酸可溶Ａｌも同様に凝固した薄鋳片内に存在することに
より一層集積度の高い（１１０｝〈ＯＯＤ珪素鋼板が得
られるためｏ、ｏｏｓ〜０．０５％、好適には０゜０１
５〜０．０４％含有させる。

本発明にあっては、さらに磁気特性を向上させるだめに
必要に応じＣｏを１％以下を添加してもよい。

次いで、本発明によれば、このような鋼組成を有する溶
湯を移動更新する冷却体上に連続的に供給して冷却凝固
し、０．７〜３．５ｍｍ厚の鋳片を製造するが、その場
合、３．５１＋−厚部では多くの場合冷却速度不足で、
一方、０．７ｍｓ厚未満では結晶粒方位の集積が十分と
ならない。

ここに、「移動更新する冷却体」とは、順次繰り出され
る新しい冷却面をもった冷却体である。

このような連続鋳造装置の代表例にはいわゆる双ロール
法と片ロール法等があるが、特に装置の形式は本発明で
は制限されない、これらの方法により０．７〜３．５ｍ
−厚鋳片を製造した場合の冷却速度は１０００℃程度ま
で一般には１０！〜１０’℃／ｓｅｅであり、この後、
冷却体から鋳片は離れる場合が多く、その場合は空冷さ
れるため冷却速度は低下する。さらに冷却体より離れた
後は、水あるいは温水を噴霧するなどして冷却すること
が好ましい。

本発明においては、上述のような高速冷却によって微細
結晶とするが、それに必要な冷却速度は、好ましくは１
０冨〜１０４℃八ｅｃである。

このようにして得られた鋳片を必要により中間焼鈍等を
はさみ複数回冷間圧延をくりかえす等の方法で５０％以
上、好適には６０％以上の圧下率での冷間圧延を行い板
厚を０．１５ｍ−厚以上、好適には０゜２■謡厚以上と
して最終焼鈍の前段階とする。５０％未満の圧下率では
十分な歪が加わらないため再結晶焼鈍時にＭｉｓ　、　
８Ｎ、ＡｌＮ等のインヒビターの破砕と微細分散が十分
起こらない。

最後に、（１１０）　＜ＯＯＤ方向への集積度を高める
再結晶のため１３００℃以下、６００℃以上で焼鈍を行
う、６００℃未満では再結晶が生じない、好適には１次
再結晶焼鈍および脱炭焼鈍を８００〜１０００℃で行っ
た後、２次再結晶および純化のため１１００℃以上で最
終焼鈍を行う、また１１００℃以上での最終焼鈍の昇温
時に１次再結晶および脱炭焼鈍を兼ねてもよい、上限偵
を１３００℃とするのはそれを超えると工業的には困難
な処理といえるからである。

なお、炭素含量の多いものについては脱炭焼鈍の後、最
終焼鈍を行う必要がある。

ここに、本発明によりＭｎＳ、ＢＮインヒビターの微細
分散およびそれによる（１１０）　＜００１＞方位の集
積の改善の機構は次のように考えられる。

急速冷却により微細分散したＭｎＳ、ＢＮ、ＡｌＮ析出
物を冷間圧延の歪により破砕することで再結晶焼鈍時に
さらに微細なＭｎＳ　、　ＢＮ、　ＡｌＮを鋼中に分散
させ得る。この微細分散した析出物が強力なインヒビタ
ーとなり、再結晶焼鈍時に（１１０）　＜００１＞方位
の結晶粒を優先成長させ、（１１０｝〈００１＞方向へ
の集積度の高い集合ｍｍが得られる。

以上のように、本発明方法により産業上有用な（１１０
）　＜００１＞方位の一方向性高珪素鋼板の好適な製造
が可能となる。

次に、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１表に示す鋼組成を有する薄板を以下の２通りの方法
で作製した。

く方法ｌ　（本発明法）〉 １００　ｒ、ｐ、ｍ、で回転する直径３０抛−超硬合金
製双ロールの間隙に溶湯を注ぎ、１．５ｍｍ厚で５０ｍ
ｍ幅の超薄鋳片を製造した。この鋳片を酸洗した後、８
０％の冷間圧延を施し、０．３１１１１厚の薄板とした
。

く方法２（従来法）〉 鋳型を用いて５０＋ｍｍＸ２００　ｍ鴎×３００ＩＩＩ
ｍの鋳片に鋳込んだ後、１０００℃に加熱してから２５
ａ＋＋ｗ厚にまで熱間鍛造した。次いで、再び、１００
０℃まで加熱し、熱間圧延により１．５　ｔａ−厚にま
で圧延した。さらに１２００℃に１０分加熱した後、８
０℃の温水中に急冷し、最後に圧下率８０％の冷間圧延
により０．３１厚の薄板とした。

これらの薄板を塩浴中にて８００℃で５分間焼鈍し、１
次再結晶させた０次に、１１□雰囲気中にて３０ｔ／ｈ
の昇温速度で１２００℃まで昇温し、１２００℃で６時
間均熱焼鈍した。その後、希硫酸腐食により５ＩＩ１１
以上の大きさに成長した２次再結晶粒の存在を調べたの
ち、エッチピット法により５１以上の２次再結晶粒につ
いての（１１０｝〈００１＞方位の結晶粒の率を測定し
た。結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように本発明において規定する組成
の範囲内にある鋼種Ｂ、Ｃ，Ｄについては従来の圧延法
では実現できなかった＋１１０）　＜００１〉方位に結
晶粒の高度の集積がみられ、＋１１０｝〈ＯＯＤ方位の
高度集積性の珪素鋼板が得られることがわかる。また、
本発明にかかる組成範囲外の鋼種Ａは、Ｓｉ含量が少な
いため本発明方法による操作を行っても最終焼鈍時にγ
相析出が起こり、２次再結晶せず、また鋼種ＥはＳｉ含
量が多いため、冷間圧延が不可能となり比較できなかっ
た。

この第２表から、本発明にかかる方法によれば、従来法
の圧延法の場合に比べ（１１０）　＜００１＞方位に極
めて集積度の高い珪素鋼板を得られることは第２表 方法２−従来例 実施例２ 第３表の組成の薄板を次の方法によって製作した。

１００　ｒ、ｐ、ｍ、で回転する直径３００−の銅製双
ロールの間隙にｍ湯を注ぎ、２．１　ｗｎＫ、５０ｍｍ
幅ノｉＪ鋳片を製造した。その後、スケールを硫酸酸洗
により除去し、所定の板厚（０，２〜０．４５ｍｍ）に
まで冷間圧延した。このようにして得た薄板を塩浴中に
て８５０℃で３分間焼鈍し１次再結晶させ、次いで５０
％Ｎ、　−Ｈ，雰囲気中にて５０℃／ｈの昇温速度で１
１５０℃まで昇温し、１１５０℃で５時間焼鈍した。こ
の薄板から圧延方向の磁気特性を測定するため、２５ｃ
ｍのエプスタイン鉄損試験用試験片を打ち抜き、８５０
℃で１０分間の焼鈍により歪取りし、開枠と比較試料と
して市販の３％Ｓｉ含有一方向性珪素鋼板を使用して鉄
損値を測定した結果を第４表に示す、この第４表から、
本発明方法により、従来の一方向性珪素鋼板よりも鉄損
値の低い優れた電磁用鋼板が製造できることが容易に理
解できる。

第３表 （Ｉｉ量％） 第４表 実施例３ 第３表の鋼種Ｇを用い、１５０　ｒ、ｐ、ｓ、で回転す
る直径２００ｓ―の超硬合金製双ロールの間隙に溶湯を
注入し、０．３〜５ＩＩ１１厚の（０，３，０，５，０
，７，１，５゜２．５．３．５．４．０．５．ｈ■の８
種類について）の薄鋳片を製造した。その後、硫酸酸洗
によりスケールを除去し、圧下率７５％で冷間圧延を施
し、次いで塩浴中にて８００℃で１０分間焼鈍し１次結
晶させ、次にＨ８雰囲気中にて３０℃／ｈの昇温速度で
１２００℃まで昇温し、１２００℃で５時間焼鈍した。

これらの試料について（１１Ｇ）　＜００１＞方位の結
晶粒の率をエッチビット法により測定した結果を第１図
にグラフで示す、この第１図から、薄鋳片の厚さが０．
７〜３．５−の範囲で（１１０）　（００１＞方位の結
晶粒が増大し、その割合ははり９０〜１００％となって
いることがわかる。

実施例４ 第３表の鋼種Ｈを用い、２０Ｏｒ、ｐ、ｍ、で回転する
直径２００　ｍｌ−の超硬合金製双ロールの間隙に溶湯
を注入し、１．５−厚の薄鋳片を製造した０次いで、硫
酸酸洗によりスケールを除去し、圧下率が３０〜９０％
の（３０，３Ｂ、　４５．５０．６Ｇ、　７０．８０．
９０％の８種類について）冷間圧延を施した後、５０℃
／ｈの昇温速度で１２００℃まで昇温し、飽水素中にお
いて１２００℃で５時間均熱焼鈍した。

これらの試料について、［１１０｝〈００１＞　方向の
結晶粒の割合をエッチピット法により測定した結果を第
２図に示す、この第２図から、明らかに冷間圧延率５０
％以上で（１１０｝〈００１＞方位の結晶粒率が増大し
、その割合ははソ′７０〜１００％と、集積度が高まる
ことがわかる。

（発明の効果） 以上、本発明にかかる方法により製造された一方向性高
珪素鋼板は従来の一方向性珪素鋼板よりさらに高度に優
れた磁気特性の電磁鋼板としての広範囲な利用が期待さ
れる。また、移動更新する冷却体上での急速冷却法によ
り薄鋳片を製造する方法をとったため、従来必要と考え
られてきた熱間加工工程が省略できて、従来に比べ著し
く安価で、Ｓｉ含有量が高く、低鉄損特性の得られる一
方向性高珪素鋼板の製造が可能であり、工業上極めて有
用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一方向性高珪素鋼板の急速冷
却後の鋳片板厚と（１１０｝〈００１＞方位の結晶粒の
率との関係を示すグラフ；および第２図は、本発明にお
ける各冷間圧延率と（１１０｝〈００１＞方位の結晶粒
率との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で、 Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１４％、Ｓ
   ｉ：２．５〜６．５％、Ｓ：０．００７〜０．０５％、
   Ｂ：０．０００２〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．
   ０１５％、残部がＦｅおよび付随不純物 から成る組成を有する溶湯を、冷却面が移動更新する冷
   却体上に連続的に供給して急冷凝固し、０．７〜３．５
   ｍｍ厚の鋳片を得ること、および、得られた鋳片に圧下
   率５０％以上の冷間圧延を施し、次いで、６００〜１３
   ００℃の温度で焼鈍することから成る、低鉄損特性をも
   つ｛１１０｝〈００１〉方向の集積度の高い一方向性高
   珪素鋼板の製造方法。
2. （２）重量％で、 Ｃ：０．０８％以下、Ｍｎ：０．０３〜０．１４％、Ｓ
   ｉ：２．５〜６．５％、Ｓ：０．００７〜０．０５％、
   Ｂ：０．０００２〜０．０１％、Ｎ：０．００１〜０．
   ０１５％、を含有し、 さらにＳｂ：０．００５〜０．１％、Ｓｅ：０．００５
   〜０．０５％および酸可溶性Ａｌ：０．００５〜０．０
   ５％のうちの少なくとも１種を含有し、 残部Ｆｅおよび付随不純物 から成る組成を有する溶湯を、冷却面が移動更新する冷
   却体上に連続的に供給して急冷凝固し、０．７〜３．５
   ｍｍ厚の鋳片を得ること、および、得られた鋳片に圧下
   率５０％以上の冷間圧延を施し、次いで、６００〜１３
   ００℃の温度で焼鈍することから成る、低鉄損特性をも
   つ｛１１０｝〈００１〉方向の集積度の高い一方向性高
   珪素鋼板の製造方法。