JPH0365001B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は優れた軟磁気特性を有する電磁鋼板を
工業規模で製造する方法に係るものである。 〔従来の技術〕 珪素鋼板は優れた軟磁気特性を有するため、従
来から電力用の磁心として、或は回転機に大量に
使用されてきた。この珪素鋼板において、珪素の
添加量が多い程軟磁気特性は向上し、6.5％でピ
ークを示すことが知られている。 しかしながら、鋼中の珪素含有量が4.0％より
も多くなると伸びが急激に低下するために通常の
冷間圧延が出来ず、高珪素鋼の薄板を工業的に安
定して製造することは従来困難とされていた。 このような高珪素鋼薄板の製造に関して、従来
から幾つかの方法が提案されている。石坂らは熱
間鍛造後の熱間圧延条件を適切に選定することに
より、高珪素鋼の冷間圧延がある程度可能になる
ことを報告している（石坂ら：日本金属学会誌
Vol.30（1966）No.６）。すなわち、彼らは１〜７％
珪素を含有する合金を大気中で高周波溶解し50mm
角のインゴツトにした後、それらを厚さ15mmまで
熱間鍛造し、その試験片の表面を切断して11mm厚
さとした後、1000℃、850℃、750℃でそれぞれ１
mm厚さまで、また750℃で５mm厚さまで恒温熱間
圧延した後600℃で１mm厚さまで、また750℃で５
mm厚さまで恒温熱間圧延した後３mm厚さまで600
℃で恒温熱間圧延し、その後450℃で１mm厚さま
で恒温熱間圧延し、次にそれらのサンプルを酸
洗・冷間圧延して割れの発生の様子を観察するこ
とにより冷間延性におよぼす熱間圧延条件の影響
を調べた。この報告によれば、珪素含有量約4.7
％以下では熱間圧延条件に関係なく冷間圧延可能
であり、珪素含有量５％前後では熱延板の側端部
（耳）をせん断すれば熱間圧延条件に関係なく冷
間圧延可能である。しかしながら、約６％以上の
珪素を含む鋼板では熱間圧延温度によつてその後
の冷間圧延性が異なり、特に珪素含有量6.5％付
近の鋼では600〜750℃で恒温熱間圧延を行なうこ
とにより、冷間で圧延することが可能になると報
告している。 一方、高珪素鋼の薄板を製造する方法として、
このような圧延による方法以外に超急冷凝固法
（通常、冷却速度は10⁵℃／sec以上）と称される
方法も知られている（例えば、特開昭59−16926
号）。この方法に従えば、珪素を４％以上含有す
る高珪素鋼の薄板を製造することが可能であり、
しかも急冷による結晶粒微細化により得られた薄
板をある程度冷間圧延することもできる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、石坂らの方法で高珪素鋼の薄板
を工業的に製造するためには、精練後の溶鋼を造
塊法によりインゴツトとし、それらを再加熱後熱
間鍛造し、その後恒温で熱間圧延を施す必要があ
る。 このような製造方法には以下に述べる問題点が
ある。 まず、この方法では、圧延前に熱間鍛造するこ
とが不可欠であり、仮に熱間鍛造を省略すると
1000℃以下での圧延が不可能となる。したがつ
て、この場合の処理は必然的に非連続的にならざ
るを得ず、その結果、製造工程が繁雑になると同
時に製造コストが高くなつてしまう。 さらに、鋳造したインゴツト材を製膜鍛造する
と割れが発生するため、熱間圧延以前に表面調整
を充分に行なわなければならない。事実、石坂ら
は表面調整のため約27％（坂厚15mmから11mmま
で）もの切削を施している。 また、石坂らの方法では冷間加工性を改善する
ために熱間圧延を恒温で行なう必要があるが、そ
のためにはストリツプを圧延の途中段階で再加熱
しなければならず、従来型の連続式熱間圧延機で
は実施することはできない。 このように製造コスト及び歩留りの点から石坂
らの方法を工業規模で実施することは不可能であ
る。 一方、超急冷凝固法は溶融金属をノズルから金
属冷却移動体の表面へ噴出、凝固させるものであ
り、連続的にしかも高い歩留りで金属薄板を製造
することが可能であるが、この場合、得られる薄
板の厚さは高々数100μ程度であり、また幅も約
20〜30cmが限度であるために、用途が限定されて
しまうという難点がある。 〔発明の概要〕 石坂らの方法の要点は、冷間加工性を改善する
ために600〜750℃の温度で恒温熱間圧延すること
にある。しかし、このように低い温度で直ちに圧
延することはできず、熱間圧延の前処理として熱
間鍛造することが必要不可欠であることは既に述
べたとうりである。難加工材を加工あるいは圧延
する際の予備処理として鍛造することはよく知ら
れた方法であるが、鍛造は生産性が低く、得られ
る製品の形状にも制約がある。さらに前述したよ
うに、従来から使用されている連続式熱間圧延機
では恒温熱間圧延を行なうことが不可能であり、
設備の面からの制約も存在する。石坂らの方法が
実用化されなかつた理由も上述した点にあると考
れられる。 本発明者等は高珪素鋼の熱間および冷間加工性
に関して種々の検討を行なつた結果、インゴツト
或は連続鋳造スラブを分塊圧延または粗圧延する
際、適切な熱間圧延条件を選ぶことによつて、そ
の中間熱延材料の結晶粒の微細化が達成され、こ
れにより連続熱間圧延が可能となること、そし
て、その中間熱延材料を引き続いて比較的低温で
連続熱間圧延することにより、冷間圧延に適した
熱延板組織が得られることを見だした。 本発明は上記した知見に基づくもので、Ｃ＜
0.01wt％、4.0wt％＜Si7.0wt％、Mn＜0.2wt
％、Sol.Al＜2.0wt％、Ｎ＜0.01wt％、残部鉄及
び不可避不純物から成る高珪素鋼のインゴツト或
は連続鋳造スラブを、圧延を開始する際の材料温
度1050℃以上、圧延中の材料温度1000℃以上、累
積圧下率50％以上、１パス当りの圧下率10％以上
で分塊圧延または粗圧延し、次いで圧延中の材料
温度1000℃以下、パス間時間10秒以内、累積圧下
率30％以上の連続圧延を行ない700℃以下の温度
で巻取つた後、冷間圧延を含む電磁鋼板の製造上
必要な処理を施すことにより電磁鋼板を製造する
ようにしたことを特徴とするものである。 以下に本発明の成分条件及び製造条件の限定理
由及び作用を詳述する。 鋼の組成 Ｃ：Ｃは製品の鉄損を増大させ、磁気時効の主原
因となる有害な元素であり、また加工性を低下
させるため出来るだけ少ない方が望ましい。し
たがつて本発明ではＣ＜0.01wt％と限定した。 Si：Siは前述したように軟磁気特性を改善させる
元素であり、その含有量が6.5wt％をピークと
して軟磁気特性が向上する。本発明ではこれま
で工業的に冷間圧延が不可能とされていたSi＞
4.0wt％の範囲を対象とする。一方、Si含有量
が7.0wt％を超えると、製造コストが上昇し、
また磁気特性、特に最大透磁率が劣化すること
が知られている。このため、Siは上限を7.0wt
％とする。 Mn：Mnは鋼中不純物としてのＳを固定するた
めに添加される。ただしMn量が増加すると加
工性が劣化すること、さらにMnSが多くなる
と軟磁気特性に対して悪い影響を与えることか
らMn＜0.2wt％とした。 Sol.Al：Alは製鋼時脱酸とために添加される。
さらにAlには軟磁気特性を劣化させる固溶Ｎ
を固定し、さらに鋼中に固溶することにより電
気抵抗を上昇させることが知らている。また
Alを添加することにより、析出するAlNの大
きさを磁壁の移動に対する抵抗が殆どなくなる
までに粗大化することができる。しかしながら
Alを多量に添加すると加工性が劣化し、さら
にコストも上昇するためSol.Al＜2.0wt％と限
定する。 Ｎ：Ｎは前述したように軟磁気特性を劣化させる
ために低い方が望ましい。そこで本発明ではＮ
＜0.01wt％と限定する。 熱間圧延条件 本発明者等は高珪素鋼の熱・冷間圧延性に関す
る種々の検討を行なつた結果、高珪素鋼を冷間圧
延する場合、特定の前組織を形成してやれば冷間
圧延性が改善され、この冷間圧延にとつて好まし
い組織は条件を選ぶことにより連続式熱間圧延に
よつて得ることができること、またこの連続式熱
間圧延を行うためには更にその前組織を微細化し
ておかなければならないとの知見を得た。 このように高珪素鋼を冷間圧延するためには、
まず第一に連続鋳造スラブ或はインゴツトの結晶
粒を微細化し、次に冷間圧延にとつて好ましい組
織を形成させることが必要であり、これらは熱間
における粗圧延（或は分塊圧延）及び仕上げ圧延
の条件を選ぶことにより実施可能であることが判
明した。 以下本発明の製造条件を工程順に詳述する。通
常、高珪素鋼のインゴツト或は連続鋳造スラブの
結晶粒径は数mmから十数mmにも及ぶ。このような
粗大粒のサンプルを石坂らの提唱する600〜750℃
で恒温熱間圧延するとSi量４％においても圧下率
10％以下でサンプル側端部から割れが入り、熱間
圧延不可能であることが判明した。 そこで、このような高珪素鋼の冷間圧延性改善
には、まず熱間圧延の前段階において結晶粒を微
細化し、次に仕上圧延により冷間圧延に適した熱
延板組織を得ることが必要であると考え、まず粗
大粒を圧延（粗圧延または分塊圧延）により微細
化する方法について検討した。粗圧延変化させる
ことのできるパラメータは圧延開始温度、パス・
スケジユール（１パス当りの圧下率・パス間時
間・累積圧下率）及び圧延終了温度である。 検討と結果、高珪素鋼を特定の圧延条件で熱間
圧延することで再結晶を起こさせ、これにより細
粒化可能であることが判明した。すなわち、圧延
中の材料温度1000℃以上で累積圧下率50％以上の
圧下を加えることにより、再結晶を利用した細粒
化が可能である。これを分塊圧延もしくは粗圧延
で実現させるためには、圧延開始温度を1050℃以
上とすれば良い。これは熱間圧延時の再結晶温度
の下限が1000℃付近にあること、更にこれ未満の
温度において再結晶を起こさせるに十分な歪みを
加えると、Si量の高いサンプルでは割れが発生
し、それ以降の圧延ができなくなることによる。 第１図に再結晶挙動に及ぼす圧延開始温度の影
響をSi量との関係において示す。第１図のグラフ
は、第１表に示した化学成分の厚さ250mmの高珪
素鋼連鋳スラブを、900〜1300℃の各温度で２時
間加熱後、直ちに粗圧延を行ない、組織を顕微鏡
で観察した結果得たものである。 なお、圧延は５パスで終了し、目標粗バー板厚
は30mmとした。また圧延終了時の材料温度は加熱
温度からマイナス100℃以内であつた。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を示す。 上掲第１表に示した厚さ250mmの高珪素鋼スラ
ブを連続式熱間圧延機を使用して以下の条件で熱
間圧延した。 加 熱 1100℃×２時間 粗圧延開始温度 1100℃ 圧下率 250mm−30mm（88％） 粗圧延終了温度 1023℃、粗圧延終了後空冷 仕上げ圧延開始温度 800℃ 圧下率 30mm−３mm（90％） 仕上げ圧延終了温度
725℃、仕上げ圧延終了後空冷 巻 取 593℃ 得られた熱延板を650℃で５分間回復焼鈍し、酸
洗後83％冷間圧延した場合（工程Ａ）、熱延後の
鋼板をそのまま酸洗し、83％冷間圧延した場合
（工程Ｂ）、熱延後の鋼板を酸洗後50％冷間圧延
し、その後650℃で５分間回復焼鈍を行ない、再
度冷間圧延を行なうことにより累積冷間圧延率を
83％とした場合（工程Ｃ）、及び比較のため得ら
れた熱延板を800℃で５分間焼鈍し、冷間圧延し
た場合（工程Ｄ）について冷間圧延性及び冷間圧
延できた材料の一部について1000℃で２分間焼鈍
後の磁気特性を第２表に示す。本発明では、いず
れも良好な冷間圧延性が得られていることがわか
る。

【表】

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明方法によれば、従
来困難とされていた高珪素鋼（Si＞4.0％）の工
業規模における冷間圧延が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は再結晶挙動に及ぼす圧延開始温度の影
響をSi量との関係において示したグラフ、第２図
は仕上圧延開始温度、累積圧下率と冷間圧延性と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｃ＜0.01wt％、4.0wt％＜Si7.0wt％、Mn
   ＜0.2wt％、Sol.Al＜2.0wt％、Ｎ＜0.01wt％、残
   部鉄及び不可避不純物から成る高珪素鋼のインゴ
   ツト或は連続鋳造スラブを、圧延を開始する際の
   材料温度1050℃以上、圧延中の材料温度1000℃以
   上、累積圧下率50％以上、１パス当りの圧下率10
   ％以上で分塊圧延または粗圧延し、次いで圧延中
   の材料温度1000℃以下、パス間時間10秒以内、累
   積圧下率30％以上の連続圧延を行ない700℃以下
   の温度で巻取つた後、冷間圧延を含む電磁鋼板の
   製造上必要な処理を施すことにより電磁鋼板を製
   造することを特徴とする軟磁気特性に優れた電磁
   鋼板の製造方法。