JPH042724A - 磁気特性の優れた薄手一方向性電磁鋼板の製造方法 - 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） この発明は、トランス等の鉄心に用いて好適な磁気特性
とくに磁束密度に優れた薄手一方向性電磁鋼板の製造方
法に関するものである。

（従来の技術） 一方向性電磁ｗ４Ｉｇｉは、主にトランスやその他の電
子機器の鉄心材料として使用され、磁束密度が高く、か
つ鉄損の低いことが要求される。鉄損を下げるには、Ｓ
ｉ量を増して素材の固有抵抗を高め渦電流損を下げる方
法と成品板厚を薄くして渦電流損を下げる方法とがある
。板厚を低減する場合、例えば化学研磨によって薄くす
るというような方法では、工業的規模での生産としては
歩留りの低下が甚だしい。従って、いかにして圧延によ
り薄くするかが問題となるが、清くすると仕上げ焼鈍時
の二次再結晶が不安定となり、０．２３＋ｍａ以下の板
厚で磁気特性の優れた成品を工業的に生産することは、
通常は不可能である。このため薄板化に当たっては、冷
延途中でＡＩＮの微細析出処理を行ったり（特開昭５９
−１２６７２２号公報）　、Ｓｎを添加し、かつ熱間圧
延工程の条件を厳しくする（特開昭６０−１９７８１９
号公報）ことにより、二次再結晶の安定化を図っている
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前者では工程が複雑化し、また後者では
二次再結晶は安定するもののコストが高くなり、さらに
は磁束密度が低下するところに問題を残していた。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、１回
の冷延で磁気特性の優れた薄手一方向性電磁鋼板を工業
的に安定して生産することができる方法を提案すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） すなわちこの発明は、 Ｃ：　０．０２〜０．１　ｗｔ％（以下単に％で示す）
、Ｓｉ：２〜４　％、 Ｍｎ　：　０．０５〜０．１０％、 ｓｏｌ、Ａ１　：　０．０１〜０．０６５％、Ｓｅ　：
　０．０１〜０．１０％、 Ｎ　：　０．００３〜０．０１５％およびＳｂ　：　０
．０１〜０．２０　％ を含有するスラブを、板厚：　１．６　ｍｍ以下まで熱
間圧延し、５００°Ｃ以下の温度で巻き取ったのち、８
３〜９０％の圧下率で冷間圧延を施して０．１５〜０．
２５ａｎの最終板厚に仕上げ、ついで脱炭焼鈍後、７０
０〜８４０°Ｃの温度範囲で１０〜１００時間保持した
のち、５〜５０℃／ｈの昇温速度で純化焼鈍の温度域ま
で加熱し、しかるのち純化焼鈍を施すことからなる磁気
特性の優れた薄手一方向電磁鋼板の製造方法である。

以下、この発明の基礎となった実験結果について説明す
る。

供試材には、インヒビターとしてＡＩとＳｅ、　Ｓｂと
を含む鋼種ＡおよびＡＩとＳとを含む鋼種Ｂを用いた。

それぞれの化学成分は第１表に示すとおりである。

１」−１ （％） 上記の各鋼塊を、１４２０°Ｃで２８分間均熱して十分
にＡＩＮ、　ＭｎＳ、　ＭｎＳｅを固溶させたのち、熱
間圧延を施して２．７ｍの板厚としてから、４９０″Ｃ
で巻取り、ついで冷間圧延によって１．５ａｎ厚に仕上
げ、その後１１００°Ｃ１１分間の中間焼鈍後、急冷し
たのち、０．２３鵬の最終板厚まで冷間圧延し、８４０
″Ｃで脱炭焼鈍を行ったのち、ＭｇＯを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布した。仕上げ焼鈍は、所定の各温度で３
０時間保定後、純化焼鈍の温度域まで１０℃／ｈの昇温
速度で昇温し、その温度で純化焼鈍を行った。

第１〜４図に、鋼種ＡおよびＢそれぞれにつき、保定温
度と磁束密度および鉄損との関係について調べた結果を
示す。なお図中、矢印の範囲は標準偏差である。

鋼種Ａでは、保定温度が７００〜８４０″Ｃの範囲で安
定した高磁束密度、低鉄損の成品が得られた。

一方、ＡＩとＳを含む鋼種Ｂでは、鋼種Ａに比べ全般的
に磁束密度が低いだけでなく、保定温度が上がるに従っ
て磁束密度は低下した。

＾１．　Ｓｅ、　Ｓｂを素材中に含む場合に、上述した
ような仕上げ焼鈍によって高い磁束密度が得られる理由
は、次のとおりと考えられる。

すなわち、７００〜８４０　”Ｃでの保定中に方位の優
れた二次再結晶核が生成し、この段階で生成した方位の
優れた二次再結晶核が保定後の昇温中に成長する結果、
高磁束密度が得られるものと考えられる。

この点につき、いま少し具体的に説明すると、素材中に
Ｓｅ、　Ｓｂを含まない鋼種Ｂの場合は、７００〜８４
０°Ｃでの保定中にＭｎＳ、ＡＩＮといった析出物が粗
大、に成長してインヒビターの抑制力が失われてしまい
、その結果磁束密度は逆に低下するものと考えられる。

これに対し、素材中にＳｅ、　Ｓｂを含む場合には、Ｍ
ｎＳｅがＭｎＳに比べて保定中の析出物の成長速度が遅
いだけでなく、ｓｂが表面に濃化して仕上げ焼鈍雰囲気
の影響を和らげることから、ＡＩＮの分解、粗大化を抑
えることができ、それ故素材中にＳｅ、　Ｓｂを含む場
合は７００〜８４０°Ｃの保定中にインヒビター抑制力
が維持される結果、核生成処理の効果が上がるものと考
えられる。

このように、仕上げ焼鈍条件を適正化することにより、
Ａ１．　Ｓｅ、　Ｓｂ系インヒビターを用いた場合にお
いて良好な磁気特性を有する薄手の一方向性電磁調板が
得られることが判明したが、かかる薄手の一方向性電磁
鋼板の製造においては、集合組織を適正化するために、
最終冷延圧下率を８３〜９０％にする必要があり、冷延
工程では２回の圧延が必要であった。この理由は、熱延
板を常法の熱間圧延で製造する場合、薄手化のためには
熱延温度が低下しすぎるために、インヒビターの析出に
何らかの不適合が生じるためと考えられる。

しかしながら２回の冷延が１回の冷延で済むならば、そ
の工程省略に伴う経済効果は極めて大きいため、その方
法について検討した。

第１表の鋼種Ａと同じ化学成分になる鋼塊をサンプルに
用い、これを第２表に示す条件で熱間圧延を行い、その
後１１００℃、１分の焼鈍を施したのち、急冷し、同じ
（第２表に示す条件で冷間圧延を行った。なお冷延途中
には３００°Ｃ，２分の時効処理を施した。

その後、湿潤水素雰囲気において８４０°Ｃで脱炭焼鈍
を施したのち、ＭｇＯを主成分とする焼鈍分離材を塗布
してから、仕上げ焼鈍を行った。仕上げ焼鈍は、次のＡ
、Ｂ二つの方法で行った。

方法Ａ：３０℃／ｈで８００″Ｃまで昇温し、その温度
に３０時間保定したのち、２０°Ｃ）ｈで純化焼鈍温度
まで昇温し、その温度で純化焼鈍す る方法。

方法Ｂ：３０℃／ｈで７００℃まで昇温後、保定せずに
１５℃／ｈで純化焼鈍温度まで昇温し、その温度で純化
焼鈍する方法。

かくして得られた各成品の磁気特性について調べた結果
を第２表に併記する。

第−Ｉ−表 第２表から明らかなように、熱延板の板厚を薄くすると
共にコイルの巻取り温度を下げ、かつ仕上げ焼鈍パター
ンを特定した場合（条件１）のみ、良好な磁気特性が得
られた。これに対し、仕上げ焼鈍を従来法で行った場合
（条件４）や冷延圧下率が高すぎる場合（条件２）には
、二次再結晶が起きないことがわかる。

なお上記の実験では、インヒビターとしてＡＩ。

Ｓｅ、　Ｓｂを含有する素材を用いた場合について示し
たが、ＡＩ、　Ｓを用いたものでは二次再結晶が起きな
い。これは熱延板板厚を薄くすることに伴って冷却が早
まり、ＡＩＮの析出が熱延段階で起こるためである。こ
の点、ＡＩ、　Ｓｅ、　Ｓｂ系ではＡＩＮの析出挙動が
Ａ１．　　Ｓ系の場合とは異なり、熱延時には析出が起
こらないので二次再結晶が良好に進行する。

次に、適正なコイル巻取り温度についての実験結果を以
下に示す。

第１表の鋼種Ａと同じ化学成分になる鋼塊を、１４２０
″Ｃで２８分間で加熱後、熱間圧延を施して１．５閣の
板厚としてから、４００〜６００℃の範囲の種々の温度
で巻取り、ついで１１００°Ｃで１分間の焼鈍後、急冷
し、３００　”Ｃ，２分間の時効処理を含む冷延によっ
て板厚を０．１７ｍｍとし、８４０°Ｃの湿潤水素雰囲
気中で脱炭焼鈍を行ったのち、ＭｇＯを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布し、前記の方法Ａで仕上げ焼鈍を施した
。

得られた成品の磁束密度を、コイル巻取り温度との関係
で第５図に示す。

同図より明らかなように、５００℃以下で巻き取った場
合に良好な磁気特性が得られている。

ここにコイル巻取り温度を５００″Ｃ以下にすることに
よって良好に二次再結晶が進行する理由は定かではない
が、ｓｂの粒界偏析に起因するためと考えられる。つま
り熱延時の圧下率が高いほど熱延板の結晶粒径が微細に
なり、そのため粒界密度が増す。コイルの巻取り温度が
５００°Ｃより高い場合は、コイルの冷却中にｓｂが粒
界偏析してしまい、仕上げ焼鈍の際に効果的に表面濃化
しにくいため、仕上げ焼鈍条件を適正化してもその効果
が得られないと考えられる。

（作　用） この発明において、成分組成範囲を前記の範囲に限定し
た理由は次のとおりである。

Ｃ：　０．０２〜０．１％ Ｃは、熱間圧延、冷間圧延中の組織の均一微細化ならび
にゴス方位の発達に有用な元素であるが、０．０２％未
満では良好な一次再結晶組織が得られず、一方０．１％
を超えると脱炭不良となり磁気特性が劣化するので、０
．０２〜０．１％の範囲に限定した。

Ｓｉ：２〜４　％ Ｓｉは、鋼板の比抵抗を高め鉄損の低減に有効に寄与す
るが、２％未満では電気抵抗が低くて良好な鉄損が得ら
れず、一方４％を超えると冷間加工性が著しく劣化する
ので、２〜４％の範囲に限定した。

Ｍｎ　：　０．０５〜０．１０％、Ｓｅ　：　０．０１
〜０．１０％ＭｎとＳｅは、インヒビターＭｎＳｅを形
成させるために必要な元素であり、インヒビターとして
の機能を発揮させるためには、０．０５〜０．１０％の
Ｍｎを必要とする。次にＳｅは、０．０１％未満ではイ
ンヒビター量が不足し、一方０．１０％を超えると純化
焼鈍での脱Ｓｅが困難となるため、０．０１〜０．１０
％の範囲で含有させるものとした。

ｓｏｌ、Ａ１　：　０．０１〜０．０６５％、Ｎ　：　
０．００３〜０．０１５％ＡＩおよびＮは、インヒビタ
ーＡＩＮを形成するのに必要な元素であり、良好な磁気
特性を得るためには、０．０１〜０．０６５％のＡｔと
０．００３〜０．０１５％のＮが必要である。これらの
上限を超えるとＡＩＮの粗大化を招き、一方これらの下
限未満ではＡＩＮの絶対量が不足する。

Ｓｂ　：　０．０１〜０．２０％ ｓｂは、粒界偏析型インヒビターとして機能するが、０
．０１％未満ではインヒビターとしての効果に乏しく、
一方０．２０％を超えると脱炭性および表面被膜形成に
悪影響を与えるので、０．０１〜０．２０％の範囲に限
定した。

以上、基本成分について説明したが、この発明ではさら
に、補助インヒビターとしてＣｕを添加することができ
る。ここにＣｕは、０．０２％未満ではその添加効果に
乏しく、一方０．３％を超えるとコスト上の問題がある
ので、０．０２〜０．３％の範囲で含有させるのが好ま
しい。さらにＭｏ、　Ｓｎ、　ＧｅおよびＮｉなどをそ
れぞれ、Ｍｏ　：　０．０１〜０．０５％、　Ｓｎ　：
　０．０１〜０．３０％、　Ｇｅ　：　０．０１〜０．
３０％、　Ｎｉ　：　０．０１〜０．２０％の範囲で添
加してもよい。

さて上記の好適成分組成に調整した鋼塊に、熱間圧延を
施して板厚：１．６＋ｍｎ以下の熱延板としたのち、５
００”Ｃ以下の温度でコイルに巻取る。従来は熱延の圧
下率を上げると二次再結晶が安定して起こらなかったが
、この発明ではインヒビター成分としてＡＩ、　Ｓｅ、
　Ｓｂ系を用い、仕上げ焼鈍条件を適正化しているので
、１．６鵬以下の板厚でも二次再結晶が安定して起こる
ようになった。ここに熱延板の厚みが１．６ｍｍを超え
ると、最終板厚を薄くするために冷延圧下率を上げなけ
ればならないが、冷延圧下率を上げると、１回の冷延で
は後工程で二次再結晶を十分に行わせることができず、
特性は劣化する。またコイル巻取り温度は高すぎると、
仕上げ焼鈍の組合せ効果が得られないため、巻取り温度
は５００°Ｃ以下とする。とはいえ３００°Ｃ未満にな
ると巻取り時にコイルが割れるというトラブルが発生し
易（なるので、好適範囲は３００〜５００°Ｃである。

次に、冷間圧延における圧下率は８３〜９０％とする必
要がある。というのは圧下率が８３％より小さいと磁束
密度が低下するだけでなく、鉄損も増加し、一方９０％
より大きいとその後にこの発明に従う仕上げ焼鈍を施し
ても二次再結晶が安定して起こらないからである。

冷延後は脱炭焼鈍を行う。これは公知の方法でよい。次
にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗布する。この際
焼鈍分離剤中にＴｉＯ□等公知の添加物を混入してもよ
い。

最終仕上げ焼鈍は、７００〜８００°Ｃの温度範囲内の
任意の温度で１０〜１００時間保定したのち、５〜５０
℃／ｈの昇温速度で、１１００〜１２５０″Ｃの純化焼
鈍温度域まで昇温する。

ここに保定温度が７００″Ｃに満たないとｓｂの濃化が
十分でなく、一方８４０°Ｃを超えるとｓｂを添加して
もＭｎＳｅの抑制力が低下してしまう。また保持時間は
１０〜１００時間としたが、１０時間に満たないと効果
がなく、一方１００時間を超えてもその効果は飽和に達
するだけでなく、むしろ生産効率の点で不利を招く。

なお最終焼鈍雰囲気にはあまり影響を受けないので従来
のいかなる方法も適用可能である。

また最終仕上げ焼鈍後に鋼板に張力を付加するコーティ
ングを行うと鉄損が一段と低下する。さらに公知の磁区
細分化技術を適用することにより、−層鉄損を低減させ
ることもできる。

（実施例） 実施例Ｉ Ｃ：　０．０７１％、　Ｓｉ　：　３．３１％、　Ｍｎ
　：　０．０６４％、Ａｌ：０．０３０％、　Ｎ　：　
０．００８０％、　Ｓｅ　：　０．０２４％、Ｓｂ　：
　０．０２７％、Ｃｕ　：　０．０７％およびＭｏ　：
　０．０１２％を含み、残部は実質的にＦｅの組成にな
る鋼塊を、熱間圧延によって板厚＝１．２〜２．０ｍｍ
の熱延板としたのち、４５０°Ｃの温度でコイルに巻取
り、ついで１１００°Ｃ，１分間の加熱急冷後、３００
°Ｃ，２分間の時効処理を含む１回の冷間圧延で０．５
〜０．１０の最終板厚に仕上げたのち、８４０°Ｃ，３
分間の脱炭焼鈍を行い、ついでＭｇＯを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布してから、７００〜８４０°Ｃの範囲内
の所定温度で５０時間保定し、その後１０℃／ｈの昇温
速度で１２００″Ｃまで昇温し、この温度で純化焼鈍を
行った。

かくして得られた製品の磁気特性について調べた結果を
第３表に示す。

たのち、４５０〜５６０°Ｃの温度でコイルに巻取り、
ついで１１００°Ｃ，１分間の加熱急冷後、３００°Ｃ
，２分間の時効処理を含む１回の冷間圧延で０．２０＋
ｍｎの最終板厚に仕上げたのち、８４０°Ｃ，３分間の
脱炭焼鈍を行い、ついでＭｇＯを主成分とする焼鈍分離
剤を塗布してから、７００〜８７０°Ｃの範囲内の所定
温度で５０時間保定し、その後７℃／ｈの昇温速度で１
２００°Ｃまで昇温し、この温度で純化焼鈍を行った。

かくして得られた製品の磁気特性について調べた結果を
第４表に示す。

同表より明らかなように、この発明に従って得られたも
のはいずれも、磁束密度および鉄損ともに優れた値を示
している。

実施例２ Ｃ：　０．０７０％、Ｓｉ　：　３．２８％、Ｍｎ　：
　０．０７２％、Ａｌ二０．０２０％、Ｎ　：　０．０
８７％、Ｓｅ　：　０．０２２％、Ｓｂ　：　０．０２
２％、Ｃｕ　：　０．０８％、Ｎｉ　：　０．０６％お
よびＭｏ　：　０．０１％を含有し、残部は実質的にＦ
ｅの組成になる鋼塊を、熱間圧延によって板厚：１．３
〜２．０胴の熱延板とし実施例３ 第５表に示す種々の組成になる鋼塊を、熱間圧延によっ
て厚み：１．６〜１．０ｍｍの熱延板としてから、４５
０°Ｃでコイルに巻取り、ついで１１００’Ｃ，１分間
の加熱後、３００°Ｃ，２分間の時効処理を含む冷間圧
延によって０．２２ｍｍの最終板厚としたのち、脱炭焼
鈍を施し、ついでＭｇＯを主成分とする焼鈍分離剤を塗
布してから、７５０°Ｃで２０時間保定後、１０℃／ｈ
の昇温速度で１２００℃まで加熱し、同温度で純化焼鈍
した。

かくして得られた製品の磁気特性について調べた結果を
第５表に示す。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、１回の冷間圧延で最終板厚
に仕上げた場合であっても、良好な二次再結晶組織を安
定して得ることができ、ひいては磁気特性とくに磁束密
度に優れた一方向性電磁銅板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋼種Ａの保定温度と磁束密度との関係を示す
グラフ、 第２図は、鋼種Ｂの保定温度と磁束密度との関係を示す
グラフ、 第３図は、鋼種Ａの保定温度と鉄損との関係を示すグラ
フ、 第４図は、鋼種Ｂの保定温度と鉄損との関係を示すグラ
フ、 第５図は、コイル巻取温度と磁束密度との関係を示すグ
ラフである。 第３図 保定；ｊ廣（で） イヌｆ温度（°の 第１図 イ呆定：１１１（”Ｃ） イ呆定．ＵＩＣｃ） コイル各１スリＪり責（τ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０２〜０．１ｗｔ％、 Ｓｉ：２〜４ｗｔ％、 Ｍｎ：０．０５〜０．１０ｗｔ％、 ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜０．０６５ｗｔ％、Ｓｅ：０
   ．０１〜０．１０ｗｔ％、 Ｎ：０．００３〜０．０１５ｗｔ％および Ｓｂ：０．０１〜０．２０ｗｔ％ を含有するスラブを、板厚：１．６ｍｍ以下まで熱間圧
   延し、５００℃以下の温度で巻き取ったのち、８３〜９
   ０％の圧下率で冷間圧延を施して０．１５〜０．２５ｍ
   ｍの最終板厚に仕上げ、ついで脱炭焼鈍後、７００〜８
   ４０℃の温度範囲で１０〜１００時間保持したのち、５
   〜５０℃／ｈの昇温速度で純化焼鈍の温度域まで加熱し
   、しかるのち純化焼鈍を施すことを特徴とする磁気特性
   の優れた薄手一方向電磁鋼板の製造方法。