JPH04367353A - 一方向性電磁鋼板用薄鋳片の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２．５〜６．５％のＳ
ｉを含む０．３〜６．０ｍｍ厚の一方向性電磁鋼板用薄
鋳片の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一方向性電磁鋼板はトランス等の電気機
器の鉄心材料として利用されており、磁気特性として励
磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならない。しかも近
年、特にエネルギーロスの少ない低鉄損素材への市場要
求が強まっている。しかし、従来の製造方法では、熱延
、冷延、焼鈍などの複雑な工程処理が必要なため、製造
コストが非常に高いという問題がある。そこで最近、電
磁鋼の溶鋼を急冷凝固法で直接薄帯にする技術が開発さ
れた。この方法によれば、溶鋼から直接成品または半成
品ができるので、製造コストを大幅に下げることが可能
である。

【０００３】この急冷凝固法で一方向性電磁鋼板を製造
する方法としては、例えば特開昭６３−１１６１９号公
報記載のものがある。ここでは、Ｓｉ：２．５〜６．５
％等を含有する溶湯を供給して双ロール方式により急冷
凝固し、０．７〜２．０ｍｍ厚の鋳片を得ることが提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らの
知見によると、この一方向性電磁鋼板用鋳片から製造さ
れる成品は、鉄損がよくても磁束密度が低いという問題
点がある。そこで、本発明者らは｛１１０｝〈００１〉
方位の集積度が高く、磁束密度が良好な一方向性電磁鋼
板を得るための薄鋳片製造方法を課題に取り組んできた
。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、双ロール式連続鋳造に
おいて、重量でＳｉ：２．５〜６．５％、Ｍｎ：０．０
２〜０．１５％、Ｓ：０．０１〜０．０５％を基本成分
として含有する溶鋼を、連続的に供給して急冷凝固させ
、０．３〜６．０ｍｍの厚みの薄鋳片を連続鋳造するに
際し、双ロールの湯溜まり部をヘリウムガス雰囲気にす
ることにより、従来よりも高い磁束密度が得られること
を見出した。

【０００６】以下に本発明を詳細に説明する。一方向性
電磁鋼板は一般に、その製造工程の最終焼鈍中に二次再
結晶を充分に起こさせ、所謂ゴス集合組織を得ることに
より製造できる。このゴス集合組織を得るためには、一
次再結晶粒の成長粗大化を仰制し、｛１１０｝〈００１
〉方位の再結晶粒のみを或る温度範囲で選択的に成長さ
せる。すなわち、二次再結晶させるような素地を作って
やることが必要である。これに対して、特開昭６３−１
１６１９号公報記載の急冷凝固法では｛１００｝〈０ｖ
ｗ〉柱状晶の鋳造組織の存在が避けられないという問題
がある。この｛１００｝〈０ｖｗ〉は、圧延、再結晶し
ても｛１００｝〈０ｖｗ〉に近い方位の結晶になること
がよく知られている。従って、柱状晶が多く存在すると
、二次再結晶不良部分が増加するため、成品の磁気特性
が劣化し、高い磁束密度が得られない。そこで、成品の
磁束密度を向上させるためには、薄鋳片での柱状晶の鋳
造組織をできるだけ少なくして、等軸晶の鋳造組織にす
る必要がある。その結果、本発明者らは、この急冷凝固
時の凝固組織形態を改善するため、凝固速度をさらに高
める方向にもっていかなければならないと考えた。

【０００７】一般に、双ロール急冷凝固法では、図１で
双ロールの湯溜まり部を模式的に示すように、ロール１
と溶鋼２間にガス膜層３が存在し、溶鋼２表面からロー
ル１側への伝熱抵抗として、ロール本体１以外にガス膜
層３も含めた総括伝熱抵抗を考慮する必要がある。この
時のガス膜は数μｍのオーダーの厚さと考えられる。普
通、双ロール急冷凝固法でのロール１と溶鋼２の接触時
間は０．１秒オーダーであり、この短時間に凝固シェル
を形成させる必要があり、ガス膜層３による総括伝熱抵
抗への影響は非常に大きいものと思われる。そこで、本
発明者らは、双ロールの湯溜まり部での雰囲気ガス４の
巻き込みに着目して、種々のガスを使用し、鋳造組織形
態について検討してきた。その結果、湯溜まり部をヘリ
ウムガス雰囲気にすると、等軸粒鋳造組織を持った薄鋳
片が得られ（図２（ａ））、さらに集合組織もランダム
方位に改善されること（図３（ａ））により、磁束密度
が向上することを見出した。

【０００８】この理由としては、確かなことは定かでは
ないが、以下のことが考えられる。ヘリウムは熱伝導度
が大きいため、凝固相の成長速度が早く、固液界面の温
度勾配は大きくなっている。したがって、凝固組織形態
は、等軸晶（図２（ａ））となり易い。これに対し、空
気、窒素やアルゴンは熱伝導度が小さいため、相対的に
凝固相の成長速度も遅く、固液界面の温度勾配も小さく
なっている。したがって、凝固組織形態は方向性を持っ
た柱状晶（図２（ｂ））となり易い。一般に、凝固シェ
ルは〈１００〉方向に成長すると言われ、上記の鋳造組
織形態の違いが、薄鋳片の集合組織に影響を及ぼしたも
のと考える。つまり、急冷凝固での湯溜まり部をヘリウ
ムガス雰囲気にすると、図３（ａ）に示すように、得ら
れる薄鋳片の組織は｛１００｝〈０ｖｗ〉柱状晶が著し
く減少し、ほぼランダム方位となる。これに対し、窒素
（図３（ｂ））、アルゴンや空気は｛１００｝〈０ｖｗ
〉柱状晶が増加傾向にある。

【０００９】以上のように、本発明者らは、双ロールの
湯溜まり部の雰囲気ガスの巻き込みに着目して、種々の
ガスを検討した結果、湯溜まり部をヘリウムガス雰囲気
にすると、等軸粒鋳造組織とランダム集合組織を持った
薄鋳片が得られ、磁束密度が向上することを見出した。

【００１０】

【作用】次に本発明において、鋼組成および製造条件を
前記のように限定した理由を、詳細に説明する。鋼組成
の限定理由は下記のとおりである。Ｓｉは鉄損をよくす
るために下限を２．５％とするが、多すぎると冷間圧延
の際に割れ易く加工が困難となるので上限を６．５％と
する。

【００１１】ＭｎはＭｎＳを形成するために必要な元素
で、下限０．０２％は、これ未満であればＭｎＳの絶対
量が不足し、上限０．１５％は、これを超えるとＭｎＳ
の適当な分散状態が得られないので上記範囲に限定した
。ＳはＭｎＳ、（Ｍｎ・Ｆｅ）Ｓを形成するために必要
な元素で、下限０．０１％は、これ未満ではＭｎＳ、（
Ｍｎ・Ｆｅ）Ｓの絶対量が不足し、上限０．０５％は、
これを超えると仕上高温焼鈍で脱硫が困難となるので上
記範囲に限定した。

【００１２】さらに、硫化物に加えてＡｌＮを利用する
場合は、酸可溶性ＡｌとＮを添加する。酸可溶性Ａｌは
ＡｌＮを形成するために必要な元素で、下限０．０１％
は、これ未満ではＡｌＮの絶対量が不足し、上限０．０
４％は、これを超えるとＡｌＮの適正な分散状態が得ら
れないので限定した。ＮはＡｌＮを形成するために必要
な元素で、下限０．００３％は、これ未満ではＡｌＮの
絶対量が不足し、また上限０．０１５％は、これを超え
ると二次再結晶が不安定となると共に、ブリスターが発
生し易くなるので上記範囲に限定した。

【００１３】その他、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂはインヒビター
を強くする目的で１．０％以下において少なくとも１種
添加してもよい。Ｃについては、０．０３〜０．１０％
が望ましい。下限０．０３％は、これ未満であれば二次
再結晶が不安定となり、上限０．１０％は、これより多
くなると脱炭所要時間が長くなり、経済的に不利となる
からである。

【００１４】次に、この溶鋼を双ロール法により急冷凝
固し、０．３〜６．０ｍｍ厚の薄鋳片を製造するが、最
終板厚０．０５〜０．４０ｍｍの製品を想定したとき、
良好な二次再結晶を得るためには０．３ｍｍ未満では冷
延圧下率が不足であり、６．０ｍｍ超では冷延圧下率は
過剰となる。本発明では、等軸晶鋳造組織でかつランダ
ム集合組織とするため、鋳造雰囲気ガスをヘリウムに限
定した。 この時、ヘリウムガスは９０％以上が望ましい。さらに
凝固完了後は、インヒビターの成長、凝集粗大化や結晶
粒の成長を抑えるため、６００℃までの温度域を１０℃
／秒以上で急冷するのが好ましい。ここで、急冷温度域
の下限が６００℃未満ではインヒビターが析出しないた
め、６００℃以上の温度域に限定した。また、冷却速度
の下限１０℃／秒は、これ未満ではインヒビターが成長
、凝集粗大化し、結晶粒が成長粗大化するからである。

【００１５】この薄鋳片素材は、熱延工程を実施するこ
となく次工程へ進む。ここで、インヒビターとして窒化
物も必要とする場合は、ＡｌＮ等の析出のために９５０
〜１２００℃で３０秒〜３０分の中間焼鈍を行うことが
望ましい。次に、１回ないし、中間焼鈍を含む２回以上
の冷間圧延を施す。このときの最終冷延圧下率は高いゴ
ス集積度をもつ製品を得るため、圧下率６０〜９０％が
必要となる。

【００１６】この後は、湿水素雰囲気中で脱炭焼鈍を行
い、さらにＭｇＯ等の焼鈍分離剤を塗布して、二次再結
晶と純化のため１１００℃以上の仕上焼鈍を行うことで
、磁気特性が良好な一方向性電磁鋼板が製造される。 次に本発明の実施例を挙げて説明する。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）表１に示す成分組成の溶鋼を、双ロール急
冷凝固法により、２．４ｍｍ厚の薄鋳片にした。鋳造条
件は、ロール径が３００ｍｍφ、ロール周速度が４４０
ｍｍ／秒、溶鋼のロール接触時間は約０．３秒であった
。鋳造雰囲気は、表２に示すように、Ｈｅ、Ｎ２　、Ａ
ｒ、空気の４水準にした。鋳造直後は、双ロール直下か
ら気水冷却を実施した。１４００℃から６００℃までの
二次冷却速度は、いずれも１００℃／秒である。

【００１８】このときの、鋳造雰囲気ＨｅとＮ２　での
鋳造組織を図２に示す。鋳造雰囲気Ｈｅでは等軸晶（図
２（ａ））、Ｎ２　では柱状晶（図２（ｂ））になって
いた。また、この時の薄鋳片の集合組織を図３に示す。 鋳造雰囲気Ｈｅではランダム集合組織（図３（ａ））、
Ｎ２　では｛１００｝〈０ｖｗ〉集合組織（図３（ｂ）
）であった。

【００１９】次いで、得られた鋳片を酸洗した後、冷間
圧延を行い０．８ｍｍ厚にした。次に湿潤水素中で焼鈍
し、再度冷間圧延を施し、０．３０ｍｍ厚にした。さら
に、湿潤水素中で脱炭焼鈍し、ＭｇＯ粉を塗布した後、
１２００℃に１０時間、水素ガス雰囲気中で高温焼鈍を
行った。表２に、得られた製品の磁気特性を示す。製品
の磁性は、鋳造雰囲気がＨｅで、他の鋳造雰囲気による
よりも高い磁束密度のものが得られた。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】（実施例２）表３に示す成分組成の溶鋼を
、双ロール急冷凝固法により、２．３ｍｍ厚の薄鋳片に
した。鋳造条件は、ロール径が３００ｍｍφ、ロール周
速度が４５０ｍｍ／秒、溶鋼のロール接触時間は約０．
３秒であった。鋳造雰囲気は、表４に示すように、Ｈｅ
、Ｎ２　、Ａｒ、空気の４水準にした。鋳造直後は、双
ロール直下から気水冷却を実施した。１４００℃から６
００℃までの二次冷却速度は、いずれも１００℃／秒で
ある。

【００２３】次いで、得られた鋳片を１１２０℃で５分
間焼鈍を行い、さらに酸洗した後、冷間圧延を行い、０
．３０ｍｍ厚にした。次に湿潤水素中で脱炭焼鈍し、Ｍ
ｇＯ粉を塗布した後、１２００℃に１０時間、水素ガス
雰囲気中で高温焼鈍を行った。得られた製品の磁性は、
表４に示すように、鋳造雰囲気がＨｅで、他の鋳造雰囲
気によるよりも磁束密度が高く、鉄損が良好なものが得
られた。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】（実施例３）表５に示す成分組成の溶鋼を
、双ロール急冷凝固法により、２．０ｍｍ厚の薄鋳片に
した。鋳造条件は、ロール径が３００ｍｍφ、ロール周
速度が５５０ｍｍ／秒、溶鋼のロール接触時間は約０．
３秒であった。鋳造雰囲気はＨｅである。鋳造後の二次
冷却条件は、双ロール直下から気水冷却を実施した。二
次冷却速度は６００℃まで１４５℃／秒をとった。

【００２７】次いで、得られた鋳片を１１２０℃で５分
間焼鈍を行い、さらに酸洗した後、冷間圧延を行い０．
２３ｍｍ厚にした。次に湿潤水素中で脱炭焼鈍し、Ｍｇ
Ｏ粉を塗布した後、１２００℃に１０時間、水素ガス雰
囲気中で高温焼鈍を行った。得られた製品の磁性は、磁
束密度はＢ８　＝１．９４（Ｔ）、鉄損Ｗ１７／５０＝
０．８７（Ｗ／ｋｇ）　で、良好な磁気特性が得られた
。

【００２８】

【表５】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、急冷凝固法により得ら
れた珪素鋼薄鋳片を素材とし、熱延を省略して、高い磁
束密度を有する一方向性電磁鋼板を安価かつ省エネルギ
ーで製造することができるので、産業上に貢献するとこ
ろが極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】双ロールの湯溜まり部での、ロール表面におけ
るガス膜層の模式図である。

【図２】薄鋳片の１／４厚での鋳造金属組織写真で、（
ａ）は鋳造雰囲気がＨｅで、（ｂ）はＮ２　である。

【図３】薄鋳片の結晶方位を示す｛１００｝極点図で、
（ａ）は鋳造雰囲気がＨｅで、（ｂ）はＮ２　である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　双ロール式連続鋳造において、重量で
   Ｓｉ：２．５〜６．５％、Ｍｎ：０．０２〜０．１５％
   、Ｓ：０．０１〜０．０５％を基本成分として含有する
   溶鋼を、連続的に供給して急冷凝固させ、０．３〜６．
   ０ｍｍの厚みの薄鋳片を連続鋳造するに際し、双ロール
   の湯溜まり部をヘリウムガス雰囲気にすることを特徴と
   する一方向性電磁鋼板用薄鋳片の製造方法。
2. 【請求項２】　　酸可溶性Ａｌ：０．０１〜０．０４％
   、Ｎ：０．００３〜０．０１５％を含有する請求項１記
   載の一方向性電磁鋼板用薄鋳片の製造方法。