JPH06158165A - 方向性電磁鋼板の高精度制御製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 方向性電磁鋼板の二次再結晶集合組織に一次
焼鈍の結晶粒径が大きく影響するが、従来平均粒径で求
めていた。本発明はこれに対し、一次粒径の分布に着目
し、粒界エネルギーが分布によって異なることを計算
し、この分布と平均粒径との組合せで一次粒界エネルギ
ーを算出し、これを最適とする操業法を提供する。 【構成】 本発明は画像解析法をベースとして一次粒径
の分布から積分粒界エネルギーを導出する方法を見いだ
し、併せて一次粒径の最適分布及びそれを踏まえた画像
解析法による平均一次粒径の最適範囲、更にポイントカ
ウント法での平均一次粒径でも最適範囲を導出する方法
を見いだし、これを最適とする操業法によって磁気特性
が向上する一方向性電磁鋼板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気特性に優れた珪素鋼
板及びその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トランス用等の磁気特性に優れた１〜７
％のＳｉを含んだ方向性珪素鋼板を製造するに際して、
いわゆる二次再結晶を行う仕上焼鈍工程で、方向性が鉄
損等磁気特性に好ましい通称ゴス（Ｇｏｓｓ）方位と呼
ばれる｛１１０｝〈００１〉方位が先鋭な二次再結晶粒
を得ることが工業的に極めて重要である。この二次再結
晶粒の生成状況を支配する因子は次のようなものが知ら
れている。まず、二次再結晶粒の粒界の移動のしやすさ
を支配するのは、次の因子と考えられている。 ａ）一次再結晶粒組織（以下、一次組織という）の中の
Ｇｏｓｓ方位に食われやすい特定の方位群の存在量が多
いほど移動しやすい。 ｂ）一次組織の粒界エネルギーが大きいほど移動しやす
い。 ｃ）インヒビター強度が弱いほど移動しやすい。

【０００３】また、一次組織の粒界エネルギーは粒界密
度に対応して高くなる。これにより、二次再結晶の発生
条件は以下のように表される。二次再結晶の発生のしや
すさを表す指標Ｐ_M を下記のように定義する。なおここ
で一次粒径とは一次再結晶粒径を表す。

【数５】 この二次再結晶発生条件Ｐ_M を一定と仮定すると比較的
理解しやすい。即ち分母（たとえば一次粒径）が大きい
ほど分子も高い条件下で二次再結晶するので、ゴス方位
の先鋭な磁性に好ましい二次再結晶組織が得られ、一
方、分母（たとえば一次粒径）が小さいとゴス方位の少
ない分散した方位の二次再結晶組織となり、磁性も良く
ない。また、分母（たとえば一次粒径）が極端に大きい
とこの式は成立しないので、いわゆる‘細粒’と呼ばれ
る、二次再結晶の行われない不良材が出ることになる。
分母のうち、一次粒径がいかに重要かがこれで解る。

【０００４】一次粒径は上記のように一次粒界の粒界エ
ネルギーを代表している、と一般的に考えられている。
ところでこの一次粒径の粒界エネルギーを正確に推定す
ることは重要である。それには、一次粒径の分布を踏ま
えた個々の一次粒径の粒界エネルギーの積分値、即ち積
分粒界エネルギー（積分一次再結晶粒界エネルギー、と
も言う。）を求める必要がある。そしてそれには一次粒
径の分布を推定する必要がある。ところが、通常、工業
的には一次粒径は平均値（平均粒径）で代表しており、
このため積分粒界エネルギーが正確に推定できず、ひい
てはゴス方位の先鋭な二次再結晶組織が得られにくい欠
点があった。また、この平均一次粒径も一定断面積内の
粒数を数える方法（ここでは、ポイントカウント法と呼
ぶ）もあるし、一方、画像解析技術等を利用して断面の
個々の粒径を近似的に測定して、その平均値を求める方
法（ここでは、画像解析法と呼ぶ）もある。後者は粒径
の分布もわかるので便利であるが、断面の二次元の粒径
分布であるのでその分布を使ってそのまま積分粒界エネ
ルギーを推定するのには使えない。これらの未解決点が
多いが、従来技術においてはこれらの方法で求めた平均
一次粒径を一義的に製造指標として使用している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の背景から一次粒
径の積分粒界エネルギーをいかに正確に推定するかが磁
気特性の優れた製品を得るための重要な技術課題である
ことが解る。本発明は、一次粒径の積分粒界エネルギー
を推定し、これを最適とする操業方法を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は画像解析法をベ
ースとして一次粒径の分布から積分粒界エネルギーを導
出する方法を見いだし、併せて一次粒径の最適分布及び
それを踏まえた画像解析法による平均一次粒径の最適範
囲、更にポイントカウント法での平均一次粒径でも最適
範囲を導出する方法を見いだしたものである。

【０００７】一次粒径の体積的粒径分布（以下、三次元
粒径分布と呼ぶ）を確率密度関数（分布関数とも呼ぶ）
ｆ（ｘ）（ここでｘ：粒径の個々の値）とすると、三次
元平均一次粒径Ｍｘは式で表される。

【数６】

【０００８】一方、ポイントカウント法により推定する
擬似三次元平均一次粒径Ｘ_apは式で表される。

【数７】 ポイントカウント法のＸ_apは粒径が全て同一の組織の場
合はＭｘに等しくなるが、粒径が体積的にｆ（ｘ）の分
布を有する場合は式で表される。

【０００９】一方、積分粒界エネルギーＥｓは個々の一
次粒径ｘの粒界エネルギーをＥ（ｘ）としたとき、当然
ながら式で表される。Ｅ（ｘ）は粒界面積に比例する
ので、一般的にはｘ² に比例すると考えて良い。

【数８】

【００１０】さて、三次元平均一次粒径Ｍｘに対し、一
義的に粒界エネルギーを当てはめる場合を考える。これ
は、即ちＭｘの等径粒よりなる体積の全粒界エネルギー
Ｅを仮定していることに外ならないから式で表され
る。

【数９】 ここでκはその関係式の中での定数項を表す。数学的処
理を行うと、ＥとＥｓとの比は式で表される。

【数１０】

【００１１】一方、ポイントカウント法で求めた平均一
次粒径Ｘ_apに対しては同様に式，式が成り立つ。

【数１１】

【００１２】これらの数値を、一次粒径の分布ｆ（ｘ）
を通常最も一般的に現れやすいポアソン分布（ｆ（ｘ）
＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！）で代表し、指数Ｒの変
化に対して、グラフに示すと図１のようになった。この
図から言えることは式で示される三次元平均一次粒径
Ｍｘより推定する全粒界エネルギーＥよりも、式で示
されるポイントカウント法で求めた平均一次粒径Ｘ_apで
推定する全粒界エネルギーＥ_apの方が、はるかに積分粒
界エネルギーＥｓとの誤差が小さいことが解る。更に重
要なことは粒径分布をポアソン分布と仮定したときの指
数Ｒに対する誤差の度合いが図１で定量的に解ることで
ある。従って一次粒径分布をポアソン分布と仮定したと
きに、その指数Ｒによりどの程度正確に積分粒界エネル
ギーに近いかが解る。しかしながらこの知見だけでは工
業的に製造指標としては不十分である。なぜならば平均
一次粒径だけでなく一次粒径の分布が重要であるのに、
一次粒径の実際の分布を測定する手段が更に必要なこと
と、かつそれが見つかっても上記のような平均一次粒径
から推定する全粒界エネルギーと積分粒界エネルギーと
の誤差を定量的に把握する関係式を見つける必要がある
からである。

【００１３】本発明では画像解析法等実際に断面の粒径
測定により一次粒径の二次元分布を出し、これで二次元
及び三次元の粒径分布をポアソン分布と仮定したときの
その指数Ｒを推定し、かつそのときの平均一次粒径も求
め、しかもその平均一次粒径から積分粒界エネルギーを
推定する方法が見つかれば、製造指標として極めて有用
であることを知見した。

【００１４】以下その方法を説明する。まず画像解析法
で一次組織の断面の粒径を測定する。これは一般的にも
行われているように、粒径を球（円）近似に加工しその
径を求める方法でも良く、もちろん多角形近似で対角線
あるいは一辺の長さで求めても良い。これにより、その
粒径またはそれに係数を乗じた径をｘとし、これを画像
解析法による‘粒径’として表示する。図２に球形で近
似したときの実際の方向性珪素鋼板の一次粒径分布を画
像解析法で測定した例を示す。しかしながらどのような
方法で近似しても、この粒径ｘの分布は粒径の体積的
（三次元的）分布ｆ（ｘ）ではなく二次元（面積的また
は断面的）分布（以下、この二次元分布をｇ（ｘ）で表
す）を表していることになる。従って、このままでは例
えば式のような積分粒界エネルギーとの誤差を表すこ
とはできない。そこで本発明では数学的処理により以下
の変換を行った。 Ｉ．分布の三次元化 ｇ（ｘ）→ｆ（ｘ） ｇ（ｘ）：一次粒径の二次元分布 ｆ（ｘ）：一次粒径の三次元分布

【数１２】 II．ポイントカウント法平均粒径Ｘ_apの算出

【数１３】 III．ポイントカウント法による全粒界エネルギーＥ_ap
の算出及びそれと積分粒界エネルギーＥｓとの誤差の算
出

【数１４】

【００１５】以上のステップにより画像解析法等断面の
二次元粒径分布ｇ（ｘ）を測定するだけで、三次元粒径
分布ｆ（ｘ）を推定し、ポアソン指数Ｒを求め、かつ、
ポイントカウント法の平均粒径Ｘ_apも求め、それをベー
スにした全粒界エネルギーＥ_apと積分粒界エネルギーＥ
ｓとの誤差も求めることができる。これにより、実際に
一次組織から平均一次粒径を用いて全粒界エネルギーを
算定する際の積分粒界エネルギーとの誤差の程度を粒径
分布状態に応じて正確に把握できるので、高い精度で平
均一次粒径を製造指標として使うことが可能となる。な
お、画像解析法での平均一次粒径Ｍｘ′は以下の関係が
あり、これを製造指標として使うことも可能である。

【数１５】

【００１６】実際、ＭｘとＸ_apとは近似しており、高々
１０％以下ほどの差（Ｍｘ′＜Ｘ_ap）である。なお、参
考として三次元平均一次粒径Ｍｘは以下の式で表され
る。

【数１６】

【００１７】これらの平均一次粒径の間にはＸ_ap＞Ｍ
ｘ′＞＞Ｍｘの関係がある。従って画像解析法等で直接
測定する平均一次粒径Ｍｘ′をＸ_apの代わりに便宜的に
使用することも可能である。また上記Ｉの変換で二次元
の粒径分布ｇ（ｘ）は三次元の粒径分布ｆ（ｘ）となる
が、この式から解るように、これにより、よりＲの小さ
いポアソン分布の形となる。

【００１８】図１に示されるように平均一次粒径Ｘ_apで
推定する全粒界エネルギーＥ_apは積分粒界エネルギーＥ
ｓとポアソン分布の指数Ｒに対して一定の関係があるこ
とが明らかとなった。本発明で重要な知見はこの積分粒
界エネルギーとずれが大きくなると十分先鋭なゴス方位
の二次再結晶が得にくい点である。これは一次粒径が粒
界エネルギーを代表し、積分粒界エネルギーが一次組織
の真値に近い全粒界エネルギーを代表することから容易
に類推できる。本発明によれば式のＥ_ap／Ｅｓが１．
１０以下であれば十分先鋭なゴス方位の二次再結晶が得
られることがわかった。つまり一次粒径の粒界エネルギ
ーにおいて、積分粒界エネルギーという真値に対し１０
％以下の精度の全粒界エネルギーを仮定した平均一次粒
径を製造指標として用いれば十分先鋭なゴス方位の二次
再結晶が得られることが解った。図１で明らかな点はこ
の１０％以下の領域はｆ（ｘ）のポアソン分布のＲが２
以上の領域を示していることである。つまり一次粒径分
布ｆ（ｘ）をポアソン分布と仮定したときにＲ≧２で十
分ゴス方位の先鋭な二次再結晶組織が得られることが明
らかになったわけである。ところで前に述べたように一
次粒径の二次元分布ｇ（ｘ）でポアソン分布を仮定した
ときはＲがｆ（ｘ）のときよりも大きめの値のポアソン
分布になる。従ってｇ（ｘ）でポアソン分布を代表する
ときはＲが更に大きめ、本発明によればＲ≧３のときに
十分先鋭なゴス方位の二次再結晶組織が得られることが
明らかとなった。

【００１９】一方、ゴス方位の先鋭な二次再結晶を得る
には平均一次粒径の大きさそのものも重要であることは
言うまでもない。なぜならばこれにより全体の一次粒径
の粒界エネルギーの大きさがある程度推測できるからで
ある。前述のようにこの平均一次粒径は大きすぎても、
小さすぎても十分先鋭なゴス方位の二次再結晶組織の生
成に好ましくない。本発明によれば、平均一次粒径をポ
イントカウント法のＸ_apで表したときは５μ未満であれ
ば方位分散の大きい二次再結晶となって十分なゴス方位
の組織が得られにくく、一方４０超では全粒界エネルギ
ーが不足で前記の二次再結晶発生条件の式を満たさず、
二次再結晶をしないので、いわゆる細粒となる。更に、
この平均一次粒径Ｍｘ′を上記10式の画像解析法で求め
た場合は前述のようにＭｘ′はＸ_apよりも高々１０％以
下ほど小さい程度で接近しているので、従って、Ｍｘ′
で平均一次粒径を代表するときはゴス方位の先鋭な二次
再結晶を得るのに最適な範囲は４μ〜３７μとなる。

【００２０】なお、本発明の上記の考えを実際に製造法
に反映させる手段の一つとして以下の方法がある。それ
は鋼溶製時の化学成分と一次再結晶焼鈍方法からなって
いる。鋼溶製時のＡｌとＮの量の関係が、下記の関係を
満たすとき、一次再結晶粒の粒径分布をポアソン分布
（ｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！）と仮定した
場合、そのＲは比較的大きくなり、磁性に好ましい二次
再結晶集合組織が得られやすい。 −０．０１％≦Ａｌ重量％−（２７／１４）×Ｎ重量％
≦０．０３％ ここで下限はＡｌＮがインヒビターとして十分働くこと
のできる限界であり、一方上限は正に上記のＲを決める
ものであり、これを超えると鋼中の固溶Ｎが増加しやす
いため熱間圧延後でも固溶Ｎ量が多く、これが一次再結
晶粒の混粒度を高め、Ｒを小さくさせてしまう。更に一
次再結晶焼鈍条件も重要である。最高到達温度が７５０
℃未満では、やや未再結晶的な組織となり一次粒径の二
次元分布をポアソン分布（ｇ（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・
Ｒ^x ／ｘ！）と仮定したときのＲがＲ≧３となる割合が
低く、一方９００℃超では部分的に粗大粒となり、平均
粒径の粗大化及び同じくＲ≧３となる割合が低い。更
に、一次再結晶焼鈍の３００℃〜最高到達温度の平均昇
温速度も重要である。これが２℃／秒未満では平均粒径
も粗大化しやすく、また部分的な一次再結晶粒の粗大化
で混粒を招きＲを小さくし、一方、５００℃／秒超では
部分的な粒の未再結晶化等で、同じく混粒でＲを小さく
してしまう。以上のことを実際に実験で確認したのが３
％Ｓｉ鋼に関する図３である。

【００２１】なお、ここで方向性電磁鋼板の製造法につ
いて簡単に付記するとともに、本発明の適用範囲につい
て述べる。鋼を転炉あるいは電気炉で溶製し、必要に応
じて精錬工程を加えて成分調整を行って得られる溶鋼を
連続鋳造して直接的にスラブとするか、または溶鋼を鋳
型に注入して鋼塊とし、これを均熱後、分塊圧延してス
ラブとする。スラブの厚さは、３０〜４００mmである。
スラブ厚さが３０mmに満たないと、生産性が極めて低く
なる。一方、４００mmを超えると、中心偏析によって、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の分布が異常となる。

【００２２】また、双ベルト法、双ドラム法といった薄
帯鋳造プロセスによってスラブあるいはストリップを得
る工程を採るときは、５０mm以下の厚さとしなければな
らない。５０mmを超えると、鋳片の冷却速度が低くな
り、粗大粒が生成して好ましくない。

【００２３】こうして得られたスラブあるいは鋳造薄帯
を、ガス燃焼炎によって、あるいは電気エネルギーによ
って１０００〜１４００℃の温度域に加熱し、熱間圧延
して厚さ１０mm以下の熱延板（ホットストリップ）とす
る。スラブあるいは鋳造薄帯の加熱温度の下限を１００
０℃としたのは１０００℃がＡｌＮ等の溶解の下限であ
るからである。加熱温度が１４００℃を超えると、材料
の肌あれが著しくなるのみならず、材質が劣化する。な
お、ＡｌＮ等とは他にＭｎＳ、その他インヒビターとし
て働く添加物元素の化合物を総称するものである。熱延
板の厚さを１０mmを超える厚さにすると、インヒビター
として機能する微細析出物を生成せしめるのに必要な冷
却速度を得ることができない。また、たとえば双ドラム
法といった薄帯鋳造プロセスによって直接的に熱延板相
当のストリップを得るプロセスを採るときは、鋳造薄帯
の厚さは１０mm以下とするのが良い。

【００２４】こうして得られた熱延板あるいは鋳造薄帯
を８００〜１２５０℃の温度域で焼鈍し、製品の磁気特
性の向上を図るプロセスを採ることが好ましい。焼鈍温
度が８００℃に満たないとＡｌＮ等が再溶解しない。一
方、焼鈍温度が１２５０℃を超えるとＡｌＮ等が粗大析
出し、インヒビターとして機能しなくなる。

【００２５】次いで材料を酸洗し、冷間圧延する。冷間
圧延は７０〜９５％の圧下率の適用下になされる。圧下
率が７０％に満たないと脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍に
おいて、ゴス方位に食われやすい特定の方位群の一つの
｛１１１｝〈１１２〉方位粒が少なく、仕上焼鈍工程に
おいてゴス方位粒の生成を促進することができない。一
方、圧下率が９５％を超えると仕上焼鈍工程において首
振りゴス粒と呼ばれるゴス方位粒が、板面内に回転した
磁気特性に好ましくない粒を生ずる。これは１回の冷間
圧延工程によって材料を最終板厚とする場合であるが、
中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延工程によって材料を最終
板厚とする場合には、１回目の冷間圧延工程では１０〜
８０％の圧下率を適用し、中間焼鈍後の２回目の冷間圧
延工程では５０〜９５％の圧下率を適用する。

【００２６】１回目の冷間圧延工程における圧下率を１
０％未満にすると再結晶しない。１回目の冷間圧延工程
における圧下率が８０％を超えるか、２回目の冷間圧延
工程における圧下率が９５％を超えると、仕上焼鈍工程
における二次再結晶に適性なゴス方位粒を生成させるこ
とができない。また、２回目の冷間圧延工程における圧
下率が５０％に満たないと脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍
において、｛１１１｝〈１１２〉方位粒を多く得ること
による仕上焼鈍工程でのゴス方位粒の生成を促進するこ
とができない。

【００２７】また、冷間圧延におけるパス間で材料を１
００〜４００℃の温度域に保持し製品の磁気特性を向上
せしめる、それ自体公知のパス間エイジングを織り込む
ことは勿論できる。その際、保持温度が１００℃に満た
ないと、パス間エイジングの効果をもたらさない。ま
た、４００℃を超えると、冷間圧延による転位が回復し
てしまう。

【００２８】冷間圧延によって最終板厚とされた材料
は、次いで、脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍を施される。
なお、鋼の溶製時にＣを低くしておけばその分の脱炭時
間の短縮がはかれるが、冷間圧延時にある程度の量がな
いと磁気特性が安定しにくい。この脱炭を兼ねる一次再
結晶焼鈍において焼鈍雰囲気の露点を適正に設定するこ
とによって、仕上焼鈍工程において一次被膜を形成させ
るに必要な酸化層を確保できる。

【００２９】脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍は７００〜９
５０℃の温度域で材料に施すのが好ましい。７００℃未
満では一次再結晶しない。一方、９５０℃を超えると著
しい粗大粒が発生する。なお、最高到達温度が７５０℃
未満では、一次粒径の二次元分布をポアソン分布（ｇ
（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！）と仮定したとき
のＲがＲ≧３となる割合が低く、一方９００℃超では部
分的に粗大粒となり、同じくＲ≧３となる割合が低いの
でこの範囲が望ましい。更に、一次再結晶焼鈍の３００
℃〜最高到達温度の平均昇温速度も重要である。これが
２℃／秒未満では部分的な一次再結晶粒の未再結晶化で
混粒を招きＲを小さくし、一方、５００℃／秒超では部
分的な粒の粗大化を招き、同じく混粒でＲを小さくして
しまう。

【００３０】また、インヒビターとして機能するＡｌＮ
を形成せしめるべく、脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍後か
ら仕上焼鈍工程における二次再結晶工程における二次再
結晶開始までのいずれかの段階で、鋼板に、たとえばア
ンモニアガスを含む雰囲気中、６００〜９５０℃の温度
域で窒化処理を施すことによってＮを添加するプロセス
を採ることもできる。窒化処理温度が６００℃未満では
鋼板の窒化が十分ではなく、９５０℃を超えると粗大粒
が発生する。

【００３１】脱炭を兼ねる一次再結晶焼鈍後、材料（ス
トリップ）にＭｇＯを主成分とする焼鈍分離材をスラリ
ー状に塗布する。その際、後の仕上焼鈍工程においてＭ
ｇＯパウダーの溶融を容易にし、フォルステナイト（Ｍ
ｇ₂ ＳｉＯ₄ ）生成反応を促進する目的でＴｉＯ₂ ，Ｓ
ｂ₂ （ＳＯ₄ ）₂ ，Ｎａ₂ Ｂ₄ Ｏ₇ 等の添加はもちろん
本発明の目的を損なわない。フォルステライトはセラミ
ックス質の絶縁被膜で鉄損低減の効果もある。更にＭｇ
Ｏに特殊な塩化物、硫化物を添加したり、あるいはＭｇ
Ｏの代わりにＡｌ₂ Ｏ₃ 等の焼鈍分離材を使うことによ
って、仕上焼鈍後のフォルステライト等のグラス状の一
次被膜を薄くするか取り去ってしまう、いわゆるグラス
レス鋼板をつくることも本発明の目的を損なうものでは
ない。この場合には最終的により張力の大きい絶縁性の
被膜コーティングを塗布することが好ましい。

【００３２】さて、ＭｇＯパウダー塗布後、仕上焼鈍を
施し、二次再結晶とその後の不純物成分元素の純化を行
う。仕上焼鈍の６００℃から上の温度域の昇温速度は毎
時１〜２００℃が好ましい。毎時２００℃は二次再結晶
を安定させるための上限である。毎時１℃は工業的に可
能な下限である。なお、仕上焼鈍の最高温度は通常１１
５０℃〜１２５０℃の間にあることが多い。

【００３３】仕上焼鈍後は、有機質あるいは無機質の二
次被膜を形成せしめ、絶縁特性やその張力効果により磁
気特性を向上せしめるようにすることが一般的である。
更に、たとえば、鋼板表面にレーザー・ビームを照射し
て、あるいは機械的溝加工や他の機械的、化学的、エネ
ルギー照射的方法によって磁区を細分化し、更に鉄損特
性を向上せしめるようにしても良い。

【００３４】以下に、本発明における望ましい成分範囲
とその理由を説明する。Ｓｉは、電気抵抗を高め、鉄損
を下げるうえで重要であるが、７．０％（重量％、以下
同じ）超では、冷間圧延時に割れやすくなる。一方、
１．０％未満では、電気抵抗が低く、鉄損を下げるうえ
で問題がある。Ａｌは、ＡｌＮをインヒビターとして機
能せしめるために、本発明の方向性珪素鋼板においては
好ましい元素であり、積極的に使用する場合は仕上焼鈍
開始前には少なくとも０．０１０％の含有が必要であ
る。しかしながら、その含有量が０．０６５％を超える
と、Ａｌ₂ Ｏ₃ の生成量が多くなり健全な鋼の清浄度を
損ない、延いては製品の磁気特性に悪影響を与える。も
ちろんＡｌを添加しなくても本発明の目的には直接悪影
響を及ぼさないことは言うまでもない。

【００３５】Ｎは、Ａｌを積極的に利用する場合はＡｌ
Ｎをインヒビターとして機能せしめるために不可欠の元
素であり、その場合には仕上焼鈍の昇温過程の１０００
℃においては少なくとも０．００４０％の含有量が必要
である。一方、０．０５００％を超えて含有すると、二
次再結晶が不安定となる。もちろん更にＡｌとＮとの関
係も重要である。鋼溶製時のＡｌとＮの量の関係が、下
記の式を満たすとき、一次再結晶粒の粒径分布をポアソ
ン分布（ｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！）と仮
定した場合、そのＲは比較的大きくなり、磁性に好まし
い二次再結晶集合組織が得られやすい。 −０．０１≦Ａｌ重量％−（２７／１４）×Ｎ重量％≦
０．０３％ ここで下限はＡｌＮがインヒビターとして十分働くこと
のできる限界であり、一方上限は正に上記のＲを決める
ものであり、これを超えると鋼中の固溶Ｎが増加しやす
いため熱間圧延後でも固溶Ｎ量が多く、これが一次再結
晶粒の混粒度を高め、Ｒを小さくさせてしまう割合が高
い。Ａｌを積極的に利用しない場合はこの限りではな
い。Ｓは、これを積極的にインヒビターとして利用する
場合は仕上焼鈍開始前には０．０１０％以上は必要であ
る。この場合は後述のＭｎも適当量添加することが好ま
しい。この場合でも０．０５０％超では熱間圧延割れが
生じやすい。Ｓを使用しない場合はこれらの制約は不要
であることは言うまでもない。

【００３６】前記の元素の他は、本発明においては、従
来の珪素鋼板におけるものに比し殊に特徴的ではないけ
れども、以下のように規定するのが好ましい。Ｃは、鋼
溶製時にその含有量を十分低くしておくかあるいは脱炭
を兼ねる一次再結晶焼鈍工程において低下せしめねばな
らない。仕上焼鈍開始時におけるＣ含有量は、０．０１
０％以下であることが好ましい。Ｍｎは、その含有量が
０．５％以下であるならばインヒビターとして機能する
ＭｎＳを形成して好ましい。その含有量が０．１５％以
下であるならば、製品の磁束密度を高くするので更に好
ましい。Ｏは、その含有量が０．０１０％以下であるな
らば、Ａｌ₂ Ｏ₃ を過度に生成せしめることもなく、鋼
の清浄度の点で問題になることはない。残部は、Ｆｅ及
び不可避的不純物で十分であるがＳｎ，Ｓｅ，Ｃｕ，
Ｂ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｖ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｂｉ等を付加
的に添加してインヒビター形成元素として使用すること
ができる。

【００３７】

【実施例】表１に示す化学成分の鋼を表２の製造工程で
製品を作り、その際の一次焼鈍時の一次粒径の分布、平
均一次粒径、粒界エネルギー比Ｅ_ap／Ｅｓ及び仕上焼鈍
後の二次再結晶した製品の磁気特性を表２に示す。な
お、ここで鋼Ｂのみ一次再結晶焼鈍後にＮＨ₃ ガスで鋼
板に追加窒化している。ここで、一次粒径の分布は本文
に示した画像処理法で行い、また平均一次粒径はそれぞ
れ本文の方法で求めた。製品の磁気特性は６０×３００
mmの単板のＳＳＴ試験法で測定し、Ｂ₈ （８００Ａ／ｍ
での磁束密度、単位はテスラ）及びＷ_{17 /50} （５０Hzで
１．７テスラのときの鉄損、単位はワット／kg）を測定
した。表２に示すように、本発明の範囲に入っているも
のは磁束密度が高く、鉄損が低く、磁気特性が良好であ
ることがわかる。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【表４】

【００４２】

【表５】

【００４３】

【表６】

【００４４】

【表７】

【００４５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
磁気特性の良好な方向性電磁鋼板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポアソン分布の指数ＲとＥ／Ｅｓ，Ｅ_ap／Ｅｓ
の関係を示す図である。

【図２】画像解析による方向性珪素鋼板の二次元の一次
再結晶粒径分布の測定結果を示す図である。

【図３】成分、一次再結晶焼鈍条件、ポアソン分布ｇ
（ｘ）のＲの値の関係を示す図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ：１〜７％を含む鋼を溶製し、熱間
   圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
   施すことを基本工程とする方向性電磁鋼板の製造におい
   て、一次再結晶粒径の二次元分布ｇ（ｘ）を基に（１）
   式によって平均一次再結晶粒径Ｘ_apを求め、（１）式を
   基に（２）式によってＥ_apを求め、更に一次再結晶粒径
   の二次元分布ｇ（ｘ）と三次元分布ｆ（ｘ）の関係式
   （３）によりｇ（ｘ）をｆ（ｘ）に変換して、Ｅ_ap／Ｅ
   ｓを（４）式のごとくｆ（ｘ）及びｘのみによって表
   し、このＥ_ap／Ｅｓを１．１０以下とするように一次再
   結晶させることを特徴とする方向性電磁鋼板の高精度制
   御製造法。 【数１】
2. 【請求項２】 Ｓｉ：１〜７％を含む鋼を溶製し、熱間
   圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
   施すことを基本工程とする方向性電磁鋼板の製造におい
   て、一次再結晶粒径の三次元分布をｆ（ｘ）をポアソン
   分布即ちｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！と仮定
   し、ポアソン分布の指数Ｒに対し、Ｒ≧２の一次再結晶
   粒径分布となるように一次再結晶させることを特徴とす
   る方向性電磁鋼板の高精度制御製造法。
3. 【請求項３】 Ｓｉ：１〜７％を含む鋼を溶製し、熱間
   圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
   施すことを基本工程とする方向性電磁鋼板の製造におい
   て、一次再結晶粒径の三次元分布をｇ（ｘ）をポアソン
   分布即ちｇ（ｘ）＝ｅｘｐ（−Ｒ）・Ｒ^x ／ｘ！と仮定
   し、ポアソン分布の指数Ｒに対し、Ｒ≧３の一次再結晶
   粒径分布となるように一次再結晶させることを特徴とす
   る方向性電磁鋼板の高精度制御製造法。
4. 【請求項４】 Ｓｉ：１〜７％を含む鋼を溶製し、熱間
   圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
   施すことを基本工程とする方向性電磁鋼板の製造におい
   て、一次再結晶粒径の二次元分布ｇ（ｘ）を基に（１）
   式によって平均一次再結晶粒径Ｘ_apを求め、Ｘ_apの値を
   ５〜４０μｍとするとともに、（１）式を基に（２）式
   によってＥ_apを求め、更に一次再結晶粒径の二次元分布
   ｇ（ｘ）と三次元分布ｆ（ｘ）の関係式（３）によりｇ
   （ｘ）をｆ（ｘ）に変換して、Ｅ_ap／Ｅｓを（４）式の
   ごとくｆ（ｘ）及びｘのみによって表し、このＥ_ap／Ｅ
   ｓを１．１０以下とするように一次再結晶させることを
   特徴とする方向性電磁鋼板の高精度制御製造法。 【数２】
5. 【請求項５】 Ｓｉ：１〜７％を含む鋼を溶製し、熱間
   圧延、冷間圧延、一次再結晶焼鈍及び二次再結晶焼鈍を
   施すことを基本工程とする方向性電磁鋼板の製造におい
   て、一次再結晶粒径の二次元分布ｇ（ｘ）を基に（１）
   式によって平均一次再結晶粒径Ｘ_apを求め、かつ 【数３】 の値を４〜３７μｍとするとともに、（１）式を基に
   （２）式によってＥ_apを求め、更に一次再結晶粒径の二
   次元分布ｇ（ｘ）と三次元分布ｆ（ｘ）の関係式（３）
   によりｇ（ｘ）をｆ（ｘ）に変換して、Ｅ_ap／Ｅｓを
   （４）式のごとくｆ（ｘ）及びｘのみによって表し、こ
   のＥ_ap／Ｅｓを１．１０以下とするように一次再結晶さ
   せることを特徴とする方向性電磁鋼板の高精度制御製造
   法。 【数４】
6. 【請求項６】 鋼溶製時のＡｌ重量％−（２７／１４）
   ×Ｎ重量％を−０．０１〜０．０３％とし、一次再結晶
   焼鈍で３００℃〜最高到達温度までの平均昇温速度を２
   〜５００℃／秒とし、かつ最高到達温度を７５０〜９０
   ０℃とすることを特徴とする請求項１，２，３，４また
   は５の何れかに記載の方向性電磁鋼板の高精度制御製造
   法。