JPH10140240A

JPH10140240A - コイル長手方向の磁気特性の安定した無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH10140240A
Application number: JP8295534A
Authority: JP
Inventors: Ryutaro Kawamata; 竜太郎川又; Takeshi Kubota; 猛久保田; Yasushi Miyagi; 康司宮城; Shiro Tadokoro; 史郎田所
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は磁束密度が高く、鉄損の低い無方向
性電磁鋼板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼中に重量％で、0.10％＜Si≦4.00％、
0.10％≦Mn≦1.00％、 C≦0.0050％、 N≦0.0050％、 S
≦0.0050％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物
からなるスラブを用い、熱間圧延し熱延板とし、１回の
冷間圧延を行い、次いで仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁
鋼板の製造方法において、粗圧延後のシートバーを仕上
熱延前に先行するシートバーに接合し、複数のシートバ
ーを連続して仕上熱延に供するとともに、先頭のシート
バーおよび最後端のシートバーを除いた中間のシートバ
ーの仕上熱間圧延を、下記（１）式を満足する条件で行
うことを特徴とするコイル長手方向の磁気特性の安定し
た無方向性電磁鋼板の製造方法。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器の鉄心材
料として用いられる、磁束密度が高い無方向性電磁鋼板
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器、特に無方向性電磁鋼板
がその鉄心材料として使用される回転機および中、小型
変圧器等の分野においては、世界的な電力、エネルギー
節減、更にはフロンガス規制等の地球環境保全の動きの
中で、高効率化の動きが急速に広まりつつある。このた
め、無方向性電磁鋼板に対しても、その特性向上、すな
わち、高磁束密度かつ低鉄損化への要請がますます強ま
ってきている。

【０００３】無方向性電磁鋼板の磁気特性はその成分は
もちろんの事、スラブ加熱から粗圧延、仕上げ熱延、冷
却、巻取に至る熱延工程の影響を受ける。これは、熱延
工程の条件が無方向性電磁鋼板中の析出物の形態に影響
を及ぼすからである。

【０００４】微細な析出物が多量に存在すると、熱延結
晶組織が微細化し、圧延後の再結晶集合組織が変化して
磁束密度が著しく低下するとともに、仕上げ焼鈍後の粒
成長が妨げられ、鉄損が増大し、成品の磁気特性が悪化
する。

【０００５】また、スラブ加熱では加熱炉内でスラブを
保持するスキッドの部分とスキッド間の部分とでは温度
履歴が異なるため、熱延鋼板の析出物の分布状態がスト
リップ長手方向で変動し、製品の磁気特性がコイル長手
方向で変動するという課題があった。

【０００６】このため特公平５−７１６５２号公報に
は、粗圧延後のシートバーを９５０℃以上１１５０℃以
下の温度で３０秒以上６分以下保持することにより、析
出物を無害化する技術が、また、特開平８−９２６４３
号公報には、粗圧延後のシートバーをコイル状に巻取
り、析出処理を行うことで析出物の無害化を図る技術が
開示されている。これらの技術によればスキッドマーク
と呼ばれるコイル長手方向の磁気特性の変動はある程度
抑制することが可能である。しかしながら、コイル先頭
部、コイル中間部、コイル尾部のような更に長周期のコ
イル長手方向の磁気特性の変動を回避することは容易で
はなく、素材特性の要求の異なる需要家に対して一本の
コイルを切り分けて出荷せねばならない場合が生じ、コ
ストの増大を招いていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
無方向性電磁鋼板のコイル長手方向の磁気特性の変動を
抑制し、安定した無方向性電磁鋼板の製造技術の提供を
目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこのように
無方向性電磁鋼板の磁気特性がコイル長手方向で変動す
る原因を解明すべく、熱延技術に注目して検討を重ね
た。一般に仕上げ熱延においてはシートバーの仕上圧延
機への咬み込みの安定性を確保するために、始めは圧延
速度を下げて熱延し、ストリップが仕上げ熱延スタンド
を通過してコイラーに巻取られ始めるまで圧延速度は増
加する。従来の熱延技術ではシートバー毎に仕上げ熱延
スタンドへの咬み込み、圧延速度の加速を繰り返してい
たが、この圧延速度の変化に伴う材料の歪み速度の変動
が製品の磁気特性に大きな影響を及ぼしていることを発
明者らは突き止めた。従来は圧延安定性の観点から仕上
げ熱延の圧延速度を制御することはあっても、成品の磁
気特性制御の観点から仕上げ熱延の圧延速度を検討する
試みはほとんどなされなかった。

【０００９】発明者等は従来技術のこのような熱間圧延
に対する考え方について見直しを行い、安定した成品磁
気特性を有する無方向性電磁鋼板の製造の観点から検討
を重ねた結果、無方向性電磁鋼板の仕上熱延における、
歪速度の制御が製品磁気特性の制御の大きな鍵であるこ
とを見出した。

【００１０】この目的のために、粗圧延後のシートバー
を仕上熱延前に先行するシートバーに接合し、複数のシ
ートバーを連続して仕上熱延に供するとともに、咬み込
み部分の先頭および尻抜け部分の最後端のシートバーを
除いた中間のシートバーの仕上熱間圧延を、最大歪速度
に対する最低歪速度の比率を８０％以上に制御すること
により、コイル長手方向の磁気特性の変動を制御しうる
ことを見出し、発明の完成に至った。

【００１１】すなわち本発明の要旨とするところは、以
下の通りである。 (1)鋼中に重量％で、０．１０％＜Ｓｉ≦４．００％、０．１０％≦Ｍｎ≦
１．００％、Ｃ≦０．００５０％、Ｎ≦０．００５０％、Ｓ≦０．０
０５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるス
ラブを用い、熱間圧延し熱延板とし、１回の冷間圧延を
行い、次いで仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造
方法において、粗圧延後のシートバーを仕上熱延前に先
行するシートバーに接合し、複数のシートバーを連続し
て仕上熱延に供するとともに、先頭のシートバーおよび
最後端のシートバーを除いた中間のシートバーの仕上熱
間圧延を、下記（１）式を満足する条件で行うことを特
徴とするコイル長手方向の磁気特性の安定した無方向性
電磁鋼板の製造方法。

【数２】 (2)鋼中に重量％で、更に０．１０％≦Ａｌ≦２．００
％を含有することを特徴とする前項(1) 記載のコイル長
手方向の磁気特性の安定した無方向性電磁鋼板の製造方
法。 (3)１回目の冷間圧延後、仕上げ焼鈍を施し、更に２％
以上２０％以下のスキンパス圧延を施す前項(1) 或いは
(2) 記載のコイル長手方向の磁気特性の安定した無方向
性電磁鋼板の製造方法。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。まず、成分について説明する。Ｓｉ：Ｓｉは鋼板の固有抵抗を増大させ渦流損を低減さ
せ、鉄損値を改善するために添加される。Ｓｉ含有量が
０．１０％以下であると本発明が目的とする低鉄損無方
向性電磁鋼板に必要な固有抵抗が十分に得られないので
０．１０％を上回る量を添加する必要がある。一方、Ｓ
ｉ含有量が４．００％を超えると圧延時の耳割れが著し
く増加し、圧延が困難になるので４．００％以下とする
必要がある。

【００１３】Ａｌ：Ａｌも、Ｓｉと同様に、鋼板の固有
抵抗を増大させ渦電流損を低減させる効果を有し、必要
に応じて添加する。本発明が目的とする低鉄損高磁束密
度無方向性電磁鋼板を得るためには、０．１０％以上添
加することが望ましい。また、Ａｌ含有量が２．００％
を超えると、磁束密度が低下し、コスト高ともなるので
添加する場合は２．００％以下とする。一方、鋼中のＡ
ｌ含有量が０．１０％未満であっても本発明の効果はな
んら損なわれるものではない。

【００１４】Ｍｎ：Ｍｎは、Ａｌ，Ｓｉと同様に鋼板の
固有抵抗を増大させ渦電流損を低減させる効果を有す
る。この目的のため、Ｍｎ含有量は０．１０％以上とす
る必要がある。一方、Ｍｎ含有量が１．００％を超える
と熱延時の変形抵抗が増加し熱延が困難となるととも
に、熱延後の結晶組織が微細化しやすくなり、製品の磁
気特性が悪化するので、Ｍｎ含有量は１．００％以下と
する必要がある。

【００１５】Ｃ：Ｃ含有量が０．００５０％を超えると
使用中の磁気時効により鉄損が悪化して使用時のエネル
ギーロスが増加するため、０．００５０％以下に制御す
ることが必要である。

【００１６】ＳおよびＮ：Ｓ，Ｎは熱間圧延工程におけ
るスラブ加熱中に一部再固溶し、熱間圧延中にＭｎＳ等
の硫化物、ＡｌＮ等の窒化物を形成する。これらが存在
することにより熱延組織の粒成長を妨げるとともに仕上
げ焼鈍時の結晶粒成長を妨げ鉄損が悪化するのでＳは
０．００５０％以下、Ｎは０．００５０％以下にする必
要がある。

【００１７】Ｍｎ含有量とＳ含有量の関係：Ｍｎ添加量
とＳ含有量の関係は仕上げ熱延前の高温のシートバー接
合部の強度確保の点からもきわめて重要である。なぜな
ら、低融点の硫化物が結晶粒界に存在することによるシ
ートバー接合部の熱間脆化を防止するために、ＭｎとＳ
との重量濃度の比であるＭｎ／Ｓの値を２０以上とする
ことが必要であるからである。本発明に規定する成分範
囲では、Ｍｎ含有量が０．１０％以上であり、Ｓ含有量
は０．００５０％以下であるので、Ｍｎ／Ｓの値は２０
以上に保たれ、この観点からは問題がない。

【００１８】また、製品の機械的特性の向上、磁気的特
性、耐錆性の向上あるいはその他の目的のために、Ｐ，
Ｂ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｕの１種または２種以
上を鋼中に含有させても本発明の効果は損なわれない。

【００１９】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。仕上熱延時の歪速度の変動がコイル長手方向の成品
磁気特性に与える影響を調査するため下記の様な実験を
行った。表１に示す成分の鋼を溶製し粗圧延により板厚
５０mmのシートバーとした。

【００２０】

【表１】

【００２１】仕上げ熱延中の歪速度の変動と成品磁気特
性の変動との関係を調査するために、粗圧延後のシート
バーを先行するシートバーに接合し、連続して仕上げ熱
延を行い、途中歪速度を変更して得られた成品板の磁気
特性と歪速度との関係を調べた。仕上げ熱延最終スタン
ドの圧延速度は最大で１１００ｍ/minとし、パススケジ
ュールは圧延中一定で、最終パス圧下量は２０％とし
た。仕上熱延終了温度は８６０℃とし、２．５mm厚に仕
上げ水冷して６５０℃で巻取った。これを酸洗、冷延し
０．５０mm厚とし、脱脂した後、７５０℃、３０秒焼鈍
し、エプスタイン試料を切断して磁気特性を測定した。

【００２２】歪み速度の異なる位置からエプスタイン試
料を採取し、磁気特性との関係を調べた。測定結果を図
１、図２に示した。図１、図２によれば、歪み速度の変
動を（最終スタンドの最低歪み速度）／（最終スタンド
の最大歪み速度）を０．８０以上１．００以下、すなわ
ち、２０％以内に抑制することにより、磁束密度、鉄損
の変動が抑制されていることが分かる。

【００２３】以上の実験から示されるように、仕上熱延
における圧延速度の変動を抑制して極力一定の歪み速度
で圧延を行うようにすることにより、コイル長手方向の
磁気特性が安定した無方向性電磁鋼板の製造が可能であ
る。

【００２４】最先端のシートバーと最後端のシートバー
は咬み込み部分と尻抜け部分の圧延を安定させるため
に、歪み速度が最大歪み速度の８０％を下回っても良い
が、もちろんそれらの部分の歪み速度も最大歪み速度の
８０％以上であることが好ましい。また、シートバー接
合部分は圧延安定性の確保のために若干歪み速度を減速
する必要があるが、この減速を抑制し、最大歪み速度の
８０％以上にする必要がある。歪み速度の評価は仕上げ
熱延機の最終スタンドで行う。最大速度と最低速度の比
が０．８０を下回ると、コイル長手方向の磁気特性の変
動が大きくなるので、０．８０以上にする。

【００２５】なお、歪み速度の計算は下記の式によって
行う。ここで、ｒは圧下率％／１００、ｎはロールの回
転数(rpm) 、Ｒは圧延ロール半径（mm）、Ｈ₀は圧延前
の板厚（mm）である。歪み速度＝ (２πｎ／ (６０ｒ^0.5)) (Ｒ／Ｈ₀) ^0.5
ln (１／ (１−ｒ)) また、圧延中のパススケジュールを一定とする場合、歪
み速度の代わりに圧延速度を用いて本発明の構成要件を
評価しても良い。

【００２６】仕上げ圧延温度については特に規定しない
が、７５０℃以上１２００℃以下が好ましい。その理由
は、仕上げ圧延温度が７５０℃を下回ると圧延反力が大
きくなりすぎ圧延が困難になるためであり、１２００℃
を上回るようであるとシートバー接合部の圧延が不安定
にになるからである。このため本発明の仕上げ圧延温度
は７５０℃以上１２００℃以下が好ましい。ここで仕上
げ圧延温度とは、仕上げ圧延開始から終了までの温度を
指して言う。更に、本発明による歪み速度の制御を一層
効果あるものとし、コイル長手方向に安定した磁気特性
を得るためには、仕上げ熱延終了温度の変動は７０℃以
内に抑制することが好ましい。

【００２７】前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製
され連続鋳造あるいは造塊−分塊圧延により製造され
る。鋼スラブは公知の方法にて加熱される。このスラブ
に熱間圧延を施し所定の厚みとする。スラブは一旦室温
まで冷却後再加熱により熱延に供しても良いし、連鋳機
にて鋳造後、２００℃以上の温片の状態で加熱炉に装入
しても良い。また、連鋳機にて鋳造後、スラブを冷却す
ることなく直送し、熱延を施しても良い。

【００２８】このスラブに熱間圧延を施し所定の厚みと
する。熱延板は一回の冷間圧延と連続焼鈍により製品と
する。また更にスキンパス圧延を付加して製品としても
良い。スキンパス圧延率は２％未満ではその効果が得ら
れず、２０％超では磁気特性が悪化するため２％以上か
ら２０％以下とする。

【００２９】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。［実施例１］表２に示した成分を有する無方向性電磁鋼
用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延機により厚み
５０mmの粗バーに仕上げ、その後、仕上げ熱延機により
２．５mmに仕上げた。仕上げ熱延中の歪み速度の変動を
抑制するために、粗圧延後のシートバーを先行するシー
トバーに接合し、連続して仕上げ熱延を行った。中間の
シートバーの最大圧延速度は仕上げ熱延最終スタンドで
１２００ｍ/minとし、パススケジュールは一定で圧延を
行った。また、中間のシートバーの最低圧延速度が最大
圧延速度を２０％を超えて下回らないように制御し、歪
み速度の変動を抑制した。また、最終スタンドの圧下率
は２０％で一定とした。

【００３０】比較材は粗圧延後のシートバーを単独で仕
上げ熱延に供した。この際、パススケジュールは圧延中
一定としたが、シートバーの咬み込みを安定させるた
め、仕上圧延開始時には最終スタンドの圧延速度が８０
０ｍ/minとし、その後加速して定常状態では１２００ｍ
/minで仕上げ熱延を行い、シートバー最後端部分の圧延
速度は１０００ｍ/minとした。本実施例ではパススケジ
ュールを一定としたことにより、圧延中の歪み速度の変
動は圧延速度の変動により評価することが可能である。

【００３１】仕上熱延終了温度は８６０℃で２．５mm厚
に仕上げ水冷して６５０℃で巻取った。これを酸洗、冷
延し０．５０mm厚とし、脱脂した後、７５０℃、３０秒
焼鈍し、エプスタイン試料を切断して磁気特性を測定し
た。エプスタイン試料は一本のシートバーの先端部にあ
たるコイルの端部から１００ｍの場所で採取したものを
Ｔ試料、コイル長手方向中心部で測定したものをＭ試
料、熱延終端側から１００ｍの場所で採取したものをＢ
試料とし、本発明例では中間のシートバーより、比較例
では１本のシートバーの各部より採取した。磁束密度、
鉄損を測定した結果を表３に示す。このように仕上げ熱
延時の歪み速度の変動を抑制したことにより、コイル長
手方向の磁気特性の変動の少ない無方向性電磁鋼板を得
ることが可能である。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】［実施例２］表４に示した成分を有する無
方向性電磁鋼用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延
機により厚み５０mmの粗バーに仕上げ、その後、仕上げ
熱延機により２．５mmに仕上げた。仕上げ熱延中の歪み
速度の変動を抑制するために、粗圧延後のシートバーを
先行するシートバーに接合し、連続して仕上げ熱延を行
った。中間のシートバーの最大圧延速度は仕上げ熱延最
終スタンドで１１５０ｍ/minとし、中間のシートバーの
最低圧延速度が最大歪み速度より２０％を超えて下回ら
ないように制御した。また、圧延中のパススケジュール
は一定とし、最終スタンドの圧下率は２０％で一定とし
た。

【００３５】比較材は粗圧延後のシートバーを単独で仕
上げ熱延に供した。この際、パススケジュールは圧延中
一定としたが、シートバーの咬み込みを安定させるた
め、仕上圧延開始時には最終スタンドの歪み速度が７５
０ｍ/minとし、その後加速して定常状態では１１５０ｍ
/minで仕上げ熱延を行い、シートバー最後端部分の圧延
速度は１０００ｍ/minとした。本実施例ではパススケジ
ュールを一定としたことにより、圧延中の歪み速度の変
動は圧延速度の変動により評価することが可能である。

【００３６】仕上熱延終了温度は８６０℃で２．５mm厚
に仕上げ水冷して６５０℃で巻取った。これを酸洗、冷
延し０．５０mm厚とし、脱脂した後、８００℃、３０秒
焼鈍し、エプスタイン試料を切断して磁気特性を測定し
た。エプスタイン試料は一本のシートバーの先端部にあ
たるコイルの端部から１００ｍの場所で採取したものを
Ｔ試料、コイル長手方向中心部で測定したものをＭ試
料、熱延終端側から１００ｍの場所で採取したものをＢ
試料とし、本発明例では中間のシートバーより、比較例
では１本のシートバーの各部より採取した。磁束密度、
鉄損を測定した結果を表５に示す。このように仕上げ熱
延時の歪み速度の変動を抑制したことにより、コイル長
手方向の磁気特性の変動の少ない無方向性電磁鋼板を得
ることが可能である。

【００３７】

【表４】

【００３８】

【表５】

【００３９】［実施例３］表６に示した成分を有する無
方向性電磁鋼用スラブを通常の方法にて加熱し、粗圧延
機により厚み５０mmの粗バーに仕上げ、その後、仕上げ
熱延機により２．５mmに仕上げた。仕上げ熱延中の歪み
速度の変動を抑制するために、粗圧延後のシートバーを
先行するシートバーに接合し、連続して仕上げ熱延を行
った。圧延中パススケジュールは一定とした。中間のシ
ートバーの最大圧延速度は仕上げ熱延最終スタンドで１
１５０ｍ/minとし、中間のシートバーの最低圧延速度が
それより２０％を超えて下回らないように制御した。ま
た、最終スタンドの圧下率は２０％で一定とした。

【００４０】比較材は粗圧延後のシートバーを単独で仕
上げ熱延に供した。この際、パススケジュールは圧延中
一定としたが、シートバーの咬み込みを安定させるた
め、仕上圧延開始時には最終スタンドの歪み速度が７１
０ｍ/minとし、その後加速して定常状態では１１５０ｍ
/minで仕上げ熱延を行った。シートバー最後端部分の歪
み速度は１０００ｍ/minとした。本実施例ではパススケ
ジュールを一定としたことにより、圧延中の歪み速度の
変動は圧延速度の変動により評価することが可能であ
る。

【００４１】仕上熱延終了温度は８７０℃で２．５mm厚
に仕上げ水冷して６５０℃で巻取った。これを酸洗、冷
延し０．５０mm厚とし、脱脂した後、９５０℃、４５秒
焼鈍し、エプスタイン試料を切断して磁気特性を測定し
た。エプスタイン試料は一本のシートバーの先端部にあ
たるコイルの端部から１００ｍの場所で採取したものを
Ｔ試料、コイル長手方向中心部で測定したものをＭ試
料、熱延終端側から１００ｍの場所で採取したものをＢ
試料とし、本発明例では中間のシートバーより、比較例
では１本のシートバーの各部より採取した。磁束密度、
鉄損を測定した結果を表７に示す。このように仕上げ熱
延時の歪み速度の変動を抑制したことにより、コイル長
手方向の磁気特性の変動の少ない無方向性電磁鋼板を得
ることが可能である。

【００４２】

【表６】

【００４３】

【表７】

【００４４】

【発明の効果】このように本願発明によれば、コイル長
手方向の磁気特性の安定した無方向性電磁鋼板を製造す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】成品の磁束密度と仕上げ熱延最終スタンドの歪
み速度との関係を示す図。

【図２】成品の鉄損と仕上げ熱延最終スタンドの歪み速
度との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田所史郎福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼中に重量％で、０．１０％＜Ｓｉ≦４．００％、０．１０％≦Ｍｎ≦１．００％、Ｃ≦０．００５０％、Ｎ≦０．００５０％、Ｓ≦０．００５０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなるス
ラブを用い、熱間圧延し熱延板とし、１回の冷間圧延を
行い、次いで仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造
方法において、粗圧延後のシートバーを仕上熱延前に先
行するシートバーに接合し、複数のシートバーを連続し
て仕上熱延に供するとともに、先頭のシートバーおよび
最後端のシートバーを除いた中間のシートバーの仕上熱
間圧延を、下記（１）式を満足する条件で行うことを特
徴とするコイル長手方向の磁気特性の安定した無方向性
電磁鋼板の製造方法。【数１】
【請求項２】鋼中に重量％で、更に０．１０％≦Ａｌ
≦２．００％を含有することを特徴とする請求項１記載
のコイル長手方向の磁気特性の安定した無方向性電磁鋼
板の製造方法。
【請求項３】１回目の冷間圧延後、仕上げ焼鈍を施
し、更に２％以上２０％以下のスキンパス圧延を施す請
求項１或いは２記載のコイル長手方向の磁気特性の安定
した無方向性電磁鋼板の製造方法。