JPS6257689B2

JPS6257689B2 -

Info

Publication number: JPS6257689B2
Application number: JP26174084A
Authority: JP
Inventors: Masao Iguchi; Isao Ito
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1987-12-02
Also published as: JPS61139624A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）一方向性珪素鋼板の高磁束度、低鉄損化を有利
にもたらすように、２次再結晶焼鈍つまり最終仕
上焼鈍前の脱炭・１次再結晶焼鈍の際、鋼板表面
近傍に微小歪を附し、同時に不均一熱処理を施す
ことによりGoss方位の不均一２次再結晶粒を発
達させる手法の有用性に着目して、高磁束密度・
低鉄損一方向性珪素鋼板の有利な製造方法を提案
するものである。一方向性珪素鋼板は変圧器その他電気機器の鉄
心材料として用いられるもので磁束密度（B₁₀値
で代表される）が高く、鉄損（W17／50値で代表
される）が低いことが要求される。このような一
方向性珪素鋼板はN.P.Gossによつて２段冷延法
が提案されて以来、その後のおびただしい発明・
改善がなされ、今日では磁束密度B₁₀値が1.89T以
上で、鉄損W17／50値が1.05W／Kg以下の低い鉄
損を有する一方向性珪素鋼板が製造されるように
なつた。しかしながらエネルギー危機を境にしてより鉄
損の低い一方向性珪素鋼板の製造がきわめて急勢
の問題となつて来た。特に最近では殴米を中心にして超低鉄損一方向
性珪素鋼板についてはボーナスを附する制度
（Loss Evoluation System）が普及して来てい
る。このような鉄損を低下させる方法として珪素
鋼中のSi含有量を高める。製品板厚を薄くす
る。鋼板の純度を高める。製品の２次再結晶
粒のGoss方位集積度を低下させないで細粒の２
次再結晶粒を発達させる。等が考えられている。まずの場合、通常Si含有量3.0％より増加し
たり、の場合通常製品板厚0.35，0.30mmより薄
い0.23，０，20mmにしたりすると、２次再結晶組
織が不均一となり、Goss方位集積度が低下する
問題が生じる。また通常よりSi含有量を増加させ
た場合、熱間ぜい化が顕著となり、スラブ加熱あ
るいは熱間圧延途中で熱間割れを生じ、製品の表
面性状が著しく劣化してしまう。一方の鋼板の純度あるいはの方向性の改善
に関しては現在極限と考えられる所まで来てい
る。例えば現行製品の２次再結晶粒のGoss方位
は圧延方向に平均３゜〜４゜以内に集積してお
り、このように高度に集積した結晶粒径をさらに
小さくすることは冶金学上きわめて困難とされて
いる。（従来の技術）このような状況下で、低鉄損一方向性珪素鋼板
の製造開発を行なうために、素材成分から被膜処
理工程に至る各諸工程の根本的な再検討が望まれ
ていた。このためインヒビター成分の異なる数多
くの小型鋼塊を溶製し、試験実験から開始した。
その結果、従来一方向性珪素鋼に全く用いられな
かつたMoを微量添加（特公昭57−14737号および
特公昭56−4613号公報参照）することにより、永
年の懸案であつたSi量を増加させた状況下におい
て製品の表面性状の改善（特公昭58−32215号お
よび特公昭58−33298号各公報参照）が可能とな
り、しかも低鉄損に有利な細粒の２次再結晶粒を
発達させることができること｛井口征夫、伊藤
庸：日本金属学会会報、23（1984）、276｝さらに
微量Moを添加した珪素鋼では薄型で密着性の優
れた下地被膜（特願昭58−100318号明細書）を形
成させることができることなどが見出された。このような知見により製品の磁気特性および表
面性状は大巾に改善されたがまだ充分な状態とは
いえない。これとは別に特公昭57−2252号公報にはAl添
加一方向性珪素鋼板の仕上焼鈍後の鋼板表面に圧
延方向とほぼ直角にレーザービームを数mm間隔に
照射し鋼板表面に局部高転位密度領域を導入する
ことにより磁区の幅を微細化し鉄損を低減する方
法が提案されている。この製造方法は磁区幅を微
細化して鉄損の低減を図るものであつて、均しく
実用的でありかつ鉄損低減効果も優れているが、
鋼板の打抜き加工、剪断加工や巻き加工後の歪取
り焼鈍やその他コーテイングの焼付け処理の如き
熱処理によつて塑性ひずみ導入による効果が減殺
される欠点がある。ごく最近特開昭59−100221号公報および同昭59
−100222号公報には、一方向性珪素鋼の最終仕上
焼鈍前の時点において鋼板ストリツプに対して局
部焼なまし処理を施して大きい１次再結晶領域を
作ることにより不均質の２次再結晶粒を発達させ
る方法が提案されている。この製造方法はレーザ
ービームによる人工粒界導入法と異なり、歪取り
焼鈍によつて磁気特性が劣化しないため画期的な
製造方法であるが、鋼板中で大きい１次再結晶の
局部領域を安定して作り出すにはまだかなり問題
が残されている。（発明が解決しようとする問題点）発明者らは以前から冶金学的な手法を有効利用
することにより、鉄損を向上させる模索実験のよ
り詳細な研究を継続している。すなわち発明者ら
はより高い磁束密度でしかもより低い鉄損値を示
す一方向性珪素鋼板を得るには、従来からのＸ線
回析による調査検討だけでは現象論的な考察しか
できず不充分であるため、本発明者らが特開昭55
−33660号、実開昭55−383349号各公報にて提案
したような走査電子像を用いた透過コツセル装置
の開発を進め、この装置の使用により一方向性珪
素鋼板の途中工程から採取した熱延板、中間焼鈍
板、脱炭・１次再結晶板さらに初期２次再結晶板
等を詳細に調査した結果、次に列記するような新
規な知見を得た。 (1) （110）〔001〕方位の２次再結晶粒の２次再
結晶核の発生源は熱延板表面から約1/10深さに
存在する（110）〔001〕方位伸長粒中の歪の存
在しない小領域から起こる。また珪素鋼中に少
量のMoを添加すると熱延板表面近傍の（110）
〔001〕方位の２次再結晶核発生頻度は従来材に
比べて約３倍高くなる。 (2) （110）〔001〕方位の２次再結晶核発生は熱
延からのストラクチヤ・メモリーにより１次冷
延→中間焼鈍→２次冷延→脱炭・１次再結晶焼
鈍工程へと受け継がれ、鋼板表面から30〜50μ
ｍ深さにおいて優先的に起こる。 (3) 脱炭・１次再結晶焼鈍後の２次再結晶核は数
個の（110）〔001〕方位の１次再結晶粒が合体
してできた大きな集合体の結晶粒で、マトリツ
クス粒の２〜６倍である。またこの（110）
〔001〕方位の大きな１次再結晶粒の集合体は圧
延方向に長く延びた特定領域内で群落として優
先生成するのが特徴である。 (4) ２次再結晶焼鈍初期において（110）〔001〕
方位の大きな結晶粒の集合体が一つの大きな結
晶粒として優先成長する。以上のような知見に基づいて発明者らは良好な
（110）〔001〕方位の２次再結晶核発生およびその
途中工程の２次再結晶核の継承がどうあるべきか
について素材成分から製鋼、加熱、熱延、冷延お
よび焼鈍に至る根本的な検討を加えた。（問題点を解決するための手段）その結果、２次再結晶焼鈍前の脱炭．１次再結
晶焼鈍時に鋼板表面に微小歪を附し、同時に不均
一熱処理を施すことによりGoss方位の不均一２
次再結晶粒を発達させることにより磁束密度で低
鉄損の一方向性珪素鋼板の製造が可能であること
を発見し、この発明を完成するに至つたものであ
る。この発明は一方向性珪素鋼熱延板を１回以上の
冷延過程、脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍ならびに
最終仕上焼鈍過程に供する一方向性珪素鋼板の製
造方法において、脱炭．１次再結晶焼鈍時の鋼板
表面近傍に微小歪を附し、同時に複数の凹凸ロー
ルによる、該凹凸ロールをバツクアツプする高温
ロールからの温度転写により圧延方向にほぼ直角
方向に0.1〜５mm幅、１〜20mm間隔にて不均一熱
処理を施すことによりGoss方位の不均一２次再
結晶粒を発生させることを特徴とする高磁束密
度・低鉄損一方向性珪素鋼板の製造方法である。この発明の構成は次のように展開される。たと
えば、C0.045％，Si3.40％，Se0.020％，Mn0.067
％，Sb0.025％，Mo0.025％を含有する鋼塊を熱
延して2.2mm厚とし、その後900℃で３分間均一化
焼鈍後、950℃で３分間の中間焼鈍をはさんで２
回の冷間圧延を行ない0.3mm厚の最終冷延板と
し、その後820℃湿水素雰囲気中で脱炭・１次再
結晶焼鈍するがこの際に、第１図の模式図に示す
ように鋼板にレベラー方式で微小歪を附し、而つ
不均一熱処理｛この熱処理は圧延方向に直角に巾
２mm、間隔６mmで４本の凹凸ロールでそれらをバ
ツクアツプする高温ロールから温度転写（800〜
850℃）｝を施す。その後、鋼板表面上にMgOを主成分とする焼
鈍分離剤を塗布した後、850℃で50時間の２次再
結焼鈍および1180℃で５時間水素中で純化焼鈍を
施し製品とする。磁気特性比較のため、脱炭・１次再結晶焼鈍時
にレベラーによる微小歪のみを附与した場合、あ
るいは不均一熱処理のみを施した場合の実験も同
時に行なつた。これらの一連の実験結果による製
品の磁気特性を表１に示す。

【表】表１から明らかなように、 (a)の条件のレベラーで微小歪を導入すると同時
に不均一熱処理した場合の磁気特性はB₁₀が
1.92T，W17／50が0.96W／Kgと極端に良好であ
ることがわかる。 (b)の条件のレベラーによる微小歪の導入又は(c)
の条件の不均一熱処理の磁気特性は、B₁₀が
1.91T，W17／50が1.00〜1.01W／Kgで比較材
（B₁₀が1.90T，W17／50が1.05W／Kg）よりも良
好ではあるが、(a)の条件にくらべて磁気特性が悪
い。（作用）このような鋼板表面近傍に微小歪を導入すると
同時に不均一熱処理を施したときの顕著な鉄損向
上の理由は、脱炭・１次再結晶焼鈍時に鋼板表面
近傍に優先生成した（110）〔001〕方位の２次再
結晶粒の核に微小歪を与えると同時に不均一焼鈍
において高温領域の（110）〔001〕方位結晶粒中
の歪エネルギーの解放を早くさせて（110）
〔001〕方位結晶粒を粗大化促進領域と（110）
〔001〕方位結晶粒の粗大化遅滞領域を作り出すこ
とより（110）〔001〕方位の２次再結晶粒の不均
一化が促進されたために鉄損の極めて低い製品が
得られたと考えられる。以上、この発明をいくつかの先行技術と対比し
て説明したところから明らかなように、この発明
の構成は、先行の諸公知技術と発想の基本を異に
するものであつて、それによつて得られる特性向
上効果もはるかにすぐれていることがわかる。次にこの発明の製造工程限定条件について述べ
る。この発明では従来公知の一方向性珪素鋼素材
成分、例えば、 (1) C0.01〜0.06％，Si2.0〜4.0％，Mn0.01〜0.2
％，Mo0.005〜0.05％，Sb0.005〜0.25％，Ｓあ
るいはSeを0.005〜0.05％含有する組成、以下同様に、 (2) C0.01〜0.08％，Si2.0〜4.0％，Mn0.01〜0.2
％，Al0.01〜0.05％，S0.005〜0.05％，N0.001
〜0.01％を含有する組成、 (3) C0.01〜0.06％，Si2.0〜4.0％，Mn0.01〜0.2
％，ＳあるいはSeを0.005〜0.05，B0.0003〜
0.0040％，Cu0.1〜1.0％，N0.001〜0.01％を含
有する組成、 (4) C0.001〜0.015％，Si2.0〜4.0％，Mn0.005〜
0.05％，S0.001〜0.015％，Al0.01〜0.05％，
N0.001〜0.01％を含有する組成、 (5) C0.01〜0.06％，Si2.0〜4.0％，Mn0.01〜0.2
％，Sb0.005〜0.25％，ＳあるいはSeを0.005〜
0.05％含有する組成あるいは、 (6) C0.01〜0.06％，Si2.0〜4.0％，Mn0.01〜0.2
％，ＳあるいはSeを0.005〜0.05％含有する組
成などいずれもが適用可能である。これらの珪素鋼素材成分を公知の方法で加熱、
熱延して通常２〜４mm厚程度の熱延板とする。次に熱延板は通常800〜1100℃で均一化焼鈍を
したあと、冷延される。冷延は１回の圧延で最終
板厚とする１回冷延法かまたは850〜1050℃の中
間焼鈍をはさんで２回の圧延を施し、最初の圧下
率は50％から80％程度、最終の圧下率は50％から
85％程度で0.2mmから0.35mm厚の最終板厚とする
２回冷延法のいずれでもよい。なお、通常仕上り
板厚は、0.3mmとされることが多い。最終冷延を終り、製品板厚に仕上げた鋼板は、
表面脱脂後750〜850℃の温度範囲で湿水素中で脱
炭・１次再結晶焼鈍を施される。この発明では鋼板表面近傍に微小歪を導入する
こと、またそれと同時に鋼板上に不均一熱処理を
施すことを必須とする。まず微小歪導入に関しては数％の歪となるスキ
ンパスのような圧延方法では磁気特性がむしろ劣
化するので、微小ひずみ導入方法は例えば第１図
のＡからＨまでに示すようなロール径50〜200mm
程度のレベラー方式による微小歪（圧延歪で0.5
％以下）であれば充分であり、その他公知のいず
れの微小歪導入法を用いてもよい。このような微
小歪を導入するとともにこの発明では鋼板上に不
均一熱処理を行なうことが必須であるが、鋼板に
このような熱処理を行なうには、例えば第１図の
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに示すような径50〜200mm程度の
ロール表面に圧延方向にほぼ直角方向になるよう
に凹凸を付してロールを使用し、これらをバツク
アツプする斜線で示すＩ〜Ｌの高温度のロールか
ら転写させる方法で行なうのが理想的であり、こ
の不均一熱処理領域は0.1〜５mm幅，１〜20mm間
隔であれば２次再結晶核の不均一成長を促進する
のに有効である。このような処理を施した後、鋼板表面にMgO
を主成分とする焼鈍分離剤を塗布したあと、２次
再結晶焼鈍が施される。この２次再結晶焼鈍は、
（110）〔001〕方位の２次再結晶粒を充分発達させ
るため施されるもので、通常箱焼鈍によつて直ち
に1000℃以上に昇温し、その温度に保持すること
によつて行なわれる。この２次再結晶焼鈍は
（110）〔001〕方位に高度に揃つた２次再結晶粒を
発達させるために820℃から900℃の低温で保定焼
鈍する方が有利であるが、そのほか例えば0.5〜
15℃／ｈの昇温速度の徐熱焼鈍でも良い。次にこの発明の実施例について説明する。実施例１ C0.046％，Si3.38％，Mn0.062％，Se0.021％，
Mo0.035％，Sb0.020％を含み残部実質的にFeよ
りなる組成のスラブを熱延して2.6mm厚の熱延板
とした。この熱延板に900℃で３分間の均一焼鈍
を施した後、950℃で３分間の中間焼鈍をはさん
で２回の冷間圧延を行なつて0.3mmおよび0.23mm
厚の最終冷延板とした。その後、820℃湿水素中
で脱炭・１次再結晶焼鈍時に、第１図の方法により微小歪を導入すると同時に
不均一熱処理を施した後、鋼板表面上にMgOを
主成分とする焼鈍分離剤を塗布した。その後、
850℃で50時間の２次再結晶焼鈍と、水素中で
1180℃で５時間の純化焼鈍を施した。そのときの
製品の磁気特性は次のようであつた。 0.30mm厚の製品 B₁₀：1.92T，W17／50：
0.96W／Kg 0.23mm厚の製品 B₁₀：1.91T，W17／50：
0.76W／Kg 実施例２ C0.05％，Si3.25％，Mn0.082％，S0.020％，
Al0.025％，Cu0.08％，Sn0.02％を含み残部実質
的にFeよりなる組成のスラブを熱延して2.0mm厚
の熱延板とした。その後、1050℃で３分間の均一
化焼鈍後急冷処理を施した後、約250℃で温間圧
延して0.23mm厚の最終冷延板とした。ついで850
℃湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍時に、第１図
の方法により微小歪を導入すると同時に不均一熱
処理を施した後、鋼板表面上にMgOを主成分と
する焼鈍分離剤を塗布した。その後850℃から
1050℃まで６℃／hrで昇温して２次再結晶焼鈍を
施した後、1200℃で10時間乾水素中で純化焼鈍を
施した。そのときの製品の磁気特性は次のようで
あつた。 B₁₀：1.93T，W17／50：0.78W／Kg 実施例３ C0.046％，Si3.26％，Mn0.049％，S0.028％，
B0.0029％，Cu0.3％，N0.0049％を含み、残部実
質的にFeよりなる珪素鋼スラブを1320℃で４時
間加熱後熱延して1.8mm厚の圧延板とした。その
後1050℃で30分間の均一化焼鈍を施して後、１回
強冷延を行なつて0.30mm厚の最終冷延板とした
後、その後800℃の湿水素中で脱炭・１次再結晶
焼鈍後に、第１図の方法により微小歪を導入する
と同時に不均一熱処理を施した後、鋼板表面上に
MgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した。そ
の後820℃から５℃／hrで1050℃まで昇温して２
次再結晶させた後、1200℃で８時間乾H₂中で純
化焼鈍を施した。そのときの磁気特性は次のよう
であつた。 B₁₀＝1.92T，W17／50＝0.97W／Kg 実施例４ C0.009％，Si3.18％，Mn0.045％，S0.008％，
Al0.028％，N0.0069％を含み、残部実質的にFe
よりなる珪素鋼スラブを1230℃で６時間加熱後、
熱延して2.0mm厚の熱延板とした。その後980℃で
３分間の均一化焼鈍後急冷処理した後約300℃で
温間圧延を施して0.30mm厚の最終冷延板とした。
ついで830℃の湿水素中で脱炭・１次再結晶焼鈍
時に、第１図の方法により微小歪を導入すると同
時に不均一歪を導入した後、温度傾斜炉（1220℃
の最高温度）の中へ鋼板を、温度勾配30℃／cm，
10cm／hrで降下させて２次再結晶させた後、1200
℃で８時間乾H₂で純化焼鈍を行なつた。そのと
きの製品の磁気特性は次のようであつた。 B₁₀＝1.96T，W17／50＝0.99W／Kg 実施例５ C0.043％，Si3.26％，Mn0.066％，Sb0.023％，
Se0.020％を含み、残部実質的にFeよりなる珪素
鋼スラブを1390℃で４時間加熱後、熱延して2.4
mm厚の熱延板とした、その後950℃で３分間の中
間焼鈍をはさんで２回の冷延圧延を施して0.27mm
厚の最終冷延板とした。その後820℃の湿水素中
で脱炭・１次再結晶焼鈍を施した後、第１図に示
す方法により微小歪を導入すると同時に、不均一
熱処理を施した後、鋼板表面上にMgOを主成分
とする焼鈍分離剤をスラリー塗布した。その後
850℃で40時間の２次再結晶焼鈍後、ひきつづき
1180℃で６時間乾H₂中で純化焼鈍を行なつた。
そのときの製品の磁気特性は次のようであつた。 B₁₀＝1.91T，W17／50＝0.91W／Kg 実施例６ C0.039％，Si3.21％，Mn0.062％，S0.018％を
含み、残部実質的にFeよりなる熱延板（2.4mm
厚）を900℃で３分間の中間焼鈍をはさんで２回
の冷間圧延を施して0.3mm厚の最終冷延板とし
た。その後800℃湿水素中で脱炭・１次再結晶焼
鈍時を行なつた後、第１図の方法により微小歪を
導入すると同時に不均一熱処理を施した後、鋼板
表面上にMgOを主成分とする焼鈍分．剤を塗布
した。その後850℃で50時間の２次再結晶焼鈍と
水素中で1200℃で８時間の純化焼鈍を施した。そ
のときの製品の磁気特性は次のようであつた。 B₁₀＝1.90T，W17／50＝1.10W／Kg

【図面の簡単な説明】

第１図は微小歪導入と同時に不均一熱処理を行
なう方法を示す模式図である。

Claims

【特許請求の範囲】１一方向性珪素鋼熱延板を１回以上の冷延過
程、脱炭を兼ねる１次再結晶焼鈍ならびに最終仕
上焼鈍過程に供する一方向性珪素鋼板の製造方法
において、脱炭・１次再結晶焼鈍時の鋼板表面近傍に微少
歪を附し、同時に複数の凹凸ロールによる、該凹凸ロール
をバツクアツプする高温ロールからの温度転写に
より圧延方向にほぼ直角方向に0.1〜５mm幅、１
〜20mm間隔にて不均一熱処理を施すことにより
Goss方位の不均一２次再結晶粒を発生させるこ
とを特徴とする高磁束密度・低鉄損一方向性珪素
鋼板の製造方法。