JPS5833296B2 - 低鉄損、方向性けい素鋼板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、低鉄損、方向性けい素鋼板の製造法に関す
るものである。

鋼板を構成する結晶が（１１０）＜００１＞方位を有し
、圧延方向に磁化されやすい一方向性珪素鋼板は主とし
てトランスその他の電気機器の鉄心として使用され、そ
こに要求される磁気特性としては励磁特性と鉄損特性が
とくに良好であることが必要である。

特に近年省エネルギー省資源に対する社会的要請がます
ます強まり、電気機器使用時の電力損を特に重視した低
鉄損材料を待望する声が強い。

周知のように鉄損は渦流損と履歴損からなり、前者が全
体の％以上を占めることから主として渦流損の低減をは
かることが、効率的である。

そこで方向性を損うことなく、製品の２次粒径を微細に
する方法はとくに有利であり、発明者はこれを達成する
ため、種々検討を重ねた結果上として最終冷延時のロー
ル表面粗度さらにはこれに加えて圧延温度をコントロー
ルすることが特に有効であることを新たに知見してこの
発明を完成させた。

すなわちこの発明ではＳないしＳｅをインヒビターとし
て含有する一方向性けい素鋼板素材（以下単に素材とい
う）を最終冷延圧下率が５０％以上で冷延して最終製品
板厚とするに際し、最終冷延時のロール表面粗度が、０
．２〜２μであるダルロールをとくに用いて少なくとも
３０％の圧延を行うことであり、またこれに加えて、最
終冷延時の鋼板温度が５０〜４００℃の範囲になるよう
、この温度で少なくとも１回予熱ないし、中間加熱を加
えることがよりのぞましい。

この発明の方法はとくにＡｌＮをインヒビターとする一
方向性けい素鋼板のように一般に二次粒径の大きくなり
やすい素材に適用した場合に特に有効であり、なかでも
さらに製品板厚が０．１５〜０．２５ｍｍの範囲にある
一方向性珪素鋼薄板に適用するとその効果が一段と顕著
である。

この発明の開発成果を実験データにもとづき以下に詳し
く説明する。

まず第１図は最終冷延時のロール表面粗度と製品の平均
結晶粒径および鉄損の関係を示す図である。

素材はＣ：０．０４２％、Ｓｉ：３．１５％、Ｍｎ：０
．０７０％、 Ｓｅ ： ０．０２０％、 Ｓｂ ：０
．０３０％を含有する３、 Ｏｍｒｒｔｑ熱延板である
。

この素材は１次冷延で０．７０ｍｍの中間厚にした後９
５０℃で５間中間焼鈍を行ない次いで２次冷延で０．３
０ｍｍの製品に仕上げるに際し、ロール表面粗度が０，
１〜５μの６種のダルロールをつかって圧延したものを
比較した。

但し最終パスは表面粗度０．１μの平滑ロールで仕上げ
た。

この後８００°ＣＸ５ｍ１ｎの脱炭焼鈍と１２００℃×
１０Ｈｒ水素中の仕上焼鈍を施してえられた製品の平均
２次粒径および鉄損は第１図にみられるようにこの発明
の条件にかなう表面粗度０．２〜２μのロールで仕上げ
たものの方が２次粒径はより微細であって鉄損も低かっ
た。

次に第２図はとくにＡｌＮをもインヒビターとして含有
する場合で、２種の製品板厚０．２ ｍｍ。

０．３０ｍｍについて最終冷延時のロール表面粗度の影
響を示している、すなわちＣ：０．０４５％、Ｓｉ：３
．０８％、Ｍｎ：０．０８０％、Ｓ：０．０２６％、酸
可溶性ＡＩｊ ： ０．０２８％、Ｎ：０．００７５％
を含有する。

２．０朋厚熱延板を、１１００’Ｃ５ｍ１ｎ加熱後１回
の冷延で０．３０ｍｍおよび０．２０ｍｍの製品に仕上
げるに際し、ロールの表面粗度を第１図の場合と同様に
６種にわたり比較した。

第２図に示されるように、ロール粗度の影響は第１図の
場合より顕著で、ロール表面粗度が０．２〜２μの場合
に２次粒径が微細になり、低い鉄損がえられている。

特に製品板厚が薄い実線の場合にこの発明の効果が明瞭
であり、Ｗ１□１０＜０．９０Ｗ／ｋｇの製品が容易に
えられるのがわかる。

ちなみに製品厚が０．１５〜０．２５ｍｍと薄い低鉄損
方向性けい素鋼板の製造方法に関しては、すでに発明者
らが製品の２次粒径の微細化と表面皮膜中のフォルステ
ライト量をコントロールすることによってＷ１７１５ｏ
く０．９０Ｗ／ｋｇの低鉄損材かえられることを示して
はいるが、しかしその場合といえども、とくにインヒビ
ターとしてｋｌＮが含まれると２次粒径が粗大になり易
く、必ずしも安定して低鉄損材かえられないという欠点
について打開の途はなかったのである。

この発明の方法は、かような難点についても有利に解決
したもので方向性を損うことなく粒径を微細化し低鉄損
材が安定して得られるのが、大きな特徴である。

ここにロール粗度が０．２〜２μのダルロールで圧延す
ることによって２次粒径が微細になり、低鉄損材かえら
れることが示されたが、最終冷延のすべてを上記粗度の
ロールで圧延する必要はなく、通常最終冷延圧下率をと
くに５０％以上としてそのうち少なくとも３０％を占め
る間は上記の表面粗度を有するダルロールで圧延すれば
粒径微細化と低鉄損化の効果かえられるのである。

粗度の大きいロールで圧延すると当然ながら冷延板表面
の平滑性は悪くなる。

一方最終製品の表面の平滑性と特性との関係については
平滑性を高めた方が低鉄損材かえられることが特公昭５
２−２４４９９号公報において示されている。

したがって前記表面粗度の粗いロールで圧延する場合で
も、少なくとも最終パスについては表面粗度が０．２μ
以下の平滑ロールで仕上げることが必要である。

次に前記表面粗度を有するロールで最終冷延を行う場合
における鋼板温度と製品の平均粒径ないし、鉄損値の関
係について述べる。

第３図は第２図の場合と同一成分、同一工程で処理され
た鋼板を最終冷延に０．２０ｍｍに仕上げるに際し、冷
延前ないし冷延の途次に予熱と中間加熱のいずれか一方
ないし両方を少なくとも１回加えることによって冷延中
の鋼板温度を２０〜６００℃の範囲で変え圧延中の鋼板
の最高温度（各パス毎に表面温度計により測温）と製品
の２次粒径および鉄損の関係を示したものである。

ロール粗度としては、０．１６μと０．３２μとの２条
件を比較しであるが、圧延中の鋼板温度が５０〜４００
℃の範囲にあるものが、範囲外と比べて２次粒径が一層
小さくなり、かつより低い鉄損を示し、従ってこの発明
に従って、ロール粗度が０．２〜２μの範囲にある場合
はとくに低い鉄損がえられるのは明らかである。

ところで表面粗度が０．２〜２μのダルロールを用いた
圧延を行うことによって製品の２次粒径が微細になり、
製品の鉄損が低下する理由についてはこの時点ではなお
完全に解明された訳ではないが、発明者の見解は、圧延
中の素材とロールとの間の摩擦力を高めること表面近傍
でのゴス方位の２次結晶核が増えるためであると考えて
いる。

こうして２次粒径を微細にすることによって鉄損が低下
するのは、磁区が微細化し磁化過程での磁壁の移動距離
を短かくすることに由来し、その場合圧延方向に伸びた
結晶粒を微細にすることが有効で、そのためには圧延方
向に平行な方向のロール粗度につきこの発明の条件を満
していることが必要である。

しかしロール粗度が２μをこえると表面の結晶方位のラ
ンダム化が進み２次粒径は微細になるものの不都合な方
位のものまで成長するため磁気特性は劣化することにな
る。

圧延温度を高める効果も同様に２次再結晶核の数を増す
ことにあるが同時に中心層の不都合な方位を有する粗大
伸長粒を細分化して、表面近傍で形成されたゴス核が成
長し易い均質な１次粒組織からなるマトリックスを形成
させることにも有効である。

しかし反面４００℃を越えると結晶方位のランダム化に
よって著しくゴス核の数が減少するため特性は却って劣
化する。

次にこの発明を工程に従って説明する。

まずこの発明の適用がとくに好適な一方向性けい素鋼板
材は公知のいかなる方法によって溶製することも可能で
はあるが素材成分として、Ｓｉ：２．０〜４．０％、Ｃ
：０．０２〜０．０８％ＳないしＳｅのうちの１種ない
し２種を両者の和として０．０１０−０．０４０％含有
することが必要である。

また磁束密度の高い製品を得る上でこれらに加えて酸可
溶性ＡＡ Ｏ，０１０〜０．０４０％、 Ｎ Ｏ，００
４〜０．０２０％さらにはＳｂ Ｏ，１％以下のものが
含まれる。

Ｓｉは製品の電気抵抗を高め渦電流損を低くする上で必
要な元素であり、下限量の２．０％より低いと最終高温
仕上焼鈍中にα−γ変態によって結晶方位が損われる一
方上限量の４０％はこれをこえると冷延性の点から問題
を生じることとなる。

Ｃは熱延工程で適量のα−γ変態を利用して熱延集合組
織を適正なものにするのに利用され、このため０．０２
０〜０．０８０％の範囲が不可欠である。

ＳおよびＳｅはインヒビターとしての機能をはたすもの
でその量はどちらか一方ないし両者の和として０．０１
０〜０．０４０％が必須でこれより多くても少なくても
２次再結晶が不完全になり、十分な特性はえられない。

酸可溶性Ｍ量とＮ量はインヒビターとしてのＡＡＮの必
要量とその望ましい分散を得ることが要請されるとき、
その目的のために酸可溶ｋｌは０．０１０〜０．０４０
％、Ｎは０．００４〜０．０２０％の範囲が素材中に含
有される必要があり、そしてさらにＡｌＮと共存してｓ
ｂが０．１％以下含有されると、さらに特性の安定性を
高める上で有効であってこのときｓｂ量が０，１％を上
廻ると鉄損が若干損われるばかりでなく、製品の表面に
形成されるフォルステライト皮膜の密着性を悪化させろ
うれいがあることからこれを上限としている。

これらの成分を有する素材は常法に従ってスラブとなし
、これをＭｎＳないしＭｎＳｅさらにはＡ７Ｎの固溶の
ために１３００℃以上の温度で１〜３時間加熱し、次い
で熱間圧延によって１．５〜３、０ 山厚の熱延板とし
てこの発明の工程に供するものとする。

この熱延板すなわち一方向性けい素鋼素材は、必要に応
じ中間焼鈍を含む１回ないし２回の冷延によって最終製
品板厚に仕上げられるがその最終冷延前にインヒビター
の分散コントロールや結晶組織調整のため８５０〜１１
．５０’Ｃで０．５〜１０ｍ１ｎの熱処理を加えること
がのぞましく、そしてその後の冷却速度は電磁特性の安
定化のために、通常３００℃までを３００ ｓｅｃ以内
で急冷する処置をとることが好ましい。

最終冷延はとくに５０％以上の冷延圧下率を必須とし、
そしてこの時のロール表面粗度がこの発明の目的を遂げ
るために最も重要な点であり、上記最終冷延圧下率のう
ち少なくとも３０％を占める冷延段階についてロール表
面粗度が０．２〜２μのダルロールで圧延することが必
須である。

またこの発明の効果を一層確実にするために、表面粗度
０．２〜２μのダルロールで圧延するに際し冷延前ない
し、冷延途中に５０〜４００℃の温度範囲で予熱ないし
は中間加熱を少なくとも１回行ない、該冷間圧延中の鋼
板温度が５０〜４００℃の範囲になるようにすることが
有効である。

冷延板は次いで７５０〜８８００Ｃの範囲で１〜１０ｍ
１ｎ湿水素中で脱炭焼鈍に供し、ＭｇＯなとの分離剤を
塗布した後、２次再結晶と純化を目的として水素ないし
水素、窒素混合ガス中で１１００〜１２５０℃の温度範
囲で１時間以上の高温仕上げ焼鈍処理を加える。

この後表面に絶縁コーティングを施して製品とされるが
、こうして得られた製品の２次粒径は微細で鉄損は著し
く低いものである。

次に実施例を挙げてこの発明を説明する。

実施例 Ｉ Ｃ：０．０４５％、 Ｓｉ ： ３．１５％、Ｍｎ：０
．０７９％、 Ｓｅ ： ０．０２２％そしてＳｂ：０
．０３０％を含有する珪素鋼連鋳スラブを１３３０℃で
３時間別＊＊熱後、熱間圧延によって３．０ｍｍ厚の熱
延板をえた。

次いで９５０°Ｃ５ｍ１ｎのノルマライズ処理を加えた
後１次冷延で０．７０ｍｗの中間厚とし、中間焼鈍を９
５０°Ｃ５ｍ１ｎ水素中で行なった後、２次冷延で、０
．２０ｍｍおよび０．３０ｍｍの２種の製品厚に仕上げ
た。

これらについて最終冷延に際し、ロールの表面粗度が０
．１２μの平滑ロールで全パス仕上げたものと最終パス
を除く残りのパスには０．３５μのダルロール圧延を行
なったものを比較した。

また一部試料には最終冷延前に３００℃３Ｈｒの予熱を
加えたものもつくった。

冷延板は８０００Ｃ２５ｍｉｎ露点６０℃の水素、窒素
混合ガス雰囲気で脱炭し、ＭｇＯを塗布した後１２００
℃、１０Ｈｒ、水素中で仕上焼鈍を行なった。

得られた最終製品の磁気特性および平均２次粒径は表１
のとうりであり、この発明の方法で圧延された製品の２
次粒径がとくに微細で低い鉄損を示した。

実施例 ２ Ｃ：０．０４８％、Ｓｉ：３．１０％、Ｍｎ： ０．０
７５％、Ｓ：０．０２０％、酸可溶性Ａｆｆｌ：０．０
２８％およびＮ：０．００８０％を含有する珪素鋼連鋳
スラブを１３６０℃で３時間加熱後熱間圧延によって１
．６間厚の熱延板をえた。

次いで１１００’Ｃで５ｍ１ｎ窒素雰囲気で連続炉焼鈍
を行ない、この焼鈍波鋼板温度が４００℃に達するまで
に要する時間が約６０ ｓｅｃの急冷処理を加えた。

次にこの鋼板を冷延して０．２０ｍｍ厚の製品を得たが
、冷延に際し、ロール表面粗度が０．１２μの平滑ロー
ルで全パス処理したものと最終パスを除き、０．２７順
まで表面粗度０．３５μおよび０．６０μのダルロール
で圧延したものをつくった。

また一部試料には３００°Ｃ３Ｈｒの予熱ないし３００
°ＣＩＨｒの中間加熱を加えたものをつくり、各パスご
とに鋼板表面温度を測定した。

冷延板は８００℃５ｍ１ｎ露点６０°Ｃの水素、窒素混
合ガス雰囲気で脱炭し、ＭｇＯを塗布した後１２００℃
で１０時間水素中で、２次再結晶と純化のための高温仕
上げ焼鈍を行なった。

得られた最終製品の磁気特性および平均２次粒径は表２
のとうりであり、この発明の方法で圧延された製品の２
次粒径がとくに微細で低い鉄損を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳｅ −Ｓｂをインヒビターとする場合の最終
冷延時のロール表面粗度（μ）と製品の鉄損Ｗ１□／、
ｏ （ｗ／ｋｇ）および平均結晶粒径（關）の関係を示
す図表、第２図はｋｌＮおよびＳをインヒビターとする
場合の最終冷延時のロール粗度（μ）と製品の鉄損Ｗ
１７１５ａ （ｗ／ｋｇ）および平均結晶粒径（間）の
関係を、製品板厚０．２０ｍｍおよび０．３０ｍｍの両
者について示した図表、第３図は最終冷延時の圧延中の
鋼板の最高温度（℃）と製品の鉄損Ｗ１７１５ｏ （ｗ
／ｋｇ）および平均結晶粒径（關）の関係を２種の表面
粗度（μ）をもつロールで圧延した場合について示した
図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量で、Ｓｉ ： ２．０〜４．０％、Ｃ：０．０
   ２〜０．０８％を含み、かつＳおよびＳｅのうち少くと
   も一方を単独または合計量で０．０１０〜０．０４０％
   を含有し、必要によっては酸可溶ＡＩｔ ： ０．０１
   ０〜０．０４０％とＮ：０．００４〜０．０２０％をま
   たさらにはＳｂ：０．１０％以下とともに含む組成に成
   る一方向性けい素鋼板素材に、１回以上の冷間圧延加工
   を必要な中間焼鈍処理にあわせ施し、さらに脱炭焼鈍お
   よび高温仕上げ焼鈍処理を行う、一方向性けい素鋼板の
   製造法において、上記冷間圧延加工の最終冷延圧下率を
   ５０％以上としてそのうちの少くとも３０％を占める間
   は、ロール表面粗度が０．２〜２μであるダルロールに
   よる圧延を、少くとも最終段パスを除いて施し、製品鋼
   板の２次粒径を微細にすることを特徴とする低鉄損、方
   向性けい素鋼板の製造法。 ２ ダルロールによる圧延が、最終冷延前またはその途
   次に被圧延材に加えた少くとも１回の予熱もしくは中間
   加熱による、５０〜４００℃の温度範囲の温間加工であ
   る特許請求の範囲１記載の方法。 ３ 製品鋼板が、板厚０．１５〜０．２５ｍへ平均結晶
   粒径１〜６關である特許請求の範囲１または２記載の方
   法。