JPS62102507A - 無方向性けい素鋼板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は磁気特性に優れた無方向性けい素鋼板の製造方
法に関し、特に低鉄損、高磁束密度で磁性方向比の小さ
な電磁鋼板を製造する技術についての提案である。

無方向性けい素鋼板は、発電機、変圧器、電動機等の鉄
心材料として用いられ、その磁気特性である鉄損と磁束
密度が優れていることが重要である。ところが、近年の
省エネルギーと高効率化は、上記鉄損等の磁気特性への
要求はますます厳しいものとなっている。

（従来の技術） 上述した斯界技術分野における要請に対し、従来、無方
向性けい素鋼板の最終冷延後の最終仕上げ連続焼鈍を適
切に行うことにより磁気特性の改善を図る幾つかの技術
が既に提案されている。例えば、低不純物量にして焼鈍
方法（昇温速度、雰囲気、時間）を工夫する方法、（特
開昭５７−３５６２６号、特開昭５９−７４２２３号、
特開昭５９−１００２１８号）あるいは焼鈍中の張力や
伸びを制御する方法（特公昭４７−５０５号、特開昭５
５−８５６３０号、特開昭５８−１２６７３３号）等が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の従来技術について研究した結果、まず前者の部類
に属する特開昭５９−７４２２３号として提案のもので
は、Ｓ　＜　１５ｐｐｍ、　０　＜　２０ｐｐｍ、　Ｎ
　＜　２５ｐｐｍの低Ｓ、Ｏ，Ｎ鋼に対して、５℃／ｓ
ｅｃ以上の昇温速度で昇温することにより、３．１５％
Ｓｉ鋼の０．５０ｍｍの製品で、１．／、。が２．３６
ｗ／ｋｇの特性が得られているが、Ｓ、　０．　Ｎを常
にこのレベルに維持するためには多大の製鋼コストがか
かり、またＷ＋５１５゜において２．３５〜２．４０１
４／ｋｇ程度の磁性しか得られておらず近年のＭＬいユ
ーザーの要求を満たすためには製品板厚０．５０ｍｍで
ＷＩ５１５０で２．鵠へｇ以下を得ることが必要である
。また、特開昭５７−３５６２６号、同５９−１００２
１８号公報の開示にみられる２段焼鈍、ドライ雰囲気焼
鈍、短時間焼鈍の組合わせにより、表面近傍の内部酸化
層を滅じて表面付近の微細結晶粒で減少させる方法もあ
るが、２段焼鈍は焼鈍炉長が長くなり設備投資が高くな
る欠点を有し、またこれらを組合わせても前述の公知技
術同様得られる磁気特性は鉄損値ＷＩＳ／Ｓ。で２．３
５〜２．４０Ｗ／ｋｇ、磁束密度Ｂ、。で１．６８Ｔと
まだ十分とは言えないのが実情であった。

一方、後者の特公昭４７−５０５号、特開昭５５−８５
６３０号、特開昭５８−１２０７３３号公報開示のよう
に焼鈍中の張力または伸びを制御する公知技術の場合で
も、０．５Ｏｎ＋成品において１，７．。で２．３０賀
／ｋｇ以下の鉄損値を得るこ、とはできていないのが実
情である。

（問題点を解決するための手段） 上述した従来技術が抱える問題点に対し、最終仕上げ焼
鈍の焼鈍サイクルを好適なものにしまた最終仕上げ焼鈍
の張力を適切に制御することによって、１，１５゜が２
．３０ｈ／ｋｇ以下となり、またＢ、。が１．６９Ｔを
超える磁気特性を有し、そして最近ユーザーで問題視さ
れ始めた圧延方向とそれに直角な方向での磁性方向比が
小さな磁気特性の優れた無方向性けい素鋼板を短時間焼
鈍によって得る方法を開発した。

すなわち、本発明はかかる問題点解決手段として、重量
％で、Ｓｉ：４．０％以下含有し、不純物として含むＳ
が２０ｐｐｍ以下、Ｏが２０ｐｐｍ以下そしてＮが３０
ｐｐ１１１以下である無方向性けい素鋼の熱延板を、１
回冷間圧延で最終板厚にまで導き、しかるのちに仕上ひ
焼鈍を施す一連の工程からなる無方向性けい素鋼板の製
造にあたり、前記最終仕上げ焼鈍を１０℃／ｓｅｃ以上
の加熱速度で８００〜１２００℃の温度域に急速加熱し
てからこの温度域に６０秒以下の時間保持し、かつ該焼
鈍時の炉中通板張力を、ｅｘｐ．｛４．８＋０．０２３
Ｓ　　（６，７＋０．０３８Ｓ）ＸＩＯ−’Ｋｌ≦Ｔ≦
ｅｘｐ、　　（４，９＋〇、０２×Ｓ　　−（５，２＋
０．０３・５）ＸＩＯ−’Ｋ）ここで、Ｔ：張力（ｋｇ
／ｍｍ２）　　　Ｓ：時間（ｓｅｃ）Ｋ：温度（”Ｃ） にする条件下に行うことを特徴とする無方向性けい素鋼
板の製造方法を提案する。

なお、上記最終仕上げ焼鈍温度は、Ｓｉ含有量が１．５
〜４．０ｗｔ％の鋼板では９００〜１２００℃で行い、
また、Ｓｉを１．５ｗｔ％未満含有する変態鋼の場合、
上記最終仕上げ焼鈍温度は、（変態温度−１００℃）〜
変態温度で行うものとする。

（作　　用） まず、本発明で対象とする素材鋼の成分組成について説
明する。

Ｓｔは、比抵抗を上げ鉄損を下げるために添加するが、
４ｗｔ％（以下は単に「％」で表示する）を超えると冷
延性が著しく劣化するため４％以下に限定する。

Ｃは、その量が０．０１０％を超えると時効劣化防止の
ための脱炭焼鈍時間が長くなり、板表面に酸化膜や内部
酸化層を生じ磁性劣化を招くため、０．０１０％が上限
となる。ただ、かかる焼鈍は非脱炭焼鈍雰囲気で行うの
が好ましく、その場合の上限含有量は０．００５％以下
である。

Ａｌは、比抵抗を上げ集合組織を改善するため添加され
るが、１．０％を超えると冷延性を害するため、１．０
％以下に限定することが好ましい。

Ｍｎは、熱延時にｌ’ｌｎｓの微細結晶粒の析出防止し
、熱間脆性割れを防止するため０．１％以上必要である
が、その量が１．０％を超えると磁性に有害であるため
、０．１〜１．０％に限定することが好ましい。

また、本発明において不純物として含むＳ、０．Ｎは、
いずれも微細な析出物、介在物を形成し、焼鈍時の結晶
成長を妨げるため、Ｓ、Ｏの場合は２０ｐｐｍ以下、Ｎ
の場合は３０ｐｐｎ＋以下に限定する。

Ｐは１．０％を超えると硬度が高くなりすぎるため１．
０％以下に限定することが好ましい。なお、希土類元素
の１種以上を０．００１〜０．９２％、ＢをＢ　／Ｎ比
で０．４〜２．０の範囲で含む場合もこの発明の効果を
損なうわけではない。希土類元素は、Ｓ系析出物を大型
化して微細に析出するのを防止するのに有効であり、０
．００１％以上添加しても良いが、０．０２％を超える
とかえって希土類元素の析出物が多くなりすぎ、磁性劣
化を生じるため、０．００１〜０．０２％が好適である
。Ｂは、Ｎを無害化するのに有効であり、添加する場合
はＢ／Ｎ比で０．４〜２．０の範囲で最も大きな効果を
示す。

次に、本発明において採用する冷延後の最終仕上げ焼鈍
を上述の如く制御する理由について述べる。

第１図および第２図に、特定の張力の下での焼鈍温度と
鉄損値、磁束密度との関係を均熱時間毎に示す。すなわ
ち、３．２％Ｓｉ鋼熱延板を焼鈍後０．５０ｍｍに冷間
圧延し、仕上げ焼鈍を施したときの焼鈍条件と電磁特性
との関係である。これらの図から判るように、加熱速度
１０℃／ｓｅｃ以上、９００℃〜１２００℃で６０秒以
下の均熱を施したものについてきわめて優れた磁性が得
られていることがわかる。

本発明法による磁性向上の理由は、本発明者らの推察で
は、上記急熱高温短時間仕上げ焼鈍により、製品の集合
組織が磁性に不利な（１１１）面か減少し磁性に有利な
（２００）および（１１０）面が増加したものに変化し
たためと思われる。

Ｓｉが１．５％〈の変態鋼の場合、変態温度と変態温度
−１００℃の範囲内で最高の磁性が得られるため、焼鈍
温度は（変態温度−１００℃）〜変態温度に制限される
。なお、この変態温度はほぼ９００〜１１００℃に相当
する範囲である。なお、８００℃未満では再結晶が不十
分となり磁気特性が不満足になるため、下限温度は８０
０℃に限定される。

要するに、本発明にかかる最後仕上げ焼鈍処理の要点構
成は急速昇温短時間均熱を行うことにある。

また、本発明においては、優れた磁気特性を維持するた
めに、焼鈍中の炉中通板張力を適切に選ぶことも重要で
あ。すなわち、本発明者らの知見によれば、焼鈍中の適
正張力は、上記従来技術のような張力なし又は温度のみ
による伸び率制御では不十分であり、焼鈍温度と均熱時
間に依存して変わるので、これらとの関係で明らかにし
なげればならないことが分かった。

そこで、そうした要請に応えられる通板張力として次式
を提案する。

ｅｘｐ、　（４，８＋０．０２３　・Ｓ　−（６，７＋
０．０３８　・Ｓ）　Ｘ　１０づ３Ｋ｝≦Ｔ≦ｅｘｐ、
　（４，９＋０．０２　・Ｓ　−（５，２＋０．０３　
・Ｓ）　Ｘ　１Ｏ−３Ｋ｝ここでＴ：適正通板張力（ｋ
ｇ／開２）Ｋ：均熱温度（１） Ｓ：均熱時間（ｓｅｃ） 第３図は、Ｓｉ：３．２％鋼の場合の焼鈍温度、時間と
張力と磁性との関係を示した。本発明の範囲内できわめ
てすぐれた磁性が得られており、しがも磁性の方向比も
低いことが明らかである。

第４図には、本発明張力範囲についての焼鈍時間による
変化を示した。

（実施例） 次に本発明法による実施例を示す。

去施開土 Ｓｉ：３．２５　％、　　Ｃ：０．００２％、　Ａ　Ｅ
　：０．７０　％、Ｍｎ：０．３０％。

Ｐ　：０．０１０％、　Ｓ：１０ｐｐｍ、　Ｏ：１２ｐ
ｐｍ、　Ｎ：１５ｐｐｍを含む無方向性けい素鋼素材ス
ラブを２．３　ｍｍ厚の熱延板・とじ、該熱延板を焼鈍
後酸洗し、０．５０ｍｍ厚まで冷延した。第１表中に示
す試料Ａ、Ｂは、５０℃／ｓｅｃの速度で加熱し、均熱
湯度１０５０℃に１０秒保持し、Ｃ１Ｄは５℃／ｓｅｃ
で９８０″Ｃで１２０秒、雰囲気）１．ニア３％。

Ｎ２２７％、露点−２５℃で焼鈍したものである。また
焼鈍中の張力は、試料＾、Ｂ、Ｃ，Ｄ各々０．１ｋｇ／
ｍｍ”。

０．６ｋｇ／ｍｍ”、　０．２ｋｇ／ａ＋ｍ”、　０．
６ｋｇ／ｍｍ”で行った。

このときの磁気特性を第１表に示す。

第１表 実施例２ Ｓｉ；１．３％、　Ｃ：０．００３％、　Ｍｎ：０．２
２％、　Ｐ　：Ｏ，０Ｏ１５％。

Ｓ　：１９ｐｐｍ、　０　：１５ｐｐｍ、　Ｎ　：２１
ｐｐｍ、　Ｃｅ：０．００５％を含む変態温度が９５０
〜１０００℃の無方向性けい素鋼索材スラブを２．２５
ｍｍ厚の熱延板とし、該熱延板を０．５０ａｍ厚まで冷
延した。第２表中に示す試料Ｅ、Ｆは、４０℃／ｓｅｃ
の加熱速度で昇温し、９５０℃で１０秒の均熱を上げ、
Ｇ、１１は５℃／ｓｅｃ　−８５０℃で１２０秒、雰囲
気Ｈｚ：６５％、　＋１．：３５％、露点−３０℃で焼
鈍を行った。この時の張力はＥ　、　Ｆ　、　Ｇ　、　
Ｈは各々０．２ｋｇ／ｍｍ”。

０．９ｋｇ／ｍｍ”　、　０．３ｋｇ／ｍｍ”　、　０
．９ｋｇ／ｍｍ”であり、その結果は第２表に示すよう
な磁性が得られた。

第２表 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、上記実施例１，２
の結果から分かるように、きわめてすぐれた磁気特性を
有する無方向性けい素鋼が得られる。

なお、本発明法は、特に無方向性けい素鋼の最高級グレ
ードの鉄損低下に有効であるが、ＳｉＯ量の近いグレー
ドでも十分その効果を生じるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、最終仕上げ焼鈍時の焼鈍温度と加熱速度と磁
性との関係を表わすグラフ、 第２図は、最終仕上げ焼鈍の焼鈍温度と均熱時間と磁性
との関係を表わすグラフ、 第３図の（イ）、（ロ）は、最終仕上げ焼鈍中の焼鈍温
度、時間張力と磁性との関係を表わすグラフ、 第４図は、焼鈍温度、時間と本発明法の張力範囲を表わ
すグラフである。 フ 張力ＣＴ”Ｊ　（ｋｆ／ｍｍ２）　　　−；　　　　　
ミ　　　　　６ −継

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｓｉ：４．０ｗｔ％以下含有し、不純物として含む
   Ｓが２０ｐｐｍ以下、Ｏが２０ｐｐｍ以下そしてＮが３
   ０ｐｐｍ以下である無方向性けい素鋼の熱延板を、１回
   の冷間圧延で最終板厚にまで導き、しかるのちに仕上げ
   焼鈍を施す一連の工程からなる無方向性けい素鋼板の製
   造にあたり、前記最終仕上げ焼鈍を、１０℃／ｓｅｃ以
   上の加熱速度で８００〜１２００℃の温度域に急速加熱
   してからこの温度域に６０秒以下の時間保持し、かつ該
   焼鈍時の通板張力を、 ｅｘｐ．｛４．８＋０．０２３・Ｓ−（６．７＋０．０
   ３８・Ｓ）×１０＾−＾３Ｋ｝≦Ｔ≦ｅｘｐ．｛４．９
   ＋０．０２×Ｓ−（５．２＋０．０３・Ｓ）×１０＾−
   ＾３Ｋ｝ここで、Ｔ：張力（ｋｇ／ｍｍ＾２）Ｓ：時間
   （ｓｅｃ）Ｋ：温度（℃） にする条件下に行うことを特徴とする無方向性けい素鋼
   板の製造方法。 ２、上記最終仕上げ焼鈍温度を、Ｓｉ含有量が１．５〜
   ４．０ｗｔ％の鋼では９００〜１２００℃で行うことを
   特徴とする特許請求の範囲１に記載の製造方法。 ３、上記最終仕上げ焼鈍温度を、Ｓｉ含有量が１．５ｗ
   ｔ％未満の変態鋼では（変態温度−１００℃）〜変態温
   度とすることを特徴とする特許請求の範囲１に記載の製
   造方法。