JPS59205420A - 一方向性珪素鋼板の製造方法 - 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】 この発明は一方向性珪素鋼板の製造方法に関し、時にそ
の製造工程中で必須とされる脱炭焼鈍に関するものであ
る。

周知のように一方向性珪素鋼板は、変圧器やその他各種
電気機器に使用されるものであって、電磁特性が優れて
いることが要求される。すなわち、磁化特性として、励
磁電流が１１０００Ｖのときの磁束密度Ｂ１０値が高い
ことと、鉄損特性として磁束密度１．７　Ｔ　（テスラ
）、周波数５０　Ｈｚのときの鉄損値Ｗ１７１５゜が低
いことが重要である。最近では一方向性珪素鋼板の製造
技術の進歩により、Ｂ　値が１．８９　Ｔ以上、Ｗｌい
。値が１．０５Ｗ淘以０ 下の優れた特性の一方向性珪素鋼板が製造されるに至っ
ている。

従来のこのような一方向性珪素鋼板の製造方法としては
、Ｓｉ４チ以下、Ｃ０，０６％以下を含み、かつ小量の
インヒビター形成元素、例えばＳ、Ｓｅ。

あるいは必要に応じてＡｓ　、　ｓｂ　、　Ｔｅ　、　
Ｂｉ等を含有する公知組成の一方向性珪素鋼板用素材を
熱間圧延し、必要に応じてノルマライジング・焼鈍を行
った後、１回の冷間圧延もしくは中間焼鈍を挾む２回以
上の冷間圧延によって最終仕上厚の冷延鋼板を得、引続
き脱炭焼鈍を施した後、マグネシア（ＭｇＯ）を主体と
する焼鈍分離剤を鋼板表面に塗布して最終仕上焼鈍を行
う方法が一般的である。

ところで一方向性珪素鋼板の磁気特性を向上させるため
には、所謂ゴス方位と称される（１１０）〔００１〕方
位の集積を高度に図る必要があり、そのため一般には前
述のような脱炭焼鈍後の最終仕上焼鈍によって（１１０
’　）　（００１］方位の２次再結晶を充分に発達させ
ることが行なわれている。そしてこのように最終仕上焼
鈍において（１１０）［００１）方位の２次再結晶の核
生成、発達を充分に行なわせるためには、不適切な方位
・の１次再結晶粒の成長を抑制するだめのＭｎＳやＭｎ
Ｓｅ等のインヒビターとしての析出分散相が適切に分散
していること、および（１１０）（００１’：１方位の
２次再結晶の核生成に適した１次再結晶集合組織が形成
されていることが不可欠である。適切な１次再結晶集合
組織を形成しておくために、従来は前述のごとく最終仕
上冷延板について脱炭焼鈍を独立した工程として施して
いた。この脱炭焼鈍の冶金学的意味は、最終仕上焼鈍後
は不用であってしかも２次再結晶にとって有害な不純物
である炭素を、鋼板中から除去し、かつ前述のように適
切な１次再結晶集合組織を得ることにある。

このようにして脱炭焼鈍を施した後、焼鈍分離剤を塗布
し、改めて最終仕上焼鈍を施すことにより（１１０）〔
００１〕方位の２次再結晶粒を充分に発達させて、磁気
特性の優れた一方向性珪素鋼板が得られていた。

ところで上述のような従来方法では、冷間圧延後の熱処
理として脱炭焼鈍と最終仕上焼鈍との２工程を必要とす
るため、エネルギー消費量が嵩み、一方向性珪素鋼板の
コストアンプの大きな原因となっておシ、また冷間圧延
後の工程時間が長く、生産性を阻害する一因となってい
た。

しかるに脱炭焼鈍は前述のように（１４０）（００１）
方位の２次再結晶の発達に最適な１次再結晶集合組織を
形成させかつ２次再結晶に有害な炭素を除去しておくだ
めのものであるから、少くとも２次再結晶を開始するま
でに完了しておけば良いものであシ、このことからすれ
ば、脱炭焼鈍は最終仕上焼鈍に先立つ別工程として処理
する必要性は少ないものと考えられる。この点に着目し
て本発明者等が種々実験・検討を重ねた結果、最終仕上
焼鈍過程において、少くとも２次再結晶を開始する温度
よりも低温域で充分に脱炭させかつ適切な１次再結晶集
合組織を生成させ、引続いて２次再結晶を完了させるこ
とが実際に可能であることを知見した。すなわち、一連
の珪素鏑処理工程中において脱炭焼鈍を独立した工程と
して処理しなくても、最終仕出焼鈍の１工程によって、
（１１，０）　［００１）方位の２次再結晶の発達に必
要な１次再結晶集合組織の生成と脱炭、およびその後の
２次再結晶の成長を充分に完了させ、なおかつ１２００
℃附近の高温に保持することによって不純物を純化させ
ることが可能であることを見出し、この発明をなすに至
ったのである。

したがってこの発明の一方向性珪素鋼板の製造方法は、
Ｓｉを２〜４％含有する一方向性珪素鋼用素材に熱間圧
延および冷間圧延を施して所定厚の最終仕上板とした後
、その最終仕上板に焼鈍分離剤を塗布し、次いで脱炭焼
鈍と２次再結晶焼鈍を一工程で行って脱炭および２次再
結晶を連続的に行わせることを特徴とするもの・である
。

以下この発明の方法をさらに詳細に説明する。

この発明の方法で使、用される鋼素材としては、公知の
製鋼法、例えば転炉、電気炉、平炉等で溶製してなる溶
鋼を公知の連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法によっ
てスラブとしだものを用いれば良い。ここで鋼素材の成
分は、Ｓｉを２〜４チ含有し、そのほかインヒビター形
成元素として、少量のＭｎ　、　ＳもしくはＳｅ等を含
有するものであれば良い。具体的には、Ｃ００６％以１
’、Ｓｉ２〜４チ、Ｍｎ　０．０１〜０．１％、酸可溶
Ａ７０．００５　％以下を含有し、ｓｏ、ｏｉ〜０１０
チおよびＳＯ，ＯＯ５〜０．０５０チのいずれか１種ま
たは２種以上を含み、さらに必要に応じてＡｓ　０．０
１〜０１０％、ｓｂ　ｏ、　ｏ　ｉ〜０．１０多あるい
はＢｉ　、　Ｐｂ。

Ｐ　、　Ｓｎ　、　Ｚｒ等（７）０．００５〜０．１０
％を１４もしくは２種以上含有し、残部Ｆｅなる組成と
することが望ましい。

上述のような素材スラブに対しては、１４００℃程度以
丁でかつ望ましくは１２５０℃以上の温度に加熱し、公
知の方法によシ熱間圧延を施して熱延板とし、必要に応
じてノルマライジング焼鈍を施す。そして中間焼鈍を挾
む２回以上の冷間圧延、もしくは１回の冷間圧延によっ
て、０．３５〜（１１５ｔｒｒｍ程度の最終仕上板厚と
する。この時点での鋼板（最終仕上冷延板）の炭素量は
通常は少くとも００２０〜０．０５０％程度存在する。

このような最終仕上冷延板に対しては、独立の脱炭焼鈍
を行うことなく、直接焼鈍分離剤を塗布した後、最終仕
上焼鈍を施す。この最終仕上焼鈍の工程中において脱炭
および適切な１次再結晶集合組織の形成と、２次再結晶
および最終的な純化が行なわれる。すなわち、最終仕上
焼鈍における昇温過程の比較的低温で鋼板各層間が酸化
性雰囲気となって８００℃前後で脱炭と１次再結晶が起
り、その後連続的に８５０℃以上の温度で２次再結晶粒
が急速に発達し、最終的に１２００℃程度で純化が鈍と
を一連続の工程で行なわせる場合に充分な脱炭を行なわ
せるためには、その前に塗布する焼鈍分離剤として従来
一般に使用されているＭｇＯだけでは不充分であり、Ｍ
ｇＯを主体としてアルカリ金属もしくはアルカリ土類金
属の炭酸塩の１種または２種以上を配合したもの、ある
いは同じ（ＭｇＯを主体とし珪酸塩化合物の１種または
２種以上を配合したもの、さらにはＭｇＯを主体として
これに１種または２種以上のアルカリ金属もしくはアル
カリ土類金属の炭酸塩と１種または２棟以上の珪酸塩系
化合物を複合添加したものを焼鈍分離剤として使用する
ことが望ましい。ここで炭酸塩としては前述のようにア
ルカリ金属もしくはアルカリ土類金属、すなわちＬｉ　
、　Ｋ　、　Ｎａ　、　Ｒｂ　、　Ｃｓ　、　Ｍｇ　。

Ｃａ　、　Ｓｒ’、　Ｂａ等の炭酸塩を用いることがで
き、具体的にはＢａＣＯ３，ＣａＣ０，、Ｋ２ＣＯ２，
ｔｉ２ｃｏ３゜Ｒｂ２ＣＯ３，Ｃ３ＣＯ３等が使用され
る。一方珪酸塩系化合物としては、蛇紋岩、タルク、カ
オリン、ベントナイト、酸性白土、活性白土等を用いる
ことができる。ここで前述のような炭酸塩まだは珪酸塩
系化合物の配合量が１％未満ではその配合効果、すなわ
ち脱炭促進効果が不充分であり、また５０チを超えれば
配合による効果がそれ以上向上しないばかりでなく、不
経済となるから、これらを配合する場合の配合量は総量
で１〜５０％の範囲とし、残部をＭｇＯとすることが望
ましい。

上述のような焼鈍分離剤は、これを通常は水に水和懸濁
させ、冷間圧延によって最終板厚に仕上げた冷延板表面
に塗布して最終仕上焼鈍に付すのであるが、この最終仕
上焼鈍における昇温速度もしくは昇温時間は、脱炭に影
響を及ぼすから充分な注意を払う必要がある。第１図に
、極端な例として、脱炭を行うだめに２次再結晶温度よ
）低温域の種々の温度で２４時間保持した後、２次再結
晶および純化のために１２００℃で５時間保持した場合
の低温域保持温度と鋼中炭素量との関係を種々の焼鈍分
離剤について示す。第１図から、保持温度が７５０℃以
上になれば鋼中残留炭素量が増加する傾向を示すことが
明らかである。このことから、脱炭のために特に脱炭の
ために長時間保持するよｐもむしろ室温から連続的に１
２００℃程度に昇温した方が鋼中残留炭素量が少くなる
ことが窺われる。そして本発明者等の詳細な実験によれ
ば、５０°Ｖｈｒ以下の昇温速度であれば、最終仕上焼
鈍における昇温過程で充分に脱炭させ得ることが判明し
た。但し５°ｃ／ｈｒよりも遅ければ昇温所要時間が長
くなって経済的不利を招き、５０’Ｃ／ｈｒより速けれ
ば脱炭が不充分となる可能性がある。したがって仕上焼
鈍の昇温過程の昇温速度は５〜５０　’ＩＣ／ｈｒの範
囲内とすることが望ましい。

第２図には、ＭｇＯを主体とする焼鈍分離剤に配合され
るアルカリ土類金属炭酸塩としてのＢ　ａ　Ｃ０３の配
合量（但しＭｇＯの量に対するＢａＣＯ３ｔ　）を植種
変化させ、各焼鈍分離剤を塗布した冷延鋼板を１１８０
℃まで約１００°ｃ／ｈｒの昇畠速度で露点＝５０℃の
水素雰囲気中において昇温し、１１８０℃で５時間保持
した場合の製品の磁気特性（磁束密度Ｂ、。および鉄損
Ｗ１７１５゜）を示す。第２図から、Ｂ　ａＣＯ５のＭ
ｇＯに対する配合量が１％以上（焼鈍分離削総量に対す
るＢ　ａ　ＣＯ５量１チ以上とほぼ同じ）で磁気特性の
向上が認められることが明らかである。また第；３図は
、Ｍｇ０９０％と種々の珪酸塩系化合ｑｙＩＪ１０％を
配合した焼鈍分離剤を用いて第２図の場合と同様に処理
した製品の磁気特性を示す。

第３図から、珪酸塩系化合物をＭｇＯに配合した焼鈍分
離剤を用いた場合にも、ＭｇＯ単独の場合と比較して製
品の磁気特性が優れていることが明らかである。さらに
第４図には、Ｋ２ＣＯ３をＯ〜５０チ（但しＭｇＯ着に
対する割合）添加した焼鈍分離剤を用いて前記同様な最
終仕上焼鈍を行った場合の製品板のマクロ組織を示す。

第４図から、ＭｇＯに対し１慢以上のに２ＣＯ３を添加
した場合には、２次丹結晶が充分に完了することが明ら
かである。

以上のようにアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の
炭酸塩、まだは珪酸塩系化合物をＭｇＯに混合した焼鈍
分離剤を使用することによって、焼鈍の昇温過程で脱炭
が促進される理由の詳細は未だ明確ではないが、次のよ
うに考えられる。すなわち、上述のような炭酸塩、ある
いは珪酸塩系化Ｌｉ２Ｃｏ３が６１８℃、Ｃｓ　Ｃ０５
が６１０℃、蛇紋岩が５００〜７００℃といずれの場合
も８００℃以下の温度であシ、そのため昇温過程の２次
再結晶開始前に分解してコイルもしくは板の層間部にお
いて層間雰囲気を酸化性にする。脱炭は周知のように鋼
板の表層の酸化性雰囲気による炭素と酸素との化合によ
ってなされるものであり、酸化性の雰囲気の確保が必要
であることが知られている。したがって上述のような炭
酸塩や珪酸塩系化合物を使用した場合も、酸化性雰囲気
の生成によｐ脱炭が促進されるものと思われる。

なお最終冷延仕上板厚が０３５閣を越えれば、最終仕上
焼鈍における昇温過程での脱炭が不充分となる可能性が
あるから、最終冷延仕上板厚は０．３５１ｍ以下とする
ことが望ましい。但し薄過ぎれば鉄損が劣化するから、
少くともｏ、１ｒＴｃＩｎ以上の板厚が望ましく、結局
最終仕上板厚は０．１〜０．３５瓢の範囲内とすること
が望ましい。

以下に実施例に基いて説明する。

実施例Ｉ Ｃ０，０３４％、Ｓｉ３．００％、Ｍｎ０．０６％。

Ｓｅ　Ｏ，０２０％　、　Ｓｂ　０．０３０　％を含有
し残部実質的にＦｅよりなる一方向性珪素鋼板用素材を
３．０關厚に熱間圧延し、酸洗して酸化スケールを除去
した後、第１目間間圧延を施し、９５０℃で５分間の中
間焼鈍を悔した後第２目間間圧延により０、２７　ｍ厚
の冷延鋼板を得た。その冷延側板の表面に、ＭｇＯにＢ
　ａ　ＣＯ３を０〜３０　％　＜　ＭｇＯ量に対する割
合）混合させた焼鈍分離剤を塗布し、１８．２０Ｃ／ｈ
ｒの昇温速度で１１８０℃に昇温しでさらに１１８０℃
で５時間水素中で保持する最終仕上焼鈍を行なった。得
られた一方向性珪素鋼板の磁気特性を調べた結果を、Ｂ
　ａ　Ｃ０５添加量に対応して第１表に示す。

第１表 実施例２ ＣＯ，０３０％、Ｓｉ２．９０チ、　％ｎ　０．０７係
。

□ Ｓｅ　０．０２０％、ＳｂＯ，０３０％を含有し残部実
質的にＦｅよシなる一方向性珪素銅版用素材の鋳塊を熱
間圧延し、第１目間間圧延後、９８０℃で５分間中間焼
鈍して第２回冷間圧延により０．３０　ｒａｎ厚に仕上
げた。その冷延板の表面に、ＭｇＯにＣａ　ＣＯ５をＯ
〜３０　％　（ＭｇＯ喰に対する割合）混合した焼鈍分
離剤の水和液を塗布し、３０　′Ｃ／ｈｒの昇温速度で
１２００℃まで昇温し引続き１２００℃で５１埼間保持
する最終仕上焼鈍を露点−６０’Ｃの乾燥水素中で行な
った。得られた一方向性珪素鋼板の磁気特性を焼鈍分離
剤におけるＭｇＯ量に対するＣ　ａ　ＣＯｓ　計に対応
して第２表に示す。

第２表 実施例３ Ｃ０，０３５％、Ｓｉ３．５％、　Ｍｎ　０．０６０％
。

ＳｅＵ、０１９％、ＳｂＯ，０２５％を含有し残部実質
的にＦｅよシなる一方向性珪素鋼板用素材を熱間圧延し
て２．７１１１１厚の熱延板とした。次いでノルマライ
ジング焼鈍を施した後第１目間間圧延を施し、９５０“
Ｃて５分間中間焼鈍を行った後、第２冷冷間圧延にて最
終仕上板厚０．１８ｍとした。その冷延板表面に、Ｍｇ
Ｏに蛇紋岩をＯ〜３０チ（ＭｇＯｔに対する割合）混合
（７た焼鈍分離剤を塗布し、５’Ｃ／ｂｒの昇温速度で
１２００℃まで昇温し引続き１２００℃で５時間保持す
る最終仕上焼鈍を行った。但しその最終仕上焼鈍におけ
る雰囲気は、４００℃まではＡｒとし、４００℃以上を
乾燥水素中にて行った。得られた一方向性珪素鋼板の磁
気特性を焼鈍分離剤中におけるＭｇＯ量に対する蛇紋岩
量に対応して第３表に示す。

第３表 上述の各実施例から、焼鈍分離剤としてＭｇＯに１％程
度以上のＢａＣＯ３＊　ＣａＣＯ５、あるいは蛇紋岩を
混合した・焼鈍分離剤を用いることによって、脱炭焼鈍
を独立した一工程として行わずに最終仕上焼鈍の昇温過
程で行っても優れた磁気特性が得られることが明らかで
ある。なお各実施例においては、従来の脱炭焼鈍を独立
した一工程として行う場合と比較して、冷延工程後のエ
ネルギーコストにして２０〜３０チ程度低減し、また冷
延工程後の工程所要時間が１０〜３０時間程度短縮され
ることが確認された。

以上の説明で明らかなように、この発明の方法によれば
、従来、冷間圧延後焼鈍分離剤塗布前に独立した一工程
として行っていた脱炭のための処理工程が不要となシ、
そのためエネルギーコストが従来よシも格段に低減され
、しかも冷延工程後の工程時間が従来よりも大幅電短縮
されて生産性が向上する等、種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）は最終仕上焼鈍における低温
域保持温度と最終製品における鍋中残留炭素量との関係
を、Ａｒ雰囲気保持およびＨ２雰囲気保持の場合につき
各種焼鈍分離剤について示す図、第２図■。 （Ｂ）は焼鈍分離剤としてＭｇＯにＢ　ａ　Ｃ０５を混
合した場合のこの発明の方法による製品の磁気特性をＭ
ｇＯ量に対するＢ　ａＣＯ５量に相関させて示す図、第
３図（４）、（Ｂ）は焼鈍分離剤としてＭｇ０９０　％
と珪酸塩系化合物１０チとを混合したものを用いた場合
のこの発明の方法による製品の磁気特性分布を各化合物
に対応して示す図、第４図囚〜（ト）は焼鈍分離剤とし
てＭｇＯに０〜５０チのに２Ｃ０３を添加した場合のこ
の発明の方法による最終仕上焼鈍後の製品のマクロ組織
を示す金属組織写真である。 出願人　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士豊田武人 （ほか１名） 第２図 ＢｅＬｏＱａｆ　　　　（ＫｇＯｔｔ二１１するｔｉＬ
　’Ａ　Ｃ第３図 （Ａ） （各ＩＯ％十ＭｙＯ’？Ｏ％） 手　　　続　　　補　　　正　　　＠　　（方式）昭和
５８年９月８日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第７７８８５号 ２、発明の名称 一方向性珪素鋼板の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　兵庫県神戸市中央区北本町通１丁目１番２８
＠名称　（１２５）川崎製鉄株式会社 ４、代理人 住　　所　　東京都港区三田３丁目４番１８号５、補正
命令の日付 昭和５８年８月３０日〈発送日） ７、補正の内容 （１）明細書筒１７頁終行に記載された［第１図（Ａ）
、（Ｂ）は」を「第１図は」と訂正する。 （２）明ｍ書第１８頁第１０行目に記載された［第４図
（Ａ）〜（Ｆ）は」をｒ第４図はＪと訂正する。 １１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　Ｓｉを２〜４チ（重量％、以下同じ）含有す
   る一方向性′電磁鋼板用素材に熱間圧延および冷間圧延
   を施して所定厚の最終仕上板とした後、その最終仕上板
   に焼鈍分離剤を塗布し、次いで脱炭焼鈍と２次再結晶焼
   鈍とを一工程で行って脱炭と２次再結晶を連続的に行な
   わせることを特徴とする一方向性珪素鋼板の製造方法。
2. （２）　　前記焼鈍分離剤として、アルカリ金属もしく
   はアルカリ土類金属の炭酸塩、または珪酸塩系化合物の
   １種または２種以上を１〜５０チ含有しかつ残部ＭｇＯ
   よりなるものを用いることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の一方向性珪素鋼板の製造方法。