(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：0.0001〜0.1 wt％、
Si：0.05〜4.5 wt％、
Mn：2.5 wt％以下
を含有する電磁鋼板用スラブに、粗圧延および仕上圧延からなる熱間圧延を施すに際し、
粗圧延後のシートバーの断面形状を
Ｈ＜Ｈe ≦Ｈ＋５
ここでＨ  : シートバー中央厚み（mm）
Ｈe : シートバー端部厚み（mm）
とし、かつ次式の関係
Ｈ／100 ≦Ｄ≦Ｈ／30＋２
ここでＤ：巻取り開始から巻取り終了までのシートバー巻取り径（m)
を満足する条件下でコイルに巻取った後、巻戻して仕上圧延に供することを特徴とする電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法。
【請求項２】
請求項１において、熱間粗圧延後、巻取り、巻戻したシートバーを、仕上圧延中の先行シートバーの後端部に接続して、連続的に仕上圧延を行うことを特徴とする電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法に関し、特に磁気特性および表面性状の改善を図ろうとするものである。
また、この発明は、いわゆる電磁鋼板であれば、無方向性電磁鋼板または方向性電磁鋼板を問わず、いずれの製造にも適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁鋼板は、モーターや発電機、変圧器等の鉄芯材料として使用され、方向性電磁鋼板と無方向性電磁鋼板とに大別される。いずれの場合も、これらの機器のエネルギー効率を高めるために、磁気特性として、鉄損が小さく、磁束密度が大きいことが必要とされる。
ところで、近年、これらの機器の高精度化が進むに伴い、素材としての電磁鋼板についても、磁気特性や板形状のバラツキの少ないこと、特に製品コイル内において均一であることが要求されるようになってきた。
また、積層時に高占積率を有し、かつ高い層間絶縁性によって機器特性の安定化を図るために、表面性状にも十分な配慮が必要とされてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
製品コイル内での特性不安定要因として熱間圧延時における温度変動がある。この問題の解決策として、特開昭５７−１０９５０４号公報、特開昭６１−３８７０３号公報および特開昭６２−２４８５０１号公報では、熱間粗圧延後のシートバーを一旦コイルに巻取った後、巻戻しながら圧延することによって、後端部の温度低下を防止する方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、電磁鋼板用のようなＳｉを含むスラブにこのような手法を適用した場合には、シートバーの巻取り、巻戻しによる高温での保持時間が長いため、生成したスケールの剥離性が悪く、製品の表面性状を著しく悪化させる点に問題を残していた。
なお、このスケールを、通常、仕上熱延前に行う高圧水デスケーラーやロール方式のメカニカルデスケーラーで除去しようとした場合には、普通鋼以上に水量やロールの押付き力が必要となるだけでなく、それでもなおスケールが部分的に残存し、抜熱による特性劣化や部分的な表面性状の劣化が避けられなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、熱間粗圧延後にシートバーの巻取り、巻戻し処理を実施した場合であっても、効果的にスケールを剥離して、残存スケールに起因した表面性状の劣化を招くことのない、新規な電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法を提案することを目的とする。
【０００６】
すなわち、この発明は、
Ｃ：0.0001〜0.1 wt％、
Si：0.05〜4.5 wt％、
Mn：2.5 wt％以下
を含有する電磁鋼板用スラブに、粗圧延および仕上圧延からなる熱間圧延を施すに際し、
粗圧延後のシートバーの断面形状を
Ｈ＜Ｈe ≦Ｈ＋５
ここでＨ  : シートバー中央厚み（mm）
Ｈe : シートバー端部厚み（mm）
とし、かつ次式の関係
Ｈ／100 ≦Ｄ≦Ｈ／30＋２
ここでＤ：巻取り開始から巻取り終了までのシートバー巻取り径（m)
を満足する条件下でコイルに巻取った後、巻戻して仕上圧延に供することを特徴とする電磁鋼板用スラブの熱間圧延方法である。
【０００７】
また、この発明では、熱間粗圧延後、巻取り、巻戻したシートバーを、仕上圧延中の先行シートバーの後端部に接続して、連続的に仕上圧延を行うこともできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を導くに至った実験結果に基づいて具体的に説明する。
実験１
Ｃ：０．００５  ｗｔ％、Ｓｉ：０．５５ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０ｗｔ％、Ａｌ：０．０３ｗｔ％およびＰ：０．０１ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（厚み  ２２０ｍｍ）を、通常のガス燃焼型加熱炉にて１１５０℃に加熱し、ついで熱間粗圧延によりシートバーとした後、コイルに巻取り、保熱後再び巻戻して、仕上圧延を施し、２．０  ｍｍ厚の熱延板とした。
この時、シートバー厚は、Ｈ＝１０，  ２０，  ３０，  ４０，  ５０，  ６０ｍｍとし、それぞれロールベンディング量および縦ロールでの水平圧下量を調整し、シートバーの断面形状を
Ｈｅ  −Ｈ＝０，  １．０，  ３．０，  ５．０，  ７．０  （ｍｍ）
ここでＨ  ：  シートバー中央厚み（ｍｍ）
Ｈｅ  ：  シートバー端部厚み（ｍｍ）
とした。
また、シートバーの巻取りに際しては、巻取り開始径を１，２，３，４ｍと変化させた。
【０００９】
得られた仕上熱延後のコイルを長手方向に分割サンプリングし、そのサンプリング位置をもとにシートバーの巻取り径を求めた。
また、１０％、８０℃の硫酸中に５分間侵漬後におけるスケールの鋼板表面被覆率を調べ、スケール残存量の指標とした。
図１〜５に、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みと巻取り径との関係について調査した結果を整理して示す。
【００１０】
同図から明らかなように、シートバー巻取り径が小さく、かつシートバー厚が大きいほどスケール残存量は少なく、特に０＜Ｈe −Ｈ≦５のときは、図中の点線以下の領域（Ｄ≦Ｈ／30＋２）でスケール残存量が格段に低減することが判明した。
【００１１】
実験２
Ｃ：0.01wt％、Si：1.3 wt％、Mn：0.2 wt％、Al：0.05wt％およびＰ：0.03wt％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる電磁鋼スラブ（厚み 220mm）を、通常のガス燃焼型加熱炉にて1100℃に加熱し、ついで熱間粗圧延によりシートバーとした後、コイルに巻取り、保熱後再び巻戻して、仕上圧延により 1.8mm厚の熱延板とした。
この時、シートバー厚は、Ｈ＝20, 30, 40, 50, 60, 70, 80mmに変化させる一方、巻取り開始径については 0.3ｍの一定とした。
また、シートバーの断面形状は、Ｈe −Ｈ＝ 1.0 (mm) の一定とした。
【００１２】
得られた仕上熱延後のコイルを長手方向に分割サンプリングし、そのサンプリング位置をもとにシートバーの巻取り径を求めた。
また、１０％、８０℃の硫酸中に５分間侵漬後におけるスケールの鋼板表面被覆率を調べ、スケール残存量の指標とした。
図６に、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みと巻取り径との関係について調査した結果を整理して示す。
同図によれば、すべての条件において、スケール残存量は極めて少なく良好であることが判明した。
【００１３】
しかしながら、実験２では、実験１では全く観察されなかった、仕上熱延前の割れが原因と考えられる表面欠陥（ヘゲ）が観察された。
そこで、次に、かかる表面欠陥の発生状況について調査した。
図７に、表面欠陥の発生状況をシートバー厚みと巻取り径との関係で示す。
同図によれば、表面欠陥の発生はシートバー巻取り径が小さく、かつシートバーが厚いほど顕著であるが、図中の点線以上の領域（Ｄ≧Ｈ／100)では全く発生しないことが判明した。
【００１４】
上記した実験１、実験２の結果から、粗圧延後にシートバーを巻取る際に生成したスケールを仕上げ熱延前に有効にデスケーリングし、かつ割れに起因した表面欠陥を発生させないためには、粗圧延後のシートバーの断面形状を
Ｈ＜Ｈe ≦Ｈ＋５
とし、かつシートバーを、巻取り開始から巻取り終了までの全期間にわたって、次式
Ｈ／100 ≦Ｄ≦Ｈ／30＋２
を満足する条件で巻取れば良いことが究明されたのである。
【００１５】
この発明に従い、上掲式を満足する条件下でシートバー巻取りを行うことによって、上述した効果が得られる理由については、次のとおりと考えられる。
すなわち、シートバー表面に生成したスケールは、シートバーの巻取りおよび巻戻しの際のシートバーの変形により、機械的に剥離する。実質的には、従来のロール押付型のメカニカルデスケーラーのような効果と考えられる。
ただし、この発明の場合には、ロールを押し付けたり高圧水を吹き付けたりする必要がないため、板材の温度低下が少ないという点で有利である。
【００１６】
図８は、シートバー巻取り時に板剤が湾曲した様子を模式的に示したものである。
同図に示したとおり、シートバーの湾曲により長さＡＢであったシートバーの外側はＡ′Ｂ′（＞ＡＢ）となり、他方内側はＡ″Ｂ″（＜ＡＢ）となるが、このシートバー表、裏面における伸び、縮みが剥離に寄与するのである。
この伸びおよび縮みは、シートバー厚Ｈが大きいほど、また湾曲の半径Ｄ／２が小さいほど大きくなる。すなわち、スケール剥離性が向上する。
一方、スケール剥離のために必要以上に大きく湾曲をさせた場合には、巻取り、巻戻し時に表裏面の表層近傍に大きな引張り応力がかかるため、微細な粒界割れが生じ、これが仕上熱延により伸されて表面欠陥となるものと考えられる。
【００１７】
シートバー巻取り時に、シートバー同志が接触し面圧がかかると、シートバー面上に生成したスケールは面圧により地鉄部に食い込んでしまい、より剥離しにくい状態になってしまう。
この点、Ｈ＜Ｈｅ  であれば、巻取り時のシートバー同志は端部のみで接触するため、端部以外の場所では面圧は実質的に掛からないので、スケールが地鉄部に食い込むことはなく、従って剥離し易い。とはいえ、Ｈｅ  がＨ＋５を超えて大きくなると、面圧はかからないものの、巻取り時にシートバー同志の隙間が大きくなり、内包される雰囲気（実質的に大気）も多くなることから、それによりスケールが追加生成されるため、スケール残存量が増加すると考えられる。
従って、スケールの残留が少なく、かつ粒界割れによる表面欠陥も阻止するためには、この発明に従って、シートバーの断面形状、厚みおよび巻取り径を上記した適正範囲内に制御することが肝要である。
【００１８】
次に、この発明において素材の成分組成を前記の範囲に限定した理由について説明する。
Ｃ：０．０００１〜０．１  ｗｔ％
方向性電磁鋼板を製造する場合には、熱延板組織の微細化を促進するために、０．０１ｗｔ％以上が必要であるが、０．１  ｗｔ％を超えると脱炭焼鈍における負荷が大きくなるだけでなく、製品中に残留したＣが磁気特性の時効劣化を誘発するので好ましいない。
一方、無方向性電磁鋼板の製造に関しては、製品の時効劣化を防止する意味で０．０１ｗｔ％以下とする必要がある。なお、下限は経済上の理由から０．０００１ｗｔ％に定めた。
【００１９】
Ｓｉ：０．０５〜４．５  ｗｔ％
Ｓｉは、電気抵抗を高め鉄損を改善するのに有用な元素であるが、４．５  ｗｔ％を超えて添加されると冷間圧延性を劣化させるので、４．５  ｗｔ％を上限とする。
まだ方向性電磁鋼板を製造する場合、２ｗｔ％未満ではオーステナイト変態による集合組織のランダム化により二次再結晶に支障をきたすので、下限は２ｗｔ％とするのが好ましい。
この点、無方向性電磁鋼板の場合は、二次再結晶はさせないため特に下限をもうける必要はないが、鉄損を改善する意味で下限を０．０５ｗｔ％に定めた。
【００２０】
Ｍｎ：２．５  ｗｔ％以下
Ｍｎは、熱間加工性を向上させるのに有用な元素であるが、２．５  ｗｔ％を超えると変態量が増加して磁性劣化させるので２．５  ｗｔ％を上限とする。
【００２１】
以上、必須成分について説明したが、その他にも各種の公知元素を添加することが可能である。
たとえば、方向性電磁鋼板においては、インヒビター成分としてAl, Ｐ, Cr, Ｂ, Se, Ｓ, Te, Nb, Bi, Sn, Sb, ＮおよびMo等を添加することができる。
また無方向性電磁鋼板においては、磁気特性改善成分としてAl, Ｂ, Sb, Ni, CuおよびSn等を添加することができる。
【００２２】
次に、製造方法について述べる。
上記の好適成分組成に調整された鋼スラブは、必要に応じて圧延処理を加え、スラブ加熱を施すかまたは鋳造後そのまま直接に粗圧延に供される。
この発明では、かかる粗圧延後にシートバーを一旦コイルに巻取り、保熱後、巻戻して仕上焼鈍に供するわけであるが、かかるシートバー巻取りを、前述したとおり
Ｈ／100 ≦Ｄ≦Ｈ／30＋２
を満足する条件下で行うことが重要である。
なお、巻戻したシートバーを仕上圧延に供するに際しては、先行シートバーの後端部に後行シートバーの先端部を接合して連続的に処理することは、操業能率の向上の観点から特に有利である。
【００２３】
熱間圧延後、無方向性電磁鋼板については、常法に従い、１回または２回以上の冷間圧延を施した後、仕上焼鈍を施すことによって、製品板とする。
また、方向性電磁鋼板については、これも常法に従い、１回または２回以上の冷間圧延を施した後、脱炭・一次再結晶焼鈍を施し、ついで焼鈍分離剤を塗布してから、２次再結晶焼鈍および最終仕上焼鈍を施して製品板とする。
【００２４】
【実施例】
実施例１
Ｃ：０．０５ｗｔ％、Ｓｉ：３．３  ｗｔ％、Ｍｎ：０．０８ｗｔ％、Ｓｅ：０．０１５  ｗｔ％、Ａｌ：０．０２５  ｗｔ％およびＮ：０．００８  ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（厚み  ２２０ｍｍ）を、通常のガス燃焼型加熱炉にて１２００℃に加熱後、誘導加熱式電気炉にて１４１０℃に高温加熱したのち、熱間粗圧延を行って３０ｍｍ厚のシートバーとした。このとき、ロールベンディング量および縦ロールでの水平圧下量を制御して、シートバー断面形状を調整した。ついで、このシートバーを巻取り開始径を２．０ｍとして巻取った後、再び巻戻して仕上圧延により板厚：２．０  ｍｍの熱延板とした。
ついで、熱延板焼鈍後、中間焼鈍を挟む２回の冷間圧延によって０．２３ｍｍの最終板厚に仕上げた。その後、湿潤雰囲気中で脱炭・一次再結晶焼鈍を施したのち、ＭｇＯ  を主成分とする焼鈍分離剤を塗布してから、乾水素雰囲気中で１２００℃、１０時間の最終仕上焼鈍を施した。
かくして得られた製品の磁気特性および表面性状について調査した結果を表１に示す。
なお、シートバー巻取り径は、サンプリング位置をもとに算出したシートバー巻取り時における曲率半径から求めた。
【００２５】
【表１】
0003580013.tif 000002
【００２６】
同表から明らかなように、この発明に従う条件下で熱間圧延を実施した場合には、磁気特性および表面性状ともに良好であったが、比較例においては張力付与、絶縁性の機能を兼ねるグラス皮膜に、熱延板スケールに起因する欠陥（点状の皮膜剥離）が顕著にみられ、また磁気特性にも劣っていた。
【００２７】
実施例２
Ｃ：０．００５  ｗｔ％、Ｓｉ：３．０  ｗｔ％、Ｍｎ：０．１５ｗｔ％、Ａｌ：０．３  ｗｔ％およびＰ：０．０１ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（鋼Ａ、厚み  ２２０ｍｍ）ならびにＣ：０．００４  ｗｔ％、Ｓｉ：１．５  ｗｔ％、Ｍｎ：０．３０ｗｔ％、Ａｌ：０．３  ｗｔ％およびＰ：０．０１ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（鋼Ｂ、厚み  ２２０ｍｍ）をそれぞれ、通常のガス燃焼型加熱炉にて１２００℃に加熱後、熱間粗圧延を行って５５ｍｍ厚のシートバーとした。このとき、ロールベンディング量および縦ロールでの水平圧下量を制御して、シートバー断面形状を調整した。ついで、このシートバーを巻取り開始径を  ０．３ｍとして巻取った後、再び巻戻して仕上圧延により板厚：２．６  ｍｍの熱延板とした。
ついで、鋼Ａは熱延板焼鈍後、また鋼Ｂは熱延板焼鈍を施さずに、冷間圧延により０．５０ｍｍに仕上げたのち、  ８５０℃，  ３０秒の連続焼鈍を施した。
かくして得られた製品の磁気特性および表面性状について調査した結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
0003580013.tif 000003
【００２９】
同表から明らかなように、この発明の要件を満足する条件下で熱間圧延を実施した場合は、磁気特性および表面性状とも良好であったが、比較例においては熱延前の表面割れが熱延、冷延によって引き延ばされた線状の欠陥（ヘゲ）が顕著に見られた。
【００３０】
実施例３
Ｃ：０．００２  ｗｔ％、Ｓｉ：０．６５ｗｔ％、Ｍｎ：０．２０ｗｔ％、Ａｌ：０．７０ｗｔ％およびＰ：０．０７ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（鋼Ａ、厚み  ２２０ｍｍ）ならびにＣ：０．００２  ｗｔ％、Ｓｉ：０．３５ｗｔ％、Ｍｎ：０．２５ｗｔ％、Ａｌ：０．２５ｗｔ％およびＰ：０．０５ｗｔ％を含有し、残部は実質的にＦｅの組成になる電磁鋼スラブ（鋼Ｂ、厚み  ２２０ｍｍ）をそれぞれ、通常のガス燃焼型加熱炉にて１２００℃に加熱後、熱間粗圧延を行って２０ｍｍ厚のシートバーとした。このとき、ロールベンディング量および縦ロールでの水平圧下量を制御して、シートバー断面形状を調整した。ついで、このシートバーを巻取り開始径を  １．８ｍとして巻取った後、再び巻戻しながら仕上圧延中の先行シートバーの後端部に接合し、連続仕上圧延により板厚：２．４  ｍｍの熱延板とした。
ついで、鋼Ａは熱延板焼鈍後、また鋼Ｂは熱延板焼鈍を施さずに、冷間圧延により板厚：０．５３ｍｍの冷延板としたのち、  ７５０℃，  ３０秒の連続焼鈍を施した。その後、スキンパスにより、０．５０ｍｍの最終板厚に仕上げた。
かくして得られた製品に  ７５０℃，  ２ｈの歪取り焼鈍を施した後、磁気特性および表面性状について調査した結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
0003580013.tif 000004
【００３２】
同表から明らかなように、この発明に従う条件下で熱間圧延を実施した場合には、磁気特性および表面性状は共に良好であったが、比較例においてはスケールの残存に起因する表面欠陥（凹凸）が顕著に見られた。このようなスケール残りによる凹凸は製品の占積率を低下させるだけでなく、鋼板の打抜性に悪影響を及ぼす。
【００３３】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、熱間粗圧延後におけるシートバー巻取り時に、表面割れのおそれなしに生成スケールを効果的に剥離することができ、従って、磁気特性に優れるのは言うまでもなく、スケール残留や表面割れに起因した表面欠陥のない美麗表面の電磁鋼板を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｈｅ  −Ｈ＝０の場合における、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みＨと巻取り径Ｄとの関係を示したグラフである。
【図２】Ｈｅ  −Ｈ＝１．０  の場合における、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みＨと巻取り径Ｄとの関係を示したグラフである。
【図３】Ｈｅ  −Ｈ＝３．０  の場合における、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みＨと巻取り径Ｄとの関係を示したグラフである。
【図４】Ｈｅ  −Ｈ＝５．０  の場合における、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みＨと巻取り径Ｄとの関係を示したグラフである。
【図５】Ｈｅ  −Ｈ＝７．０  の場合における、スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みＨと巻取り径Ｄとの関係を示したグラフである。
【図６】スケールの残存量に及ぼすシートバー厚みと巻取り径との関係を示したグラフである。
【図７】表面欠陥の発生状況をシートバー厚みと巻取り径との関係で示したグラフである。
【図８】シートバー巻取り時における板剤の湾曲状態を示した模式図である。
【図１】
0003580013.tif 000005
【図２】
0003580013.tif 000006
【図３】
0003580013.tif 000007
【図４】
0003580013.tif 000008
【図５】
0003580013.tif 000009
【図６】
0003580013.tif 000010
【図７】
0003580013.tif 000011
【図８】
0003580013.tif 000012