(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Si：0.1 〜3.5 wt％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼スラブを、熱間粗圧延後、圧下率（１パス）Ｒ：30％以上及び圧延終了温度ＴF ：750 〜1150℃の条件下で熱間仕上げ圧延を行ったのち、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施し、次いで焼鈍を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、750〜1150℃の温度域でフェライト−オーステナイト変態を生じる鋼スラブ（Si含有量：0.1 wt％以上1.9 wt％未満）については、圧延終了温度ＴF ：Ａr1−100 ℃〜Ａr1＋50℃の条件下で熱間仕上げ圧延を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】
請求項１において、 750〜1150℃の温度域でフェライト単相である鋼スラブ（Si含有量：1.9 wt％以上3.5 wt％以下）については、圧下率Ｒ、圧延終了温度ＴF とSi含有量 Si とが、次式1150 ≧ＴF ≧1010 + 100× Si −５×Ｒの関係を満足する条件下で熱間仕上げ圧延を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項１、２または３において、鋼スラブが、さらにAl：2.0 wt％以下、Mn：2.0 wt％以下、Sb：0.1 wt％以下Sn：0.1 wt％以下およびＰ：0.3 wt％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有するものである電磁鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流磁心としての用途に供して好適な優れた磁気特性を有する電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁鋼板（けい素鋼板）は、使用時における磁化方向の電磁特性が優れるような集合組織を持つことが望ましい。好適な集合組織は、使用形態によって異なるが、ＥＩコアのように直交する２方向に磁化方向を有する場合には、圧延面の方位が｛１００｝でかつ、圧延方向（ＲＤ）の方位が＜００１＞であるような、いわゆる立方集合組織が最も望ましい。
【０００３】
このような集合組織を得るために、これまでにも種々の方法が提案されている。
例えば特開平５−306438号公報に記載されている溶湯超急冷法、特開平５−271774号公報に記載されるクロス圧延法、文献“Growth of (110) 001 -Oriented Grains in High-Purity Silicon Iron-A Unique Form of Secondary ”（TRANSACTIONS OF THE METALLURGICAL SOCIETY OF AIME, VOL 218, 1960 P.1033-1038）に記載される三次再結晶法および特開昭62−262997号公報に記載される柱状結晶成長法等が、それである。
【０００４】
しかしながら、上記の各方法のうち、超急冷法以外はすべて、冷間圧延と焼鈍に依存しているため複雑な工程を必要し、また超急冷法についても、特殊な冷却ロールを必要とすることから製造コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
一方、高価な電磁鋼板としてけい素鋼板が知られているが、このけい素鋼板は、＜１１０＞//ＲＤ系の強い集合組織、もしくは｛１１１｝、｛１１０｝集合組織を発達させたものである。また、方向性けい素鋼板では、その熱延板の表層近傍に極わずかの｛１１０｝＜００１＞方位いわゆるGoss方位を持つ集合組織となっており、このGoss方位粒を利用して２次再結晶させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記の現状に鑑み開発されたもので、複雑な工程を必要とすることなしに、｛１００｝＜００１＞方位に高度に集積した集合組織を有する電磁鋼板の有利な製造方法について提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
さて、発明者らは、上記の課題すなわち特殊な工程を付加することなしに、通常の冷間圧延そして焼鈍によって立方集合組織を形成するという課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、熱間仕上げ圧延における圧延温度と圧下率を制御し、従来通常の工程で採用されている条件よりも高温・強圧下条件を用いること、さらには高速通板処理を活用することが、所期した目的の達成に関し、極めて有効であることの知見を得た。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１０】
すなわち、この発明の要旨構成は、次のとおりである。
１．Si：0.1 〜3.5 wt％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼スラブを、熱間粗圧延後、圧下率（１パス）Ｒ：30％以上及び圧延終了温度ＴF ：750 〜1150℃の条件下で熱間仕上げ圧延を行ったのち、１回または中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延を施し、次いで焼鈍を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【００１１】
２．上記１において、750〜1050℃の温度域でフェライト−オーステナイト変態を生じる鋼スラブ（Si含有量：0.1 wt％以上1.9 wt％未満）については、圧延終了温度ＴF ：Ａr1−100 ℃〜Ａr1＋50℃の条件下で熱間仕上げ圧延を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【００１２】
３．上記１において、750〜1050℃の温度域でフェライト単相である鋼スラブ（Si含有量：1.9 wt％以上3.5 wt％以下）については、圧下率Ｒ、圧延終了温度ＴF とSi含有量 Si とが、次式1150 ≧ＴF ≧1010 + 100× Si −５×Ｒの関係を満足する条件下で熱間仕上げ圧延を行うことを特徴とする電磁鋼板の製造方法。
【００１３】
４．上記１、２または３において、鋼スラブが、さらにAl：2.0 wt％以下、Mn：2.0 wt％以下、Sb：0.1 wt％以下Sn：0.1 wt％以下およびＰ：0.3 wt％以下のうちから選んだ１種または２種以上を含有するものである電磁鋼板の製造方法。
【００１４】
この発明は、熱間仕上げ圧延を、高温かつ強圧下の条件下で行うことによって、特殊な冷間圧延そして焼鈍を施すことなしに、立方集合組織を有する、電磁特性の良好な鋼板を提供することができ、大幅なコストの低減を可能とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を由来するに至った実験結果について説明する。
真空小型溶解炉にて、Si：1.23wt％、Ｃ：0.002 wt％、Ｏ：0.003 wt％、Mn：0.21wt％およびAl：0.23wt％を含有する組成になる50kg鋼塊を溶解し、熱間粗圧延により板厚：５mmに圧延した。この鋼板を、1150℃にて25分間加熱後、ロール径が 700mmφの圧延機にて、周速：800 m/min 、圧下率：80％、圧延終了温度：965 ℃にて圧延し、板厚：1.0 mmの熱延板とした。この熱延板に、コイル巻取り処理を想定した、650 ℃及び２時間の熱処理を施したのち、酸洗、次いで冷間圧延を行って板厚0.35mmの冷延板とした。さらに、この鋼板を脱脂後、850 ℃で20秒間保持する再結晶焼鈍を、水素：35％及び窒素：65％の乾燥雰囲気中にて行った。
【００１６】
この鋼板について、集合組織の集積度と磁気特性を調査した。すなわち、集積度は、鋼板をその表面から板厚方向に10等分した、それぞれの位置にて、Ｘ線回折のシュルツ法にて、(110) 、(200) および(211) 極点図を求め、Ｈ．Ｊ．Bunge 著の“Texture Analysis Materials Science”に記載されている、級数展開法を用いて、３次元方位解析を行って３次元方位分布密度を求め、10等分位置での平均とした。また、磁気特性は、長手方向を圧延方向（以下、Ｌ方向と示す）とした試料及び、長手方向を圧延方向と直角（以下、Ｃ方向と示す）とした試料をそれぞれ採取し、エプスタイン測定を行った。
【００１７】
その結果、｛１００｝＜００１＞方位への集積度がランダム組織のそれの18.7倍と高く、また磁気特性もＷ15/50 で2.87W/kg、Ｂ50で 1.842Ｔと、今までにない優れた特性の熱延鋼板が得られた。
なお、圧延温度：700 ℃の条件で圧延した鋼板についても同様に調査した結果、｛１００｝＜００１＞方位への集積度が低下していることが判明した。
【００１８】
すなわち、圧延終了温度が低すぎると、剪断歪に起因した変形によって｛１１０｝＜００１＞方位の集合組織が形成され、その後の工程を経て製造された鋼板の｛１００｝＜００１＞方位への集積度が低下し、Ｃ方向の磁束密度が劣化するため、｛１００｝＜００１＞方位への集積度が高い鋼板が得られない。さらに、圧延終了温度を高くしても、圧下率が小さいと、｛１００｝＜００１＞粒の再結晶に必要な十分な量の歪を付与できないために、その後の工程を経て製造された鋼板の｛１００｝＜００１＞方位への集積度が低下するから、｛１００｝＜００１＞方位への集積度が高い鋼板がやはり得られないのである。
この発明は、上記の実験事実に基づいたものである。
【００１９】
さて、この発明における各種条件の限定理由について説明する。
まず、成分組成について述べると、Siは比抵抗を増大させ、滑電流損を低減させる効果があるので、この発明では必須成分として添加する。ここに、Si含有量が 0.1wt％に満たないとこの効果が十分には現れず、一方 3.5wt％を超えると、磁束密度の低下が大きいだけでなく、加工性の劣化も招く。従って、Si含有量は0.1 〜3.5 wt％の範囲に限定した。
【００２０】
また、当該鋼板を無方向性けい素鋼板に適用する場合には、Al、Mn、Ｐ、SbおよびSn等の添加が有効である。しかしながら、各元素とも、あまりに多量に含有させると、磁気特性の改善効果が飽和に達するだけでなく、コストが上昇する不利を招くので、それぞれAl≦2.0 wt％、Mn≦2.0 wt％、Sb≦0.1 wt％、Sn≦0.1 およびＰ≦0.3 wt％の範囲で含有させる必要がある。
【００２１】
一方、この熱延板を利用して２次再結晶させ、方向性けい素鋼板として用いる場合には、インヒビター成分を含有させることができる。
インヒビター成分としては、MnＳ, MnSe, AlＮ, TiＮ, NbＮ, ＶＮ, Sb, Sn等を単独または複合添加して利用することができる。成分組成範囲については、公知の方向性けい素鋼板の技術範囲と同様であるので、特にこの発明では限定しない。
【００２２】
なお、Ｃは、磁気特性を劣化させるために、その含有量を極力少なくすることが有利であり、好ましくは0.005 wt％以下とする。同様に、Ｏの含有量が多いと、熱間圧延において｛１００｝＜００１＞方位に集積した集合組織の形成に悪影響を及ぼし、ひいては製品の集合組織そして磁気特性を劣化するため、0.005 wt％以下に抑制することが好ましい。
【００２３】
次に、集合組織について説明すると、この発明は｛１００｝＜００１＞方位に集積している組織を特徴とし、この効果を素材として十分に活かすためには、その集積度をランダム組織のそれの10倍以上とすることが重要である。さらに、結晶粒径が10μｍ未満になると、履歴損が増大し磁気特性が劣化し、500 μｍをこえると、製品における打ち抜き性が劣化するため、結晶粒径は10〜500 μｍの範囲とする。
【００２４】
次に、製造条件について述べる。
まず、圧延温度については、 750℃未満では｛１００｝＜００１＞方位の集積強度がランダム組織のそれの10倍に満たず、一方1050℃を超えると加熱炉送出から圧延までに時間的制約を受けるだけでなく、高温での加熱を必要としコストの上昇を招くので、圧延温度は 750〜1050℃の範囲に限定した。
また、圧下率については、圧下率が30％未満では、フェライト粒の再結晶に必要な十分な量の歪を付与できず、ひいてはこの発明で意図した集合組織が得られないので、圧下率は30％以上に定めた。
【００２５】
ここで、圧延終了時における鋼板の温度及び圧下率は、Si含有量によって最適範囲が存在し、これに応じて制御することが有利である。
この理由として、圧延終了時における鋼の相状態が重要であると思われる。すなわち、圧延終了時にγ単相であるものはその後の方位分布がランダム化し、その後の工程を経て製造された鋼板の集合組織等に影響を及ぼし、｛１００｝＜００１＞方位への集積度及び磁束密度が劣化するため、圧延終了時にはα単相または（α＋γ）２相域とすることが重要である。
【００２６】
そこで、 750〜1150℃の温度域においてフェライト−オーステナイト変態を生じる鋼では、熱間圧延終了温度がＡr1−100 ℃に満たないと、その後の工程を経て製造された鋼板の｛１００｝＜００１＞方位の集積強度がランダム組織のそれの10倍未満となり、一方Ａr1＋50℃を超えると集合組織がランダム化するので、Ａr1−100 ℃〜Ａr1＋50℃の温度範囲で圧延を終了させることが好ましい。
【００２７】
また、 750〜1050℃の温度域でフェライト単相の鋼では、上記の圧延温度および圧下率を満たすだけでは、必ずしも十分に満足のいく特性は得られない。この理由は、Si量が高くなると、｛１００｝＜００１＞方位の集合組織の形成に必要な高温での熱間圧延歪量が増大するからであり、従ってこの場合には、圧下率（１パス）Ｒ（％）、圧延終了温度ＴF （℃）とSi含有量 Si （％）とが、次式
1150 ≧ＴF ≧1010 + 100× Si −５×Ｒ
の関係を満足する条件下で熱間仕上げ圧延を行うことが重要である。
【００２８】
ここで、Siを 1.9wt％、 3.0wt％および 3.4wt％含有するけい素鋼スラブを、1250℃に加熱後、熱間粗圧延によって板厚：1.4 〜10mmとしたのち、種々の条件下で板厚：1.0 mmに仕上げ圧延し、次いでコイル巻取り処理を想定した、650 ℃で２時間の熱処理を施したのち、酸洗、そして冷間圧延にて板厚0.35mmの冷延板とした。さらに、冷延板を脱脂後、850 ℃で20秒間保持する再結晶焼鈍を、水素：35％及び窒素：65％の乾燥雰囲気中にて行った。かくして得られた鋼板について、上述したところと同様に求めた３次元方位分布密度の板厚方向の平均値を整理して、図１に示す。
【００２９】
同図に示したとおり、フェライト単相鋼の場合に所望の組織を得るためには、圧下率（１パス）Ｒ、圧延終了温度ＴF およびSi含有量 Si について、所定の関係式すなわち次式
1150 ≧ＴF ≧1010 + 100× Si −５×Ｒ
の関係を満足させることが重要で、かかる関係式を満足する条件下で熱間仕上げ圧延を行うことによってはじめて、所期した目的が達成されるのである。
【００３０】
なお、熱延板焼鈍は、必要に応じて行うことができ、その温度の上限は、製造コストの関係から、1100℃以下、もしくは変態を有する鋼ではＡ1 変態点以下とする。一方、600 ℃未満では焼鈍の効果がないため、600 ℃を下限とする。
【００３１】
さらに、その後の冷間圧延は、温間圧延を含む通常の電磁鋼板の製造条件に従えばよく、１回冷延法及び２回冷延法のどちらでもよい。同様に、仕上げ焼鈍の条件もとくに限定する必要はないが、750 〜1100℃の温度域で10秒以上２時間以下とする条件が推奨される。とりわけ、変態を有する鋼では、焼鈍温度がＡ1 変態点をこえると、集合組織がランダム化して所望の集合組織が得られないため、Ａ1 変態点以下とすることが好ましい。
【００３２】
【実施例】
実施例１
真空小型溶解炉にて、表１に示す成分組成の 100kg鋼塊を溶解し、1150℃に加熱後、熱間粗圧延により 1.5〜8.0 mm厚の板とした。この板を、1100℃に加熱後、圧延終了温度を 700, 750, 950, 1050℃に制御し、 800m/min の圧延速度で１パスにて 1.0mmに仕上げ、その後 750℃, ２時間の熱処理を施した。この熱処理はコイル巻き取りでの自己再結晶を想定した処理である。次いで、熱延板を酸洗後、冷間圧延にて板厚0.35mmまで圧延し、850 ℃で１分間の仕上げ焼鈍を施した。
かくして得られた各鋼板について、Ｘ線解析にて (110), (200), (211)極点図を求め、前述した級数展開法を用いて３次元方位解析を行い、３次元方位分布密度を求めた。さらに、Ｌ方向およびＣ方向の試料を半量づつ組み合わせて磁気測定を行い、 1.5Ｔ励磁の時の鉄損値；Ｗ15/50 および励磁磁場：5000 A/mの時の磁束密度；Ｂ50を求めた。また、磁束密度については、Ｌ方向およびＣ方向のそれぞれのＢ50を測定し、Ｌ方向とＣ方向との差ΔＢ50を求めた。
得られた結果を表２に示す。
【００３３】
【表１】
0004281119.tif 000002
【００３４】
【表２】
0004281119.tif 000003
【００３５】
No.1, ５および８は、圧延温度が低すぎた比較例、またNo.2および６は、圧下率がこの発明の範囲外の比較例であるが、いずれも｛１００｝＜００１＞方位の集積強度がランダム組織のそれの10倍に満たず、磁気特性とくに磁束密度に劣っており、Ｌ方向とＣ方向との差も大きい。
また No.11および12は、Si含有量がこの発明の範囲外の比較例であり、圧延条件が適正範囲（No.12)にあっても磁束密度が劣っており、Ｌ方向とＣ方向との差も大きい。
これに対し、No. ３, ４, ７, ９及び10の発明例はいずれも、｛１００｝＜００１＞方位の集積強度は10以上であり、Ｌ方向とＣ方向との差が小さく優れた磁気特性が得られている。
【００３６】
実施例２
真空小型溶解炉にて、Si：0.53wt％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼（鋼種：Ａ）およびSi：1.21wt％を含有し、残部は実質的にFeの組成になる鋼（鋼種：Ｂ）の50kg鋼塊をそれぞれ溶解し、1150℃に加熱後、熱間粗圧延により1.2 〜8.0 mm厚の板とした。この板を、1100℃に加熱後、圧延終了温度を 700〜1050℃の間で制御し、800m/minの圧延速度で１パスにて 1.0mmに仕上げ、その後800 ℃で10分間の熱延板焼鈍を施した。次いで、これらの鋼板を酸洗後、冷間圧延にて板厚0.35mmまで圧延し、850 ℃で１分間の仕上げ焼鈍を施した。
【００３７】
かくして得られた各鋼板について、実施例１と同様にして、３次元方位分布密度とＷ15/50 およびＢ50を求めた。
得られた結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
0004281119.tif 000004
【００３９】
No.1, ２および９は、圧延温度が低い比較例であり、いずれも｛１００｝＜００１＞方位の集積強度が低く、磁束密度の劣化が大きい。
また No.７，８および13は、圧延温度が高い比較例であり、｛１００｝＜００１＞集積度が特にランダム化しており、磁束密度が劣化している。
さらに No.４は、圧下率が低い例であり、やはり満足いく磁気特性は得られていない。
これに対し、No. ３, ５, ６, 10, 11および12の発明例はいずれも、｛１００｝＜００１＞方位の集積強度は10以上であり、優れた磁気特性が得られている。
【００４０】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、従来の通常の製造方法では実現不可能であった｛１００｝＜００１＞方位に高度に集積した高磁束密度電磁鋼板を、熱間圧延の条件を工夫することによって、安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧下率（１パス）Ｒ、圧延終了温度ＴF およびSi含有量 Si が｛１００｝＜００１＞方位の集積度に及ぼす影響を示したグラフである。
【図１】
0004281119.tif 000005