(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０.０２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.５〜３.５ｗｔ％を含有する珪素鋼スラブを加熱後、熱間圧延し、得られた熱延鋼帯をコイルに巻き取って箱焼鈍を施し、その後冷間圧延して珪素鋼板を製造するにあたり、スラブ加熱温度を１０９０〜１１５０℃、熱間圧延終了温度を８５０〜７５０℃にするとともに、該スラブ加熱から該熱間圧延終了までの温度低下量を２７０〜３５０℃に制御して、巻き取り後の熱延鋼帯における板幅端から１５ｍｍの位置のビッカース硬度を板幅端から１００ｍｍの位置より内側のビッカース硬度の平均値より３０以上高くし、箱焼鈍を８５０〜９００℃にて１〜１０時間施すことを特徴とする、珪素鋼板の製造方法。
【請求項２】
Ｃ：０.０２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.５〜３.５ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、箱焼鈍後に冷間圧延を施すための珪素鋼板用の熱延鋼帯素材であって、該熱延鋼帯における板幅端から１５ｍｍの位置のビッカース硬度が、板幅端から１００ｍｍの位置より内側のビッカース硬度の平均値より３０以上高いことを特徴とする、珪素鋼板用の熱延鋼帯素材。
【請求項３】
上記成分組成に加えてさらに、Ａｌ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｓ：０．００７ｗｔ％以下、Ｖ：０．５０ｗｔ％以下、Ｃｕ：０．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．５０ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．５０ｗｔ％以下、Ｔｉ：０．５０ｗｔ％以下およびＳｂ：０．５０ｗｔ％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項２に記載の珪素鋼板用の熱延鋼帯素材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱延鋼帯コイルの箱焼鈍後に冷間圧延を行う工程を含む、珪素鋼板の製造方法とこの製造方法に適合する熱延鋼帯素材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
珪素鋼板は電磁材料として優れた特性を有しており、各種の電磁気製品に使用されている。
かかる珪素鋼板を製造するには、一般に、例えば、特開昭54-68717号公報に開示されているように、鋼片を加熱後、熱間圧延し、熱延鋼帯の焼鈍（母板焼鈍）を行ってから、冷間圧延と焼鈍とを施す工程が必要となる。
なかでも、無方向性珪素鋼板(JIS C 2552)の場合には、ユーザーにて打抜き加工され、積層して使用されるのが一般的であり、その多くは、打抜き加工後にユーザーにて歪み取り焼鈍を行う、いわゆるセミプロセス材として供給される。
【０００３】
このような珪素鋼板の製造工程において、通常は、熱間仕上圧延の温度をＡr3点以下にして、フェライト域圧延を行うことによって圧延歪みを付与し、コイル巻き取り後の自己焼鈍効果によって再結晶化を促進させる。その後、さらに熱延鋼帯焼鈍により、冷間圧延を行い、最終的に結晶粒を調整して、電磁特性の向上を図っている。
ところで、上記熱間圧延後に施される焼鈍は、多くが連続焼鈍により行われるものの、結晶粒を[100] 方向に揃えて電磁特性の向上を図るような場合には、一般に、結晶粒を粗大化かつ均一な大きさに調整するという目的から、箱焼鈍が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる箱焼鈍、とりわけ鋼帯同士を密着状態にして焼鈍する、いわゆるタイト焼鈍により、熱延珪素鋼鋼帯を焼鈍するときには、板幅端部の部分は中央部の部分よりも焼鈍による熱の影響を受けやすくなる。このため、鋼帯の板幅端の部分の組織は中央部の部分よりも粗大化する。そしてこのような状態の熱延鋼帯を冷間圧延すると、鋼帯の板幅端部の部分では局部的な耳伸び（10〜15ｍｍ程度）を生じて形状不良を発生するという問題があった。
耳伸びが一旦発生すると、積層して使用することの多い珪素鋼板に必要な平坦度を損ない、品質の低下を招くのみでなく、歩留り・生産性の低下といった多くの障害がもたらされる。
【０００５】
しかし、珪素鋼板の冷間圧延時にみられる耳伸びを抑制するという見地からの研究は、これまでにさほど多くは行われていないのが実状である。わずかに、特開昭60-162751 号公報に、セミプロセス電磁鋼板の冷間圧延においてコイルエッジに不均一な伸びを示す領域が存在すること、この不均一な伸びは最終仕上げ焼鈍で600 〜800 ℃の温度で１〜２分間の短時間連続焼鈍を施せば解決できるとの記載があるにすぎない。
しかし、発明者らは、上記既知技術では、板幅端部の部分における耳伸びが大きくなった場合に、連続焼鈍によって修正しきれないことを確認した。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱えていたこのような問題を解決し、熱延鋼帯を箱焼鈍後に冷間圧延した際に、耳伸びを発生することのない、良好な形状をもつ珪素鋼板を得るための製造方法を提案することにある。
また、本発明の他の目的は、かかる製造方法に適用するための珪素鋼板用の熱延鋼帯を提供することにある。
なお、具体的には、冷間圧延し、連続焼鈍した後の耳伸びを２ｍｍ以下 (冷間圧延後にて５ｍｍ以下) の極めて少ない範囲に抑制するための珪素鋼板の製造方法と、この方法に適した熱延鋼帯素材を提案するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記の目的を達成すべく、局部的に大きな耳伸びを発生するコイルでは、変形抵抗に大きな違いがあるのではないかと考え、冷間圧延前の熱延鋼帯について板幅方向の硬度分布を調査した。その結果、耳伸びを生じるような従来の熱延鋼帯は、図１(b) に示すように、鋼帯の板幅端部の部分の硬度が中央部の部分よりも大きく低下していた。そこで、この幅方向の硬度差を解消することが耳伸びのない安定した冷間圧延を可能にすると考えた。
【０００８】
発明者らは、硬度差を低減するための有効な方法について鋭意実験を重ね、加熱してから熱間圧延終了までの冷却過程で、鋼帯の板幅端部分を中央部分よりも低温になるように、鋼帯の冷却を強めに行うことが極めて有効であることを知見した。このような熱間圧延後の冷却を行うことにより、コイル巻き取り後の自己焼鈍効果が幅端部では抑制され、その後の箱焼鈍で不均一な熱負荷を受けても、焼鈍後には、幅方向に一様な粒径分布となり、硬度ひいては冷間圧延性を均一にしうることがわかった。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは次のとおりである。
（１）Ｃ：０.０２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.５〜３.５ｗｔ％を含有する珪素鋼スラブを加熱後、熱間圧延し、得られた熱延鋼帯をコイルに巻き取って箱焼鈍を施し、その後冷間圧延して珪素鋼板を製造するにあたり、スラブ加熱温度を１０９０〜１１５０℃、熱間圧延終了温度を８５０〜７５０℃にするとともに、該スラブ加熱から該熱間圧延終了までの温度低下量を２７０〜３５０℃に制御して、巻き取り後の熱延鋼帯における板幅端から１５ｍｍの位置のビッカース硬度を板幅端から１００ｍｍの位置より内側のビッカース硬度の平均値より３０以上高くし、箱焼鈍を８５０〜９００℃にて１〜１０時間施すことを特徴とする、珪素鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）Ｃ：０.０２ｗｔ％以下、Ｓｉ：０.５〜３.５ｗｔ％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、箱焼鈍後に冷間圧延を施すための珪素鋼板用の熱延鋼帯素材であって、該熱延鋼帯における板幅端から１５ｍｍの位置のビッカース硬度が、板幅端から１００ｍｍの位置より内側のビッカース硬度の平均値より３０以上高いことを特徴とする、珪素鋼板用の熱延鋼帯素材。
（３）上記成分組成に加えてさらに、Ａｌ：０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎ：１．０ｗｔ％以下、Ｓ：０．００７ｗｔ％以下、Ｖ：０．５０ｗｔ％以下、Ｃｕ：０．５０ｗｔ％以下、Ｃｒ：０．５０ｗｔ％以下、Ｎｉ：０．５０ｗｔ％以下、Ｔｉ：０．５０ｗｔ％以下およびＳｂ：０．５０ｗｔ％以下のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することを特徴とする上記の珪素鋼板用の熱延鋼帯素材。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、上記要旨構成のとおりに限定した理由について説明する。
Ｃ：0.02wt％以下
Ｃは、電磁鋼板としての特性上有害な元素であることが知られており、最終的に少なくする必要がある。とくにＣ含有量が0.02wt％を超えると、熱延鋼帯焼鈍による脱炭量を考慮しても悪影響が残るので、0.02wt％以下とする。
【００１３】
Si：0.5 〜3.5 wt％
Siは、電磁特性を得るに必要な元素であり、少なくとも0.5 wt％の含有量は必要であるが、3.5 wt％を超えて含有すると冷間圧延性が極めて悪くなる。よって、Si量は0.5 〜3.5 wt％の範囲とする。
【００１４】
本発明における熱間圧延用の珪素鋼素材の成分には、上記Ｃ、Siのほか、必要に応じて、Al、Mn、Ｓ等を含むことができる。その好ましい含有範囲は以下のとおりである。
Alは、0.1 wt％より少ない場合にはAlＮが析出し、結晶粒の成長を抑制する作用があるため望ましくないが、1.0 wt％を超えて含有すると冷間圧延性が低下するので、1.0 wt％以下に止めるのが望ましい。
Ｓは、結晶粒の成長を阻害しない程度の含有量とするため、0.007 wt％以下の範囲とするのがよい。
またMnは、熱間脆性防止のために1.0 wt％以下添加され、鋼を強化する役目も有している。
そのほかに、Ｖ, Cu, Cr, Ni, Ti, Sb各0.50wt％以下を含むことができる。これら成分のほかは、電磁特性を維持するために、不純物を除き残部鉄とするのが望ましい。
【００１５】
スラブ加熱温度：1090〜1150℃
スラブ加熱温度が1090℃に満たないと熱間圧延そのものに支障をきたすほか、熱間圧延終了までの目標とする温度差が確保できなくなる。一方、1150℃を超えるとSiを含む強固なスケールが生成して、脱スケールが困難となり、鋼帯の表面性状に悪影響を及ぼす。よって、スラブ加熱は1090〜1150℃の温度範囲で行う。
【００１６】
熱間圧延終了温度：750 〜850 ℃
熱間圧延の終了温度は、必要な電磁特性を確保するために750 〜850 ℃とする。というのは、仕上げ圧延出側温度が850 ℃を超えると、α域圧延による歪みの付加が少なくなり、結晶粒成長の阻害要因となるとともに、スラブ抽出加熱温度との差が小さくなり、熱延鋼帯の板幅端部（すなわち、コイルエッジ部に相当）の軟化の要因となり好ましくない。また、750 ℃に満たないと、コイル巻き取り後の自己焼鈍効果を得、かつエッジ部の温度を低下させることが困難になる。
なお、上記熱間圧延終了温度は、鋼帯の板幅方向の中央部表面の位置で測定した値とする。
【００１７】
熱間仕上げ圧延時の冷却とコイル巻き取り前の硬度
スラブ加熱から熱間圧延終了までの温度低下量は、本発明の重要な要件である。この温度低下量が、270 〜350 ℃、好ましくは280 ℃〜320 ℃であれば、冷却に伴う板幅端部の過冷が適度に大きくなり、コイル巻き取り後における、板幅端部での自己焼鈍による再結晶は中央部と比較してほとんど行われない。このときに、板幅中央部のビッカース硬度は、板幅端部のビッカース硬度よりも３０以上、好ましくは３５以上高い値となる。しかるのち、この熱延鋼帯を焼鈍すると、板幅方向の粒径分布が一様となり、硬さも板幅方向に均一なものとなる。これにより、その後の冷間圧延において、耳伸びを生じることのない良好な冷間圧延性が得られるようになる。
なお、ここで板幅端部のビッカース硬度は、板幅端 (エッジ) から15mmの位置で測定した値を用いた。この位置は耳伸び発生領域の中央付近に位置し、またこの位置での硬度が耳伸び発生の有無ともっとも対応が良好であった。
また、板幅中央部のビッカース硬度は、文字どおり板幅中央部で測定してもよいが、板幅端から100 mmの位置より内側 (板幅中央側) であれば硬度は安定しているので、この領域内の平均値またはこの領域内の任意の点での測定値を採用してもよい。本明細書では平均値を採用した。
温度低下量が270 ℃に満たないと上記効果が十分には得られず、一方温度差の上限が350 ℃を超えると、コイルエッジ部の結晶成長が過度に抑制され、板幅端部と幅中央部との電磁特性に差が生じてしまう。なお、温度低下量はスラブ (またはシートバー) の板幅中央部での測定値とする。
【００１８】
図１は、従来の方法で製造した、箱焼鈍前 (図１(a))および箱焼鈍後 (すなわち冷間圧延前)  (図(b))の板幅方向の硬度分布を示したものである。
図２は同様の、本発明法を採用して製造した、熱延鋼帯について箱焼鈍前 (図２(a))および箱焼鈍後 (図２(b))の板幅方向の硬度分布を示したものである。
なお、図１はスラブ加熱温度1070℃, 熱延終了温度 820℃ (温度低下量 250℃) の条件で、また図２はスラブ加熱温度1100℃、熱延終了温度 820℃ (温度低下量 280℃) の条件でそれぞれ熱延した後 700℃で巻取り, その後 860℃で８時間箱焼鈍を施したものである。
図１、２の比較より、本発明法を適用することにより、箱焼鈍前 (巻取り後) にて板幅端部のビッカース硬度を板幅中央部より30以上 (40) 高くすることができ、その結果、箱焼鈍後の硬度分布が板幅方向に均一になっていることがわかる。これに対して従来法においては、板幅端部のビッカース硬度が板幅中央部より26高いだけであり、箱焼鈍後に板幅端部付近の硬度が低下している。
ちなみに、図２の鋼帯を冷間圧延したところ耳伸びは２ｍｍ以下 (連続焼鈍後) で良好な冷間圧延性が得られたが、図１の鋼帯においては１２ｍｍの耳伸びが発生した。
なお、本発明で定めたような温度差の範囲に調整する手段としては、例えば、熱間圧延機において仕上圧延時の冷却水量を増やして全体を強冷却することにより中央部と板幅端部の温度差を拡大してもよいし、板幅端部のみ冷却を強化してもよい。また、通常は粗圧延機−仕上げ圧延機の間に設けている保熱設備を開放するといった処置を、単独または前記手段と併用して実施することも有効である。
【００１９】
巻き取り
熱間圧延後のコイル巻き取りの温度は、必要な電磁特性を確保するために 650〜 750℃とするのが望ましい。というのは、650 ℃に満たないと自己焼鈍効果による再結晶において十分な結晶粒の大きさを得ることが難しくなる。逆に、750 ℃を超えると仕上げ圧延後の冷却によるエッジの温度低下を期待することが困難となる。
【００２０】
箱焼鈍：850 〜900 ℃で１〜10時間
コイル巻き取り後の箱焼鈍の条件も、必要な電磁特性を確保するために重要であり、850 〜900 ℃にて１〜10時間行うものとする。この処理により、冷間圧延前に必要な電磁特性を得るための十分な結晶粒の大きさを実現できる。
【００２１】
【実施例】
表１に示す成分と残部が実質的にFeからなる成分組成のスラブを加熱し、粗圧延と仕上げ圧延からなる熱間圧延により板厚2.30mmとし、コイルに巻き取った。このとき、加熱温度Ｔ1 と熱間圧延終了温度Ｔ2 の温度差Ｔ1 −Ｔ2 を、各工程における冷却水の量により調整し、巻き取った。箱焼鈍後の鋼帯における、板幅中央部のビッカース硬度−板幅端部のビッカース硬度の値を種々の範囲に変化させた。これらの硬度の測定は短板を切り出した後、エッジから15mm、250 mm、500 mmの各位置において試験荷重５kgで行った。
コイルに巻き取った熱延鋼帯を、箱焼鈍（タイト焼鈍）したのち、板厚0.500 mmまで冷間圧延し連続焼鈍を施した。連続焼鈍後の耳伸びおよび電磁特性を測定した。なお、耳伸びは、長さ３ｍ程度に切断した鋼帯を張力を付与せずに平坦な定盤上に置き、耳部の定盤からの最高高さをテーパゲージで測定することにより求めた。
以上の工程における各製造条件と、得られた鋼帯について求めた諸特性を表２に併せて示す。
【００２２】
【表１】
0004337159.tif 000002
【００２３】
【表２】
0004337159.tif 000003
【００２４】
表１から、発明例はいずれも、熱延鋼帯焼鈍後の板幅方向の硬度が、中央部分と幅端部分と殆ど差がなく、冷間圧延し連続焼鈍を施した後の形状も耳伸びが２mm以下に抑制され極めて良好であった。本発明で、このような良好な特性がえられたのは、熱間圧延鋼帯をコイル巻き取りした段階では、鋼帯の幅端部分（コイルエッジ部分）の再結晶がほとんど行われず、箱焼鈍後に、板幅方向の組織がほぼ均一になったためであることを顕微鏡組織観察から確認できた。
また、発明例は、表１に示すように、透磁率、磁束密度および鉄損の各電磁特性は、それぞれμ≧3300、Ｂ50≧1.75（Ｔ）、Ｗ15／50≦4.80（ｗ／kg）の目標値を十分満足するレベルであることがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、熱延鋼帯焼鈍後（冷間圧延前）の板幅方向の硬度を均一化させることができ、冷間圧延後の鋼帯形状の安定化を図ることができる。すなわち、従来は、連続焼鈍後においても耳伸びが10〜15ｍｍ程度発生していたが、本発明によれば耳伸びは２ｍｍ以下に抑制できる。
したがって、本発明によれば、冷延鋼帯の耳切りによる歩止り低下を抑制することができ、生産性、品質が大きく向上する。さらに、品質向上による工程数の減少などにより、コスト削減及び省エネルギーにも寄与する。
なお、本発明の技術は、タイト焼鈍を必要とする無方向性珪素鋼板のみでなく、オープン焼鈍を含めた箱焼鈍による無方向性珪素鋼板の製造に、また他の電磁鋼板にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】箱焼鈍後の熱延鋼帯における板幅方向の硬度分布を示すグラフである（従来法）。
【図２】箱焼鈍後の熱延鋼帯における板幅方向の硬度分布を示すグラフである（本発明法）。
【図１】
0004337159.tif 000004
【図２】
0004337159.tif 000005