高Ｓｉ含有の方向性電磁鋼板の冷間圧延方法
【課題】Ｓｉを３．２質量％以上含む方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延において、鋼板の破断を防ぐ冷間圧延方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行い、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【解決手段】質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行い、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に変圧器の鉄芯として使用される方向性電磁鋼板の冷間圧延性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板は、大きく、無方向性電磁鋼板と方向性電磁鋼板に分類される。前者は、主に、モータ、発電機等の回転機器の鉄芯材料として使用され、後者は、主に、変圧器等の静止機器の鉄芯材料として使用されている。
【０００３】
電磁鋼板の電磁気的特性は、機器のエネルギー損失を減じるためには“鉄損が低いこと”、機器の小型化のためには“磁束密度が高いこと”が求められる。近年の省エネルギーの要請に基づき、更なる低鉄損電磁鋼板が求められるようになっている。
【０００４】
電磁鋼板の鉄損は、非特許文献１に記載されているように、渦電流損と履歴損とからなる。方向性電磁鋼板において、渦電流損を低減するためには、板厚を減じること及び固有抵抗を増すこと（具体的方法の一つとして高合金化、特に高Ｓｉ化）が必要である。履歴損を低減するためには、Goss方位集積度の向上、不純物・内部歪の低減が有効である。
【０００５】
一般に、鉄鋼材料において、Ｓｉ含有量を増加して高合金化すれば、脆くなることが知られているが、金属材料（特に、鉄鋼材料）の工業生産において、延性（靭性）に影響する因子は、次のように分類することができる。
【０００６】
(A)環境（外的）因子：試験温度、形状（サイズ）、加工（歪）速度等。
【０００７】
(B)母相因子（純粋金属相の物性値、粒内強度）：成分、相、及び／又は、析出物を含む格子欠陥等。
【０００８】
(C)多結晶体としての組織因子（粒界強度）：結晶粒径、粒界強度、集合組織等。
【０００９】
方向性電磁鋼板の製造では、所要の磁気特性を確保するために、製造条件に係る因子は固定（規定）され、鉄損特性の向上のために、それとはほぼ独立に、Ｓｉ含有量を増加することが行われている。したがって、高Ｓｉ材の冷間圧延性を高めて、工業生産を確実に行うためには、上記(A)〜(C)の因子単独の影響を考慮するではなく、(A)〜(C)の因子が相互に影響し合って得られる効果を見出す必要がある。
【００１０】
例えば、方向性電磁鋼板の製造においては、一次再結晶集合組織の観点から、脱炭焼鈍工程までは、Ｃを０．０２５〜０．０９％程度含有せしめ、冷却速度を確保するので、熱間圧延鋼帯を焼鈍した後の金属組織は、パーライト、ベイナイト、及び、にフェライト相が混在し、その粒径は１０〜５０μｍ程度であるので、結晶粒径の微細化による延性向上効果は望めない。
【００１１】
さらに、磁気特性は、製品の二次再結晶集合組織・粒径に大きく依存し、それらの適正化には、二次再結晶の二大要素であるインヒビターと一次再結晶集合組織の適正化が重要である。
【００１２】
特に、一次再結晶集合組織は、成分組成等、色々な因子に依存するが、最近、例えば、一次再結晶焼鈍の加熱速度と冷延圧下率の相関関係が見出され、冷間圧延率を大きくすることが試みられている（特許文献１、参照）。それ故、熱間圧延鋼帯の厚みを厚くする傾向にあり、冷間圧延での破断頻度が、Ｓｉ含有量の増大に伴って急増しているのが現実である。
【００１３】
このような背景の下に、方向性電磁鋼板の分野では、従前、質量で約３％のＳｉを添加していたが、さらに、固有抵抗増加のためにＳｉ含有量を増加する要請が増し、今や、３．２％を超えるようになっている。Ｓｉ含有量が３．２％を超えると、鋼板は著しく脆くなり、冷間圧延性が悪化する。
【００１４】
このため、工業生産においては、かなりの困難を省みず圧延を行っているのが現実である。それ故、この課題を解決するための技術開発が求められている。
【００１５】
ところで、３．２％以上のＳｉを含む方向性電磁鋼板の冷間圧延性・生産性を改善するために、従前から、(a)鋼板の表面・端面の品位を向上させる、及び／又は、(b)圧延直前の鋼板の温度を上げる、ことが行われている。
【００１６】
(a)については、トリミングの刃のメンテナンスを充分に行い、edgeクラック（耳割れ）を低減する方法、さらに、トリミングを高温度で、及び／又は、熱延鋼帯熱処理前に行う方法がある。また、スラブ段階での表面疵の手入れや、熱間圧延での飛込み疵対策で、表面欠陥を低減する方法がある。
【００１７】
(b)については、例えば、冷間圧延前にコイルをホットバス（温水槽）に浸漬する方法等で温度を上げる方法、又は、熱処理後室温まで冷却せずに、比較的高い温度（望ましくは５０℃超）のままで、直ちに冷間圧延を開始する方法等がある。
【００１８】
しかし、これらの方法を完璧に行っても、鋼板特有の性質に起因して、破断・割れがしばしば生じる。特に、Ｓｉが３．２％を超えた場合、二パス目の圧延開始時に、破断・割れが多く発生する。
【００１９】
さらに、特許文献２に開示されているように、熱間圧延鋼帯の焼鈍と冷間圧延の間で、鋼帯を温間に保持することは、磁気特性の点から好ましくないので、高Ｓｉ含有の方向性電磁鋼板の製造において、冷間圧延性の向上策が待たれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第３９４３８３７号公報
【特許文献２】特公昭５０−０２６４９３号公報
【特許文献３】米国特許２５９９３４０号公報
【特許文献４】特公昭４０−０１５６４４号公報
【特許文献５】特公昭５１−０１３４６９号公報
【特許文献６】特公昭６１−０６０８９６号公報
【特許文献７】特許第３４８１４９１号公報
【特許文献８】特公昭５４−０１３８４６号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】金属Ｖｏｌ．７２（２００２）Ｎｏ．１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、Ｓｉを３．２％以上、４．０％以下含有する方向性電磁鋼板の製造において、所要の磁気特性を確保するために、規定された成分組成、熱処理条件、冷延前厚みを前提に、冷間圧延性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは、冷間圧延での鋼板の破断状況を鋭意調査した。その結果、一パス目の冷間圧延率が大きい場合、二パス目の圧延の開始時において鋼板をリールに巻き付ける際、鋼板に割れが発生し、この割れが起点となって破断が発生することを見出した。
【００２４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、次のとおりである。
【００２５】
質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行い、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、Ｓｉ量が３．２％を超える方向性電磁鋼板を可逆冷間圧延機で圧延する際、一パス目の冷間圧延率を適正化するで、鋼板の冷間圧延性を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】鋼帯厚み及び冷間圧延率と、脆化の程度の関係を概念的に示す図である。実線は、伸びと冷間圧延率の関係を示し、破線は、鋼帯の厚みと表面の張力の関係を示す。
【図２】Ｓｉ含有量別に、冷間圧延率と局部伸びの関係を示す図である。
【図３】Ｓｉ含有量別に、局部伸びと、冷間圧延時の巻付け割れ破断率（１０００トン当たりの破断回数）の関係を示す図である。局部伸び２．５％が、破断率３回／１０００トンに対応する。この破断率は、実生産では、４０コイルに一回の破断になり、この値以下を良好とする。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
前述したように、本発明者らは、冷間圧延での鋼板の破断状況を鋭意調査した。その結果、一パス目の冷間圧延率が大きい場合、二パス目の圧延の開始時において鋼板をリールに巻き付ける際、鋼板に割れが発生し、この割れが起点となって破断が発生することを見出した。以下、詳細に説明する。
【００２９】
(X) 本発明者らは、冷間圧延で発生する破断・割れの形態を鋭意調査した。冷間圧延工程は、材料力学的には、(1)円筒形リールへの巻き付け・解き、(2)ロールによる圧下、及び、(3)リールによる張力付与の３要素の有機的な連携で、鋼板を、所定の厚みに減厚する。
【００３０】
まず、本発明の主題である“(1)円筒形リールへの巻き付け”に係る“曲げ加工”について説明する。
【００３１】
一般に、厚みのある金属材料を曲げる場合、外表面では張力が働き、内表面では、圧縮力が働く。板厚をｔ、巻付けリールの直径をＤとすると、鋼帯最表層での歪量ξは、ξ＝ｔ／（Ｄ＋ｔ）である。これは、近似的には、ξ≒ｔ／Ｄ−（ｔ／Ｄ）2であるが、一般に、リール径は、Ｄ＝５０８ｍｍ（２０インチ）の場合が多く、板厚は、ｔ＝１．８〜４．０ｍｍであるので、ｔ≪Ｄとなり、ξ≒ｔ／Ｄとしてよい。
【００３２】
即ち、鋼帯最表層での歪量ξは、板厚ｔに比例して大きくなる。このξの大きさが、材料の降伏歪以上であると、塑性変形が生じ、また、さらに伸び以上であると破断する。この現象は、内表面では、同様な力（歪）が対称的に圧縮として働く。
【００３３】
ところで、可逆式冷間圧延機では、左右に夫々１つ以上の円筒形リールを配置し、そのリール間に、圧下スタンドを配置している。したがって、上述の如く、板厚を薄くするか、リール径を大きくすると、ξが小さくなり、破断の可能性が低下する。
【００３４】
(Y) 次に、材料そのものの性質につき、通常の鋼材においては、冷間加工度が大きくなると、加工硬化して伸び（靭性・延性）が低下する。この現象は、加工度と硬化度は、単調減少関係にあり、加工の蓄積を考慮すると、指数関数的な関係になる。
【００３５】
このように、材料の圧延性に関して総合的に勘案すると、鋼帯厚みと加工度は、トレードオフ（二律背反）の関係になる。本発明者らが、鋭意検討したところ、冷間圧延工程では、曲げ（鋼帯の厚み因子）のみではなく、鋼材の機械試験値に大きく依存することが判明した。
【００３６】
次に、本発明者らが見出した知見、即ち、“破断は、一パス目の圧下率が大きい場合において、二パス目の開始時の巻付け割れを起因にして多く発生する”について考察する。
【００３７】
板厚が影響する曲げによる脆化は、板厚に比例し、一方、加工硬化による脆化は、加工度（圧下率）と指数関数的な関係に従う。本発明者らは、この二つの単調現象を最適化する最適点があることを見出した。
【００３８】
図１に、鋼帯厚み及び冷間圧延率と、脆化の程度の関係を概念的に示す。実線は、伸びと冷間圧延率の関係を示し、破線は、鋼帯の厚みと表面の張力の関係を示す。伸びは、冷間圧延率が高いと小さく（脆化）、冷間圧延率が低いと大きい。
【００３９】
一方、鋼板表面の張力は、鋼帯の厚みに比例する。この二つの関係の合成で、二パス目の圧延性が規定される。本発明者らは、その合成関数は極小値を有し、その極小点を達成する条件が好ましい条件であることを見出した。
【００４０】
そして、二パス目の圧延の開始時に割れが多いことに注目して検討した結果、二パス目の板厚がある程度厚いことが必要であることを見出した。そこで、Ｓｉ含有量が異なる方向性電磁鋼板の熱間圧延焼鈍鋼帯について、冷間圧延率と局部伸びの関係を調査した。その結果を図２に示す。図２から、局部伸びが、その指標として重要であることが解る。
【００４１】
ここで、Ｓｉの含有量について説明する。なお、以下、成分組成に係る％は、質量％を意味する。
【００４２】
Ｓｉ含有量は、質量で３．２％以上とする。３．２％未満では、本発明を適用しなくても、冷間圧延性に大きな問題は生じない。Ｓｉ含有量が４．０％を超えると、冷間圧延以外の工程でも、鋼帯の通板性に課題が生じ、工業生産に適さない。Ｓｉ含有量が３．６％以上、４．０％の場合、本発明を適用すれば、破断率は減少するが、工業生産では限界に近いので、Ｓｉ含有量は、望ましくは３．６％以下である。
【００４３】
本発明は、二次再結晶現象を活用する方向性電磁鋼板の冷間圧延性全般に関するものであるので、インヒビター形成元素（粒成長抑制剤）の種類は規定しない。インヒビター形成元素の量は、公知の技術に依ればよい。
【００４４】
例えば、二次再結晶を良好ならしめるために、Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｂ等を、０．００３〜０．０４０％程度、組み合せて添加する。さらに、インヒビターの造り込みは、完全固溶型、充分析出型のどちらでもよい。
【００４５】
また、脱炭・一次再結晶後の窒化の有無も問わない。即ち、例えば、特許文献３〜７のいずれかの製造方法にも限定しない。本発明は、方向性電磁鋼板の冷間圧延全般に関して適用できるものでる。
【００４６】
Ｓｉ以外の成分を含有する場合は、下記の含有量範囲とすることが好ましい。
【００４７】
Ｃは、０．０２５％より少ないと一次再結晶集合組織が適切でなくなり、０．０９％を超えると脱炭が困難になり工業生産に適していない。
【００４８】
Ａｌを含有する場合は、酸可溶性ＡｌがＮと結合してＡｌＮを形成し、主に、一次・二次インヒビターとして機能する。酸可溶性ＡｌＮは、窒化前に形成されるものと、窒化後、高温焼鈍時に形成されるものがある。この両方のＡｌＮの量を確保するために、Ａｌは、０．０２２〜０．０３３％が好ましい。０．０３３％を超えると、二次再結晶不良が生じ易くなり、０．０２２％より少ないと、Goss方位集積度が著しく劣化する場合がある。
【００４９】
後工程での窒化を前提とする場合、インヒビターの造込み方で、Ｎ含有量は異なるが、完全固溶型では０．００６％以下が望ましく、充分析出型では０．００６％以上が望ましい。
【００５０】
Ｍｎが０．０３％より少ないと、熱延鋼帯で割れが発生し易く、歩留まりが低下し、二次再結晶が安定しない。完全固溶型の場合、Ｍｎが０．０９％を超えると、ＭｎＳ、ＭｎＳｅが多くなり、固溶の程度が場所により不均一となって、実工業生産における安定生産に問題が生じる。一方、充分析出型の場合は、Ｍｎが０．０８％以上でないと、二次再結晶が安定しない。
【００５１】
Ｓ及びＳｅは、Ｍｎと結合して、インヒビターとして作用し、また、ＡｌＮの析出核としても有用である。完全固溶型の場合、Ｓeq＝Ｓ＋０．４０６×Ｓｅで、０．０１０〜０．０２７％含有することが好ましい。充分析出型の場合、Ｓeqは、０．０１０％以下が好ましい。Ｓeqが規定の範囲外の場合は、二次再結晶が不良になる。
【００５２】
Ｓｎ及びＳｂは、一次再結晶集合組織の改善に有効である。また、Ｓｎ及びＳｂは、粒界偏析元素であり、二次再結晶を安定化ならしめ、二次再結晶粒径を小さくする効果がある。Ｓｎ及びＳｂが、合計で０．０２％未満であると、添加効果が極めて小さい。一方、Ｓｎ及びＳｂが、合計で０．３０％を超えると、脱炭焼鈍時に酸化され難くなり、脱炭を著しく阻害し、また、グラス皮膜形成が不十分となる。
【００５３】
熱間圧延鋼帯の冷間圧延前の焼鈍は必須である。この焼鈍は、通常、９５０〜１１７０℃の間で３０〜２４０秒程度行う。この焼鈍は、所定の磁気特性を得るために必須の焼鈍であり、鋼帯の組織・インヒビターの適正化・均一化が目的である。熱間圧延鋼帯の焼鈍条件は、インヒビターの種類、造込み方法により異なる。具体的には下記の条件である。
【００５４】
(1) 完全固溶型で、ＡｌＮを主なインヒビターとする場合は、後工程の窒化の有無（特許文献４、７等、参照）にかかわらず、下記条件のどちらかである。均熱温度は、インヒビター元素の含有量で規定される。
【００５５】
(1a) 一段サイクル：１０５０〜１１７０℃で３０〜２４０秒均熱し、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５６】
(1b) 二段サイクル：一段目は、１０５０〜１１７０℃で１５〜８０秒均熱し、その後、８７０〜９７０℃で２０〜１８０秒保定し、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５７】
(2) 完全固溶型で、ＡｌＮを主なインヒビターとしない場合（特許文献５等、参照）は、９５０〜１０５０℃で３０〜１８０秒均熱そ、その後、１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５８】
(3) ＡｌＮを主なインヒビターとする充分析出窒化型の場合（特許文献６等、参照）は、上記(1a)の条件を適用する。
【００５９】
このように、インヒビターの種類、造込みに拘わらず、熱間圧延鋼帯の焼鈍は、９５０℃以上の温度で行うので、焼鈍後の金属組織は、特に、鋼板表層部の金属組織は、再結晶して、大きくなり脆化する。
【００６０】
本発明は、この組織の脆化を、インヒビターの種類に拘わらず、熱間圧延鋼帯の焼鈍を行って改善するものである。
【００６１】
即ち、方向性電磁鋼板の熱間圧延においては、基本的に、低い巻取り温度で巻き取るので、熱間圧延鋼帯の組織は、圧延組織を残したままの金属組織（結晶組織）で、結晶粒径が小さい組織である。それ故、熱間圧延鋼帯を焼鈍せずに、そのまま、冷間圧延を施すことができる。この場合、Ｓｉ含有量が３．２％を超えていても、特に大きな表面欠陥等が発生しなければ問題はないので、本発明には含まれない。
【００６２】
なお、所謂、二回冷延法なる方向性電磁鋼板の製造方法があるが、これは、熱間圧延鋼帯の焼鈍を省き、熱間圧延、デスケリーング、冷間圧延、中間焼鈍、中間冷間圧延、一次再結晶・脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍の工程からなるものである。
【００６３】
この方法において、磁気特性の安定化のために、はじめの冷間圧延の前に熱間圧延鋼帯に焼鈍を施す場合があるが、この場合は、本発明に含まれ、熱間圧延鋼帯に焼鈍を施さない場合は、上述の理由で、本発明に含まれない。
【００６４】
方向性電磁鋼板の製造においては、磁気特性を確保するために、冷間圧延時に、１５０℃以上に鋼帯を保定する、所謂、“温間圧延によるエージング（パス間時効）”（特許文献８、参照）が適用されている。このため、冷間圧延機は、可逆式冷間圧延機に限られる。上記のような高合金材は、基本的には、可逆式冷間圧延機でないと工業的に生産することができない。
【００６５】
可逆式冷間圧延機としては、旧来の４ｈｉ、６ｈｉ、１２ｈｉ、ゼンジミァ圧延機、ＣＶＣ（クラウン可変制御式）圧延機等を使用することができ、圧延設備の種類に依らない。この場合、スタンド数は、２基までとするが、望ましくは１基である。
【００６６】
圧延機の基数が増えても、冷間圧延自体に問題はないが、パス間における時効効果が少なくなり、また、オフゲージが長くなり歩留が低下するので、方向性電磁鋼板の製造におけるデメリットが大きい。さらに、一回冷間圧延法の場合は、通常、５パス以上で行われ、後半のパスは温間圧延により鋼帯の温度が上昇するので、脆性による圧延性の劣化は起こらない。
【００６７】
次に、局部伸びについて説明する。鋼板の引張り試験での“全伸び”は、“弾性伸び”と“破断伸び（永久伸び）”に分けられ、さらに、“破断伸び（永久伸び）”は、ほぼ、“一様伸び”と“局部伸び”に分けられる。このうち、延性の指標となるのは、“局部伸び”であり、局部伸びが大きいほど延性が良い。
【００６８】
既に説明したように、金属材料は、塑性加工を施すと加工硬化して全伸びが減少し、局部伸びも減少する。局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率を、一パス目の冷間圧延に適用すれば、二パス目の圧延における巻付け割れが著しく低減する。一パス目に適用する冷間圧延率は、主に、Ｓｉ含有量で異なり、Ｓｉ含有量が高いほど、一パス目の冷間圧延率を減少させる必要がある。
【００６９】
図２に示すように、高Ｓｉ材ほど局部伸びが低下するので、冷間圧延率を低減する。即ち、高Ｓｉ材になれば、一パス目の冷間圧延率をより低減して、一パス目に適用する“局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率”を決定する。
【００７０】
＜実験例＞
本発明に係る実験例について説明する。
【００７１】
図３に、充分析出窒化型の方向性電磁鋼板につき、Ｓｉ含有量別に、局部伸びと、冷間圧延時の巻付け割れ破断率（１０００トン当たりの破断回数）の関係を示す。局部伸び２．５％が、破断率３回／１０００トンに対応する。この破断率は、実生産では、４０コイルに一回の破断になり、この値以下を良好とする。
【００７２】
充分析出窒化型の方向性電磁鋼板は、次のように製造したものである。
【００７３】
Ｓｉ含有量を３．０〜３．７％の範囲で変更し、その他の元素は、Ｃ：０．０６５〜０．０７５％、Ａｌ：０．０２６〜０．０２８５％、Ｎ：０．００７５〜０．００８８％、Ｍｎ：０．０９７〜０．１０３％、Ｓ：０．００５８〜０．００７５％、Ｓｎ：０．０５４〜０．０６７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる溶鋼を溶製し、方向性電磁鋼板スラブとした。
【００７４】
上記スラブを１２００℃以下の温度で再加熱して熱間圧延し、２．６ｍｍの熱間圧延鋼帯とした。その後、熱間圧延鋼帯を１１２０℃で２０秒均熱し、その後、９００℃で１００秒保定して、次いで、３０℃／秒の冷却速度で室温までウオータスプレイで冷却した。
【００７５】
焼鈍後の熱間圧延鋼帯の表面のスケールを除去した後、可逆式冷間圧延機で圧延した。冷間圧延に際し、一パス目の冷間圧延圧下率を１５〜４５％の範囲で変化させ、局部伸びを１．５〜７．０％に変化させて冷間圧延を行い、最終製品厚みが０．２２０ｍｍの方向性電磁鋼板とした。この場合、上記鋼帯に、冷間圧延前の予熱は施さなかった。
【００７６】
図３から、Ｓｉ含有量が３．６％未満の材料では、局伸びが２．５％以上であると、１０００ｔ当たりの二パス目の圧延時の巻付け割れ破断率が３回以下となり、良好な冷間圧延性を示すことが解る。
【実施例】
【００７７】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００７８】
（実施例）
実験例と同様に、充分析出窒化型の方向性電磁鋼板に係る実施例について説明する。
【００７９】
表１に示す成分組成の鋼スラブを１２００℃以下の温度で再加熱して熱間圧延し、２．６ｍｍの熱間圧延鋼帯とした。その後、熱間圧延鋼帯を１１２０℃で２０秒の均熱し、その後、９００℃で１００秒保定し、次いで、３０℃／秒の冷却速度で室温までウオータスプレイで冷却した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
焼鈍後の熱間圧延鋼帯の表面のスケールを除去した後、可逆式冷間圧延機で圧延した。冷間圧延に際し、一パス目の冷間圧延圧下率を変化させ、局部伸びを変化させて冷間圧延を行い、最終製品厚みが０．２２０ｍｍの方向性電磁鋼板とした。冷間圧延の際、２パス目に生じる１０００トン当たりの破断頻度を評価した。その結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
冷間圧延１パス後の局部伸びが２．５％以上である発明例Ｙ１〜Ｙ５は、冷間圧延２パス目に生じる割れ破断頻度が１０００トン当たり３回以下であるが、冷間圧延１パス後の局部伸びが２．５％未満である比較例Ｚ１〜Ｚ４は、割れ・破断頻度が１０００トン当たり３回超である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
前述したように、本発明によれば、Ｓｉ量が３．２％を超える方向性電磁鋼板を可逆冷間圧延機で圧延する際、一パス目の冷間圧延率を適正化するで、鋼板の冷間圧延性を著しく改善することができる。その結果、方向性電磁鋼板の製造において、冷間圧延での生産性を向上させることができるので、本発明は、電磁鋼板製造産業において利用可能性が高いものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に変圧器の鉄芯として使用される方向性電磁鋼板の冷間圧延性の向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板は、大きく、無方向性電磁鋼板と方向性電磁鋼板に分類される。前者は、主に、モータ、発電機等の回転機器の鉄芯材料として使用され、後者は、主に、変圧器等の静止機器の鉄芯材料として使用されている。
【０００３】
電磁鋼板の電磁気的特性は、機器のエネルギー損失を減じるためには“鉄損が低いこと”、機器の小型化のためには“磁束密度が高いこと”が求められる。近年の省エネルギーの要請に基づき、更なる低鉄損電磁鋼板が求められるようになっている。
【０００４】
電磁鋼板の鉄損は、非特許文献１に記載されているように、渦電流損と履歴損とからなる。方向性電磁鋼板において、渦電流損を低減するためには、板厚を減じること及び固有抵抗を増すこと（具体的方法の一つとして高合金化、特に高Ｓｉ化）が必要である。履歴損を低減するためには、Goss方位集積度の向上、不純物・内部歪の低減が有効である。
【０００５】
一般に、鉄鋼材料において、Ｓｉ含有量を増加して高合金化すれば、脆くなることが知られているが、金属材料（特に、鉄鋼材料）の工業生産において、延性（靭性）に影響する因子は、次のように分類することができる。
【０００６】
(A)環境（外的）因子：試験温度、形状（サイズ）、加工（歪）速度等。
【０００７】
(B)母相因子（純粋金属相の物性値、粒内強度）：成分、相、及び／又は、析出物を含む格子欠陥等。
【０００８】
(C)多結晶体としての組織因子（粒界強度）：結晶粒径、粒界強度、集合組織等。
【０００９】
方向性電磁鋼板の製造では、所要の磁気特性を確保するために、製造条件に係る因子は固定（規定）され、鉄損特性の向上のために、それとはほぼ独立に、Ｓｉ含有量を増加することが行われている。したがって、高Ｓｉ材の冷間圧延性を高めて、工業生産を確実に行うためには、上記(A)〜(C)の因子単独の影響を考慮するではなく、(A)〜(C)の因子が相互に影響し合って得られる効果を見出す必要がある。
【００１０】
例えば、方向性電磁鋼板の製造においては、一次再結晶集合組織の観点から、脱炭焼鈍工程までは、Ｃを０．０２５〜０．０９％程度含有せしめ、冷却速度を確保するので、熱間圧延鋼帯を焼鈍した後の金属組織は、パーライト、ベイナイト、及び、にフェライト相が混在し、その粒径は１０〜５０μｍ程度であるので、結晶粒径の微細化による延性向上効果は望めない。
【００１１】
さらに、磁気特性は、製品の二次再結晶集合組織・粒径に大きく依存し、それらの適正化には、二次再結晶の二大要素であるインヒビターと一次再結晶集合組織の適正化が重要である。
【００１２】
特に、一次再結晶集合組織は、成分組成等、色々な因子に依存するが、最近、例えば、一次再結晶焼鈍の加熱速度と冷延圧下率の相関関係が見出され、冷間圧延率を大きくすることが試みられている（特許文献１、参照）。それ故、熱間圧延鋼帯の厚みを厚くする傾向にあり、冷間圧延での破断頻度が、Ｓｉ含有量の増大に伴って急増しているのが現実である。
【００１３】
このような背景の下に、方向性電磁鋼板の分野では、従前、質量で約３％のＳｉを添加していたが、さらに、固有抵抗増加のためにＳｉ含有量を増加する要請が増し、今や、３．２％を超えるようになっている。Ｓｉ含有量が３．２％を超えると、鋼板は著しく脆くなり、冷間圧延性が悪化する。
【００１４】
このため、工業生産においては、かなりの困難を省みず圧延を行っているのが現実である。それ故、この課題を解決するための技術開発が求められている。
【００１５】
ところで、３．２％以上のＳｉを含む方向性電磁鋼板の冷間圧延性・生産性を改善するために、従前から、(a)鋼板の表面・端面の品位を向上させる、及び／又は、(b)圧延直前の鋼板の温度を上げる、ことが行われている。
【００１６】
(a)については、トリミングの刃のメンテナンスを充分に行い、edgeクラック（耳割れ）を低減する方法、さらに、トリミングを高温度で、及び／又は、熱延鋼帯熱処理前に行う方法がある。また、スラブ段階での表面疵の手入れや、熱間圧延での飛込み疵対策で、表面欠陥を低減する方法がある。
【００１７】
(b)については、例えば、冷間圧延前にコイルをホットバス（温水槽）に浸漬する方法等で温度を上げる方法、又は、熱処理後室温まで冷却せずに、比較的高い温度（望ましくは５０℃超）のままで、直ちに冷間圧延を開始する方法等がある。
【００１８】
しかし、これらの方法を完璧に行っても、鋼板特有の性質に起因して、破断・割れがしばしば生じる。特に、Ｓｉが３．２％を超えた場合、二パス目の圧延開始時に、破断・割れが多く発生する。
【００１９】
さらに、特許文献２に開示されているように、熱間圧延鋼帯の焼鈍と冷間圧延の間で、鋼帯を温間に保持することは、磁気特性の点から好ましくないので、高Ｓｉ含有の方向性電磁鋼板の製造において、冷間圧延性の向上策が待たれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第３９４３８３７号公報
【特許文献２】特公昭５０−０２６４９３号公報
【特許文献３】米国特許２５９９３４０号公報
【特許文献４】特公昭４０−０１５６４４号公報
【特許文献５】特公昭５１−０１３４６９号公報
【特許文献６】特公昭６１−０６０８９６号公報
【特許文献７】特許第３４８１４９１号公報
【特許文献８】特公昭５４−０１３８４６号公報
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】金属Ｖｏｌ．７２（２００２）Ｎｏ．１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、Ｓｉを３．２％以上、４．０％以下含有する方向性電磁鋼板の製造において、所要の磁気特性を確保するために、規定された成分組成、熱処理条件、冷延前厚みを前提に、冷間圧延性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明者らは、冷間圧延での鋼板の破断状況を鋭意調査した。その結果、一パス目の冷間圧延率が大きい場合、二パス目の圧延の開始時において鋼板をリールに巻き付ける際、鋼板に割れが発生し、この割れが起点となって破断が発生することを見出した。
【００２４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、次のとおりである。
【００２５】
質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行い、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、Ｓｉ量が３．２％を超える方向性電磁鋼板を可逆冷間圧延機で圧延する際、一パス目の冷間圧延率を適正化するで、鋼板の冷間圧延性を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】鋼帯厚み及び冷間圧延率と、脆化の程度の関係を概念的に示す図である。実線は、伸びと冷間圧延率の関係を示し、破線は、鋼帯の厚みと表面の張力の関係を示す。
【図２】Ｓｉ含有量別に、冷間圧延率と局部伸びの関係を示す図である。
【図３】Ｓｉ含有量別に、局部伸びと、冷間圧延時の巻付け割れ破断率（１０００トン当たりの破断回数）の関係を示す図である。局部伸び２．５％が、破断率３回／１０００トンに対応する。この破断率は、実生産では、４０コイルに一回の破断になり、この値以下を良好とする。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
前述したように、本発明者らは、冷間圧延での鋼板の破断状況を鋭意調査した。その結果、一パス目の冷間圧延率が大きい場合、二パス目の圧延の開始時において鋼板をリールに巻き付ける際、鋼板に割れが発生し、この割れが起点となって破断が発生することを見出した。以下、詳細に説明する。
【００２９】
(X) 本発明者らは、冷間圧延で発生する破断・割れの形態を鋭意調査した。冷間圧延工程は、材料力学的には、(1)円筒形リールへの巻き付け・解き、(2)ロールによる圧下、及び、(3)リールによる張力付与の３要素の有機的な連携で、鋼板を、所定の厚みに減厚する。
【００３０】
まず、本発明の主題である“(1)円筒形リールへの巻き付け”に係る“曲げ加工”について説明する。
【００３１】
一般に、厚みのある金属材料を曲げる場合、外表面では張力が働き、内表面では、圧縮力が働く。板厚をｔ、巻付けリールの直径をＤとすると、鋼帯最表層での歪量ξは、ξ＝ｔ／（Ｄ＋ｔ）である。これは、近似的には、ξ≒ｔ／Ｄ−（ｔ／Ｄ）2であるが、一般に、リール径は、Ｄ＝５０８ｍｍ（２０インチ）の場合が多く、板厚は、ｔ＝１．８〜４．０ｍｍであるので、ｔ≪Ｄとなり、ξ≒ｔ／Ｄとしてよい。
【００３２】
即ち、鋼帯最表層での歪量ξは、板厚ｔに比例して大きくなる。このξの大きさが、材料の降伏歪以上であると、塑性変形が生じ、また、さらに伸び以上であると破断する。この現象は、内表面では、同様な力（歪）が対称的に圧縮として働く。
【００３３】
ところで、可逆式冷間圧延機では、左右に夫々１つ以上の円筒形リールを配置し、そのリール間に、圧下スタンドを配置している。したがって、上述の如く、板厚を薄くするか、リール径を大きくすると、ξが小さくなり、破断の可能性が低下する。
【００３４】
(Y) 次に、材料そのものの性質につき、通常の鋼材においては、冷間加工度が大きくなると、加工硬化して伸び（靭性・延性）が低下する。この現象は、加工度と硬化度は、単調減少関係にあり、加工の蓄積を考慮すると、指数関数的な関係になる。
【００３５】
このように、材料の圧延性に関して総合的に勘案すると、鋼帯厚みと加工度は、トレードオフ（二律背反）の関係になる。本発明者らが、鋭意検討したところ、冷間圧延工程では、曲げ（鋼帯の厚み因子）のみではなく、鋼材の機械試験値に大きく依存することが判明した。
【００３６】
次に、本発明者らが見出した知見、即ち、“破断は、一パス目の圧下率が大きい場合において、二パス目の開始時の巻付け割れを起因にして多く発生する”について考察する。
【００３７】
板厚が影響する曲げによる脆化は、板厚に比例し、一方、加工硬化による脆化は、加工度（圧下率）と指数関数的な関係に従う。本発明者らは、この二つの単調現象を最適化する最適点があることを見出した。
【００３８】
図１に、鋼帯厚み及び冷間圧延率と、脆化の程度の関係を概念的に示す。実線は、伸びと冷間圧延率の関係を示し、破線は、鋼帯の厚みと表面の張力の関係を示す。伸びは、冷間圧延率が高いと小さく（脆化）、冷間圧延率が低いと大きい。
【００３９】
一方、鋼板表面の張力は、鋼帯の厚みに比例する。この二つの関係の合成で、二パス目の圧延性が規定される。本発明者らは、その合成関数は極小値を有し、その極小点を達成する条件が好ましい条件であることを見出した。
【００４０】
そして、二パス目の圧延の開始時に割れが多いことに注目して検討した結果、二パス目の板厚がある程度厚いことが必要であることを見出した。そこで、Ｓｉ含有量が異なる方向性電磁鋼板の熱間圧延焼鈍鋼帯について、冷間圧延率と局部伸びの関係を調査した。その結果を図２に示す。図２から、局部伸びが、その指標として重要であることが解る。
【００４１】
ここで、Ｓｉの含有量について説明する。なお、以下、成分組成に係る％は、質量％を意味する。
【００４２】
Ｓｉ含有量は、質量で３．２％以上とする。３．２％未満では、本発明を適用しなくても、冷間圧延性に大きな問題は生じない。Ｓｉ含有量が４．０％を超えると、冷間圧延以外の工程でも、鋼帯の通板性に課題が生じ、工業生産に適さない。Ｓｉ含有量が３．６％以上、４．０％の場合、本発明を適用すれば、破断率は減少するが、工業生産では限界に近いので、Ｓｉ含有量は、望ましくは３．６％以下である。
【００４３】
本発明は、二次再結晶現象を活用する方向性電磁鋼板の冷間圧延性全般に関するものであるので、インヒビター形成元素（粒成長抑制剤）の種類は規定しない。インヒビター形成元素の量は、公知の技術に依ればよい。
【００４４】
例えば、二次再結晶を良好ならしめるために、Ａｌ、Ｎ、Ｍｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｂ等を、０．００３〜０．０４０％程度、組み合せて添加する。さらに、インヒビターの造り込みは、完全固溶型、充分析出型のどちらでもよい。
【００４５】
また、脱炭・一次再結晶後の窒化の有無も問わない。即ち、例えば、特許文献３〜７のいずれかの製造方法にも限定しない。本発明は、方向性電磁鋼板の冷間圧延全般に関して適用できるものでる。
【００４６】
Ｓｉ以外の成分を含有する場合は、下記の含有量範囲とすることが好ましい。
【００４７】
Ｃは、０．０２５％より少ないと一次再結晶集合組織が適切でなくなり、０．０９％を超えると脱炭が困難になり工業生産に適していない。
【００４８】
Ａｌを含有する場合は、酸可溶性ＡｌがＮと結合してＡｌＮを形成し、主に、一次・二次インヒビターとして機能する。酸可溶性ＡｌＮは、窒化前に形成されるものと、窒化後、高温焼鈍時に形成されるものがある。この両方のＡｌＮの量を確保するために、Ａｌは、０．０２２〜０．０３３％が好ましい。０．０３３％を超えると、二次再結晶不良が生じ易くなり、０．０２２％より少ないと、Goss方位集積度が著しく劣化する場合がある。
【００４９】
後工程での窒化を前提とする場合、インヒビターの造込み方で、Ｎ含有量は異なるが、完全固溶型では０．００６％以下が望ましく、充分析出型では０．００６％以上が望ましい。
【００５０】
Ｍｎが０．０３％より少ないと、熱延鋼帯で割れが発生し易く、歩留まりが低下し、二次再結晶が安定しない。完全固溶型の場合、Ｍｎが０．０９％を超えると、ＭｎＳ、ＭｎＳｅが多くなり、固溶の程度が場所により不均一となって、実工業生産における安定生産に問題が生じる。一方、充分析出型の場合は、Ｍｎが０．０８％以上でないと、二次再結晶が安定しない。
【００５１】
Ｓ及びＳｅは、Ｍｎと結合して、インヒビターとして作用し、また、ＡｌＮの析出核としても有用である。完全固溶型の場合、Ｓeq＝Ｓ＋０．４０６×Ｓｅで、０．０１０〜０．０２７％含有することが好ましい。充分析出型の場合、Ｓeqは、０．０１０％以下が好ましい。Ｓeqが規定の範囲外の場合は、二次再結晶が不良になる。
【００５２】
Ｓｎ及びＳｂは、一次再結晶集合組織の改善に有効である。また、Ｓｎ及びＳｂは、粒界偏析元素であり、二次再結晶を安定化ならしめ、二次再結晶粒径を小さくする効果がある。Ｓｎ及びＳｂが、合計で０．０２％未満であると、添加効果が極めて小さい。一方、Ｓｎ及びＳｂが、合計で０．３０％を超えると、脱炭焼鈍時に酸化され難くなり、脱炭を著しく阻害し、また、グラス皮膜形成が不十分となる。
【００５３】
熱間圧延鋼帯の冷間圧延前の焼鈍は必須である。この焼鈍は、通常、９５０〜１１７０℃の間で３０〜２４０秒程度行う。この焼鈍は、所定の磁気特性を得るために必須の焼鈍であり、鋼帯の組織・インヒビターの適正化・均一化が目的である。熱間圧延鋼帯の焼鈍条件は、インヒビターの種類、造込み方法により異なる。具体的には下記の条件である。
【００５４】
(1) 完全固溶型で、ＡｌＮを主なインヒビターとする場合は、後工程の窒化の有無（特許文献４、７等、参照）にかかわらず、下記条件のどちらかである。均熱温度は、インヒビター元素の含有量で規定される。
【００５５】
(1a) 一段サイクル：１０５０〜１１７０℃で３０〜２４０秒均熱し、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５６】
(1b) 二段サイクル：一段目は、１０５０〜１１７０℃で１５〜８０秒均熱し、その後、８７０〜９７０℃で２０〜１８０秒保定し、その後、１５℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５７】
(2) 完全固溶型で、ＡｌＮを主なインヒビターとしない場合（特許文献５等、参照）は、９５０〜１０５０℃で３０〜１８０秒均熱そ、その後、１０℃／秒以上の冷却速度で冷却する。
【００５８】
(3) ＡｌＮを主なインヒビターとする充分析出窒化型の場合（特許文献６等、参照）は、上記(1a)の条件を適用する。
【００５９】
このように、インヒビターの種類、造込みに拘わらず、熱間圧延鋼帯の焼鈍は、９５０℃以上の温度で行うので、焼鈍後の金属組織は、特に、鋼板表層部の金属組織は、再結晶して、大きくなり脆化する。
【００６０】
本発明は、この組織の脆化を、インヒビターの種類に拘わらず、熱間圧延鋼帯の焼鈍を行って改善するものである。
【００６１】
即ち、方向性電磁鋼板の熱間圧延においては、基本的に、低い巻取り温度で巻き取るので、熱間圧延鋼帯の組織は、圧延組織を残したままの金属組織（結晶組織）で、結晶粒径が小さい組織である。それ故、熱間圧延鋼帯を焼鈍せずに、そのまま、冷間圧延を施すことができる。この場合、Ｓｉ含有量が３．２％を超えていても、特に大きな表面欠陥等が発生しなければ問題はないので、本発明には含まれない。
【００６２】
なお、所謂、二回冷延法なる方向性電磁鋼板の製造方法があるが、これは、熱間圧延鋼帯の焼鈍を省き、熱間圧延、デスケリーング、冷間圧延、中間焼鈍、中間冷間圧延、一次再結晶・脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍の工程からなるものである。
【００６３】
この方法において、磁気特性の安定化のために、はじめの冷間圧延の前に熱間圧延鋼帯に焼鈍を施す場合があるが、この場合は、本発明に含まれ、熱間圧延鋼帯に焼鈍を施さない場合は、上述の理由で、本発明に含まれない。
【００６４】
方向性電磁鋼板の製造においては、磁気特性を確保するために、冷間圧延時に、１５０℃以上に鋼帯を保定する、所謂、“温間圧延によるエージング（パス間時効）”（特許文献８、参照）が適用されている。このため、冷間圧延機は、可逆式冷間圧延機に限られる。上記のような高合金材は、基本的には、可逆式冷間圧延機でないと工業的に生産することができない。
【００６５】
可逆式冷間圧延機としては、旧来の４ｈｉ、６ｈｉ、１２ｈｉ、ゼンジミァ圧延機、ＣＶＣ（クラウン可変制御式）圧延機等を使用することができ、圧延設備の種類に依らない。この場合、スタンド数は、２基までとするが、望ましくは１基である。
【００６６】
圧延機の基数が増えても、冷間圧延自体に問題はないが、パス間における時効効果が少なくなり、また、オフゲージが長くなり歩留が低下するので、方向性電磁鋼板の製造におけるデメリットが大きい。さらに、一回冷間圧延法の場合は、通常、５パス以上で行われ、後半のパスは温間圧延により鋼帯の温度が上昇するので、脆性による圧延性の劣化は起こらない。
【００６７】
次に、局部伸びについて説明する。鋼板の引張り試験での“全伸び”は、“弾性伸び”と“破断伸び（永久伸び）”に分けられ、さらに、“破断伸び（永久伸び）”は、ほぼ、“一様伸び”と“局部伸び”に分けられる。このうち、延性の指標となるのは、“局部伸び”であり、局部伸びが大きいほど延性が良い。
【００６８】
既に説明したように、金属材料は、塑性加工を施すと加工硬化して全伸びが減少し、局部伸びも減少する。局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率を、一パス目の冷間圧延に適用すれば、二パス目の圧延における巻付け割れが著しく低減する。一パス目に適用する冷間圧延率は、主に、Ｓｉ含有量で異なり、Ｓｉ含有量が高いほど、一パス目の冷間圧延率を減少させる必要がある。
【００６９】
図２に示すように、高Ｓｉ材ほど局部伸びが低下するので、冷間圧延率を低減する。即ち、高Ｓｉ材になれば、一パス目の冷間圧延率をより低減して、一パス目に適用する“局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率”を決定する。
【００７０】
＜実験例＞
本発明に係る実験例について説明する。
【００７１】
図３に、充分析出窒化型の方向性電磁鋼板につき、Ｓｉ含有量別に、局部伸びと、冷間圧延時の巻付け割れ破断率（１０００トン当たりの破断回数）の関係を示す。局部伸び２．５％が、破断率３回／１０００トンに対応する。この破断率は、実生産では、４０コイルに一回の破断になり、この値以下を良好とする。
【００７２】
充分析出窒化型の方向性電磁鋼板は、次のように製造したものである。
【００７３】
Ｓｉ含有量を３．０〜３．７％の範囲で変更し、その他の元素は、Ｃ：０．０６５〜０．０７５％、Ａｌ：０．０２６〜０．０２８５％、Ｎ：０．００７５〜０．００８８％、Ｍｎ：０．０９７〜０．１０３％、Ｓ：０．００５８〜０．００７５％、Ｓｎ：０．０５４〜０．０６７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる溶鋼を溶製し、方向性電磁鋼板スラブとした。
【００７４】
上記スラブを１２００℃以下の温度で再加熱して熱間圧延し、２．６ｍｍの熱間圧延鋼帯とした。その後、熱間圧延鋼帯を１１２０℃で２０秒均熱し、その後、９００℃で１００秒保定して、次いで、３０℃／秒の冷却速度で室温までウオータスプレイで冷却した。
【００７５】
焼鈍後の熱間圧延鋼帯の表面のスケールを除去した後、可逆式冷間圧延機で圧延した。冷間圧延に際し、一パス目の冷間圧延圧下率を１５〜４５％の範囲で変化させ、局部伸びを１．５〜７．０％に変化させて冷間圧延を行い、最終製品厚みが０．２２０ｍｍの方向性電磁鋼板とした。この場合、上記鋼帯に、冷間圧延前の予熱は施さなかった。
【００７６】
図３から、Ｓｉ含有量が３．６％未満の材料では、局伸びが２．５％以上であると、１０００ｔ当たりの二パス目の圧延時の巻付け割れ破断率が３回以下となり、良好な冷間圧延性を示すことが解る。
【実施例】
【００７７】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００７８】
（実施例）
実験例と同様に、充分析出窒化型の方向性電磁鋼板に係る実施例について説明する。
【００７９】
表１に示す成分組成の鋼スラブを１２００℃以下の温度で再加熱して熱間圧延し、２．６ｍｍの熱間圧延鋼帯とした。その後、熱間圧延鋼帯を１１２０℃で２０秒の均熱し、その後、９００℃で１００秒保定し、次いで、３０℃／秒の冷却速度で室温までウオータスプレイで冷却した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
焼鈍後の熱間圧延鋼帯の表面のスケールを除去した後、可逆式冷間圧延機で圧延した。冷間圧延に際し、一パス目の冷間圧延圧下率を変化させ、局部伸びを変化させて冷間圧延を行い、最終製品厚みが０．２２０ｍｍの方向性電磁鋼板とした。冷間圧延の際、２パス目に生じる１０００トン当たりの破断頻度を評価した。その結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
【００８３】
冷間圧延１パス後の局部伸びが２．５％以上である発明例Ｙ１〜Ｙ５は、冷間圧延２パス目に生じる割れ破断頻度が１０００トン当たり３回以下であるが、冷間圧延１パス後の局部伸びが２．５％未満である比較例Ｚ１〜Ｚ４は、割れ・破断頻度が１０００トン当たり３回超である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
前述したように、本発明によれば、Ｓｉ量が３．２％を超える方向性電磁鋼板を可逆冷間圧延機で圧延する際、一パス目の冷間圧延率を適正化するで、鋼板の冷間圧延性を著しく改善することができる。その結果、方向性電磁鋼板の製造において、冷間圧延での生産性を向上させることができるので、本発明は、電磁鋼板製造産業において利用可能性が高いものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行ない、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【請求項１】
質量％で、Ｓｉが３．２％以上、４．０％以下を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延し、その後、熱処理を施し、続いて、デスケリーリングを施し、その後、一回以上の冷間圧延を施し、次いで、脱炭・一次再結晶焼鈍、焼鈍分離剤塗布、二次再結晶焼鈍、平坦化焼鈍を施す一連の工程を有する方向性電磁鋼板の製造における冷間圧延方法において、冷間圧延を可逆冷間圧延機で行ない、かつ、一パス目の冷間圧延を、局部伸びが２．５％以上となる冷間圧延率で行うことを特徴とする方向性電磁鋼板の冷間圧延方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１４３７９５（Ｐ２０１２−１４３７９５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４６１２（Ｐ２０１１−４６１２）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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