特表 2023-543811 無方向性ケイ素鋼の生産方法及び無方向性ケイ素鋼

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-18

(54)【発明の名称】無方向性ケイ素鋼の生産方法及び無方向性ケイ素鋼

(51)【国際特許分類】

   C21D 8/12 20060101AFI20231011BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20231011BHJP

   C22C 38/28 20060101ALI20231011BHJP

   C21C 7/00 20060101ALI20231011BHJP

   C21C 7/10 20060101ALI20231011BHJP

   C21C 1/02 20060101ALI20231011BHJP

   C21C 5/28 20060101ALI20231011BHJP

   C21C 5/46 20060101ALI20231011BHJP

   H01F 1/147 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

C21D8/12 A

C22C38/00 303U

C22C38/28

C21C7/00 C

C21C7/10 A

C21C7/00 R

C21C1/02 101

C21C5/28 A

C21C5/46 103E

H01F1/147 175

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519304

(86)(22)【出願日】2021-08-04

(85)【翻訳文提出日】2023-03-24

(86)【国際出願番号】 CN2021110562

(87)【国際公開番号】W WO2022062692

(87)【国際公開日】2022-03-31

(31)【優先権主張番号】202011031589.3

(32)【優先日】2020-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522116856

【氏名又は名称】インスティテュート オブ リサーチ オブ アイロン アンド スティール， ジィァンスー プロビンス／シャー－スティール， カンパニー リミテッド （シーエヌ）

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＯＦ ＩＲＯＮ ＡＮＤ ＳＴＥＥＬ， ＪＩＡＮＧＳＵ ＰＲＯＶＩＮＣＥ／ＳＨＡ－ＳＴＥＥＬ， ＣＯ． ＬＴＤ （ＣＮ）

【住所又は居所原語表記】Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｈａｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ， Ｊｉｎｆｅｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ Ｓｕｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５６２５， Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】523108810

【氏名又は名称】ヂャンジャガン ヤンツィ リバー コールド ロールド プレート カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＺＨＡＮＧＪＩＡＧＡＮＧ ＹＡＮＧＴＺＥ ＲＩＶＥＲ ＣＯＬＤ ＲＯＬＬＥＤ ＰＬＡＴＥ ＣＯ． ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】Ｊｉｎｆｅｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ Ｃｉｔｙ Ｓｕｚｈｏｕ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５６２５， Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】521514565

【氏名又は名称】ジィァンスー シャガン グループ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＳＵ ＳＨＡＧＡＮＧ ＧＲＯＵＰ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｊｉｎｆｅｎｇ Ｔｏｗｎ， Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ Ｓｕｚｈｏｕ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５６２５， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】ユエ チョンシァン

(72)【発明者】

【氏名】ル ジャアドン

(72)【発明者】

【氏名】ジョウ イェンジャオ

(72)【発明者】

【氏名】リー ホアロン

【テーマコード（参考）】

4K013

4K014

4K033

4K070

5E041

【Ｆターム（参考）】

4K013AA04

4K013CE01

4K013EA18

4K013EA28

4K013EA29

4K013EA32

4K013FA02

4K014AA02

4K033AA01

4K033CA01

4K033CA02

4K033CA04

4K033CA05

4K033CA07

4K033CA08

4K033DA02

4K033EA01

4K033EA02

4K033FA01

4K033FA03

4K033FA10

4K033GA01

4K033GA02

4K033HA02

4K033KA02

4K033KA03

4K033RA03

4K033RA09

4K033SA03

4K070AC03

4K070AC05

4K070AC14

4K070AC21

5E041AA02

5E041AA19

5E041BD09

5E041CA04

5E041HB07

5E041HB11

5E041HB15

5E041NN01

5E041NN06

5E041NN13

5E041NN15

5E041NN17

5E041NN18

(57)【要約】

本発明は、無方向性ケイ素鋼及びその生産方法を開示する。前記無方向性ケイ素鋼は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げによって製造され、その化学成分は質量パーセントで、Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％＋Δ１、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％＋Δ２、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％であり、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。無方向性ケイ素鋼の厚さが０．５ｍｍであると、Ｐ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇであり、Ｂ_５０００≧１．７５であり、ＲＨ精錬では脱硫処理を必要としない。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、
質量パーセントで、
Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％＋Δ１、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％＋Δ２、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である化学成分設計案を満たす無方向性ケイ素鋼製品を製造し、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、Δ１＝Δ２＝０となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、Δ１＝０．０５％且つΔ２＝０．００５％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、Δ１＝０．１５％且つΔ２＝０．０１０％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、Δ１＝０．２５％且つΔ２＝０．０２０％となることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項2】

前記無方向性ケイ素鋼製品の厚さは０．５００±０．００５ｍｍであり、その鉄損はＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度はＢ_５０００≧１．７５であることを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項3】

溶銑脱硫工程の場合、
脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で且つ化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御され、
転炉製錬工程の場合、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉で製錬し、出鋼中に、前記化学成分設計案におけるΔ１＝Δ２＝０の化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、
ＲＨ精錬工程の場合、
ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントを検出し、前記化学成分設計案におけるΔ１とΔ２の値を決定して、化学成分最終案を得て、予備真空引きされたＲＨ精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、続いて前記化学成分最終案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、７分間以上洗浄循環してから出鋼し、ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されないことを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項4】

溶銑脱硫工程の場合、脱硫後の溶銑の除滓率≧９８％に制御されることを特徴とする、請求項３に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項5】

転炉製錬工程の場合、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の２０～２５％を占め、出鋼中にまず石灰を加え、さらに錫インゴットを加えることを特徴とする、請求項３に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項6】

熱間圧延工程の場合、連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造し、ここで、連鋳スラブの加熱温度は１１３０～１１６０℃で且つ保温時間≧１８０分であり、中間スラブの厚さは３５～４０ｍｍで、最終圧延温度は８６５±１５℃で、巻き取り温度は６８０℃±２０℃で、熱間ロールの厚さは２．７０±０．１ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項7】

酸洗連続圧延工程の場合、熱間圧延により得られた熱間ロールをＨＣｌで酸洗し、すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造し、ここで、冷間圧延圧下率は８０～８３％で、硬質圧延厚さは０．５０１±０．００５ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項8】

ＨＣｌで３段酸洗を行い、ここで、１段目の酸液濃度は５０～８０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦１３０ｇ／Ｌであり、２段目の酸液濃度は９０～１２０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦９０ｇ／Ｌであり、３段目の酸液濃度は１４０～１６０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦５０ｇ／Ｌであり、
各段酸洗の時に、酸液温度は７５～８５℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは０．０５～０．１０％となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加え、
すすぎ水の温度は４５～５５℃であり、酸洗とすすぎの速度は１００～１８０ｍｐｍに制御されることを特徴とする、請求項７に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項9】

焼鈍工程の場合、冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のＨ_２とＮ_２の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度は８５０±５℃で、焼鈍時間は６０±５秒であり、３段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、
１段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦５℃／秒の冷却速度で８００℃に冷却し、
２段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、鋼帯を≦１５℃／秒の冷却速度で引き続き３００℃以下に冷却し、
３段目の冷却は循環水噴射冷却であり、鋼帯を１００℃以下に引き続き冷却することを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項10】

塗装と仕上げ工程の場合、焼鈍において１００℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行い、厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を得ることを特徴とする、請求項１に記載の無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項11】

請求項１に記載の生産方法で製造されることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼。

【請求項12】

溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、厚さが０．５±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を製造し、該無方向性ケイ素鋼製品の鉄損はＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度はＢ_５０００≧１．７５であり、
溶銑脱硫工程では、
脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で且つ化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御され、
転炉製錬工程では、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、前記化学成分基礎案は質量パーセントで、Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物であり、
ＲＨ精錬工程では、
予備真空引きされたＲＨ精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、
続いて、ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントに基づいて合金化処理を行い、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、前記化学成分基礎案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．４０％とＳｎ：０．０２０％に調整し、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．５０％とＳｎ：０．０２５％に調整し、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．６０％とＳｎ：０．０３５％に調整し、且つ調整後の化学成分案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、
その後、７分間以上洗浄循環してから出鋼し、ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されないことを特徴とする、無方向性ケイ素鋼の生産方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の生産方法で製造されることを特徴とする、無方向性ケイ素鋼。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄鋼材料の製造に係る技術分野に属し、無方向性ケイ素鋼の生産方法に関し、さらに該生産方法を用いて製造された無方向性ケイ素鋼に関する。

【背景技術】

【0002】

無方向性ケイ素鋼は、回転磁場において動作する電動機と発電機回転子の鉄心材料であり、良好な磁気性能が要求される。通常、無方向性ケイ素鋼の磁気性能を保証するために、化学成分は非常に厳しく制御される。ところで、無方向性ケイ素鋼を生産し製造する際に、Ｓ元素は鋼中でＭｎＳにて固溶と析出が発生し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、さらに製造された製品の磁気性能に影響を与え、具体的には磁束密度が低下し鉄損が増加することとなる。従って、従来技術では、無方向性ケイ素鋼の化学成分設計と生産プロセスにおいて、超低Ｓ制御の実現を目標とするのは一般的である。

【0003】

さらに、無方向性ケイ素鋼の超低Ｓの化学成分設計に対して、生産プロセスにおける溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬等のステップは、それに応じて厳しく制御される必要があるため、生産コストが高止まりしてしまい、ひいては作業状況の円滑な進行に影響を及ぼす。

【0004】

例えば、ＲＨ精錬ステップでは、脱硫剤で溶鋼を脱硫する必要があり、脱硫剤は溶鋼の循環につれてＲＨ精錬炉の浸漬管に接触し、脱硫剤中のＣａＦ_２は浸漬管のライニング用キャスタブル中のＣａＯ及びＡｌ_２Ｏ_３と反応して低融点物質１１ＣａＯ?７Ａｌ_２Ｏ_３?ＣａＦ_２を生成する。該生成物は溶鋼に浸食され、溶鋼中に剥がれ、即ち、ＲＨ精錬過程における脱硫処理によって、ＲＨ精錬炉の浸漬管がひどく浸食され、生産コストが増加し、且つ作業状況の円滑な進行に非常に不利である。

【0005】

従って、無方向性ケイ素鋼の化学成分設計案を開発し、Ｓ含有量に対する要求を緩めるとともに、低規格製品の磁気性能を満たすことを可能にすることは、無方向性ケイ素鋼の工業的生産において非常に価値がある。

【発明の概要】

【0006】

従来技術における無方向性ケイ素鋼の超低Ｓ化学成分設計案による高い生産コストの技術的問題を解決するために、本発明は、無方向性ケイ素鋼の生産方法を提供することを目的とし、さらに、該生産方法を用いて製造された無方向性ケイ素鋼にも関する。

【0007】

上記発明の目的を実現するために、本発明の一実施形態は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、
質量パーセントで、
Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％＋Δ１、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％＋Δ２、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である化学成分設計案を満たす無方向性ケイ素鋼製品を製造し、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、Δ１＝Δ２＝０となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、Δ１＝０．０５％且つΔ２＝０．００５％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、Δ１＝０．１５％且つΔ２＝０．０１０％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、Δ１＝０．２５％且つΔ２＝０．０２０％となる、無方向性ケイ素鋼の生産方法を提供する。

【0008】

好ましくは、前記無方向性ケイ素鋼製品の厚さは０．５００±０．００５ｍｍであり、その鉄損はＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度はＢ_５０００≧１．７５である。

【0009】

好ましくは、溶銑脱硫工程の場合、
脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で且つ化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御され、
転炉製錬工程の場合、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、前記化学成分設計案におけるΔ１＝Δ２＝０の化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、
ＲＨ精錬工程の場合、
ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントを検出し、且つ前記化学成分設計案におけるΔ１とΔ２の値を決定して、化学成分最終案を得て、予備真空引きされたＲＨ精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、続いて前記化学成分最終案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、７分間以上洗浄循環してから出鋼し、ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されない。

【0010】

好ましくは、溶銑脱硫工程の場合、脱硫後の溶銑の除滓率≧９８％に制御される。

【0011】

好ましくは、転炉製錬工程の場合、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の２０～２５％を占め、出鋼中にまず石灰を加え、さらに錫インゴットを加える。

【0012】

好ましくは、熱間圧延工程の場合、連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造し、連鋳スラブの加熱温度は１１３０～１１６０℃で且つ保温時間≧１８０分であり、中間スラブの厚さは３５～４０ｍｍで、最終圧延温度は８６５±１５℃で、巻き取り温度は６８０℃±２０℃で、熱間ロールの厚さは２．７０±０．１ｍｍである。

【0013】

好ましくは、酸洗連続圧延工程の場合、熱間圧延により得られた熱間ロールをＨＣｌで酸洗し、すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造し、冷間圧延圧下率は８０～８３％で、硬質圧延厚さは０．５０１±０．００５ｍｍである。

【0014】

好ましくは、ＨＣｌで３段酸洗を行い、ここで、１段目の酸液濃度は５０～８０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦１３０ｇ／Ｌであり、２段目の酸液濃度は９０～１２０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦９０ｇ／Ｌであり、３段目の酸液濃度は１４０～１６０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦５０ｇ／Ｌであり、
各段酸洗の時に、酸液温度は７５～８５℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは０．０５～０．１０％となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加え、
すすぎ水の温度は４５～５５℃であり、酸洗とすすぎの速度は１００～１８０ｍｐｍに制御される。

【0015】

好ましくは、焼鈍工程の場合、冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のＨ_２とＮ_２の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度は８５０±５℃で、焼鈍時間は６０±５秒であり、３段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、
ただし、１段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦５℃／秒の冷却速度で８００℃に冷却し、
２段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、鋼帯を≦１５℃／秒の冷却速度で引き続き３００℃以下に冷却し、
３段目の冷却は循環水噴射冷却であり、鋼帯を引き続き１００℃以下に冷却する。

【0016】

好ましくは、塗装と仕上げ工程の場合、焼鈍において１００℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行い、厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を得る。

【0017】

一実施形態は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程を用いて製造され、質量パーセントで、
Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％＋Δ１、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％＋Δ２、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である化学成分とし、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、Δ１＝Δ２＝０となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、Δ１＝０．０５％且つΔ２＝０．００５％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、Δ１＝０．１５％且つΔ２＝０．０１０％となり、
溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、Δ１＝０．２５％且つΔ２＝０．０２０％となる、無方向性ケイ素鋼をさらに提供する。

【0018】

上記発明の目的を実現するために、本発明の一実施形態は無方向性ケイ素鋼及び該無方向性ケイ素鋼の生産方法を提供する。前記生産方法は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程により、厚さが０．５±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を製造し、該無方向性ケイ素鋼製品の鉄損はＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度はＢ_５０００≧１．７５であり、
ただし、溶銑脱硫工程では、
脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で且つ化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御され、該脱硫前の溶銑を脱硫して、脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御され、
転炉製錬工程では、
脱硫後の溶銑を鋼スクラップと混合して転炉内で製錬し、出鋼中に、化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加え、出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加え、前記化学成分基礎案は質量パーセントで、Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物であり、
ＲＨ精錬工程では、
予備真空引きされたＲＨ精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理し、
続いて、ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントに基づいて合金化処理を行い、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、前記化学成分基礎案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．４０％とＳｎ：０．０２０％に調整し、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．５０％とＳｎ：０．０２５％に調整し、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎをそれぞれＳｉ：０．６０％とＳｎ：０．０３５％に調整し、且つ調整後の化学成分案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、
その後、７分間以上洗浄循環してから出鋼し、ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されない。

【0019】

従来技術と比較して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

【0020】

（１）前記生産方法を用いて製造された厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品は、その鉄損がＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度がＢ_５０００≧１．７５であり、磁気性能に優れ、中小型電機の低規格無方向性ケイ素鋼に対する需要を満たすことができ、そして生産コストが低く、作業状況の円滑な進行を促進する。
（２）Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎ等の元素の含有量を制御するとともに、Ｓｉ、Ｓｎの含有量とＳの対応関係を最適化することにより、Ｓの含有量上限は０．００８０％まで緩めることができ、即ち、Ｓ≦０．００８％を満たすように制御すればよく、Ｓ≦０．００８％のもとに、さらにＳ＞０．００５０％乃至≧０．００６０％も可能であり、無方向性ケイ素鋼の磁気性能の安定化が保証され、Ｓ含有量の増加により磁気性能の不安定化を招くことがなく、歩留まりの安定化が実現される。
（３）磁気性能が保証されるとともに、さらにＭｎとＰ等の元素の含有量を対応して設計することにより、無方向性ケイ素鋼の強度と溶接性能を両立させる。
（４）前記生産方法では、Ｓ含有量に対する要求の難度が低下し、それに応じて溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬等の工程でのＳ制御難度が低下し、転炉製錬における鋼スクラップの要求が低下し、コストが低くなり、ＲＨ精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるＲＨ精錬炉浸漬管の浸食が解決され、ＲＨ精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施例１における無方向性ケイ素鋼製品サンプルの金相顕微鏡組織写真である。

【図2】本発明の実施例２における無方向性ケイ素鋼製品サンプルの金相顕微鏡組織写真である。

【図3】本発明の実施例３における無方向性ケイ素鋼製品サンプルの金相顕微鏡組織写真である。

【図4】本発明の実施例４における無方向性ケイ素鋼製品サンプルの金相顕微鏡組織写真である。

【図5】本発明の比較例１における無方向性ケイ素鋼製品サンプルの金相顕微鏡組織写真である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の一実施形態は無方向性ケイ素鋼の生産方法を提供する。前記生産方法は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程を順に行うことを含む。本実施形態は、該生産方法を用いて製造された無方向性ケイ素鋼をさらに提供する。即ち、前記無方向性ケイ素鋼は、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程で製造される。

【0023】

ここで、前記無方向性ケイ素鋼の化学成分設計案は、質量パーセントで、Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％＋Δ１、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％＋Δ２、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。

【0024】

ただし、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、Δ１＝Δ２＝０となり、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、Δ１＝０．０５％且つΔ２＝０．００５％となり、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、Δ１＝０．１５％且つΔ２＝０．０１０％となり、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、Δ１＝０．２５％且つΔ２＝０．０２０％となる。

【0025】

即ち、本発明の前記生産方法では、溶銑脱硫工程から、転炉製錬工程とＲＨ精錬工程を経た後、連鋳工程を行うまでの全製鋼過程において、上記化学成分設計案に従って各元素の含有量を制御し、さらに上記化学成分設計案を満たす連鋳スラブ及び無方向性ケイ素鋼を製造する。

【0026】

ここで、ＲＨ精錬に到達した時（即ちＲＨ精錬に到達した時、即ち溶鋼がＲＨ精錬炉に入ったばかりで、ＲＨ精錬工程がまだ開始されていない時）に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントに基づき、Δ１、Δ２と溶鋼中のＳ含有量の対応関係に従って、化学成分設計案におけるＳｉとＳｎの質量パーセントを調整し、さらに各元素の含有量を精密に制御する。

【0027】

前記生産方法を用いて厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を製造し、検出により、該無方向性ケイ素鋼製品の鉄損はＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度はＢ_５０００≧１．７５であり、磁気性能に優れ、中小型電機の低規格無方向性ケイ素鋼に対する需要を満たすことができ、そして生産コストが低く、作業状況の円滑な進行を促進する。

【0028】

化学成分設計案における各元素を以下のとおり説明する。

【0029】

Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎについては、これらの元素が多いほど、焼鈍過程における結晶粒の成長に不利になり、さらに無方向性ケイ素鋼の磁気性能を悪化させ、鉄損の増加と磁束密度の低下を招くため、制御可能な範囲内で含有量は低いほどよくなり、例えば、Ｃ≦０．００３％、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％である。

【0030】

Ｓについては、背景技術で言及したとおり、鋼中でＭｎＳ形式にて固溶と析出が発生し、焼鈍時の結晶粒の成長を阻害し、さらに製造された製品の磁気性能に影響を与え、従来技術では、例えば０．００５０％以下のような超低Ｓ制御を目標とするのが一般的である。一方、本発明では、Ｓｉ、Ｓｎの含有量とＳの対応関係を最適化することにより、Ｓの含有量上限は０．００８０％まで緩めることができ、即ち、Ｓ≦０．００８％を満たすように制御すればよく、Ｓ≦０．００８％のもとに、後述の実施例３、４に示すように、さらにＳ＞０．００５０％乃至≧０．００６０％も可能である。

【0031】

Ｓｉについては、０．３５～０．６０％に制御され、その含有量が増大すれば、抵抗率を高め、鉄損を効果的に低減することができる。

【0032】

Ｓｎについては、０．０１５～０．０３５％に制御され、それは粒界偏析元素であり、本発明の無方向性ケイ素鋼において、Ｓｎの増大により、不利な｛１１１｝集合組織の割合を著しく減少させ、製品の磁束密度を高めることができる。

【0033】

Ｍｎについては、０．１５～０．２５％に制御され、磁気性能を保証するとともに、Ｓによる熱間脆性を抑える。

【0034】

Ｐについては、０．０４～０．０６％に制御され、無方向性ケイ素鋼の強度を効果的に高め、打ち抜き性を向上させることができ、また、好ましい溶接性能も保証され、特に本発明の中低規格無方向性ケイ素鋼にとって、Ｓｉ含有量は相対的に低く、Ｐの強化作用により十分な強度が保証される。

【0035】

総じて言えば、本発明は化学成分設計案について、Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎ等の元素の含有量を制御するとともに、Ｓｉ、Ｓｎ、ＭｎとＰ等の元素の含有量を設計することにより、意図的に従来技術を打破してＳの含有量上限の要求を０．００８０％まで緩和しており、無方向性ケイ素鋼の磁気性能、強度と溶接性能を保証できるのみならず、さらに既存の方法における超低Sの厳しい制御による生産コストが高く、作業状況が円滑に進行できないという問題を解決することもでき、生産コストが削減され、作業状況の円滑な進行が促進される。

【0036】

具体的には、以下、一実施形態に記載の生産方法の各工程を詳しく説明する。

【0037】

（１）溶銑脱硫工程
ＫＲ脱硫技術によって、溶銑を脱硫処理する。

【0038】

ここで、脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で、且つ脱硫前の溶銑の化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御される。

【0039】

脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御される。即ち、該溶銑脱硫工程を経て、溶銑中のＳの含有量を質量パーセントで≦０．００１５％にする。

【0040】

好ましくは、脱硫後の溶銑の除滓率≧９８％に制御される。

【0041】

（２）転炉製錬工程
前記溶銑脱硫工程で出鋼した鋼（即ち脱硫後の溶銑）を転炉に移し、転炉内で鋼スクラップを混合し、該脱硫後の溶銑と鋼スクラップを共に転炉内で製錬して溶鋼とする。ここで、好ましくは、鋼スクラップはクリーンな鋼スクラップを用いてもよく、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の２０～２５％を占める。

【0042】

出鋼中に、前記化学成分設計案におけるΔ１＝Δ２＝０の化学成分基礎案に従って出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加える。具体的には、前記化学成分設計案におけるΔ１＝Δ２＝０の場合の化学成分を１つの化学成分基礎案と見なしてもよい。具体的に、質量パーセントで、Ｃ≦０．００３％、Ｓ≦０．００８％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｓｎ：０．０１５％、Ｎｂ≦０．００４％、Ｖ≦０．００４％、Ｔｉ≦０．００５％、Ｍｏ≦０．００４％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％、Ｃｕ≦０．０３％、Ｎ≦０．００３％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物である。該化学成分基礎案に従って、仮に最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｎ：０．０１５％とし、添加される錫インゴットの重量を算出し、溶鋼に全量加える。

【0043】

ここで錫インゴット重量の決定方式について例を挙げて説明する。転炉製錬工程における溶鋼の総量がＭ１であり、該転炉製錬工程において添加される錫インゴットの重量がＭ２であり、Δ１＝Δ２＝０の基礎設計案に従って、次のＲＨ精錬工程においてさらに添加される超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンの重量がＭ３、Ｍ４及びＭ５であると仮定すると、（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４＋Ｍ５）を溶鋼の総量とし、該溶鋼の総量におけるＳｎの質量パーセントを０．０１５％として錫インゴットの重量Ｍ２を算出し、該溶鋼の総量におけるＳｉの質量パーセントを０．３５％として超低チタンケイ素鉄の重量Ｍ３を算出し、該溶鋼の総量におけるＰ：０．０４～０．０６％として低チタンリン鉄の重量Ｍ４を算出し、該溶鋼の総量におけるＭｎ：０．１５～０．２５％として超低チタンケイ素鉄の重量Ｍ５を算出する。該計算プロセスにおいて、Ｍ３、Ｍ４及びＭ５は、同様に前記基礎設計案に従って略計算され、Ｍ２の決定を補助するための仮データに過ぎず、一定の条件下で（例えば、後続のＲＨ精錬に到達した時にＳ＞０．００３０％の場合に）、次のＲＨ精錬工程における実際の添加量ではないと理解される。

【0044】

好ましくは、出鋼中にまず石灰を加え、さらに十分な量の錫インゴットを加え、即ち、錫インゴットを加える前に石灰を加える。

【0045】

出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加える。

【0046】

（３）ＲＨ精錬工程
該ステップはＲＨ精錬炉内で実施され、脱炭素処理モードを採用し、予備真空引き、脱炭素、合金化、洗浄循環、真空破壊の順序で処理する。

【0047】

ここで、合金化において対応する合金の添加量の制御が容易になるように、ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントを検出し、前記化学成分設計案におけるΔ１とΔ２の値を決定して、化学成分最終案を得る。

【0048】

具体的には、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００７５％であり、そして、上記したとおり、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、Δ１＝Δ２＝０となり、この場合は前記化学成分基礎案に対応し、つまり、溶鋼で最終的に鋳造された連鋳スラブ及び最終的な無方向性ケイ素鋼製品は、前記化学成分基礎案を満たす。

【0049】

溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、Δ１＝０．０５％且つΔ２＝０．００５％となり、この場合は、Ｓｉ：０．４０％、Ｓｎ：０．０２０％の調整後の第１設計案に対応する。溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、Δ１＝０．１５％且つΔ２＝０．０１０％となり、この場合は、Ｓｉ：０．５０％、Ｓｎ：０．０２５％の調整後の第２設計案に対応する。溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、Δ１＝０．２５％且つΔ２＝０．０２０％となり、この場合は、Ｓｉ：０．６０％、Ｓｎ：０．０３５％の調整後の第３設計案に対応する。ここで第１設計案、第２設計案及び第３設計案は、いずれも前記化学成分基礎案におけるＳｉとＳｎを調整した化学成分最終案であり、即ち、溶鋼で最終的に鋳造された連鋳スラブ及び最終的な無方向性ケイ素鋼製品は、前記化学成分最終案を満たす。

【0050】

予備真空引きされたＲＨ精錬炉内で、溶鋼を脱炭素処理して、含まれるＣの質量パーセントを制御する。

【0051】

その後、ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントに基づき、前記化学成分最終案に従って溶鋼を合金化する。具体的には、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であると、前記化学成分基礎案に従って溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、つまり、前記転炉製錬ステップで算出されたＭ３、Ｍ４及びＭ５で加える。溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であると、調整後の前記第１設計案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加える。溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であると、調整後の前記第２設計案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加える。溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であると、調整後の前記第３設計案に従って、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加える。

【0052】

前記の第１設計案、第２設計案、第３設計案は、いずれも前記化学成分基礎案のもとに、超低チタンケイ素鉄の添加量をさらに増大させ、そして錫インゴットを追加する。該3つの設計案における超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンの添加量の決定方式について、ここでは第１設計案を例として以下のとおり説明する。

【0053】

前述したとおり、転炉製錬ステップにおける溶鋼の総量がＭ１であり、且つ転炉製錬工程で添加された錫インゴットの重量がＭ２であり、さらに、該ＲＨ精錬工程において、第１設計案に従って、さらに添加される超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンの重量がそれぞれＭ３’、Ｍ２’、Ｍ４’及びＭ５’であると仮定すると、（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３’＋Ｍ２’＋Ｍ４’＋Ｍ５’）を溶鋼の総量とし、該溶鋼の総量におけるＳｎの質量パーセントを０．０２０％（即ち、無方向性ケイ素鋼製品中のＳｎ：０．０２０％）としてこの場合に追加される錫インゴットの重量Ｍ２’を算出し、該溶鋼の総量におけるＳｉの質量パーセントを０．４０％（即ち、無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．４０％）として超低チタンケイ素鉄の重量Ｍ３’を算出し、該溶鋼の総量におけるＰ：０．０４～０．０６％（即ち、無方向性ケイ素鋼製品中のＰ：０．０４～０．０６％）として低チタンリン鉄の重量Ｍ４’を算出し、該溶鋼の総量におけるＭｎ：０．１５～０．２５％（即ち、無方向性ケイ素鋼製品中のＭｎ：０．１５～０．２５％）として超低チタンケイ素鉄の重量Ｍ５’を算出する。その後、計算結果に従って、それぞれ十分な量の超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを溶鋼に加える。

【0054】

合金化した後、７分間以上洗浄循環してから出鋼する。

【0055】

本発明において、ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されず、即ち、従来技術のＲＨ精錬工程における脱硫処理が省略され、このことから分かるように、本発明は、化学成分の設計と、生産方法の改善とを組み合わせることで、従来技術を打破してＳの含有量上限の要求を０．００８０％まで緩め、無方向性ケイ素鋼の磁気性能、強度と溶接性能が保証されるのみならず、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬等の工程におけるＳ制御難度が低下し、特に、ＲＨ精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるＲＨ精錬炉浸漬管の浸食が解決され、ＲＨ精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。

【0056】

（４）連鋳工程
ＲＨ精錬工程で出鋼した鋼（即ち、製錬で完成した最終的に得られた溶鋼）を連鋳設備で連鋳スラブとして製造し、該連鋳工程の具体的な操作は、従来の実行可能な連鋳技術を用いれば実現でき、詳細な説明を省略する。

【0057】

（５）熱間圧延工程
連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造する。

【0058】

ここで、連鋳スラブの加熱温度は１１３０～１１６０℃で且つ保温時間≧１８０分であり、中間スラブの厚さは３５～４０ｍｍである。このようにして、低温圧延による加熱時間の延長、圧延力の増加、生産難易度の増大、生産効率の低下、生産コストの増大を回避すると同時に、低温圧延により、鋼中のＭｎＳ等の析出物の加熱過程での固溶を防止し、それにより、無方向性ケイ素鋼製品の磁気性能をさらに保証する。

【0059】

最終圧延温度は８６５±１５℃である。Ｓｉ含有量が１．７％よりも小さい場合、熱間圧延過程でオーステナイト-フェライトの相転移が存在し、通常、Ｓｉ含有量が０．３５％である場合、相転移温度は８８０～９１０℃であり、且つＳｉ含有量の増加につれて、相転移温度は上昇し、圧延過程における熱損失により、最終圧延温度は一般に８００～９２０℃の間に制御され、そして、高ケイ素鋼にとって、相転移温度が高く、最終圧延が８００～９２０℃の間で行われ、いずれもフェライト領域で圧延されるため、粗大結晶粒を得るために、最終圧延温度は通常、高いほどよくなる。しかしながら、本発明の無方向性ケイ素鋼にとって、最終圧延温度は８６５±１５℃に制御され、最終圧延パスがオーステナイト領域にあることを回避でき、さらに圧延後に相転移により細結晶粒を得ると磁気性能が悪化することを回避でき、最終圧延パスが二相領域又はフェライト領域にあるように圧延することを確保でき、それにより、粗大結晶粒の形成を保証して磁気性能を最適化できる。

【0060】

巻き取り温度は６８０℃±２０℃であり、巻き取り過程での結晶粒の成長に有利であり、磁気性能を向上させるとともに、酸洗しにくい酸化鉄皮の形成を回避する。

【0061】

熱間ロールの厚さは２．７０±０．１ｍｍであり、熱間圧延厚さは冷間圧延の変形量に影響し、熱間圧延厚さが薄いほど、冷間圧延の変形量が小さくなり、得られた結晶粒が大きくなる。

【0062】

（６）酸洗連続圧延工程
熱間圧延により得られた熱間ロールをＨＣｌで酸洗し、すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造し、ここで、冷間圧延圧下率は８０～８３％で、硬質圧延厚さは０．５０１±０．００５ｍｍである。

【0063】

好ましくは、ＨＣｌで３段酸洗を行い、ここで、１段目の酸液濃度は５０～８０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦１３０ｇ／Ｌであり、２段目の酸液濃度は９０～１２０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦９０ｇ／Ｌであり、３段目の酸液濃度は１４０～１６０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦５０ｇ／Ｌであり、

【0064】

各段階の酸洗時に、酸液温度は７５～８５℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは０．０５～０．１０％となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加え、

【0065】

すすぎ水の温度は４５～５５℃であり、酸洗とすすぎの速度は１００～１８０ｍｐｍに制御される。

【0066】

（７）焼鈍工程
冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のＨ_２とＮ_２の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度は８５０±５℃で、焼鈍時間は６０±５秒であり、３段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、ここで、１段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦５℃／秒の冷却速度で８００℃に冷却する。２段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、１段目の冷却後の鋼帯を≦１５℃／秒の冷却速度で引き続き３００℃以下に冷却する。３段目の冷却は循環水噴射冷却であり、２段目の冷却後の鋼帯を引き続き１００℃以下に冷却する。

【0067】

鋼帯冷却速度が遅いほど、鋼板の冷却内応力の低下により有利であるが、冷却区間が長すぎると生産コストが大幅に向上し、上記の３段式冷却方式によって制御すると、低コストで鋼板の残留応力を≦５０ＭＰａに効果的に制御することができ、板形の制御に有利である。

【0068】

（８）塗装及び仕上げ工程
焼鈍において１００℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行う。その具体的な操作については、従来の実行可能な塗装及び仕上げ技術を用いれば実現でき、詳細な説明を省略する。最終的に厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品を得る。ここで、熱間ロールの厚さ、硬質圧延厚さ（即ち酸洗連続圧延後の厚さ）、製品厚さに対する精密な制御によって、磁気性能の安定性を向上させる。

【0069】

従来技術と比較して、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

【0070】

（１）前記生産方法を用いて製造された厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品は、その鉄損がＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度がＢ_５０００≧１．７５であり、磁気性能に優れ、中小型電機の低規格無方向性ケイ素鋼に対する需要を満たすことができ、そして生産コストが低く、作業状況の円滑な進行を促進する。
（２）Ｃ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎ等の元素の含有量を制御するとともに、Ｓｉ、Ｓｎの含有量とＳの対応関係を最適化することにより、Ｓの含有量上限は０．００８０％まで緩和でき、即ち、Ｓ≦０．００８％を満たすように制御すればよく、Ｓ≦０．００８％のもとに、後述の実施例３、４に示すように、さらにＳ＞０．００５０％乃至≧０．００６０％も可能であり、無方向性ケイ素鋼の磁気性能の安定化が保証され、Ｓ含有量の増加により磁気性能の不安定化を招くことがなく、歩留まりの安定化が実現される。
（３）磁気性能を保証するとともに、さらにＭｎとＰ等の元素の含有量を対応して設計することにより、無方向性ケイ素鋼の強度と溶接性能を両立させる。
（４）前記生産方法では、Ｓ含有量に対する要求の難度が低下し、それに応じて溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬等の工程でのＳ制御難度が低下し、転炉製錬における鋼スクラップの要求が低下し、コストが低くなり、ＲＨ精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるＲＨ精錬炉浸漬管の浸食が解決され、ＲＨ精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。

【0071】

上で列挙した詳細な説明は、本発明の実行可能な実施形態に関する具体的な説明に過ぎず、本発明の保護範囲を制限するためのものではなく、本発明の技術的精神から逸脱しない等価な実施形態又は変更は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【0072】

以下、本実施形態に従った4つの実施例及び本実施形態に従っていない1つの比較例を選択して、本実施形態の優れた進歩をさらに説明し、当然、これらの4つの実施例は本実施形態に含まれる多くの変形実施例の一部に過ぎず、全てではない。

【0073】

具体的には、４つの実施例及び１つの比較例はいずれも無方向性ケイ素鋼を提供する。その生産方法はいずれも、溶銑脱硫、転炉製錬、ＲＨ精錬、連鋳、熱間圧延、酸洗連続圧延、焼鈍、塗装及び仕上げの工程を順に行うことを含む。

【0074】

ここで、４つの実施例及び１つの比較例における無方向性ケイ素鋼のそれぞれの化学成分（即ち、ＲＨ精錬から出鋼した溶鋼の化学成分／連鋳スラブの化学成分）は、質量パーセントで、サンプリングして検出した結果は表１に示すとおりであり、そして、４つの実施例及び１つの比較例の生産プロセスにおいて、ＲＨ精錬に到達した時に溶鋼に含まれるＳの質量パーセントも表１を参照する。

【表1】

【0075】

さらに、実施例１～４及び比較例１において製造された無方向性ケイ素鋼製品の厚さ、鉄損、磁束密度はそれぞれ表２に示すとおりであり、そして、無方向性ケイ素鋼の金相顕微鏡組織写真はそれぞれ図１から図５を参照する。

【表2】

【0076】

実施例１～４と比較例１とを比較すると、本発明の一実施形態では、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時のＳ含有量に基づいて化学成分を設計し、そしてＲＨ精錬の合金化時に超低チタンケイ素鉄及び錫インゴットを補充し、得られた無方向性ケイ素鋼の金相組織中の結晶粒は相対的に粗大であり、且つ同様に厚さが０．５ｍｍである時に鉄損がＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度がＢ_５０００≧１．７５であり、比較例１の磁気性能より優れていることが分かる。

【0077】

具体的には、実施例１～４及び比較例１の生産プロセスは以下のとおりである。

【0078】

（１）溶銑脱硫工程
実施例１～４及び比較例１では、該溶銑脱硫ステップはいずれも以下のとおりである。脱硫前の溶銑の温度≧１３５０℃で、且つ脱硫前の溶銑の化学成分が質量パーセントでＳｉ：０．２０～０．７０％、Ｓ≦０．０５％、Ｎｂ≦０．００５％、Ｖ≦０．０４％、Ｔｉ≦０．０６％、Ｍｏ≦０．００１％、Ｃｒ≦０．０３％、Ｎｉ≦０．０３％及びＣｕ≦０．０３％を満たすように制御される。脱硫後の溶銑の温度≧１３２０℃で且つ質量パーセントで含まれるＳ≦０．００１５％であるように制御される。除滓率≧９８％に制御される。

【0079】

（２）転炉製錬工程
実施例１～４及び比較例１では、該転炉製錬ステップはいずれも以下のとおりである。溶銑脱硫ステップで出鋼した前記鋼（即ち脱硫後の溶銑）を転炉に移し、転炉内でクリーンな鋼スクラップと混合し、鋼スクラップの添加量は鋼スクラップと溶銑の合計の２０～２５％を占め、該脱硫後の溶銑と鋼スクラップを共に転炉内で製錬して溶鋼とする。出鋼中にまず石灰を加え、さらに、最終的な無方向性ケイ素鋼製品がＳｎ：０．０１５％を含有させ、出鋼溶鋼に十分な量の錫インゴットを加える。出鋼が終了した後、溶鋼に滓面脱酸素剤を加える。

【0080】

（３）ＲＨ精錬工程
実施例１～４及び比較例１では、該ＲＨ精錬工程はいずれも以下のとおりである。脱炭素処理モードを採用し、予備真空引き、脱炭素、合金化、洗浄循環、真空破壊の順序で処理し、合金化した後、７分間以上洗浄循環して、出鋼する。そして、該ＲＨ精錬工程では脱硫剤が添加されず、即ち脱硫処理はしない。

【0081】

ここで、実施例１～４と比較例１は、該転炉製錬工程について以下の点のみで異なる。

【0082】

実施例１では、表１に示すように、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時にＳ≦０．００３０％であり、最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．３５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％であるように、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、そのＲＨ精錬から出鋼したものの実際の化学成分の質量パーセントは表１を参照する。

【0083】

実施例２では、表１に示すように、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００３０％＜Ｓ≦０．００４５％であり、最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．４０％、Ｓｎ：０．０２０％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％であるように、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、そのＲＨ精錬から出鋼したものの実際の化学成分の質量パーセントは表１を参照する。

【0084】

実施例３では、表１に示すように、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００４５％＜Ｓ≦０．０６０％であり、最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．５０％、Ｓｎ：０．０２５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％であるように、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、そのＲＨ精錬から出鋼したものの実際の化学成分の質量パーセントは表１を参照する。

【0085】

実施例４では、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であり、最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．６０％、Ｓｎ：０．０３５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％であるように、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、錫インゴット、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、そのＲＨ精錬から出鋼したものの実際の化学成分の質量パーセントは表１を参照する。

【0086】

一方、比較例１では、溶鋼がＲＨ精錬に到達した時に０．００６０％＜Ｓ≦０．００７５％であるが、依然として最終的な無方向性ケイ素鋼製品中のＳｉ：０．３５％、Ｐ：０．０４～０．０６％、Ｍｎ：０．１５～０．２５％であるように、溶鋼に超低チタンケイ素鉄、低チタンリン鉄及び金属マンガンを加え、そのＲＨ精錬から出鋼したものの実際の化学成分の質量パーセントは表１を参照する。
（４）連鋳工程
実施例１～４及び比較例１では、該連鋳工程はいずれもＲＨ精錬工程から出鋼したものを連鋳設備で連鋳スラブとして製造する。

【0087】

（５）熱間圧延工程
実施例１～４及び比較例１では、該熱間圧延工程はいずれも連鋳スラブを、順に連鋳スラブ加熱、中間スラブ圧延、仕上圧延、巻き取りを経て熱間ロールを製造する。

【0088】

ここで、実施例１～４及び比較例１のそれぞれの連鋳スラブの加熱温度、保温時間、中間スラブ厚さ、最終圧延温度、巻き取り温度、熱間ロール厚さ等の具体的な値は表３に示すとおりである。

【0089】

（６）酸洗連続圧延工程
実施例１～４及び比較例１では、該酸洗連続圧延工程はいずれも以下のとおりである。

【0090】

熱間圧延により得られた熱間ロールに対してＨＣｌで３段酸洗を行い、ここで、１段目の酸液濃度は５０～８０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦１３０ｇ／Ｌであり、２段目の酸液濃度は９０～１２０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦９０ｇ／Ｌであり、３段目の酸液濃度は１４０～１６０ｇ／Ｌで且つ酸液におけるＦｅ^２＋濃度≦５０ｇ／Ｌである。各段階の酸洗時に、酸液温度は７５～８５℃であり、ケイ素鋼酸洗促進剤が酸液に占める重量パーセントは０．０５～０．１０％となるように、酸液にケイ素鋼酸洗促進剤を加える。

【0091】

すすぎ乾燥させた後、冷間圧延を行って硬質圧延ロールを製造する。ここで、すすぎ水温度は４５～５５℃であり、酸洗とすすぎの速度は１００～１８０ｍｐｍに制御され、実施例１～４と比較例１の冷間圧延圧下率及び硬質圧延厚さはそれぞれ表３に示すとおりである。

【0092】

（７）焼鈍工程
実施例１～４及び比較例１では、該焼鈍工程はいずれも以下のとおりである。冷間硬質ロールの鋼帯を連続焼鈍炉のＨ_２とＮ_２の混合雰囲気中で焼鈍し、焼鈍温度と焼鈍時間はそれぞれ表３に示すとおりであり、３段冷却によって焼鈍後の鋼帯を冷却し、ここで、１段目の冷却は高温段徐冷であり、鋼帯を焼鈍温度から≦５℃／秒の冷却速度で８００℃に冷却する。２段目の冷却は循環ガス噴射制御冷却であり、１段目の冷却後の鋼帯を≦１５℃／秒の冷却速度で引き続き３００℃以下に冷却する。３段目の冷却は循環水噴射冷却であり、２段目の冷却後の鋼帯を引き続き１００℃以下に冷却する。

【表3】

【0093】

（８）塗装及び仕上げ工程
実施例１～４及び比較例１では、該塗装及び仕上げ工程はいずれも以下のとおりである。焼鈍において１００℃以下に冷却された鋼帯に対して塗装及び仕上げを行い、最終的に得られた無方向性ケイ素鋼製品の厚さは表２に示すとおりである。

【0094】

以上から分かるように、実施例１～４と比較例１の比較により、本実施形態に記載の生産方法を用いて製造された厚さが０．５００±０．００５ｍｍの無方向性ケイ素鋼製品は、その鉄損がＰ_{１．５／５０}≦５．５Ｗ／ｋｇで、磁束密度がＢ_５０００≧１．７５であり、磁気性能に優れ、ＲＨ精錬工程では脱硫処理を必要とせず、従来技術における脱硫剤によるＲＨ精錬炉浸漬管の浸食が解決され、ＲＨ精錬炉浸漬管の使用寿命が向上し、生産コストが削減され、設備の損傷による作業状況の円滑な進行への影響が回避される。

【0095】

説明すべきことは、該実験例１～４は本実施形態の一例に過ぎず、本実施形態は該実験例１～４に従って実施しなければならないものではなく、本実施形態の技術的趣旨を逸脱しない限り、該実験例とは異なる他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】