JP2002146490A - 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
無方向性電磁鋼板およびその製造方法Info
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- JP2002146490A JP2002146490A JP2000338207A JP2000338207A JP2002146490A JP 2002146490 A JP2002146490 A JP 2002146490A JP 2000338207 A JP2000338207 A JP 2000338207A JP 2000338207 A JP2000338207 A JP 2000338207A JP 2002146490 A JP2002146490 A JP 2002146490A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無方向性電磁鋼板の鉄損の低減と磁束密度の
向上を両立させるとともに、熱間圧延後の酸洗条件を緩
和して製造コストを低減する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５
〜３．５％、Ｐ：０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８
である成分の鋼を熱間圧延した後に酸洗し、冷間圧延し
た後の鋼板に対して連続焼鈍を施して無方向性電磁鋼板
を製造する。従来の高Ｓｉ系から高Ａｌ−Ｍｎ系の成分
系とすることにより、鉄損の低減と磁束密度の向上を両
立させるとともに、製造コストを低減することができ
る。
向上を両立させるとともに、熱間圧延後の酸洗条件を緩
和して製造コストを低減する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５
〜３．５％、Ｐ：０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８
である成分の鋼を熱間圧延した後に酸洗し、冷間圧延し
た後の鋼板に対して連続焼鈍を施して無方向性電磁鋼板
を製造する。従来の高Ｓｉ系から高Ａｌ−Ｍｎ系の成分
系とすることにより、鉄損の低減と磁束密度の向上を両
立させるとともに、製造コストを低減することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機などの回転
機に使用される無方向性電磁鋼板の鉄損の低減と磁束密
度の向上を両立させるとともに、製造コストを低減する
あらたな成分系の無方向性電磁鋼板およびその製造方法
に関する。
機に使用される無方向性電磁鋼板の鉄損の低減と磁束密
度の向上を両立させるとともに、製造コストを低減する
あらたな成分系の無方向性電磁鋼板およびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】電磁鋼板は無方向性電磁鋼板と方向性電
磁鋼板に大別され、無方向性電磁鋼板は鋼板面内での磁
化方向による磁気特性の差が小さいという特性から、主
として磁力線の方向が常に変化する電動機などの回転機
に使用され、方向性電磁鋼板は鋼板の特定方向に磁界を
かけたときの磁気特性がとくに優れているという特性か
ら、主として磁力線の方向が常に一定に流れる変圧器な
どの静止器に使用されている。
磁鋼板に大別され、無方向性電磁鋼板は鋼板面内での磁
化方向による磁気特性の差が小さいという特性から、主
として磁力線の方向が常に変化する電動機などの回転機
に使用され、方向性電磁鋼板は鋼板の特定方向に磁界を
かけたときの磁気特性がとくに優れているという特性か
ら、主として磁力線の方向が常に一定に流れる変圧器な
どの静止器に使用されている。
【０００３】近年における電機産業の発達および家庭電
化製品の普及、ならびにこれと並行した環境、資源問題
から電気機器に対し要求される省エネルギー、高効率化
の要請から、電動機や変圧器にとってもその効率向上は
最大の要求事となっている。このためには鉄損や銅損、
機械損を減少させることが必要で、このような電動機や
変圧器の鉄心として使用されている電磁鋼板について、
さらなる鉄損の低減が求められている。
化製品の普及、ならびにこれと並行した環境、資源問題
から電気機器に対し要求される省エネルギー、高効率化
の要請から、電動機や変圧器にとってもその効率向上は
最大の要求事となっている。このためには鉄損や銅損、
機械損を減少させることが必要で、このような電動機や
変圧器の鉄心として使用されている電磁鋼板について、
さらなる鉄損の低減が求められている。
【０００４】電磁鋼板の低鉄損化のために従来種々の手
段が講じられており、代表的な手段としては、鋼のＳｉ
含有量を多くして鋼板の固有抵抗を高める、鋼の不純物
元素を少なくして鋼板の結晶粒径を最適値に調整する、
などの方法が採用されてきた。しかし、Ｓｉ含有量を多
くすると固有抵抗は高まるものの、冷間加工性が低下
し、また磁束密度が低下するという問題がある。また、
鋼の不純物の低減はすでに極限に近いレベルまで低減さ
れてきており、結晶粒径の制御による効果も限界に近い
ところにある。
段が講じられており、代表的な手段としては、鋼のＳｉ
含有量を多くして鋼板の固有抵抗を高める、鋼の不純物
元素を少なくして鋼板の結晶粒径を最適値に調整する、
などの方法が採用されてきた。しかし、Ｓｉ含有量を多
くすると固有抵抗は高まるものの、冷間加工性が低下
し、また磁束密度が低下するという問題がある。また、
鋼の不純物の低減はすでに極限に近いレベルまで低減さ
れてきており、結晶粒径の制御による効果も限界に近い
ところにある。
【０００５】これに対し近年は、鉄損をより低減させる
手段として、鋼板の集合組織の制御が採用されている。
無方向性電磁鋼板の場合は、磁化容易方向である結晶方
位〔１００〕が鋼板の面方向に沿って高密度に分布する
ように、鋼の成分系、圧延条件、焼鈍条件を制御し、結
晶体の｛１００｝面が鋼板表面に平行に集積している
｛１００｝集合組織を目指した制御が行われている。
手段として、鋼板の集合組織の制御が採用されている。
無方向性電磁鋼板の場合は、磁化容易方向である結晶方
位〔１００〕が鋼板の面方向に沿って高密度に分布する
ように、鋼の成分系、圧延条件、焼鈍条件を制御し、結
晶体の｛１００｝面が鋼板表面に平行に集積している
｛１００｝集合組織を目指した制御が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のような集合組織
を得るための鋼の成分系、圧延条件、鋼板の焼鈍条件に
関して、従来種々の改善が行われてきた。しかし、これ
らの改善策はいずれも鋼板の製造コストや処理コストが
高く、量産性や経済性に難点がある。
を得るための鋼の成分系、圧延条件、鋼板の焼鈍条件に
関して、従来種々の改善が行われてきた。しかし、これ
らの改善策はいずれも鋼板の製造コストや処理コストが
高く、量産性や経済性に難点がある。
【０００７】従来の電磁鋼板における製造条件の最大の
特徴は、鋼の成分としてのＳｉ含有量が多いということ
である。この高Ｓｉ成分系は、電磁鋼板の歴史始まって
以来の成分系であり、Ｓｉ含有量を多くすることによっ
て鋼板の固有抵抗を高め、これにより鉄損を低減すると
いうものである。鉄損低減に効果のあるＳｉ含有量の下
限は０．３重量％程度とされている。
特徴は、鋼の成分としてのＳｉ含有量が多いということ
である。この高Ｓｉ成分系は、電磁鋼板の歴史始まって
以来の成分系であり、Ｓｉ含有量を多くすることによっ
て鋼板の固有抵抗を高め、これにより鉄損を低減すると
いうものである。鉄損低減に効果のあるＳｉ含有量の下
限は０．３重量％程度とされている。
【０００８】鋼板の固有抵抗はＳｉ含有量が多いほど高
くなるが、Ｓｉ含有量が多くなると冷間加工性が低下す
るので、実際のＳｉ含有量の上限は４重量％程度であ
る。また、Ｓｉ含有量が多くなると鋼板の磁束密度が低
下するので、鉄損の低減と磁束密度の向上を両立させる
ことは困難である。
くなるが、Ｓｉ含有量が多くなると冷間加工性が低下す
るので、実際のＳｉ含有量の上限は４重量％程度であ
る。また、Ｓｉ含有量が多くなると鋼板の磁束密度が低
下するので、鉄損の低減と磁束密度の向上を両立させる
ことは困難である。
【０００９】また、鋼中のＳｉ含有量が多いと、熱間圧
延後の表面スケール中に含まれるシリカ（ＳｉＯ2）の
量が多くなる。熱間圧延鋼板を冷間圧延する前には表面
スケールを除去するための酸洗が行われるが、この酸洗
時において、スケール中に多く含まれるシリカを完全に
除去するには、シリカの溶解能力のある酸洗液としてフ
ッ化水素酸（ＨＦ）を用いなければならない。このフッ
化水素酸は普通鋼板の酸洗に用いられる塩酸（ＨＣｌ）
や硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の水溶液に比して高価であり、また
廃酸処理も厄介である。さらに、電磁鋼板の酸洗設備と
普通鋼板の酸洗設備を共用することは、通板する鋼板が
変わるたびに酸洗液を交換しなければならないので生産
性の面から実際上極めて困難であり、電磁鋼板は専用の
設備を有する製造所のみで製造されているのが現状であ
る。
延後の表面スケール中に含まれるシリカ（ＳｉＯ2）の
量が多くなる。熱間圧延鋼板を冷間圧延する前には表面
スケールを除去するための酸洗が行われるが、この酸洗
時において、スケール中に多く含まれるシリカを完全に
除去するには、シリカの溶解能力のある酸洗液としてフ
ッ化水素酸（ＨＦ）を用いなければならない。このフッ
化水素酸は普通鋼板の酸洗に用いられる塩酸（ＨＣｌ）
や硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の水溶液に比して高価であり、また
廃酸処理も厄介である。さらに、電磁鋼板の酸洗設備と
普通鋼板の酸洗設備を共用することは、通板する鋼板が
変わるたびに酸洗液を交換しなければならないので生産
性の面から実際上極めて困難であり、電磁鋼板は専用の
設備を有する製造所のみで製造されているのが現状であ
る。
【００１０】本発明が解決すべき課題は、無方向性電磁
鋼板の鉄損の低減と磁束密度の向上を両立させるととも
に、熱間圧延後の酸洗条件を緩和して製造コストを低減
することにある。
鋼板の鉄損の低減と磁束密度の向上を両立させるととも
に、熱間圧延後の酸洗条件を緩和して製造コストを低減
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、無方向性電
磁鋼板の｛１００｝集合組織を得るための製造条件につ
いてあらたな発想のもとに研究し、高Ｓｉを基本とした
従来の成分系に代えて、高Ａｌ、高Ｍｎを基本とした成
分系とするとともに、この成分系に対応した酸洗条件お
よび焼鈍条件を採用することにより、上記課題の達成を
可能にした。
磁鋼板の｛１００｝集合組織を得るための製造条件につ
いてあらたな発想のもとに研究し、高Ｓｉを基本とした
従来の成分系に代えて、高Ａｌ、高Ｍｎを基本とした成
分系とするとともに、この成分系に対応した酸洗条件お
よび焼鈍条件を採用することにより、上記課題の達成を
可能にした。
【００１２】すなわち本発明の無方向性電磁鋼板は、重
量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５〜３．５％、Ｐ：
０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からな
り、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８である成分の鋼か
ら製造した無方向性電磁鋼板である。
量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５〜３．５％、Ｐ：
０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からな
り、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８である成分の鋼か
ら製造した無方向性電磁鋼板である。
【００１３】無方向性電磁鋼板には、モータやトランス
のコア用に鋼板を打ち抜いた後のコアの歪取り焼鈍を行
うことを前提に冷間圧延後の最終焼鈍工程を簡略化した
セミプロセス無方向性電磁鋼板と、コアの歪取り焼鈍を
前提としないフルプロセス無方向性電磁鋼板とがある
が、本発明はいずれの無方向性電磁鋼板にも適用できる
ものである。
のコア用に鋼板を打ち抜いた後のコアの歪取り焼鈍を行
うことを前提に冷間圧延後の最終焼鈍工程を簡略化した
セミプロセス無方向性電磁鋼板と、コアの歪取り焼鈍を
前提としないフルプロセス無方向性電磁鋼板とがある
が、本発明はいずれの無方向性電磁鋼板にも適用できる
ものである。
【００１４】本発明に係る無方向性電磁鋼板は、重量％
でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５〜３．５％、Ｐ：０．
１５％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８である成分の鋼を熱間
圧延した後に酸洗し、冷間圧延した後の鋼板に対して連
続焼鈍を施す製造方法によって製造することができる。
ここで、セミプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、前記
連続焼鈍の後にスキンパス圧延を行うことができる。ま
た、フルプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、前記連続
焼鈍において鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を起こさ
ない組成のガスを雰囲気ガスとして用いることができ
る。さらに後述する理由により、熱間圧延後の酸洗にお
いて酸洗液を普通鋼板用の塩酸または硫酸の水溶液を用
いて行うことができる。
でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５〜３．５％、Ｐ：０．
１５％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８である成分の鋼を熱間
圧延した後に酸洗し、冷間圧延した後の鋼板に対して連
続焼鈍を施す製造方法によって製造することができる。
ここで、セミプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、前記
連続焼鈍の後にスキンパス圧延を行うことができる。ま
た、フルプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、前記連続
焼鈍において鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を起こさ
ない組成のガスを雰囲気ガスとして用いることができ
る。さらに後述する理由により、熱間圧延後の酸洗にお
いて酸洗液を普通鋼板用の塩酸または硫酸の水溶液を用
いて行うことができる。
【００１５】上記の鋼の成分系（以下、成分％はすべて
重量％である）において、Ｃは鋼板の磁気特性を劣化さ
せるので低いほど好ましく、０．００５％以下とする。
Ｓｉは鋼板の固有抵抗を高める元素であるが、本発明に
おいてはＳｉの含有量を少なくし、その代わりにＡｌ含
有量を多くして固有抵抗を高める。鋼中のＳｉ含有量が
多くなると冷間加工性が低下し、また磁束密度が低下す
るので、Ｓｉの含有量は１．０％を上限とする。
重量％である）において、Ｃは鋼板の磁気特性を劣化さ
せるので低いほど好ましく、０．００５％以下とする。
Ｓｉは鋼板の固有抵抗を高める元素であるが、本発明に
おいてはＳｉの含有量を少なくし、その代わりにＡｌ含
有量を多くして固有抵抗を高める。鋼中のＳｉ含有量が
多くなると冷間加工性が低下し、また磁束密度が低下す
るので、Ｓｉの含有量は１．０％を上限とする。
【００１６】Ｍｎは本発明においてＡｌとともに重要な
成分である。Ｍｎは鋼板の固有抵抗を高めるとともに、
Ｆｅ−Ａｌ合金状態図においてオーステナイト領域を拡
大して｛１００｝集合組織を得るのに寄与するので、
１．０％以上を添加する。ただしＭｎ含有量が多くなり
すぎると鋼板の磁束密度が低下するので、２．５％を上
限とする。
成分である。Ｍｎは鋼板の固有抵抗を高めるとともに、
Ｆｅ−Ａｌ合金状態図においてオーステナイト領域を拡
大して｛１００｝集合組織を得るのに寄与するので、
１．０％以上を添加する。ただしＭｎ含有量が多くなり
すぎると鋼板の磁束密度が低下するので、２．５％を上
限とする。
【００１７】Ａｌは本発明において最も重要な成分であ
る。鋼板の固有抵抗を高めるのに従来はＳｉ含有量を多
くしていたのであるが、本発明においてはＳｉ含有量を
少なくしＡｌ含有量を多くして鋼板の固有抵抗を高め
る。このためにＡｌを１．５％以上添加する。鋼中のＮ
含有量が多い場合はＡｌＮの形成による焼鈍時の結晶粒
の成長阻害が懸念されるが、近年の鋼の精錬技術の進歩
によりＮは極めて低いレベルまで除去可能であり、Ａｌ
Ｎの形成による悪影響は小さくなっている。ただし、Ａ
ｌ含有量が多くなりすぎると冷間加工性が低下するので
上限を３．５％とする。
る。鋼板の固有抵抗を高めるのに従来はＳｉ含有量を多
くしていたのであるが、本発明においてはＳｉ含有量を
少なくしＡｌ含有量を多くして鋼板の固有抵抗を高め
る。このためにＡｌを１．５％以上添加する。鋼中のＮ
含有量が多い場合はＡｌＮの形成による焼鈍時の結晶粒
の成長阻害が懸念されるが、近年の鋼の精錬技術の進歩
によりＮは極めて低いレベルまで除去可能であり、Ａｌ
Ｎの形成による悪影響は小さくなっている。ただし、Ａ
ｌ含有量が多くなりすぎると冷間加工性が低下するので
上限を３．５％とする。
【００１８】さらに本発明において重要な因子は、Ｍｎ
とＡｌの比である。Ｍｎの添加によりＦｅ−Ａｌ合金状
態図におけるオーステナイト領域が拡大されることは前
述したが、ここでさらに詳しく説明する。図１はＦｅ−
Ａｌ合金におけるＭｎ含有量の影響を説明するための図
であり、横軸はＦｅ中のＡｌの含有量、縦軸は温度を示
す。図中の曲線Ｍ0はＭｎ含有量が０（ゼロ）のときの
オーストナイト領域（γM0）とフェライト領域（αM0）
領域との境界線であり、曲線Ｍ18はＭｎ含有量が１．８
％のときのオーストナイト領域（γM18）とフェライト
領域（αM18）領域との境界線（実際にはオーステナイ
ト領域の内側にオーステナイト＋フェライトの領域があ
るが図では省略している）を示す。Ｆｅ−Ａｌ合金に或
る量のＭｎを添加したときのＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ系状態図
上のオーストナイト領域とフェライト領域との境界線の
先端位置と状態図上の或るＡｌ含有量に対応する縦軸と
の間隔ｄ（図ではＭｎ含有量が１．８％でＡｌ含有量が
２．７％のときの間隔ｄを示している）が小さいほど、
｛１００｝集合組織を得やすいことを本発明者は見出し
た。とくにＳｉ含有量が１．０％以下でＭｎ／Ａｌが
０．５〜０．８の範囲であれば、この間隔ｄを小さくす
ることができて、最良の｛１００｝集合組織が得られる
ことを本発明者は確認した。
とＡｌの比である。Ｍｎの添加によりＦｅ−Ａｌ合金状
態図におけるオーステナイト領域が拡大されることは前
述したが、ここでさらに詳しく説明する。図１はＦｅ−
Ａｌ合金におけるＭｎ含有量の影響を説明するための図
であり、横軸はＦｅ中のＡｌの含有量、縦軸は温度を示
す。図中の曲線Ｍ0はＭｎ含有量が０（ゼロ）のときの
オーストナイト領域（γM0）とフェライト領域（αM0）
領域との境界線であり、曲線Ｍ18はＭｎ含有量が１．８
％のときのオーストナイト領域（γM18）とフェライト
領域（αM18）領域との境界線（実際にはオーステナイ
ト領域の内側にオーステナイト＋フェライトの領域があ
るが図では省略している）を示す。Ｆｅ−Ａｌ合金に或
る量のＭｎを添加したときのＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ系状態図
上のオーストナイト領域とフェライト領域との境界線の
先端位置と状態図上の或るＡｌ含有量に対応する縦軸と
の間隔ｄ（図ではＭｎ含有量が１．８％でＡｌ含有量が
２．７％のときの間隔ｄを示している）が小さいほど、
｛１００｝集合組織を得やすいことを本発明者は見出し
た。とくにＳｉ含有量が１．０％以下でＭｎ／Ａｌが
０．５〜０．８の範囲であれば、この間隔ｄを小さくす
ることができて、最良の｛１００｝集合組織が得られる
ことを本発明者は確認した。
【００１９】また、鋼の成分系を従来の高Ｓｉ系から高
Ａｌ−Ｍｎ系とすることにより、冷間圧延後の焼鈍にお
ける再結晶温度が相対的に低下するので、焼鈍温度や焼
鈍時間、雰囲気ガスなどの焼鈍条件を緩和することがで
きるという効果がある。
Ａｌ−Ｍｎ系とすることにより、冷間圧延後の焼鈍にお
ける再結晶温度が相対的に低下するので、焼鈍温度や焼
鈍時間、雰囲気ガスなどの焼鈍条件を緩和することがで
きるという効果がある。
【００２０】なお本発明の成分系においてＣ、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌ、ＰおよびＦｅ以外の元素の含有量については
不可避的不純物の範囲としているが、固有抵抗値に限ら
ず電磁鋼板の特性を向上させるために少量の特殊元素、
たとえばＣｕ、Ｎｉなどを添加することを妨げるもので
はない。
ｎ、Ａｌ、ＰおよびＦｅ以外の元素の含有量については
不可避的不純物の範囲としているが、固有抵抗値に限ら
ず電磁鋼板の特性を向上させるために少量の特殊元素、
たとえばＣｕ、Ｎｉなどを添加することを妨げるもので
はない。
【００２１】無方向性電磁鋼板の製造工程はセミプロセ
ス無方向性電磁鋼板とフルプロセス無方向性電磁鋼板と
で一部異なる。最も大きな違いは冷間圧延後の鋼板の焼
鈍条件である。セミプロセス無方向性電磁鋼板は、打ち
抜き後のコアの歪取り焼鈍の実施を前提としているの
で、冷間圧延後の鋼板の焼鈍は比較的低温かつ短時間の
焼鈍ですむ。また、打ち抜き後のコアの歪取り焼鈍の条
件緩和を可能とするために冷間圧延後の鋼板の焼鈍の後
にスキンパス圧延を行うこともある。一方、フルプロセ
ス無方向性電磁鋼板は、打ち抜き後のコアの歪取り焼鈍
を実施しなくてもよいようにするために、冷間圧延後の
鋼板の焼鈍はセミプロセス無方向性電磁鋼板の場合より
も高い温度でかつ長い時間の焼鈍が必要である。また、
この焼鈍の条件緩和のために熱間圧延後の鋼板に対して
焼鈍を施すこともある。
ス無方向性電磁鋼板とフルプロセス無方向性電磁鋼板と
で一部異なる。最も大きな違いは冷間圧延後の鋼板の焼
鈍条件である。セミプロセス無方向性電磁鋼板は、打ち
抜き後のコアの歪取り焼鈍の実施を前提としているの
で、冷間圧延後の鋼板の焼鈍は比較的低温かつ短時間の
焼鈍ですむ。また、打ち抜き後のコアの歪取り焼鈍の条
件緩和を可能とするために冷間圧延後の鋼板の焼鈍の後
にスキンパス圧延を行うこともある。一方、フルプロセ
ス無方向性電磁鋼板は、打ち抜き後のコアの歪取り焼鈍
を実施しなくてもよいようにするために、冷間圧延後の
鋼板の焼鈍はセミプロセス無方向性電磁鋼板の場合より
も高い温度でかつ長い時間の焼鈍が必要である。また、
この焼鈍の条件緩和のために熱間圧延後の鋼板に対して
焼鈍を施すこともある。
【００２２】本発明に係るセミプロセス無方向性電磁鋼
板は上記の成分系の鋼を熱間圧延後酸洗し、冷間圧延後
の鋼板に対して連続焼鈍を施す製造方法によって製造さ
れるが、とくにＳｉ含有量を１．０％以下とすることに
よって、熱間圧延後の鋼板表面のスケール中に含まれる
シリカが高Ｓｉ系の場合に比して少なくなるので、酸洗
液として普通鋼板の酸洗に用いられる塩酸や硫酸の水溶
液を用いたときでも表面スケールを充分に酸洗除去する
ことができる。従来の電磁鋼板の酸洗に用いられていた
フッ化水素酸に代えて塩酸や硫酸の水溶液を用いること
により、酸洗コストを低減できるとともに、酸洗設備を
普通鋼板との共用設備とすることができるので電磁鋼板
専用の設備を有しない製造所でも電磁鋼板を製造するこ
とができ、製造コストを低減することができる。
板は上記の成分系の鋼を熱間圧延後酸洗し、冷間圧延後
の鋼板に対して連続焼鈍を施す製造方法によって製造さ
れるが、とくにＳｉ含有量を１．０％以下とすることに
よって、熱間圧延後の鋼板表面のスケール中に含まれる
シリカが高Ｓｉ系の場合に比して少なくなるので、酸洗
液として普通鋼板の酸洗に用いられる塩酸や硫酸の水溶
液を用いたときでも表面スケールを充分に酸洗除去する
ことができる。従来の電磁鋼板の酸洗に用いられていた
フッ化水素酸に代えて塩酸や硫酸の水溶液を用いること
により、酸洗コストを低減できるとともに、酸洗設備を
普通鋼板との共用設備とすることができるので電磁鋼板
専用の設備を有しない製造所でも電磁鋼板を製造するこ
とができ、製造コストを低減することができる。
【００２３】同様にしてフルプロセス無方向性電磁鋼板
の場合も、Ｓｉ含有量を１．０％以下とすることによ
り、塩酸や硫酸の水溶液で酸洗することができる。冷間
圧延後の鋼板の焼鈍に関しては、焼鈍条件がセミプロセ
ス無方向性電磁鋼板の場合に比較して高温かつ長時間で
あるので、焼鈍時に鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を
起こさない組成のガスを雰囲気ガスとして用いるのが望
ましい。鋼板中にｓｏｌＡｌの形態で存在しているＡｌ
は化学的に活性であり、焼鈍時の高温雰囲気ガス中にＮ
が存在すると、ＡｌとＮが反応してあらたなＡｌＮを生
成する。このＡｌＮは、焼鈍時の鋼板表面近傍の結晶粒
成長を阻害し、磁気特性の向上を抑制するという悪影響
を及ぼす。そこでＡｌ含有量が多く、焼鈍温度が高いフ
ルプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、焼鈍時の炉内雰
囲気ガスとして、鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を起
こさない雰囲気ガスを用いる。Ａｌと窒化反応を起こさ
ない雰囲気ガスとしては、Ｈ単独ガス、またはＨとＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎｅのいずれか１種以上との混合ガスを主成
分とするガスを用いることができる。鋼板中に含まれる
Ａｌと窒化反応を起こさない雰囲気ガスを用いることに
より、Ａｌを１．５〜３．５％含有する鋼板の場合であ
っても、焼鈍時にあらたなＡｌＮが生成することはほと
んどない。セミプロセス無方向性電磁鋼板の場合は焼鈍
温度が比較的低いので、炉内雰囲気ガスに一部Ｎを含ん
でいてもＡｌＮ生成の問題は少ない。
の場合も、Ｓｉ含有量を１．０％以下とすることによ
り、塩酸や硫酸の水溶液で酸洗することができる。冷間
圧延後の鋼板の焼鈍に関しては、焼鈍条件がセミプロセ
ス無方向性電磁鋼板の場合に比較して高温かつ長時間で
あるので、焼鈍時に鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を
起こさない組成のガスを雰囲気ガスとして用いるのが望
ましい。鋼板中にｓｏｌＡｌの形態で存在しているＡｌ
は化学的に活性であり、焼鈍時の高温雰囲気ガス中にＮ
が存在すると、ＡｌとＮが反応してあらたなＡｌＮを生
成する。このＡｌＮは、焼鈍時の鋼板表面近傍の結晶粒
成長を阻害し、磁気特性の向上を抑制するという悪影響
を及ぼす。そこでＡｌ含有量が多く、焼鈍温度が高いフ
ルプロセス無方向性電磁鋼板の場合は、焼鈍時の炉内雰
囲気ガスとして、鋼板中に含まれるＡｌと窒化反応を起
こさない雰囲気ガスを用いる。Ａｌと窒化反応を起こさ
ない雰囲気ガスとしては、Ｈ単独ガス、またはＨとＡ
ｒ、Ｈｅ、Ｎｅのいずれか１種以上との混合ガスを主成
分とするガスを用いることができる。鋼板中に含まれる
Ａｌと窒化反応を起こさない雰囲気ガスを用いることに
より、Ａｌを１．５〜３．５％含有する鋼板の場合であ
っても、焼鈍時にあらたなＡｌＮが生成することはほと
んどない。セミプロセス無方向性電磁鋼板の場合は焼鈍
温度が比較的低いので、炉内雰囲気ガスに一部Ｎを含ん
でいてもＡｌＮ生成の問題は少ない。
【００２４】さらに本発明においては、セミプロセス無
方向性電磁鋼板とフルプロセス無方向性電磁鋼板の両方
の製造方法に共通する利点として、従来の高Ｓｉ成分系
に代えて高Ａｌ−Ｍｎ成分系としたことにより、冷間圧
延後の焼鈍条件を高Ｓｉ成分系の場合よりも緩和できる
点がある。冷間圧延後の鋼板の焼鈍における再結晶温度
は、Ｓｉについては含有量が多くなるほど再結晶温度が
高くなるが、ＡｌとＭｎについては含有量が多くなるほ
ど相対的に再結晶温度は低くなる。したがって、高Ａｌ
−Ｍｎ成分系の場合は焼鈍温度を低く設定するか、また
は連続焼鈍時の通板速度を高めることができるので、焼
鈍コストを低減することができる。また、焼鈍温度を低
く設定できることから、高ＡｌであってもＡｌＮの生成
を抑制することができる。
方向性電磁鋼板とフルプロセス無方向性電磁鋼板の両方
の製造方法に共通する利点として、従来の高Ｓｉ成分系
に代えて高Ａｌ−Ｍｎ成分系としたことにより、冷間圧
延後の焼鈍条件を高Ｓｉ成分系の場合よりも緩和できる
点がある。冷間圧延後の鋼板の焼鈍における再結晶温度
は、Ｓｉについては含有量が多くなるほど再結晶温度が
高くなるが、ＡｌとＭｎについては含有量が多くなるほ
ど相対的に再結晶温度は低くなる。したがって、高Ａｌ
−Ｍｎ成分系の場合は焼鈍温度を低く設定するか、また
は連続焼鈍時の通板速度を高めることができるので、焼
鈍コストを低減することができる。また、焼鈍温度を低
く設定できることから、高ＡｌであってもＡｌＮの生成
を抑制することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実験例に基づいて
説明する。表１に示す化学成分の鋼を出発材料として、
熱間圧延−焼鈍（無し、または有り）−酸洗（酸洗液Ｈ
Ｃｌ系、またはＨＦ系）−冷間圧延−焼鈍−スキンパス
圧延（無し、または有り）−絶縁コーティングの工程に
より最終製品板厚が０．５ｍｍの無方向性電磁鋼板を製
造した。冷間圧延後の焼鈍は異なる条件を組み合わせて
いる。主な製造条件と鋼板の磁気特性を表２に示す。
説明する。表１に示す化学成分の鋼を出発材料として、
熱間圧延−焼鈍（無し、または有り）−酸洗（酸洗液Ｈ
Ｃｌ系、またはＨＦ系）−冷間圧延−焼鈍−スキンパス
圧延（無し、または有り）−絶縁コーティングの工程に
より最終製品板厚が０．５ｍｍの無方向性電磁鋼板を製
造した。冷間圧延後の焼鈍は異なる条件を組み合わせて
いる。主な製造条件と鋼板の磁気特性を表２に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】 注１）雰囲気ガスのＮ＋Ｈは（９０％Ｎ２＋１０％Ｈ
２）ガスを、Ｈ＋Ａｒは（５％Ｈ２＋９５％Ａｒ）ガス
を表す。 注２）発明例３の磁気特性値は鋼板から打ち抜いたコア
の歪取り焼鈍後の値を示す。
２）ガスを、Ｈ＋Ａｒは（５％Ｈ２＋９５％Ａｒ）ガス
を表す。 注２）発明例３の磁気特性値は鋼板から打ち抜いたコア
の歪取り焼鈍後の値を示す。
【００２８】表１の鋼の成分において、発明例１〜８は
鋼の成分が本発明の範囲内にあるものであり、比較例
１，２はＭｎ／Ａｌが本発明の範囲外であるものであ
り、従来例１〜３は高Ｓｉ系の従来成分のものである。
表２の製造条件において、酸洗液はＨＦ系（従来例）と
ＨＣｌ系（発明例と比較例）、熱延後の焼鈍は有り（従
来例と発明例５）と無し（発明例１〜４，６，７と比較
例１，２）、最終焼鈍条件は鋼板のグレードに応じて４
パターンを設定した。
鋼の成分が本発明の範囲内にあるものであり、比較例
１，２はＭｎ／Ａｌが本発明の範囲外であるものであ
り、従来例１〜３は高Ｓｉ系の従来成分のものである。
表２の製造条件において、酸洗液はＨＦ系（従来例）と
ＨＣｌ系（発明例と比較例）、熱延後の焼鈍は有り（従
来例と発明例５）と無し（発明例１〜４，６，７と比較
例１，２）、最終焼鈍条件は鋼板のグレードに応じて４
パターンを設定した。
【００２９】鋼板の固有抵抗値に関しては、鋼板のグレ
ードごとに従来の成分系の電磁鋼板の固有抵抗値のレベ
ルに近い値となるように鋼の成分を設定したので、固有
抵抗値は発明例、比較例、従来例ともほぼ同じである。
磁気特性値は成分系と製造条件の組合せにより異なる。
具体的には以下の通りである。
ードごとに従来の成分系の電磁鋼板の固有抵抗値のレベ
ルに近い値となるように鋼の成分を設定したので、固有
抵抗値は発明例、比較例、従来例ともほぼ同じである。
磁気特性値は成分系と製造条件の組合せにより異なる。
具体的には以下の通りである。
【００３０】発明例１は本発明の基本的な成分系と製造
条件によるもので、磁束密度（Ｂ５０）は高いが、鉄損
（Ｗ１５／５０）は熱延後の焼鈍がないので従来例より
いくぶん劣化している。発明例２は、発明例１の成分系
にＰを添加したもので、その分鉄損が向上している。発
明例３は鋼板から打ち抜いたコアの歪取り焼鈍を前提に
したもので、冷延後の焼鈍条件を緩和しスキンパス圧延
を実施したもので、コアの歪取り焼鈍後の鉄損の向上が
著しい。
条件によるもので、磁束密度（Ｂ５０）は高いが、鉄損
（Ｗ１５／５０）は熱延後の焼鈍がないので従来例より
いくぶん劣化している。発明例２は、発明例１の成分系
にＰを添加したもので、その分鉄損が向上している。発
明例３は鋼板から打ち抜いたコアの歪取り焼鈍を前提に
したもので、冷延後の焼鈍条件を緩和しスキンパス圧延
を実施したもので、コアの歪取り焼鈍後の鉄損の向上が
著しい。
【００３１】発明例４はＭｎ含有量とＡｌ含有量のバラ
ンス（Ｍｎ／Ａｌ）がよく、磁束密度、鉄損とも向上し
ている。比較例１と比較例２はＭｎ／Ａｌが本発明の範
囲外であり、鉄損が劣化している。
ンス（Ｍｎ／Ａｌ）がよく、磁束密度、鉄損とも向上し
ている。比較例１と比較例２はＭｎ／Ａｌが本発明の範
囲外であり、鉄損が劣化している。
【００３２】発明例５〜７は最良の成分系（とくにＭｎ
／Ａｌ）のもとで製造条件を変えて製造したものであ
る。発明例５は熱延後の焼鈍有り、Ｎ2なしの焼鈍雰囲
気ガスのもとでの最終焼鈍により、磁束密度、鉄損とも
著しく向上している。発明例６は熱延後の焼鈍無しのほ
かは発明例５と同じ条件で、磁束密度、鉄損とも向上し
ている。発明例７は熱延後の焼鈍無し、Ｎ2を含む焼鈍
雰囲気ガスのもとでの最終焼鈍により発明例６よりは鉄
損が劣化している。発明例８はＭｎ／Ａｌが本発明範囲
の下限に近いものであるが、発明例７と同程度の特性値
が得られている。
／Ａｌ）のもとで製造条件を変えて製造したものであ
る。発明例５は熱延後の焼鈍有り、Ｎ2なしの焼鈍雰囲
気ガスのもとでの最終焼鈍により、磁束密度、鉄損とも
著しく向上している。発明例６は熱延後の焼鈍無しのほ
かは発明例５と同じ条件で、磁束密度、鉄損とも向上し
ている。発明例７は熱延後の焼鈍無し、Ｎ2を含む焼鈍
雰囲気ガスのもとでの最終焼鈍により発明例６よりは鉄
損が劣化している。発明例８はＭｎ／Ａｌが本発明範囲
の下限に近いものであるが、発明例７と同程度の特性値
が得られている。
【００３３】
【発明の効果】鋼の成分を低Ｓｉ、高Ｍｎ、高Ａｌでか
つ特定範囲のＭｎ／Ａｌとすることで、鉄損の低減と磁
束密度の向上を両立させることができ、また、冷間圧延
後の鋼板の焼鈍における再結晶温度が従来の高Ｓｉの場
合に比して相対的に低くなるので、焼鈍温度を低く設定
するか、または連続焼鈍時の通板速度を高めることがで
き、焼鈍コストを低減することができる。
つ特定範囲のＭｎ／Ａｌとすることで、鉄損の低減と磁
束密度の向上を両立させることができ、また、冷間圧延
後の鋼板の焼鈍における再結晶温度が従来の高Ｓｉの場
合に比して相対的に低くなるので、焼鈍温度を低く設定
するか、または連続焼鈍時の通板速度を高めることがで
き、焼鈍コストを低減することができる。
【００３４】Ｓｉ含有量を低くしたことにより、熱間圧
延後の酸洗における酸洗液として普通鋼板の酸洗に用い
られる塩酸や硫酸の水溶液を用いることができるので、
酸洗コストを低減できるとともに、酸洗設備を普通鋼板
との共用設備とすることができ、電磁鋼板専用の設備を
有しない製造所でも電磁鋼板を製造することができ、製
造コストを低減することができる。
延後の酸洗における酸洗液として普通鋼板の酸洗に用い
られる塩酸や硫酸の水溶液を用いることができるので、
酸洗コストを低減できるとともに、酸洗設備を普通鋼板
との共用設備とすることができ、電磁鋼板専用の設備を
有しない製造所でも電磁鋼板を製造することができ、製
造コストを低減することができる。
【図１】 Ｆｅ−Ａｌ合金におけるＭｎ含有量の影響を
説明するための図である。
説明するための図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年９月１４日（２００１．９．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】さらに本発明において重要な因子は、Ｍｎ
とＡｌの比である。Ｍｎの添加によりＦｅ−Ａｌ合金状
態図におけるオーステナイト領域が拡大されることは前
述したが、ここでさらに詳しく説明する。図１はＦｅ−
Ａｌ合金におけるＭｎ含有量の影響を説明するための図
であり、横軸はＦｅ中のＡｌの含有量、縦軸は温度を示
す。図中の曲線Ｍ0はＭｎ含有量が０（ゼロ）のときの
オーステナイト領域（γM0）とフェライト領域（αM0 ）
との境界線であり、曲線Ｍ18はＭｎ含有量が１．８％の
ときのオーステナイト領域（γM18）とフェライト領域
（αM18）領域との境界線（実際にはオーステナイト領
域の内側にオーステナイト＋フェライトの領域があるが
図では省略している）を示す。Ｆｅ−Ａｌ合金に或る量
のＭｎを添加したときのＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ系状態図上の
オーステナイト領域とフェライト領域との境界線の先端
位置と状態図上の或るＡｌ含有量に対応する縦軸との間
隔ｄ（図ではＭｎ含有量が１．８％でＡｌ含有量が２．
７％のときの間隔ｄを示している）が小さいほど、｛１
００｝集合組織を得やすいことを本発明者は見出した。
とくにＳｉ含有量が１．０％以下でＭｎ／Ａｌが０．５
〜０．８の範囲であれば、この間隔ｄを小さくすること
ができて、最良の｛１００｝集合組織が得られることを
本発明者は確認した。
とＡｌの比である。Ｍｎの添加によりＦｅ−Ａｌ合金状
態図におけるオーステナイト領域が拡大されることは前
述したが、ここでさらに詳しく説明する。図１はＦｅ−
Ａｌ合金におけるＭｎ含有量の影響を説明するための図
であり、横軸はＦｅ中のＡｌの含有量、縦軸は温度を示
す。図中の曲線Ｍ0はＭｎ含有量が０（ゼロ）のときの
オーステナイト領域（γM0）とフェライト領域（αM0 ）
との境界線であり、曲線Ｍ18はＭｎ含有量が１．８％の
ときのオーステナイト領域（γM18）とフェライト領域
（αM18）領域との境界線（実際にはオーステナイト領
域の内側にオーステナイト＋フェライトの領域があるが
図では省略している）を示す。Ｆｅ−Ａｌ合金に或る量
のＭｎを添加したときのＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ系状態図上の
オーステナイト領域とフェライト領域との境界線の先端
位置と状態図上の或るＡｌ含有量に対応する縦軸との間
隔ｄ（図ではＭｎ含有量が１．８％でＡｌ含有量が２．
７％のときの間隔ｄを示している）が小さいほど、｛１
００｝集合組織を得やすいことを本発明者は見出した。
とくにＳｉ含有量が１．０％以下でＭｎ／Ａｌが０．５
〜０．８の範囲であれば、この間隔ｄを小さくすること
ができて、最良の｛１００｝集合組織が得られることを
本発明者は確認した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K033 AA01 CA09 GA02 JA07 KA03 5E041 AA02 AA11 AA19 CA04 HB05 HB07 HB11 NN01
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５
〜３．５％、Ｐ：０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８
である成分の鋼から製造した無方向性電磁鋼板。 - 【請求項２】 重量％でＣ：０．００５％以下、Ｓｉ：
１．０％以下、Ｍｎ：１．０〜２．５％、Ａｌ：１．５
〜３．５％、Ｐ：０．１５％以下、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物からなり、かつＭｎ／Ａｌが０．５〜０．８
である成分の鋼を熱間圧延した後に酸洗し、冷間圧延し
た後の鋼板に対して連続焼鈍を施すことを特徴とする無
方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱間圧延後の酸洗を塩酸または硫酸
の水溶液を用いて行うことを特徴とする請求項２記載の
無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項４】 前記冷間圧延後の連続焼鈍において鋼板
中に含まれるＡｌと窒化反応を起こさない組成のガスを
雰囲気ガスとして用いることを特徴とする請求項２また
は３記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項５】 前記連続焼鈍の後にスキンパス圧延を行
うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載
の無方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000338207A JP2002146490A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000338207A JP2002146490A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146490A true JP2002146490A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18813455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000338207A Pending JP2002146490A (ja) | 2000-11-06 | 2000-11-06 | 無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002146490A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6938324B2 (en) | 2003-01-14 | 2005-09-06 | Toyo Tessin Kogyo Co., Ltd. | Method of manufacturing a stator core |
| US7566371B2 (en) | 2005-02-23 | 2009-07-28 | Nippon Steel Corporation | Non-oriented electrical steel sheet excellent in magnetic properties in rolling direction and method of production of same |
-
2000
- 2000-11-06 JP JP2000338207A patent/JP2002146490A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6938324B2 (en) | 2003-01-14 | 2005-09-06 | Toyo Tessin Kogyo Co., Ltd. | Method of manufacturing a stator core |
| US7566371B2 (en) | 2005-02-23 | 2009-07-28 | Nippon Steel Corporation | Non-oriented electrical steel sheet excellent in magnetic properties in rolling direction and method of production of same |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050920 |