JP2002220643A - 加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents
加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板及びその製造方法Info
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Abstract
であり、歪取焼鈍後に結晶粒が大きく成長し鉄損の優れ
た無方向性電磁鋼板、及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 質量%で、C:0.010%以下、M
n:0.05〜1.5%、1.5≦Si+Al≦4.0
% を含有し、残部Fe及び不可避不純物元素よりなる
鋼において、結晶粒径が50μm以下であり、かつ0.
1μm以下の析出物存数をN(個/mm2)としたと
き、任意の断面においてN≦5000を満足する加工性
の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板であり、また、その製
法としては、熱延板焼鈍における焼鈍温度をT(℃)、
時間をt(s)としたとき、920+150×[Mn(%)]≦T
≦1020+150×[Mn(%)]、かつ、t≧60の条件を満足す
る熱延板焼鈍を施す方法である。
Description
として使用される無方向性電磁鋼板に関し、加工性が良
好であり、かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板及びその製造
方法に関するものである。
エネルギー節減さらには地球環境保全の動向の中で近年
強く要望されている。特に最近、回転機の高効率化が進
展する中でローターまたはステーターとして用いられる
無方向性電磁鋼板においては、現状よりもさらに磁気特
性の良好、すなわち鉄損が良好である材料が求められつ
つある。
は、Si、Al、Mn等の合金元素含有量を増加し電気
抵抗を増大させ渦電流損失を低減する方法が広く一般に
用いられている。さらに成分決定後は、製品板結晶粒径
を100〜150μm程度に調節することにより、鉄損
の最適化を図ることが肝要である。また、加工性に関し
ては、モータコア打ち抜きの際に、製品板の結晶粒径が
大き過ぎるとバリ、カエリ等の問題が発生することが最
近判明してきた。ところが、製品板結晶粒径が小さ過ぎ
るとコアの鉄損が劣化してしまう。このため、コア打ち
抜き時には結晶粒径が小さく、コアの歪取焼鈍の際にあ
る程度結晶粒成長するような手段が必要となってきた。
て最も有害である析出物は、比較的固溶温度の低いMn
Sであることが知られている。本析出物低減のため、鋼
中SをCe等の希土類元素(REM)を用い固溶温度の
高い析出物として固定する方法(特開昭51−6211
5号公報)や、Caを用いてSを固定する方法(特開昭
59−74213号公報)等により、微細MnSの析出
を抑制する方法が開示されている。
得るためには、高価な副原料を多量に添加する必要が有
り、著しいコストアップとなる。そこで、CaやREM
等の副原料を添加することなく、結晶粒成長性を改善す
ることが強く望まれる。
焼鈍する際の結晶粒成長性を向上させた無方向性電磁鋼
板及びその製造手段を提供するものである。
C:0.010%以下、Mn:0.05〜1.5%、
1.5≦Si+Al≦4.0% を含有し、残部Fe及
び不可避不純物元素よりなる鋼において、結晶粒径が5
0μm以下であり、かつ0.1μm以下の析出物存数を
N(個/mm2)としたとき、任意の断面においてN≦
5000を満足することを特徴とする加工性の良好な低
鉄損無方向性電磁鋼板であり、また、さらに鋼中に含有
されるS量が、質量%で、0.005%を超えないこと
を特徴とする加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板を
要旨とする。
10%以下、Mn:0.05〜1.5%、1.5≦Si
+Al≦4.0%を含有し、残部Fe及び不可避不純物
元素よりなる鋼片を熱間圧延後、熱延板焼鈍を施し、次
いで、一回または中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を
施し、次いで連続焼鈍ラインにおける仕上焼鈍を施す無
方向性電磁鋼板の製造方法において、前記熱延板焼鈍に
おける焼鈍温度をT(℃)、時間をt(s)としたと
き、 920+150×[Mn(%)]≦T≦1020+15
0×[Mn(%)] 、かつ、t≧60を満足する条件で熱延板焼鈍を行うこ
とを特徴とする加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板
の製造方法、を要旨とする。
発明者らは、熱延板焼鈍条件と歪取焼鈍(コア焼鈍に相
当)後の鉄損の関係について、適正な熱延板焼鈍温度及
び時間が存在することを実験にて見出した。以下にその
詳細を説明する。
2.0%、Al:0.4%、C:0.0015%、およ
びMnを、0.2%、0.4%、0.7%、1.0%を
それぞれ含有する鋼片を作製した。このときのS量は、
20ppmであった。各成分の鋼片に対し1100℃の
加熱を施した後、熱延を行い2.1mmの板厚とし、T
℃(T=900、950、1000、1050、110
0、1150、1200)×60秒にて熱延板焼鈍を行
った。さらに酸洗を行い、冷間圧延により板厚0.50
mmとした後、800℃×30sにて仕上焼鈍を施し
た。この試料について750℃×2時間にて歪取焼鈍を
行い、その後SST法により磁気測定を行った。磁気測
定は、各条件の試料数2で行い、L方向とC方向の平均
値を求めた。
結果を表1に示す。鉄損W15/50の値は各Mn量に
応じて熱延板焼鈍温度Tに最適値が存在することがわか
る。すなわち、3.0W/kg以下の鉄損値を有する温
度条件は、Mn:0.2%のときに950〜1050
℃、Mn:0.4%のときに1000〜1050℃、M
n:0.7%のときに1050〜1100℃、Mn:
1.0%のときに1100〜1150℃、であった。
は、Mn:0.2%材を例にとると、以下のように推定
される。T=900℃にて鉄損が3.0W/kgを越え
る理由は、Tが低過ぎるために熱延板にて存在するMn
Sの微細析出物がそのまま仕上げ焼鈍後まで残存し、そ
の結果、歪取焼鈍にて結晶粒成長が十分でなかったた
め、と推察される。一方、T=950〜1050℃にて
鉄損が3.0W/kg以下で良好であった理由は、Tが
適度に高いため熱延板中に存在したMnSの微細析出物
が固溶し、その結果、MnSの粗大析出が進行し歪取焼
鈍にて結晶粒が十分に成長したため、と推察される。ま
た、T≧1100℃にて鉄損が3.0W/kgを越える
理由は、Tが高過ぎるためにMnSが相当量再固溶し、
そのSが熱延板焼鈍冷却中または仕上焼鈍中に再度微細
析出してしまい、その結果、歪取焼鈍にて結晶粒が十分
に成長しなかったため、と推察される。
出物観察を行った。各試料についてレプリカを作製し、
透過電子顕微鏡にて粒成長性に有害な0.1μm以下の
微細析出物の個数を測定した。その結果、鉄損3.0W
/kg以下の試料2,3,4,10,11,18,1
9,26,27においては、微細析出物の数は5000
個/mm2以下であり、上記考察を裏付ける結果となっ
た。
は、Mn量の増加に伴い増大する傾向であった。この理
由は、Mn量増加に伴いMnS固溶温度が増加するた
め、と推察される。具体的な鉄損良好温度Tの範囲は、
Mn量の関数として以下の式で示される。 920+150×[Mn(%)]≦T≦1020+150×[Mn(%)]… (1) 上記Tの範囲において、さらなる鉄損良好な範囲、すな
わち鉄損2.9W/kg以下の領域は、Mn量の関数と
して以下で示される。
Al:0.4%、C:0.0015%、Mn:0.2
%、S:20ppmを含有する鋼片において、1100
℃加熱の後2.1mmの熱延板を作製し、1020℃×
t秒(t=10、40、60、90、120、180、
300、600)にて熱延板焼鈍を行なった。さらに酸
洗を行い、冷間圧延により板厚0.50mmとした後、
800℃×30sにて仕上焼鈍を施した。本試料につい
て750℃×2時間にて歪取焼鈍を行い、その後SST
法により磁気測定を行った。磁気測定は、各条件の試料
数2で行い、L方向とC方向の平均値を求めた。
結果を表2に示す。本試験における熱延板焼鈍温度T
は、表1の鉄損良好範囲内、すなわち式(1)さらには
(2)を満足する範囲に含まれる。表2のうち、鉄損W
15/50≦3.0W/kgを満足する良好な熱延板焼
鈍時間tの領域はt≧60秒であった。さらに鉄損良好
な範囲、すなわちW15/50≦2.8W/kgを満足
する範囲は、t≧120秒であった。
であった理由は、熱延板中に存在したMnSの微細析出
物が固溶し、さらにMnSの粗大析出が進行する際に、
ある程度の時間が必要であるため、と推察される。以上
より、本発明者らは、無方向性電磁鋼鈑の歪取焼鈍時の
結晶粒成長性を改善する手段として、CaやREMなど
を添加することなく、Mn量に応じた熱延板焼鈍を施す
ことにより、本発明を完成させた。
て示す。Cを0.010%以下としたのは、この値を超
えると炭化物析出のため鉄損劣化が著しくなるためであ
る。Mnは、結晶粒成長性を劣化させないため硫化物を
粗大析出させる必要から、その下限を0.05%とし
た。また、Mnは過度に添加すると変態を生じてしま
い、熱延板焼鈍中の粒組織に多大な悪影響を及ぼすため
上限を1.0%とした。
気抵抗の増加、及び、熱延板焼鈍中に変態を生じさせな
い意味である程度の量添加する必要があるものの、過度
に添加すると結晶粒成長性を低下させるため、その範囲
を1.5≦Si+Al≦4.0%とした。鋼中のS量
は、実施例1に示すように、0.005%を超えると結
晶粒成長性を劣化させるため、この値を上限とした。こ
の範囲内でさらに良好な範囲は0.003%以下であ
り、さらに言えば0.002%以下がより好ましい。
結晶粒径については、その上限を50μmに限定した。
この理由は、金型にてモータコアを打ち抜く際に結晶粒
径が50μmを越えるとダレ、カエリ等の加工性不良が
発生する場合があるからである。製品板の微細析出物の
個数、すなわち歪取焼鈍前の鋼板における0.1μmサ
イズ以下の析出物の存在数上限を5000個/mm2と
した。この理由は、微細析出物の個数が5000個/m
m2を越えると結晶粒成長性を劣化させるためである。
熱温度は特に限定しないが、MnS固溶防止の観点から
1200℃以下、さらには1150℃以下が好ましい。
熱延板焼鈍に関しては、これまで詳述した通りである。
冷延圧下率は、65〜90%の範囲で行うことが製品板
における集合組織制御、すなわち磁束密度向上の観点か
ら好ましい。仕上焼鈍に関しては、温度950℃以下、
かつ、時間90秒以下で行うことが好ましい。この理由
は、温度が高過ぎるまたは時間が長過ぎると、製品板結
晶粒径が50μmを越えてしまい、加工性劣化を引き起
こすためである。
%、Mn:0.3%、C:0.0014%からなる成分
において、S量を4種類変化させた鋼片を実験室真空溶
解にて作製した。続いて、本鋼片を1100℃に加熱し
た後熱延を行い、2.3mm板厚とし、1000℃×t
秒(t=30、60、120、240)にて焼鈍を行っ
た。酸洗を行なった後、冷間圧延により板厚を0.5m
mとした後、800℃×40秒にて仕上焼鈍を施した。
取焼鈍を行い、その後SST法により磁気測定を行っ
た。磁気測定は、各条件の試料数2で行い、L方向とC
方向の平均値を求めた。歪取焼鈍後の熱延板焼鈍条件と
磁気特性の結果を表3に示す。S量が50ppm以下で
かつ焼鈍時間tが60秒以上の条件において、鉄損が
3.0W/kg以下であり良好であった。S量に関して
は、30ppm以下であれば鉄損の観点からより好まし
く、20ppm以下であればさらに好ましい。
される無方向性電磁鋼板に関し、加工性が良好であり、
かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板及びその製造方法に関す
るものであり、その工業的効果は甚大である。
Claims (4)
- 【請求項1】 質量%で、C:0.010%以下、M
n:0.05〜1.5%、1.5≦Si+Al≦4.0
%を含有し、残部Fe及び不可避不純物元素よりなる鋼
において、結晶粒径が50μm以下であり、かつ0.1
μm以下の析出物存数をN(個/mm2)としたとき、
任意の断面においてN≦5000を満足することを特徴
とする加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 前記鋼中に含有されるS量が、質量%
で、0.005%を超えないことを特徴とする請求項1
記載の加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 質量%で、C:0.010%以下、M
n:0.05〜1.5%、1.5≦Si+Al≦4.0
%を含有し、残部Fe及び不可避不純物元素よりなる鋼
片を熱間圧延後、熱延板焼鈍を施し、次いで、一回また
は中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延を施し、次いで連
続焼鈍ラインにおける仕上焼鈍を施す無方向性電磁鋼板
の製造方法において、前記熱延板焼鈍における焼鈍温度
をT(℃)、時間をt(s)としたとき、 920+150×[Mn(%)]≦T≦1020+15
0×[Mn(%)] かつ、t≧60、を満足する条件で熱延板焼鈍を行うこ
とを特徴とする加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板
の製造方法。 - 【請求項4】 前記鋼中に含有されるS量が、質量%
で、0.005%を超えないことを特徴とする請求項3
記載の加工性の良好な低鉄損無方向性電磁鋼板の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001020413A JP4987190B2 (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | 加工性が良好で、加工して歪取焼鈍した後の鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造方法 |
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