JP2003160848A - 高珪素電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents
高珪素電磁鋼板及びその製造方法Info
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Abstract
ま、高周波で低鉄損特性を有する高珪素電磁鋼板を提供
する。 【解決手段】 Si含有量が5wt%以上7wt%以下、Cr含
有量が0.1wt%以上2wt%以下、Al含有量が0.005wt%未
満であり、板厚が0.3mm以下で且つ板厚方向に貫通粒組
織を有することを特徴とする高珪素電磁鋼板。Si4%
以下の圧延後の薄鋼板を連続炉において4塩化けい素等
の雰囲気中で1050℃以上で加熱して上記組成範囲と
すると良い。また、1050℃以上の温度で磁性焼純す
ることにより結晶粒を粗大化出来る。
Description
される電気機器用材料として使用するのに適した高珪素
電磁鋼板及びその製造方法に関するものである。
電気機器の高周波化が進んでおり、電気機器用の鉄心材
料として用いられる電磁鋼板にも、機器の発熱を押さえ
るための高周波低鉄損特性、漏れ磁束を低減するための
高透磁率特性が求められている。電磁鋼板の軟磁気特性
はSiの添加に伴って向上し、特に高珪素電磁鋼板と呼ば
れるSi含有量が約4wt%以上の電磁鋼板は、電気抵抗が
高いため高周波領域での鉄損特性に優れる。また、Si含
有量が6.5wt%付近で電磁鋼板としては最高の透磁率を
示すことも知られている。従って高珪素電磁鋼板は高周
波化した電気機器用鉄心材料として最適な材料であり、
その使用量は着実に増えつつある。
エネルギー化のニーズは高まる一方であり、高周波鉄損
特性に優れる高珪素電磁鋼板においても、高周波での更
なる低鉄損化が要望されている。一般に、電磁鋼板の鉄
損は履歴損失と渦電流損失の和であり、高周波領域で使
用される場合には渦電流損失が全鉄損の大半を占める。
渦電流損失は磁区構造に依存しており、磁区を細分化す
ることによって低減可能である。しかし、単純な結晶粒
の微細化による磁区の細分化や、特開平11−1246
29号公報などに示される歪み導入による磁区の細分化
を行った場合、高周波での鉄損が低減する反面、透磁率
の低下が問題となる。
で、高珪素電磁鋼板の高透磁率特性を維持したまま、高
周波で低鉄損特性を有する高珪素電磁鋼板、及びその製
造方法を提供することを課題とする。
するために、本発明者らは高珪素電磁鋼板の高周波鉄損
特性及び透磁率について詳細な検討を行った。その結
果、成分、板厚、結晶粒径を制御することによって、高
珪素鋼板の優れた透磁率特性を劣化させずに、高周波で
の鉄損を低減可能であることを見いだした。本発明はか
かる知見に基づいてなされたものである。
段は、Si含有量が5wt%以上7wt%以下、Cr含有量が0.
1wt%以上2wt%以下、Al含有量が0.005wt%未満であ
り、板厚が0.3mm以下で且つ板厚方向に貫通粒組織を有
することを特徴とする高珪素電磁鋼板(請求項1)であ
る。
Si含有量が6wt%以上7wt%以下、Cr含有量が0.1wt%
以上1wt%以下、Al含有量が0.005wt%未満であり、板
厚が0.3mm以下で且つ板厚方向に貫通粒組織を有するこ
とを特徴とする高珪素電磁鋼板(請求項2)である。
Si含有量が4wt%未満の鋼板を、連続炉において浸珪・
拡散処理する工程を有する前記第1の手段又は第2の手
段である高珪素電磁鋼板の製造方法であって、浸珪、拡
散処理温度が1050℃以上であることを特徴とする高珪素
電磁鋼板の製造方法(請求項3)である。
Si含有量が5wt%以上7wt%以下である鋼を溶解、鋳
造、圧延する工程を有する前記第1の手段の高珪素電磁
鋼板の製造方法であって、粒成長のための磁性焼鈍温度
が1050℃以上であることを特徴とする高珪素電磁鋼板の
製造方法(請求項4)である。
Si含有量が6wt%以上7wt%以下である鋼を溶解、鋳
造、圧延する工程を有する前記第2の手段の高珪素電磁
鋼板の製造方法であって、粒成長のための磁性焼鈍温度
が1050℃以上であることを特徴とする高珪素電磁鋼板の
製造方法(請求項5)である。
れる以外は、製造方法、表面調整の有無に関わりなく得
られるものである。また、本発明の対象は方向性高珪素
電磁鋼板であるか無方向性高珪素電磁鋼板であるかは問
わない。(発明に至る過程とCr、組織の限定理由)本発
明者等は、Crを含有した高珪素電磁鋼板の透磁率につい
て、結晶粒径に着目して調査した。まず、Si:6.4wt
%、Al:0.003wt%を含有する高珪素鋼にCrを添加し、
熱間圧延、温間圧延により0.3mm厚の薄板を作成した。
ここから外径45mm、内径33mmのリングを切り出した後
に、焼鈍温度を変えて粒径の異なるサンプルを作成し、
透磁率を測定した。
種Aは、優れた透磁率特性を示し、また粒径依存性が小
さい。これに対して、Cr含有量が0.1〜2wt%の範囲の
鋼種B、C、Dは、粒径が小さいときには透磁率が低い
が、粒径が大きくなるに従って透磁率が向上し、板厚方
向に貫通粒組織を有するとき最も高い透磁率を示す。特
にCr含有量が1wt%以下の鋼種B、Cを貫通粒組織にす
ることによって、Crを含有していない鋼種Aと同等の良
好な透磁率特性が得られる。
Fは、透磁率が著しく低下しており、また粒径を大きく
しても透磁率が向上しない。従って、良好な透磁率特性
をえるために、Cr含有量が2wt%以下、より好ましくは
1wt%以下である高珪素電磁鋼板は貫通粒組織であるこ
とが必要である。
特性を改善する元素である。Cr含有量が0.1wt%未満で
は鉄損改善効果が得られないため、0.1wt%以上含有する
ことが必要である。またCrは高珪素電磁鋼板の透磁率を
劣化させる元素であるが、前述のように、結晶構造を最
適化すれば透磁率の劣化を押さえることができる。しか
しCr含有量が2wt%を越えた場合には、結晶構造の最適
化を行っても高透磁率特性が損なわれるため、その含有
量は2wt%以下であることが必要である。また、Cr含有
量が1wt%以下であれば、透磁率の劣化がほとんど無い
ため、1wt%以下とすることが好ましい。
含有量を0.1〜2wt%に限定し、鋼板の組織として板厚
方向に貫通粒組織を有するものに限定する。
のその他の成分の限定理由に付いて説明する。Siは電気
抵抗を高めるため高周波での鉄損特性を改善する元素で
あると共に、透磁率特性に大きな影響を与える元素であ
る。Si含有量が5wt%未満では、高周波での十分な低鉄
損特性が得られず、また良好な透磁率特性が得られない
ため、5wt%以上含有することが必要である。Si含有量
が6wt%以上であれば、より良好な低鉄損特性及び透磁
率特性が得られる。また、Si含有量が7wt%を超える
と、加工性が著しく低下するため、その含有量は7wt%
以下であることが必要である。
性を阻害する元素であり、また、混粒組織を形成させや
すい元素である。前述のように、細粒組織あるいは混粒
組織を形成した場合、著しく透磁率が低下してしまうた
め、Al含有量は低いほど好ましい。Al含有量が0.005t%
未満であれば、粒成長への悪影響が無視できるためその
含有量は0.005wt%未満であることを必要とする。
の高珪素電磁鋼板は、高珪素電磁鋼板として当業者に認
識される範囲のものであればよく、前述の元素の含有量
を規定している他は、他に含有される元素については特
に規定していない。また、製造過程において原料から不
可避的に混入したり、製造の途中で合成される化合物等
の不可避不純物が含まれることは当然である。
は、それぞれに示す理由により、以下に示す範囲とする
ことが好ましい。 N: NはAlNを形成することにより、結晶粒の成長を
阻害する。従ってN含有量は0.003wt%以下であること
が望ましい。 C: Cは透磁率特性に有害な元素である。特に0.01wt
%を越えると炭化物の析出によって透磁率特性が著しく
劣化する。従ってC含有量は0.01wt%以下であることが
望ましい。
加工性を改善する。しかしMn含有量が0.5wt%を越える
と飽和磁束密度の減少が大きくなる。従ってMn含有量は
0.5wt%以下であることが望ましい。 P: Pは鋼板を脆化させる元素でる。経済性及び、P
が0.01wt%以下であれば実質的にその影響は無視できる
ことから、P含有量は0.01wt%以下であることが望まし
い。 S: Sは熱間加工性を低下させる元素であるとともに
軟磁気特性も劣化させる。経済性及びSが0.01wt%以下
であれば実質的にその影響は無視できることから、S含
有量は0.01wt%以下であることが望ましい。
きな影響を与える因子である。板厚が0.3mmを越えた場
合には、高周波での十分な低鉄損特性が得られないた
め、0.3mm以下であることを必要とする。
ためには、実質的に粒成長するプロセスでの焼鈍温度が
高い方が望ましい。Al含有量が0.005wt%の高珪素鋼板
の場合、1050℃以上であれば貫通粒まで粒成長するた
め、浸珪法で有れば浸珪拡散処理時の温度が、また圧延
法で有れば磁性焼鈍温度が1050℃以上であることを必要
とする。よって、本発明のうち製造方法にかかるものに
おいては、それぞれの温度を1050℃以上に限定する。
変化させた鋼を溶解、熱延、冷延して0.3mm厚とした後
に四塩化珪素を含む雰囲気中でSi含有量が6.6wt%にな
るまで浸珪処理し、貫通粒組織を有する高珪素電磁鋼板
を得た。浸けい後の化学成分を表1に示す。得られた鋼
板から外径45mm内径33mmのリングを切り出し、高周波鉄
損(W0 .5/20k)を測定した。結果を表1に併せ
て示す。Si含有量が5.0〜7.0wt%、Cr含有量が0.10wt%
以上の鋼種H、I、K、Lで高周波での低鉄損特性が得
られる。また、Si含有量が6.0〜7.0wt%、Cr含有量が0.
1wt%以上の鋼種K、Lで特に良好な高周波での低鉄損
特性が得られる。
鋼を溶解、熱延、温間圧延して0.2mm厚とした後に、110
0℃で1時間の焼鈍を行い、組織と透磁率を測定した。A
l含有量が0.005wt%以上の鋼種O、Pでは貫通粒組織を
形成できずに十分な透磁率が得られないのに対して、Al
含有量が0.005wt%未満である鋼種M、Nでは、貫通粒
組織を形成し、高い透磁率特性が得られる。
高珪素電磁鋼板の高透磁率特性を維持したまま、高周波
で低鉄損特性を有する高珪素電磁鋼板、及びその製造方
法を提供することができる。
性に及ぼす結晶粒径の影響を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 Si含有量が5wt%以上7wt%以下、Cr含
有量が0.1wt%以上2wt%以下、Al含有量が0.005wt%未
満であり、板厚が0.3mm以下で且つ板厚方向に貫通粒組
織を有することを特徴とする高珪素電磁鋼板。 - 【請求項2】 Si含有量が6wt%以上7wt%以下、Cr含
有量が0.1wt%以上1wt%以下、Al含有量が0.005wt%未
満であり、板厚が0.3mm以下で且つ板厚方向に貫通粒組
織を有することを特徴とする高珪素電磁鋼板。 - 【請求項3】 Si含有量が4wt%未満の鋼板を、連続炉
において浸珪・拡散処理する工程を有する請求項1又は
請求項2に記載の高珪素電磁鋼板の製造方法であって、
浸珪、拡散処理温度が1050℃以上であることを特徴とす
る高珪素電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項4】 Si含有量が5wt%以上7wt%以下である
鋼を溶解、鋳造、圧延する工程を有する請求項1に記載
の高珪素電磁鋼板の製造方法であって、粒成長のための
磁性焼鈍温度が1050℃以上であることを特徴とする高珪
素電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項5】 Si含有量が6wt%以上7wt%以下である
鋼を溶解、鋳造、圧延する工程を有する請求項2に記載
の高珪素電磁鋼板の製造方法であって、粒成長のための
磁性焼鈍温度が1050℃以上であることを特徴とする高珪
素電磁鋼板の製造方法。
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JP2001359020A JP3944827B2 (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 高珪素電磁鋼板及びその製造方法 |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH05295492A (ja) * | 1992-04-20 | 1993-11-09 | Nkk Corp | 低磁歪の高透磁率磁性鋼板 |
JPH10121213A (ja) * | 1996-10-21 | 1998-05-12 | Kawasaki Steel Corp | 高磁場に比し低磁場の鉄損特性に優れる方向性電磁鋼板とその製造方法 |
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JP2001003145A (ja) * | 1999-06-21 | 2001-01-09 | Kawasaki Steel Corp | 磁気特性および打抜性に優れた方向性珪素鋼板およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359020A patent/JP3944827B2/ja not_active Expired - Fee Related
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