JP2003503592A - 圧延方向において改良された磁気的性質を備える電磁鋼 - Google Patents

圧延方向において改良された磁気的性質を備える電磁鋼

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Abstract

(57)【要約】 圧延方向における低い鉄損と高い透磁率を特徴とする電磁鋼ストリップの製造方法は、電磁鋼組成のスラブをストリップに熱間圧延する工程、ストリップの圧延方向における磁気的性質を改良するために充分大きな粒に成長させるに有効である温度範囲において熱間帯焼鈍をする工程、冷間圧延する工程、４０μｍ以下好ましくは２０μｍ以下のバッチ焼鈍粒径を作るために有効な温度範囲においてバッチ焼鈍をする工程、及び４９μｉｎ未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）をストリップに備えるために調質圧延を行う工程を含む。電磁鋼製品は最終焼鈍の電磁鋼ストリップから製造される。電磁鋼製品は、圧延方向に[１１０]＜００１＞方位を含む粒組織と高い改良された透磁率とを含んでなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、一般的には電磁鋼板、具体的には圧延方向の磁気的性質の改良並び
に良好な磁気的性質を備えたモータ積層鋼板に関する。
【０００２】 本発明の背景 モータ及び変圧器の積層を製造するために用いられる鋼板に望まれる磁気的性
質は、低い鉄損と高い透磁率である。打ち抜き後に応力除去焼鈍がなされるこれ
らの鋼板は、積層した束の焼鈍の際に、捩じれ、曲がり、及び層剥離を最小にす
る機械的性質を備える必要がある。
【０００３】 連続的に焼鈍された珪素鋼は、一般的にモータ、変圧器、発電機及び同様の電
気製品に使用される。連続的に焼鈍された珪素鋼は、低い鉄損と高い透磁率得る
ために当業者に既知の技術によって処理することができる。この鋼は実質的に歪
が無いので（一般的には充分に処理された鋼を言う）、これらの鋼は打ち抜き状
態で使用することができ、または、積層を打ち抜き後に(一般的には半加工鋼を
言う）、層剥離、曲がりまたはねじれの危険の無い所望の磁気的性質を得るため
に、電気器具製造業者によって最終的に焼鈍することができる。連続的焼鈍処理
は連続焼鈍設備を備える電磁鋼板製造業者を必要とする。連続焼鈍設備の装置は
数千万ドルの資本投下を必要とする。
【０００４】 連続的な焼鈍作業を回避するために、製造手順は、冷間圧延されたモータの積
層鋼を、調質圧延が続けられるバッチ焼鈍を含む通常の冷間圧延板の処理によっ
て製造することになってきた。連続焼鈍処理は、多くの点で通常の冷間圧延板処
理と相違する。例えば、連続焼鈍はコイルを均一焼鈍条件で処理するが、バッチ
焼鈍ではない。
【０００５】 さらに、連続焼鈍された製品は、鋼が連続的に焼鈍されるときに、焼鈍処理に
よりほとんど歪が付与されないので、平坦化のための調質圧延を必要としない。
バッチ焼鈍設備は連続焼鈍設備より安い装置を使用するとはいえ、バッチ焼鈍設
備は調質圧延をすることなく十分平坦な製品を作ることはできない。調質圧延に
よって付与された歪は、モータ積層鋼に層剥離と曲がり問題をもたらす。現在、
この歪によって生じる層剥離と曲がりは、このような顧客には深刻である。
【０００６】 鋼は、「方向性」粒、または「無方向性」粒を含んで製造される。粒方向性珪
素鋼は、圧延方向の非常に高い透磁率と低い鉄損を特徴とする。例えば、１．５
テスラ（ｔ）及び６０ヘルツ（Ｈｚ）で、０．０１２インチ厚みのストリップは
、２８，０００ガウス／エルステッド（Ｇ／Ｏｅ）の圧延方向の透磁率と、０．
５８ワット／ポンド（Ｗ／ｌｂ）の圧延方向の鉄損(core loss)を有する。
【０００７】 粒方向性珪素鋼は、いわゆるゴス組織(Goss texture)、すなわちミラーの結晶
学指数系によって定義される[１１０]＜００１＞方位の結果として、圧延方向に
優れた磁気的性質を備える。ゴス組織を有する鋼は、磁気的に異方性であり、す
なわち圧延方向（０°）から垂直方向（９０°）まで透磁率と鉄損との板面バリ
エーションを有する。粒方向性鋼においては、圧延方向は、容易磁化結晶軸＜０
０１＞と一致し、且つ鋼の結晶粒は非常に鮮明な[１１０]＜００１＞組織が占め
る。粒方向性鋼に対しては実質的に完全なゴス組織であることが望ましいと一般
的に考えられている。このために、[１１０]＜００１＞方位からの個々の粒の平
均変位角はできる限り小さく例えば３°以内である。
【０００８】 粒方向性珪素鋼を作る典型的な方法は、約３ｗｔ％以上の珪素を含有する鋼合
金鋼を熱間圧延することを一般的に含む。その後、この鋼を溶体化処理して第２
相粒子を溶解し、且つ厳重な制御冷却を行って微細第２相粒子を作り出す。次に
、中間焼鈍工程を含む２段冷間圧下を行う。その後、冷間圧延された板は、脱炭
雰囲気で一次再結晶がなされ、結晶成長を妨げる粒子を取り除く。その後、２次
再結晶がなされ、ゴス組織を有する非常に大きな粒（＞５マイクロメータ）を成
長させる。例えば、早川等の米国特許第５，３４２，４５４号を参照する。
【０００９】 粒方向性珪素鋼のひとつの欠点は、製造費が高いことである。粒に方向性を持
たせた鋼の製造方法は、種々の費用のかかる圧延と、ゴス組織を作り出すための
焼鈍工程を必要とする。さらにその上に、粒に方向性を持たせた鋼の製造方法は
、一般的には連続焼鈍設備を用いる必要がある。 もうひとつの欠点は、ストリップ板面の圧延方向から角度がそれると、磁気的
性質が劣って低下することである。粒に方向性を持たせた鋼において、透磁率は
圧延方向（０°)で約２８０００Ｇ／Ｏｅであり、且つ横方向（９０°）で約５
００Ｇ／Ｏｅである。冊子、Armco Oriented Electrical Steels, 著作権１９７
４年 Armco Steel Corporation、１４〜３６ページには、粒方向性鋼の圧延方向
における典型的な透磁率と鉄損と、及び圧延方向からのそれ角が具体的に示され
ている。粒方向性鋼は、圧延方向から僅かに角度がそれても、透磁率が非常に急
激に低下する。例えば、一般的な粒方向性鋼は、圧延方向の透磁率と圧延方向か
ら１０°の透磁率とでは、透磁率が５０％以上低下する。
【００１０】 粒方向性鋼の不便なことは、透磁率がある装置においては問題が生じるほど高
いことである。例えば、変圧器ライト安定器製造業者は、その器具が作動したと
きにうなり音を生じるために、一般的な粒方向性材料は蛍光灯安定器には望まし
くないことを示唆している。 従来の無方向性冷間圧延板の処理方法は、熱間圧延、巻取り、採集、任意の熱
間帯焼鈍、冷間圧延、バッチ焼鈍及び調質圧延の工程を含む。このような無方向
性加工方法の装置は連続焼鈍設備の装置より廉価である。無方向性鋼の加工方法
は、粒方向性鋼の組成より少ない珪素を望ましく含む組成を用いる。しかしなが
ら、無方向性鋼はほとんどの場合無秩序の方位分布をしている。すなわち、磁気
的に軟らかい＜００１＞方位が、板の板面だけでなく板面の内外に向かってほと
んど均一に分布して、磁気が磁化工程においてもっとも小さくなる。その結果、
無方向性鋼は圧延方向に著しく改良された磁気的性質を示さない。
【００１１】 発明の概要 本発明は、低価格に役立ち、冷間圧延電磁鋼の通常の無方向加工方法と考えら
れ、高価な高合金方向性材料においては明らかとなっているゴス組織を備える新
しい等級の鋼を作る。本発明に従い製造される鋼は、圧延方向に特別な磁性と、
並びに、ストリップ面の圧延方向から広い範囲にわたって良好な磁気的性質とを
有する。
【００１２】 通常では、本発明の方法は、電磁鋼組成のスラブを使用する。この組成は２．
２５ｗｔ％以下の珪素、特に０．２０〜２．２５ｗｔ％の珪素を含有する。この
組成は、０．０４ｗｔ％以下の炭素、好ましくは０．０１ｗｔ％以下の炭素を含
有する。このスラブはストリップに熱間圧延され、このストリップは次の工程を
受ける。すなわち、 ストリップの圧延方向の磁気的性質を改良するために、充分大きな粒に成長さ
せるに有効である温度範囲において、熱間帯焼鈍をする工程、 冷間圧延する工程、 約４０μｍ以下、さらに好ましくは約２０μｍ以下の大きさのバッチ焼鈍粒を
作るために、有効な温度範囲（好ましくは１０４０°〜１１４０°Ｆの範囲にあ
る温度に相当する）において、バッチ焼鈍をする工程、及び 及び滑らかな調質ロールで調質圧延する工程、 である。
【００１３】 この調質ロールは、４９μｉｎ（μはギリシャ文字のマイクロであり、１×１
０-6を意味する）未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）、並びに焼鈍後好ましくは少なく
とも約５０００Ｇ／Ｏｅ圧延方向の増加した透磁率をストリップに備えるために
有効な滑らかの表面を備える。この調質ロールは、１５μｉｎ以下の伝達表面粗
さ（Ｒａ）をストリップに備えるために有効な滑らかの表面を備える。
【００１４】 さらに特別に、電磁鋼製品は次の工程によってストリップから製造され、この
工程はストリップからモータまたは変圧器の形状の積層を打ち抜くことを含み、
この積層はその後束ねられそして組み立てられる。積層は最終焼鈍が施され本発
明の電磁鋼製品が作られる。しかしながら、ここに使用されるように、本発明の
電磁鋼製品は、形状に打ち抜くこと及び積層することのない（単一のストリップ
札のような）調質圧延後に焼鈍される電磁鋼ストリップを含む。
【００１５】 調質圧延は、１０％以下好ましくは３〜１０％の範囲までストリップ厚みに減
少させるために実施される。この調質圧延は、薄い鋼ストリップで製造する場合
はより少ない圧下を厚みに加える。この点で、調質圧延は、ストリップの最終厚
みにおいて０．００１インチのそれぞれの圧下で約０．７％まで減少させること
ができる。
【００１６】 圧延方向の低い鉄損と高い透磁率とを特徴とする電磁鋼製品の製造に有効であ
る電磁鋼ストリップの本発明の好ましい製造方法は、 電磁鋼組成のスラブをストリップに熱間圧延する工程、 ストリップの圧延方向における磁気的性質を改良するために、充分大きな粒に
成長させるに有効である温度範囲において、熱間帯焼鈍をする工程、 冷間圧延する工程、 １０４０〜１１４０°Ｆの範囲の温度でバッチ焼鈍をする工程、及び １５μｉｎ以下の伝達表面粗さ（Ｒａ）をストリップに備えるために、調質圧
延を行う工程、 を含んでなる。
【００１７】 鋼ストリップから作られて本発明の電磁鋼製品は、最終圧延状態で、[１１０]
＜００１＞方位を含む粒組織と、４９μｉｎ未満好ましくは１５μｉｎ以下の伝
達表面粗さ（Ｒａ）とを有する。本発明の電磁鋼製品は、好ましくは少なくとも
約５０００Ｇ／Ｏｅの圧延方向の透磁率を有し、さらに好ましくは５０００〜６
５００Ｇ／Ｏｅの範囲の圧延方向における透磁率を有する。この鉄損は圧延方向
で好ましくは１．５Ｗ／ｌｂ以下である。
【００１８】 この使用する表現「伝達表面粗さ」は、調質ロールと鋼ストリップとの間の接
触によって得られたこの鋼のストリップ表面粗さを意味する。「滑らかな」調質
圧延とは、鋼に圧延方向に改良された透磁率（例えば、好ましくは少なくとも５
０００Ｇ／Ｏｅ）と、並びに４９μｉｎ未満好ましくは１５μｉｎ以下の表面伝
達粗さ（Ｒａ）を付与することを意味する。ここで言及する角度全てが、鋼製品
の面において、０°の圧延方向と圧延方向から９０℃の横方向に関する。
【００１９】 さらに特別に、この鋼製品は、圧延方向の透磁率と圧延方向から１０°との透
磁率の間で約５％の透磁率を変化する。この透磁率は圧延方向から圧延方向の１
０°の角度範囲にわたって少なくとも５０００Ｇ／Ｏｅである。鉄損は圧延方向
から圧延方向の２５度の角度範囲にわたって１．５ｗ／ｌｂ以下である。 本発明の鋼は慣用の粒方位性鋼に存在する磁気的性質と同様の性質を備えるが
、層剥離と曲がり問題をこうむることは無い。さらにその上に、本発明の方法は
、無方向性冷間圧延板組成の特徴と、粒方向性製品の特徴を備える製品を製造す
る加工方法とを用いる。したがって、本発明の方法は、連続圧延設備、追加圧延
工程及び高合金を必要としないので、従来の粒方向性鋼加工方法より非常に経済
的である。さらに、本発明によって製造された鋼製品は、圧延方向に非常に高い
透磁率と鉄損の望ましい性質を備える。
【００２０】 本発明の方法は、粒方向性鋼加工方法と異なる重要な工程が、最終焼鈍工程で
ある。本発明の方法と粒方向性鋼加工方法との双方において、焼鈍は打ち抜き作
業の積層縁歪を取り除くために実施する。しかしながら、使用者が半加工処理形
状の慣用の粒方向性製品を受け入れた場合、材料にはすでに圧延時に発達したゴ
ス組織が付与されている。微細組織すなわち圧延方向の磁気的性質が、慣用の粒
方向性鋼では、使用者の応力除去焼鈍の際にほとんど変化しない。事実、粒方向
性製品の多くの使用者は、応力除去焼鈍実施することさえしない。
【００２１】 本発明において、最終または応力除去焼鈍は、調質圧延によって導入された歪
を開放するために２次的に用いられる。典型的な調質圧延はこのような歪が付与
される粒方向性鋼の加工方法際に実施されるものでないので、これは粒方向性材
料の応力除去焼鈍を目的としない。さらにその上、ゴス組織は、使用者によって
実施されるこの最終焼鈍まで、本発明の鋼には発達しない。
【００２２】 本発明は、粒方向性鋼にあるようなゴス組織を実質的に全く含んでいない新し
い等級の鋼で実施される。本発明の鋼はゴス組織を主に含むが、一般的な粒方向
性鋼よりはゴス組織の広い分布を有する。結果として、本発明の鋼製品は、一般
的な粒方向性鋼に比較して圧延方向に向かい広い角度範囲にわたってより高い透
磁率を示す。このことは、本発明に従い製造された鋼製品が圧延方向から圧延方
向に１８°までの角度範囲にわたって５０００Ｇ／Ｏｅ以上の透磁率を有するこ
とが認められる。また、本発明においては、圧延方向の透磁率と圧延方向からそ
れた角度での透磁率との間の透磁率の減少は、粒方向性鋼のそれよりも少ない。
例えば、本発明においては、圧延方向の透磁率と圧延方向から１０°それた角度
での透磁率との間の透磁率の減少は、約５％であり、粒方向性鋼より実質的に少
ない。
【００２３】 本発明の鋼製品は、変圧器及び安定器のような圧延方向における良好な透磁率
が望まれるいずれの製造物にも適切に使用される。本発明の鋼製品は、一般的な
粒方向性材料の圧延方向における極端に高い透磁率ではないので、先行技術のう
なり問題も無く、それらは蛍光灯の安定器に使用することができる。本発明の鋼
製品は、本発明の方法の特に価格的利点の観点からモータにも使用することがで
きる。
【００２４】 発明の好ましい実施態様の詳細な説明 本発明にしたがう電磁鋼ストリップの製造方法は、電磁鋼製品を作るのに有益
であり、電磁鋼組成のスラブを準備する工程を含み、圧延方向に低い鉄損と高い
透磁率によって特徴付けられる。この組成は、２．２５ｗｔ％以下の珪素、好ま
しくは０．２０〜２．２５ｗｔ％の珪素を特徴とする。この組成は、０．０４ｗ
ｔ％以下の炭素、好ましくは０．０１ｗｔ％以下の炭素を特徴とする。特に、こ
の組成は極低炭素を有利に用いる。この組成は、ｗｔ％で、０．０４以下の炭素
(Ｃ）、０．２０〜２．２５の珪素（Ｓｉ)、０．１０〜０．６０のアルミニウム
（Ａｌ）、０．１０〜１．２５のマグネシウム（Ｍｇ）、０．０２以下の硫黄（
Ｓｉ）、約０．０１以下の窒素（Ｎ）、０．０７以下のアンチモン（Ｓｂ）、０
．１２以下の錫（Ｓｎ）、０．１以下のリン（Ｐ）、及び残部実質的に鉄を含む
。さらに特別に、この組成は、ｗｔ％で、０．０１のＣ、０．２０〜２．２５の
Ｓｉ、０．１０〜０．４５のＡｌ、０．１０〜１．０のＭｎ、０．０１５以下の
Ｓ、０．００６以下のＮ、０．０７以下のＳｂ、０．１２以下のＳｎ、０．００
５〜０．１のＰ、さらに好ましくは０．００５〜０．５Ｐ、及び実質的に残部鉄
を含む。
【００２５】 このスラブは、フェライトまたはオーステナイトのいずれかの仕上げ温度でス
トリップに熱間圧延され、その後９００〜１５００°Ｆの温度範囲、好ましくは
約１０００°で巻取りがなされるこのストリップはその後好ましくはスケール除
去圧延その後酸洗いがなされる。 このストリップは、熱間帯または「酸洗い帯」焼鈍を１５００〜１６００°Ｆ
の温度範囲で行い、６５〜８５％の伸びまで冷間圧延をし、１０４０〜１１４０
°Ｆの温度範囲でバッチ焼鈍を行い、厚みの３〜１０％好ましくは８％の範囲の
ストリップ圧下で調質圧延を行う。この調質圧延は滑らかなロールで行い、１５
μｉｎ以下の伝達表面粗さ（Ｒａ）を有するストリップを提供する。その後、こ
のストリップは、隣り合って積み重ねられた積層が互いに張り付くことを避ける
ことができる材料で被膜される。その後、モータまたは変圧器状にストリップか
ら打ち抜かれ、積層に組み合わせられ束ねられる。積み重ねられた積層は、その
後最終焼鈍が施される。
【００２６】 この鋼ストリップから製造された電磁鋼製品は、[１１０]＜００１＞方位と、
１５μｉｎ以下の伝達表面粗さ（Ｒａ）と、圧延方向に改良された透磁率（例え
ば、圧延方向に少なくとも５０００Ｇ／Ｏｅ好ましくは５０００〜６５００Ｇ／
Ｏｅの範囲の透磁率）粒組織を有する。 本発明の特別な特徴を考慮すると、この鋼ストリップは、酸洗いのラインでこ
のストリップからスケールを取り除くために使用する典型的なロールを通過させ
ることができる。熱間帯焼鈍温度は実質的に本発明の一部である。熱間帯焼鈍温
度範囲は、ストリップの圧延方向の磁気的性質を改良するために、充分粒を大き
くするために有効である範囲である。本発明の特別な熱間帯焼鈍温度範囲が熱間
帯粒を大きくするために重要であることが判明した。この加工方法においてこの
時点で粒を大きくすることは、この最終製造物に本発明の磁気的性質を付与する
ために重要である。適切に大きくなった粒は、１５００〜１６００°Ｆの温度範
囲で熱間帯焼鈍を施すことによって達成される。例えば、５５０〜６００μｍの
粒径が１５００°Ｆの熱間帯焼鈍温度で生じる。熱間帯焼鈍状態での粒径は、可
能な限り大きくし、好ましくは少なくとも約２００μｍ例えば２００〜６００μ
ｍである。
【００２７】 熱間帯焼鈍の重要性及び適用される特別な温度範囲を表１に示す。表１は、ｗ
ｔ％で、０．００８のＣ、０．４８のＭｎ、０．０１３のＰ、０．００５のＳ、
１．１５のＳｉ、０．３１のＡｌ、０．０４５のＳｂ、０．００２のＮ、及び実
質的に残部鉄を含む。所望の組成のスラブを１６００°Ｆの仕上げ温度で熱間圧
延をした。その後、ストリップは表示した温度でコイルに巻き取られ、２％の延
びを付与するためにスケール剥離ロールで圧延され、酸洗いが施され、表示した
温度で１５時間の熱間帯焼鈍ではない焼鈍または熱間帯焼鈍のいずれかの焼鈍（
酸洗い帯焼鈍「ＰＢＡ」といわれている酸洗い後の焼鈍）を行い、冷間圧延を行
い、ほぼ２０μｍの再結晶粒径を作るためにバッチ焼鈍をし、且つ厚みの約７．
０％の圧化率まで滑らかなロールで調質圧延をする。次に、このストリップは、
単一のストリップ磁気試験片に切断され、本発明に従う応力除去焼鈍がなされた
。この表に示された磁気的性質は、圧延方向と横方向との平均磁気特性であり、
０．０１８インチの呼び厚さで、１．５Ｔと６０Ｈｚで行った。
【００２８】 表１ 実施例 巻取り温度 ＰＢＡ温度 テンパー 透磁率 Ｂ50 鉄損 （°Ｆ） （°Ｆ） （％延び） (G/Oe） (T) （W/lb) Ａ 950 noPBA 7.0 2617 1.65 1.78 Ｂ 950 1400 7.0 3558 1.68 1.63 Ｃ 950 1500 7.0 3678 1.68 1.59 Ｄ 950 1600 7.0 3604 1.68 1.58 Ｅ 1275 noPBA 7.0 2377 1.65 1.84 Ｆ 1275 1400 7.0 3437 1.68 1.73 Ｇ 1275 1500 7.0 3982 1.68 1.55 Ｈ 1275 1500 7.0 3527 1.68 1.68 表１示すように、熱間帯焼鈍工程の存在が透磁率とＢ50値（すなわち、磁化力
が５０００Ａ／ｍ（５０００amp-turns/meter)であるときに達成される磁気誘導
）を非常に増加し、且つ鉄損を低下させる。例えば、酸洗い帯焼鈍された実施例
Ｂの鋼は、同一の条件で酸洗い帯焼鈍のない処理を受けた実施例Ａの２６１７Ｇ
／Ｏｅの透磁率と１．７８Ｗ／ｌｂの鉄損に比較して３５５８Ｇ／Ｏｅの透磁率
と１．６３Ｗ／ｌｂの鉄損であった。酸洗い帯焼鈍を受けていない実施例Ａ及び
Ｂの鋼は、酸洗い帯焼鈍を受けた実施例より低い透磁率と高い鉄損であった。
【００２９】 本発明のバッチ焼鈍と実施された特別な温度範囲の重要性を図１のＡと図１の
Ｂに示す。図１のＡと図１のＢに示す方法は、ｗｔ％で０．００４％のＣ、０．
５％のＭｎ、１．１５％のＳｉ及び０．３０％のＡｌ、及び残部実質的に鉄を含
有する組成の鋼を使用した。スラブはフェライト領域（１５３０°Ｆ）の仕上げ
温度でストリップに熱間圧延をした。このストリップは、熱間帯焼鈍が施され、
タンデム圧延がなされ、種々の均質化温度で１０時間バッチ焼鈍をして広い範囲
の再結晶粒径を生じさせ、そして７％延びまで調質圧延を施した。単一のストリ
ップ磁気試験片をこのストリップから切り出し、本発明に従う応力除去焼鈍を行
った。この鋼は１．５Ｔと６０Ｈｚで磁気的性質の単一ストリップ試験がなされ
た。
【００３０】 小さなバッチ焼鈍粒径が低いバッチ焼鈍均一化温度で生じ、それらは本発明の
磁気的性質を備えるために必要である。図１のＡと図１のＢに示すように、平均
バッチ焼鈍粒径が約４０μｍより大きい場合に改良された磁気的性質を示した。
平均バッチ焼鈍粒径が直径で約２０μｍ以下であった場合に、圧延方向に著しい
透磁率の上昇（図１のＡ）と、圧延方向に鉄損の著しい低下（図１のＢ）があっ
た。特にこの実施例において、直径の２０μｍ及びそれ以下のバッチ焼鈍粒径は
１１２５°Ｆの均一化温度の結果であった。バッチ焼鈍は、本発明の磁気的性質
を作り出すために、１０４０〜１１４０°Ｆさらに好ましくは１１００〜１１２
５°Ｆの温度範囲で実施することが重要である。しかしながら、バッチ焼鈍温度
範囲が特徴となるこの代わりの方法は、バッチ焼鈍粒径の点であることがこの開
示から明白である。すなわち、バッチ焼鈍温度範囲は、約４０μｍ、好ましくは
約２０μｍより小さなバッチ焼鈍粒径に有効であること言うことである（図１の
Ａと図１のＢを参照）。
【００３１】 図１のＡと図１のＢは、この曲線の外挿法によって、極端に小さなバッチ焼鈍
粒径を示す結果が推定される場合、非常に大きな透磁率と非常に低い鉄損が達成
されることが示唆される。２０μｍより小さなバッチ焼鈍粒径を使用することは
、この開示の観点からは当業者の範疇内である。バッチ焼鈍後、この鋼は冷間加
工組織の実質的完全な再結晶である。この観点から、圧延方向の磁気的性質の改
良が、例えば、１０％以下の粒が冷間加工組織であっても、達成される。
【００３２】 調質圧延の滑らかな表面条件を有することは、本発明の方法においては、表２
に示すように、圧延方向の磁気的性質を改良するために重要である。表２に記載
された方法は、ｗｔ％で、０．００４のＣ、０．５のＭｎ、１．１５のＳｉ、０
．３０のＡｌ、０．０１１のＰ、０．００４のＳ、０．００２のＯ、０．００２
のＮ、０．０２２のＳｂ、及び残部実質的に鉄を含有する組成の材料を使用した
。この組成を有するスラブを、１５３０°Ｆの仕上げストリップに温度熱間圧延
を施した。このストリップは１０００°Ｆで巻取り、１５００°Ｆで１５時間の
熱間帯焼鈍を施し、タンデム圧延をし、バッチ焼鈍をして１２３０°Ｆ１０時間
でほぼ２０μｍの再結晶粒を得て、厚みの７．０％の圧下で調質圧延をした。一
枚のストリップ磁化試験片をその後このストリップから切り出し、本発明に従う
応力除去焼鈍を施した。
【００３３】 実施例Ｉ〜Ｌは、本発明に従う滑らかなまたは「光沢」調質ロールを用いて、
約５μｉｎのストリップの伝達表面粗さ（Ｒａ）を作った。比較例Ｍ〜Ｐは従来
の粗い調質ロールを用いて、約４９μｉｎのストリップの伝達表面粗さ（Ｒａ）
を作った。圧延方向の磁気的性質は、０．０１８インチの垂直厚みと１．５Ｔと
６０Ｈｚで単一ストリップ試験によってなされた。
【００３４】 表２ 実施例 透磁率（Ｇ／Ｏｅ） 鉄損（Ｗ／ｌｂ） Ｉ ４９１７ １．４９ Ｊ ５７３４ １．４４ Ｋ ５５７７ １．４０ Ｌ ５３９３ １．５０ 比較例 透磁率（Ｇ／Ｏｅ） 鉄損（Ｗ／ｌｂ） Ｍ １８１２ １．８４ Ｎ ２１２８ １．６８ Ｏ １２５０ １．９３ Ｐ １６２３ １．８８ 表２に示すように、滑らかな調質ロールを用いたほうが粗い調質ロールを用い
たより圧延方向の透磁率の増加と鉄損の減少がある。実施例Ｉ（４９１７Ｇ／Ｏ
ｅ）の滑らかなロールを用いた本発明の最も低い透磁率が、比較例Ｎ（２１２８
Ｇ／Ｏｅ）の粗いロールを用いた最も高い透磁率よりも１００％を超える大きさ
であった。
【００３５】 図２のＡは、滑らかな表面仕上げの調質ロールを使用した場合、生じる組織を
示し、且つ図２のＢは、粗い表面仕上げの調質ロールを使用した場合、生じる組
織を示す。図２のＡには、滑らかなロールを使用した場合の本発明に従い作られ
た鋼のゴス組織の存在が確証される。図２のＢには、ゴス組織が粗い調質ロール
を用いて達成できないことを示す。
【００３６】 図３のＡ及び図３のＢは、比較例の鋼製品（＋で表示されたデータ点の曲線）
と比較した本発明に従い製造された鋼製品(黒まるで表示されたデータ点の曲線
）の磁気異方性を示し、比較例は、１２３０°Ｆでバッチ焼鈍され且つ５０μｉ
ｎの粗い伝達表面粗さ（Ｒａ）を備えるために調質圧延をした。比較例の鋼製品
は、従来のモータ積層鋼の製造方法で明らかとなっている高いバッチ焼鈍温度と
粗い調質圧延工程を用いる方法によって製造された。
【００３７】 図３のＡ及び図３のＢ異方性製品（黒丸）は、ｗｔ％で、０．００３のＣ、約
０．５のＭｎ、１．１７のＳｉ、約０．３１のＡｌ、約０．００６のＳ、０．０
１１のＰ、０．００２のＮ、約０．０３５のＳｂ、及び残部実質的に鉄を含有す
る組成を有する。この鋼は１６３０または１５２５°Ｆの目標フェライト仕上げ
温度でストリップに熱間圧延を施した(約３０〜５０°Ｆ低い実行仕上げ温度)。
このストリップは１０００°Ｆでコイルに巻き取られ、スケール剥離ロールで約
３％まで厚みを減少させ、酸洗いをして、且つ１５００°Ｆで１５〜２０時間の
熱間帯焼鈍を行った。このストリップはタンデム圧延で厚みの７８％の圧下率ま
で冷間圧延を行った。その後、このストリップは１１２５°Ｆでバッチ焼鈍され
た。その後、調質圧延が滑らかなロールで持って実施され、ストリップに圧延方
向に６μｉｎ横方向に１７μｉｎの伝達表面粗さ（Ｒａ）を作った。次に単一ス
トリップ磁化試験片がこのストリップから切り出し本発明の鋼製品を作るために
応力除去焼鈍を施した。
【００３８】 図３のＡは、比較例の鋼製品に対する圧延方向における３０００Ｇ／Ｏｅ以下
の透磁率に比較して、本発明に従い製造された鋼製品の圧延方向においては６０
００Ｇ／Ｏｅを超える高い透磁率を示した。本発明に従う鋼製品は、圧延方向か
ら広い角度の範囲にわたって高い透磁率を有する。例えば、本発明の鋼製品の透
磁率は、圧延方向から圧延方向の１８°の角度範囲にわたって５０００〜６２０
０Ｇ／Ｏｅである。反対に、比較例の鋼製品は、圧延方向から圧延方向の１８°
の角度範囲にわたって２５００〜２９００Ｇ／Ｏｅである。
【００３９】 図３のＢは、比較例の鋼製品に対して圧延方向においてほとんど１．７Ｗ／ｌ
ｂの高い鉄損に比較して、本発明に従い製造された鉄製品に対しては圧延方向に
おいて１．４Ｗ／ｌｂ以下の低い鉄損を示す。本発明に従う鋼製品は、圧延方向
から広い角度の範囲にわたって低い鉄損を有する。本発明の鉄損は、圧延方向か
ら圧延方向の２５°の角度範囲にわたって１．５Ｗ／ｌｂ以下を有する。反対に
、比較例の鋼製品は、圧延方向から圧延方向の２５°の角度範囲にわたって１．
６５Ｗ／ｌｂより大きな鉄損を有する。
【００４０】 本発明の鋼ストリップは、調質圧延の際に粗いロールを用いて作った材料より
滑らかである。結果として、最終圧延の際に隣り合って積み重ねられた積層が付
着することを防止するために、被覆することができる。この被覆は、好ましくは
ＡＳＴＭ-Ａ３４５に具体的に記載されるそれらの１種であり、Morton Inc.及び
Ferrotech Corp.のような会社によって製造されている。好ましくは、このコイ
ルに巻き取られたストリップは、コイルから解かれてこの被膜で覆われる。被膜
が乾燥されその後このストリップは再びコイルに巻き取られる。この巻き取られ
たストリップは、パンチに入れられてモ−タまたは変圧器の形状に打ち抜き積層
にされる。その後この積層は積み重ねられて最終焼鈍の前後に組み立てられる。
【００４１】 最終または応力除去焼鈍が、１３５０〜１６５０°Ｆで、約４５分から３時間
の継続期間範囲で、非酸か雰囲気中で、積層または磁気試験片を加熱することに
よって実施される。好ましい最終焼鈍条件は、９０分間、１４５０°Ｆで、５０
〜５５°Ｆの露点を有するＨＮＸ雰囲気中で均質化を含む。最終焼鈍はできる限
り大きな粒径を作ることを意図し、例えば、３００〜５００μｍであり、さらに
、所望の[１１０]＜００１＞粒組織を作ることを必要とし、それによって、圧延
方向の磁気的性質が改良される。
【００４２】 図４のＡ及び図４のＢに示される鋼ストリップは、ｗｔ％で、０．００５のＣ
、０．５４のＭｎ、０．０１６のＰ、０．００６のＳ、１．２９のＳｉ、０．３
３８のＡｌ、０．００２のＮ、０．００３のＳｂ、及び残部実質的に鉄を含有す
る組成を有する鋼スラブを得ることによって形成された。このスラブは１４４０
°Ｆの最終焼鈍温度で熱間圧延がなされた。このストリップは、０．０８６ｉｎ
のストリップ厚みで少なくとも１４４０°Ｆ温度で熱間帯焼鈍がなされた。この
ストリップは８３％の圧下率で０．０１４７ｉｎの厚みまで冷間圧延された。こ
のストリップは約１３．６μｍのバッチ焼鈍粒径にバッチ焼鈍された(例えば、
約１１００°Ｆである)。このストリップは、図４のＡ及び図４のＢに示される
厚みの圧下で調質圧延がなされて、０．０１４ｉｎの最終厚さを有するストリッ
プが作られた。この滑らかな調質圧延は、１０μｉｎの伝達表面粗さ（Ｒａ）を
供えるストリップを作るのに有効であった。記載された条件のもとでの応力除去
焼鈍後に、ストリップは、図４のＡ及び図４のＢに示される磁気的性質を備えた
。
【００４３】 図４のＡ及び図４のＢは、好ましい磁気的性質が生じるストリップ厚みの調質
圧延圧下率と、最終ストリップ厚みとの関係を示す。調質圧延は、薄い厚みの鋼
ストリップを作るときは、小さな板圧下率で実施しても良い。Ｌ方向は圧延方向
であり、Ｔ方向は圧延方向に対して横に９０°である。Ｌ方向の磁気的性質は、
Ｌ−Ｔ平均磁気的性質より非常に大きかった。０．１８インチの厚みの製品は、
厚みの約８％の最適調質圧下率が適用され、特に圧延方向で透磁率が最大で、且
つ鉄損が最低となった。反対に、図４のＡ及び図４のＢは、０．０１４インチの
厚みの鋼ストリップに関する最も好ましい圧下率が特に圧延方向で約５％であっ
たことを示す。５％調質圧下率は、薄い０．０１４ｉｎの製品に対しては、８％
調質圧下率より優れていた。このことに関しては、厚みに関する調質圧延圧下率
は、ストリップの最終厚みにおいて、０．００１インチのそれぞれの圧下率に対
して、約０．７％まで減少することができる（例えば、０，０１４インチの製品
の５％調質圧下率と０．０１８インチの製品の８％調質圧下率とを比較すると）
。したがって、本発明に従う磁気的に異方性の電磁鋼を製造する最適な調質圧下
率は、最終ストリップ厚みに強く依存し得る。
【００４４】 本発明は、所定の特性に関する好ましい形態について記載したが、本発明の好
ましい実施態様の開示は、実施例の方法によってのみなされ、種々の変更がここ
に請求される本発明の精神及び範囲から離脱することなく手立てにできることは
理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図の１Ａは、平均バッチ焼鈍粒径の関数として、圧延方向の透磁率（Ｇ／Ｏｅ
×１０００]を示す図である。
【図１Ｂ】 図の１Ｂは、平均バッチ焼鈍粒径の関数として、鉄損（Ｗ／ｌｂ）を示す図で
ある。
【図２Ａ】 図２のＡは、本発明に従い製造された鋼において、１０％以下の表面での、典
型的な「滑らかな圧延」調質における応力除去焼鈍したままのゴス組織を示す方
位密度の図である。
【図２Ｂ】 図２のＢは、２％以下の表面での、典型的な「粗面圧延」調質における応力除去
焼鈍したままの組織を示す方位密度の図である。
【図３Ａ】 図３のＡは、圧延方向の角度の関数としての、透磁率（Ｇ／Ｏｅ×１０００]
を示す図である。
【図３Ｂ】 図３のＢは、圧延方向の角度の関数としての、鉄損（Ｗ／ｌｂ）を示す図であ
る。
【図４Ａ】 図４のＡは、好ましい磁気的性質を生じる調質圧下率と、最終ストリップ厚み
との関係を示す図である。
【図４Ｂ】 図４のＢは、好ましい磁気的性質を生じる調質圧下率と、最終ストリップ厚み
との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ Ｆターム(参考） 4K033 AA02 CA02 CA03 CA08 CA09 DA01 DA02 FA10 FA13 HA02 LA01 PA04 PA12 5E041 AA04 CA04 HB11 NN01 NN06 NN14 NN15 NN18

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電磁鋼組成のスラブをストリップに熱間圧延する工程、 前記ストリップの圧延方向における磁気的性質を改良するために、充分大きな
    粒に成長させるに有効である温度範囲において、熱間帯焼鈍をする工程、 冷間圧延する工程、 約４０μｍ以下のバッチ焼鈍粒径を作るために、有効な温度範囲において、バ
    ッチ焼鈍をする工程、 ４９μｉｎ未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）をストリップに備えるために、有効な
    滑らかな表面を備えるロールで調質圧延を行う工程、及び 電磁鋼製品を得るために最終焼鈍をする工程、 を含んでなる圧延方向の低い鉄損と高い透磁率とを特徴とする電磁鋼製品の製造
    方法。
  2. 【請求項２】 前記最終焼鈍をする工程が、[１１０]＜００１＞方位を含む
    前記製品に、粒組織を与えるのに有効である請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 ストリップから打ち抜かれて隣り合って積み重なる積層が互
    いに固着することを防止する材料で、調質圧延をしたストリップを被膜する工程
    をさらに含んでなる請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記熱間帯焼鈍をする工程を、少なくとも１５００°Ｆの温
    度で実施する請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記熱間帯焼鈍をする工程を、少なくとも１６００°Ｆ未満
    の温度で実施する請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 約２０μｍ以下の平均バッチ焼鈍粒径を備えるために有効な
    温度範囲で、前記ストリップをバッチ焼鈍する請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記熱間帯焼鈍をする工程の温度範囲が、粒を２００〜６０
    ０μｍの粒径範囲に大きくするに十分である請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記組成が、２．２５ｗｔ％以下のＳｉを含んでなる請求項
    １記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記組成が、０．０１ｗｔ％以下のＣを含んでなる請求項１
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記組成が、０．０４ｗｔ％以下のＣ及び２．２５ｗｔ％
    以下のＳｉを含んでなる請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記バッチ焼鈍する工程が、１０４０〜１１４０°Ｆの範
    囲の温度で実施する請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 打ち抜いた形を積層し且つ前記積層の応力除去焼鈍を行う
    請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記調質圧延を行う工程が、３〜１０％の範囲までストリ
    ップの厚みを減少させるに有効である請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記調質圧延を行う工程が、前記ストリップに１５μｍ以
    下の伝達表面粗さ（Ｒａ）を与えるのに有効である請求項１記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記調質圧延を行う工程が、圧延方向に少なくとも５００
    ０ガウス／エルステッドの透磁率を与えるのに有効である請求項１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 薄い厚みの鋼ストリップを製造する際に、厚みに小さな圧
    下率で調質圧延を行う工程を含む請求項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記ストリップの最終厚みにおいて０．００１インチのそ
    れぞれの圧下率に対して、約７％まで減少する圧下率で調質圧延を行う工程を含
    む請求項１記載の方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１の方法に従い製造された電磁鋼製品。
  19. 【請求項１９】 電磁鋼組成のスラブをストリップに熱間圧延する工程、 前記ストリップの圧延方向における磁気的性質を改良するために、充分大きな
    粒に成長させるに有効である温度範囲において、熱間帯焼鈍をする工程、 冷間圧延する工程、 約４０μｍ以下のバッチ焼鈍粒径を作るために、有効な温度範囲において、バ
    ッチ焼鈍をする工程、及び ４９μｉｎ未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）をストリップに備えるために、有効な
    滑らかの表面を備えるロールで調質圧延を行う工程、 を含んでなる圧延方向の低い鉄損と高い透磁率とを特徴とする電磁鋼製品の製造
    に有効である電磁鋼ストリップの製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記組成が、２．２５ｗｔ％以下のＳｉを含んでなる請求
    項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記組成が、０．０１ｗｔ％以下のＣを含んでなる請求項
    ２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記組成が、０．０４ｗｔ％以下のＣ及び２．２５ｗｔ％
    以下のＳｉを含んでなる請求項１９記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記バッチ焼鈍する工程が、１０４０〜１１４０°Ｆの範
    囲の温度で実施する請求項１９記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記熱間帯焼鈍をする工程の温度範囲が、粒を２００〜６
    ００μｍの粒径範囲に大きくするに十分である請求項１９記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記調質圧延を行う工程が、前記ストリップに１５μｍ以
    下の伝達表面粗さ（Ｒａ）を与えるのに有効である請求項１９記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記調質圧延を行う工程が、焼鈍後に圧延方向に少なくと
    も５０００ガウス／エルステッドの透磁率を与えることが可能である請求項１９
    記載の方法。
  27. 【請求項２７】 請求項１９の方法に従い製造された電磁鋼ストリップ。
  28. 【請求項２８】 前記ストリップが、焼鈍後に圧延方向に、[１１０]＜００
    １＞方位と、低い鉄損と、高い透磁率とを含む粒組織を有する鋼製品に製造する
    ことが可能である請求項１９に記載の方法に従い製造される電磁鋼ストリップ。
  29. 【請求項２９】 ２．２５ｗｔ％以下のＳｉを含む電磁鋼組成、[１１０]＜
    ００１＞方位からなる粒組織、４９μｉｎ未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）、及び圧
    延方向の改良された透磁率を含んでなる圧延方向の低い鉄損と高い透磁率を特徴
    とする電磁鋼製品。
  30. 【請求項３０】 前記組成が、０．０１ｗｔ％以下のＣを含んでなる請求項
    ２９記載の電磁鋼製品。
  31. 【請求項３１】 前記組成が、０．０４ｗｔ％以下のＣ及び２．２５ｗｔ％
    以下のＳｉを含んでなる請求項２９記載の電磁鋼製品。
  32. 【請求項３２】 前記鉄損が、圧延方向に１．５ｗ／ｌｂ以下である請求項
    ２９記載の電磁鋼製品。
  33. 【請求項３３】 圧延方向の透磁率と圧延方向から１０°の透磁率の間で約
    ５％の透磁率減少を含む請求項２９記載の電磁鋼製品。
  34. 【請求項３４】 前記透磁率が、圧延方向において少なくとも５０００Ｇ／
    Ｏｅである請求項２９記載の電磁鋼製品。
  35. 【請求項３５】 前記透磁率が、圧延方向から圧延方向と１８°までの範囲
    にある角度で少なくとも５０００Ｇ／Ｏｅである請求項２９記載の電磁鋼製品。
  36. 【請求項３６】 前記鉄損が、圧延方向から圧延方向と２５°までの範囲に
    ある角度で１．５ｗ／ｌｂ以下である請求項２９記載の電磁鋼製品。
  37. 【請求項３７】 前記伝達表面粗さ（Ｒａ）が、１５μｉｎ以下である請求
    項２９記載の電磁鋼製品。
  38. 【請求項３８】 電磁鋼ストリップが、２．２５ｗｔ％以下のＳｉを含む電
    磁鋼組成と４９μｉｎ未満の伝達表面粗さ（Ｒａ）とを含んで成り、圧延方向に
    [１１０]＜００１＞方位からなる粒組織と鉄損と高い透磁率とを含んでなる鋼製
    品に製造することが焼鈍後に可能である電磁鋼ストリップ。
  39. 【請求項３９】 前記伝達表面粗さ（Ｒａ）が、１５μｉｎ以下である請求
    項２９記載の電磁鋼ストリップ。
  40. 【請求項４０】 前記組成が、０．０１ｗｔ％以下のＣを含んでなる請求項
    ３９記載の電磁鋼ストリップ。
  41. 【請求項４１】 前記組成が、０．０４ｗｔ％以下のＣ及び２．２５ｗｔ％
    以下のＳｉを含んでなる請求項３９記載の電磁鋼ストリップ。
JP2000555261A 1998-06-19 1999-06-03 圧延方向において改良された磁気的性質を備える電磁鋼 Pending JP2003503592A (ja)

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