JP2701352B2

JP2701352B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2701352B2
Application number: JP63213737A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西本; 淳一稲垣; 克己谷川
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1988-08-30
Filing date: 1988-08-30
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH0266138A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、鉄損が低く磁束密度の高い無方向性電磁鋼
板とその製造方法に関するものである。

〔従来の技術および解決すべき課題〕モーター、変圧器等の鉄芯材料として使用される無方
向性電磁鋼板は、これら電気機器の省エネルギー化を図
るため、鉄損が低く磁束密度が高いことが要求される。
特に、中・小型電気機器に関しては、小型化、高効率化
を達成するために、鉄損を低く保ちつつ従来にも増して
高い磁束密度を有する材料の開発要請が益々強まってき
ている。

ところで、無方向性電磁鋼板は周知の如く鉄損と磁束
密度の値により各グレードに分けられている。一般に
は、高グレード材はSi含有量を高め鉄損の低下を図って
いるが、Si含有量の増加に伴い磁束密度も低下してしま
う。これに対し、低グレード材ではSi含有量を低くして
いるため飽和磁束密度の低下が抑えられ、比較的高い磁
束密度が得られるが、鉄損が高いという問題がある。

このようなことから従来においても、鉄損を低くする
ためにSi含有量を規制すると同時に、Ｃ、Ｓ、Ｎ、Ｏの
低減、Snの添加などの処置がとられている。

例えば特開昭62−267421号公報に、Si含有量が0.6wt
％以下、Al含有量が0.15〜0.60wt％の無方向性電磁鋼板
においてＣ、Ｓ、Ｎ、Ｏの混入量を抑制し、粒成長の阻
害要因となる硫化物、窒化物および酸化物の低減あるい
は無害化を図り、鉄損の低い無方向性電磁鋼板を製造す
る方法が提案されている。また、Siを0.1〜3.5wt％を含
有する鋼にSnを0.03〜0.40wt％添加させて鉄損の低い無
方向性電磁鋼板を製造することが、特公昭58−3027号公
報にて提案されている。しかし、これらによると、鉄損
の低下は図られても磁束密度については十分な効果はな
く、最近の要請に対して十分に対処し得るとはいえな
い。

一方、Siと同様にAlも鋼の固有抵抗を増加させ鉄損を
低下させる効果があるほか、磁気特性に有害なＮをAlN
として析出させる作用を持つことは従来より知られてい
る。しかし、Al添加による集合組織改善効果を無方向性
電磁鋼板の製造に適用した例は少ない。例えば、特公昭
61−4892号公報、特開昭58−104155号公報にSi含有量を
低減しAlを積極的に添加して無方向性電磁鋼板を製造す
ることが提案されているが、特公昭61−4892号公報によ
れば、磁気特性改善効果を発揮させるためには少なくと
も0.6wt％以上のAlを添加する必要があり、製造コスト
の上昇をもたらすという問題がある。しかも、Al含有量
の増加により鉄損は改善されるが、磁束密度の向上効果
は小さい。また、特開昭58−104155号公報によれば、0.
1〜0.6wt％のAl添加により集合組織が改善され磁束密度
は向上するが、鉄損の改善効果は小さい。さらに、Alは
Siに比べ同一添加量では鋼板の硬度上昇効果が小さいた
め、Ｐを0.1wt％以下で添加しているものの十分な鋼板
硬度が得られず、打抜き性に劣るという問題を有してい
る。すなわち、いずれの場合でも、鉄損が低く、かつ磁
束密度が高いという最近の要請を十分満足する無方向性
電磁鋼板を製造できていないというのが現状である。

本発明は、以上のような問題に鑑み、鉄損が低くかつ
磁束密度が高い無方向性電磁鋼板およびその製造方法を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、Alの積極的な添加による磁気特性向上
効果、すなわち集合組織改善効果および固有抵抗増加・
粒成長性改善による鉄損低下効果をより有効に発揮させ
る点に関して種々検討した結果、Si含有量を極力低減さ
せた鋼に0.10〜1.0wt％のAlと0.10wt％超0.25wt％以下
のＰを複合添加することにより、鉄損を低くし、かつ磁
束密度を高くできることを新規に見出し、本発明を完成
するに至った。

Ｐ添加に関しては、従来より1.5wt％以下のSiを含有
する無方向性電磁鋼板において、硬度調整の目的で0.08
〜0.10wt％程度のＰを添加する技術が、例えば特開昭56
−130425号公報、特開昭57−35628号公報に開示されて
いる。また、電磁鋼板にＰを積極的に添加する技術とし
ては、特開昭59−193244号公報に、時効性の改善を目的
として、Si:0.6wt％以上、2.0wt％未満、P:0.2wt％以下
でかつSi（％）×Ｐ（％）≧0.12の関係を満たす範囲で
Si、Ｐを含有させた電磁鋼板が開示されている。

適量のＰ添加は、磁気特性に好ましい（100）集合組
織を発揮させ、磁気特性に好ましくない（111）集合組
織を抑制し、また鋼の固有抵抗を増加させる作用をも有
するが、従来は前述のように、硬度調整あるいは時効性
改善の目的で添加されているのみで、磁気特性改善の目
的でＰを積極的に添加した例はほとんどみられない。

本発明者らは、Siを十分に低減させた鋼に適量のAlと
Ｐを複合添加することにより、AlとＰのそれぞれ単独の
磁気特性改善効果を単純に加え合わせた以上の効果が得
られ、しかも鋼板硬度を上昇させ打抜き性をも向上させ
ることができることを究明した。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、
その要旨は、C:0.01wt％以下、Si:0.10wt％以下、Mn:0.
1〜1.0wt％、P:0.10wt％超0.25wt％以下、S:0.01wt％以
下、Al:0.10〜1.0wt％を含有し、残部は実質的にFeおよ
び不可避的不純物からなる磁気特性の優れた無方向性電
磁鋼板、および上記成分の鋼を、熱間圧延後700℃以上
の温度域で巻取るか、または700℃未満の温度域で巻取
った熱延鋼帯を、800〜950℃の温度範囲で２〜10分連続
焼鈍するか、若しくは700〜900℃の温度範囲で１〜10時
間箱焼鈍し、しかる後一回もしくは中間焼鈍をはさんだ
二回以上の冷間圧延により最終板厚となし、引き続き70
0〜950℃の温度範囲で焼鈍するところにある。

以下にこの発明の詳細を実験結果に基づいて具体的に
説明する。

第１表に示した成分組成のスラブを熱間圧延後750℃
の温度で巻取り、冷間圧延により0.50mmの板厚とした
後、800℃、90秒間の焼鈍を施し、エプスタイン試料に
切断後磁気特性を測定した。さらに断面硬度および集合
組織（板面に平行な各面のＸ線積分反射強度）を測定し
た。これらの測定結果を第１図に示す。これによれば、
Siを含有しAl、Ｐを含有しない鋼Ａ（従来の低Si無方向
性電磁鋼板）に比べて、Ｐを添加した鋼ＢおよびSiに代
えてAlを含有した鋼Ｃでは、磁束密度の向上が認められ
る。しかし、鋼Ｂでは鋼Ａに比べ鉄損が増加し、一方、
鋼Ｃでは鉄損は同レベルであるが、硬度が鋼Ａよりもさ
らに低い。これらに対し、Siに代えてAlを含有し、さら
にＰを添加した鋼Ｄでは、鋼Ｂおよび鋼Ｃよりもさらに
顕著に磁束密度が向上し、Alのみの効果およびＰのみの
効果を単純に加え合わせたよりもはるかに大きな磁束密
度向上効果が認められる。しかも、鉄損は低下し、硬度
は上昇しており打抜き性も改善される。このように、Al
とＰの複合添加により磁気特性さらには打抜き性をも向
上させることができるということが判明した。このよう
な磁気特性の向上効果は、第１図に示したように主とし
て集合組織が改善されたことによるものと推定される。

〔作用〕

以下に本発明の構成要件の限定理由について説明す
る。

まず本発明において成分組成を限定する理由について
説明する。

C:0.01wt％以下Ｃは磁気特性に有害な元素であり、磁気時効の原因と
もなるので、0.01wt％以下とする。

Si:0.10wt％以下 Siは本発明において低いほど良いが、実際にSi脱酸法
により出鋼するときにSiは混入するので、脱酸のための
必要量に限定し0.10wt％以下とする。

Mn:0.1〜1.0wt％ Mnは熱延時の赤熱脆性を防止するために0.1wt％以上
必要であり、また重合組織を改善する作用も有するが、
1.0wt％を超えるとコストの上昇を招くので、0.1〜1.0w
t％とする。

P:0.10wt％超0.25wt％以下Ｐは後述のAlとの複合添加により、集合組織を改善し
磁気特性を向上させ、さらに鋼板の打抜き性を向上させ
るのに必要な元素であり、そのためには少なくとも0.10
wt％を超える添加量を必要とする。一方、0.25wt％より
多くなると鋼板を脆化させるほか、コスト上昇を招き価
格面でも不利となる。したがって、Ｐは0.10wt％超0.25
wt％以下の範囲にする必要がある。

S:0.01wt％以下Ｓは0.01wt％より多いとMnSとなって析出し、結晶粒
成長を阻害して磁気特性を劣化させるので0.01wt％以下
とする。

Al:0.10〜1.0wt％ Alは前述のＰとともに本発明による磁気特性の改善の
ために最も重要な元素であり、そのためには少なくとも
0.10wt％を必要とする。すなわち、Alは0.10wt％より少
ないと集合組織改善効果が小さく磁束密度が低くなり、
しかも固有抵抗の増加による鉄損の低下作用が小さくな
ると同時に、AlNの微細析出が生じて鉄損を著しく劣化
させる。一方、1.0wt％より多くなるとAl添加による磁
気特性向上効果が少なくなるほか、コスト上昇を招き価
格面でも不利となる。したがって、Alは0.10〜1.0wt％
の範囲にする必要がある。

上述の成分以外は実質的にFeおよび不可避的不純物で
ある。

次に本発明の製造方法について説明する。

前記組成に溶製された鋼は、連続鋳造法または像塊後
分塊圧延法等の通常の方法によりスラブとされる。次い
で所定の温度に加熱し熱間圧延されるが、この熱間圧延
においては熱間圧延後に700℃以上の温度域で巻取り、
熱延コイルの保有熱により自己焼鈍させる。700℃以上
の温度域で巻取るのは、この温度未満ではAlとＰを複合
添加させても磁気特性を十分に向上させることができ
ず、また冷間圧延後の焼鈍時に微細な析出物が形成さ
れ、結晶粒成長を抑制するためである。

また、熱間圧延において700℃以上の温度域で巻取る
のに代えて、700℃未満の温度域で巻取り、800〜950℃
の温度範囲で２〜10分の連続焼鈍を行うか、あるいは70
0〜900℃の温度範囲で１〜10時間の箱焼鈍を行う。この
熱延板焼鈍の限定理由について説明する。

まず、熱延板を連族焼鈍する場合は、800℃未満の低
温度では磁気特性が改善されず、一方、950℃を超す高
温焼鈍では以後の酸洗性および冷延性の劣化を来す。ま
た、保持時間は焼鈍温度に応じて任意に決定すれば良い
が、保持時間が２分未満の短時間では磁気特性が改善さ
れず、一方、10分間を超す長時間保持を行っても磁気特
性改善効果は格別向上せず、生産能力が低下し経済的に
も不利である。

また、熱延板を箱焼鈍する場合には、700℃未満の低
温度では磁気特性が改善されず、一方、900℃を超す高
温焼鈍を行うとその後の酸洗性、冷延性が劣化する。ま
た、保持時間は１時間未満では磁気特性が改善されず、
一方、10時間を超す長時間の焼鈍を行っても磁気特性改
善効果は格別向上せず、かえって過度の結晶粒成長を招
き冷延性を劣化させるほか、エネルギー使用量が増大し
コストの増大を招く。

以上の理由により、熱延板焼鈍は前述のとおりに限定
する必要がある。

次いで常法に従い一回または中間焼鈍をはさんだ二回
以上の冷間圧延により最終板厚となし、引き続き700〜9
50℃の温度範囲で焼鈍を行う。焼鈍温度は、700℃未満
の低温焼鈍では焼鈍時の結晶粒成長が悪く磁気特性が改
善されず、一方、950℃を超す高温焼鈍ではかえって磁
束密度が低下し、経済的にも不利となる。

〔実施例〕

第２表に示す成分の鋼を、同表に示す条件にて製造
し、磁気特性および硬度を測定した。その測定結果も同
表に示している。

この結果から明らかなように、本発明により製造した
鋼４、５、７、８、９は鉄損が低くかつ磁束密度が優れ
ている。また、熱延板焼鈍を施すことにより鉄損、磁束
密度ともにさらに向上している。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、鉄損が低くかつ磁束密
度の高い無方向性電磁鋼板が得られ、電気機器の高効率
化に伴い、その鉄心材料として使用される無方向性電磁
鋼板に対する要請に十分応えることができ、その工業的
効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、比較材（鋼Ａ〜Ｃ）と本発明材（鋼Ｄ）の鉄
損、磁束密度、硬度および集合組織の関係を示す図であ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.01wt％以下、Si:0.10wt％以下、Mn:0.
1〜1.0wt％、P:0.10wt％超0.25wt％以下、S:0.01wt％以
下、Al:0.10〜1.0wt％を含有し、残部は実質的にFeおよ
び不可避的不純物からなる磁気特性の優れた無方向性電
磁鋼板。
【請求項２】C:0.01wt％以下、Si:0.10wt％以下、Mn:0.
1〜1.0wt％、P:0.10wt％超0.25wt％以下、S:0.01wt％以
下、Al:0.10〜1.0wt％を含有し、残部は実質的にFeおよ
び不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延後700℃以上
の温度域で巻取り、しかる後一回もしくは中間焼鈍をは
さんだ二回以上の冷間圧延により最終板厚となし、引き
続き700〜950℃の温度範囲で焼鈍することを特徴とする
磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
【請求項３】C:0.01wt％以下、Si:0.10wt％以下、Mn:0.
1〜1.0wt％、P:0.10wt％超0.25wt％以下、S:0.01wt％以
下、Al:0.10〜1.0wt％を含有し、残部は実質的にFeおよ
び不可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延後700℃未満
の温度域で巻取り、該熱延鋼帯を800〜950℃の温度範囲
で２〜10分連続焼鈍するか、若しくは700〜900℃の温度
範囲で１〜10時間箱焼鈍し、しかる後一回もしくは中間
焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延により最終板厚とな
し、引き続き700〜950℃の温度範囲で焼鈍することを特
徴とする磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方
法。