JP2716999B2

JP2716999B2 - 高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2716999B2
Application number: JP1130191A
Authority: JP
Inventors: 吉成室; 嘉明飯田
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1998-02-18
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: JPH02310315A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は高速回転機等で要求される低鉄損でかつ高強
度を有する無方向性電磁鋼板の製造方法に関するのであ
る。

＜従来の技術＞回転機の回転子には主として電磁鋼板を積層したもの
が用いられている。最近、工作機械や半導体加工等の分
野で生産性や加工精度の向上を狙いとした高速回転化の
ニーズが高まっており、それに伴なってその遠心力に十
分耐え得る強度の電磁鋼板が必要となってきている。

因みに、回転機の回転数は現行のものでは、10万rpm
程度以下であり、既存の電磁鋼板で対応できたが、高速
化によって10万rpm以上になると抗張力が既存の電磁鋼
板の中で最も高い高級無方向性電磁鋼板でも耐え得ない
状況が出てくることが予想される。すなわち現行の無方
向性電磁鋼板の抗張力は最も高いもので55kg/mm²程度で
あり、それ以上あるいは60kg/mm²以上の抗張力をもった
材料が必要である。また回転機の高効率化のためには、
強度と共に低鉄損であることも当然要求される。

このような要求に対し、高抗張力電磁鋼板に関する提
案がいくつかなされている。例えば特公昭58−18424号
公報では、「ニッケル４〜23重量％，アルミニウム0.7
〜3.2重量％を含み、かつ、チタン，ジルコニウム，ニ
オブ，タンタルの一種以上を合計で0.05〜0.01重量％含
み、残部鉄および少量の脱酸，脱硫元素，不可避の不純
物よりなることを特徴とする電動機の回転子用高強度軟
質磁性材料」が提案されているが、多量のNiが含まれて
いるので高価となり、また鉄損は板厚0.5mmでＷ_15/50が
15W/kg程度であり、通常の電磁鋼板より著しく悪くなっ
ている。

また、特開昭61−9520号公報では、「Si;2.5〜7.0重
量％とTi;0.05〜3.0重量％,W:0.05〜3.0重量％,Mo:0.05
〜3.0重量％,Ni:0.1〜20.0重量％，およびAl;0.5〜13.0
重量％のうちから選ばれる１種または２種以上を1.0〜2
0.0重量％の範囲において含有する溶鋼を、冷却面が高
速で更新移動する冷却体上に連続して供給し、急冷凝固
させて薄帯化したのち、得られた薄帯を10〜90％の圧下
率で温間または冷間圧延して最終板厚とし、さらに仕上
げ焼鈍を施すことを特徴とする高抗張力無方向性急冷薄
帯の製造方法」が提案されているが、急冷凝固法は、現
状では製品板厚精度及び形状が悪く、工業的に実用化さ
れていない。

さらに、特開昭62−256917号公報では、「重量％で、
Si:2.0％以上3.5％未満,C:0.008％以下,P:0.03％以上0.
2％未満を含み、かつMn,Niのうち１種または２種を重量
％で、0.3％Mn＋Ni＜10％の範囲で含有し、残部Feお
よび不可避不純物元素よりなる、抗張力TS:65kg/mm²以
上で、かつ高周波鉄損Ｗ_5/1000:50W/kg以下，磁束密度B
₅₀:1.65T以上の優れた機械特性および磁気特性を有する
回転機械用高抗張力無方向性電磁鋼板」が提案されてい
るが、これは従来の電磁鋼板素材に固溶強化型元素であ
るP,Mn,Niをより多く加えたものである。しかし一般に
固溶強化元素を加えると冷延性が劣化し通常の設備では
製造困難となるが、この問題点に対する具体的な提案は
なされていない。

以上のように高抗張力を実現するためにいずれの例で
も現行の電磁鋼板より多くの固溶強固型元素を含有させ
ており、通常の電磁鋼板製造設備で作る場合、冷間圧延
時の割れは、避けられない問題点であった。

この割れを防止するためには、例えば特開昭60−2384
21号公報で提案されているように、100〜600℃の温間圧
延が必要である。しかし、100℃以上の温間圧延は現状
の冷間圧延設備では保温が難しく、何らかの設備改造が
必要であるし、また圧延油を100℃以上の温度で使用す
るためその潤滑性能が劣化し易く板形状が悪くなった
り、均一な板厚が得られなかったりするなど問題が多
い。

＜発明が解決しようとする課題＞本発明の目的は、最近ニーズの高まっている高抗張
力、低鉄損の無方向性電磁鋼板を通常の電磁鋼板製造設
備で製造可能とすることである。

また本発明の他の目的は、通常の冷間圧延設備で可能
な圧延温度範囲すなわち100℃未満で圧延可能とする方
法を提供することである。

また本発明の他の目的は、抗張力が60kg/mm²以上で、
鉄損（Ｗ_15/50）が8W/kg以下の、無方向性電磁鋼板の製
造方法を提供することである。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、重量％で、C:0.01％以下,Si＋Al:4〜７％
を含む分塊スラブ又は連鋳スラブを、加熱して又は直送
された熱片状態で圧下率10〜70％の熱間圧延を施し、次
いでこれを900〜1100℃の温度に再加熱し熱間圧延によ
ってホットコイルとし、次いでこれを冷間圧延後焼鈍す
ることを特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼
板の製造方法であり、又は重量％で、C:0.01％以下,Si
＋Al:3％以上４％未満，かつ、Si＋Al＋Mn＋Ni＋15P:5
〜10％を含む分塊スラブ又は連鋳スラブを、加熱して又
は直送された熱片状態で圧下率10〜70％の熱間圧延を施
し、次いでこれを900〜1100℃の温度に再加熱し熱間圧
延によってホットコイルとし、次いでこれを冷間圧延後
焼鈍することを特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性
電磁鋼板の製造方法である。

＜作用＞一般に、抗張力および低鉄損を考えた場合、合金元素
として比抵抗の高いSi,Alを主成分とすべきであるが、S
i＋Al含有量が４％以上（重量％、以下同様）になる
と、抗張力は高まるものの冷延性が劣化し、通常の冷間
圧延設備では冷延が困難となる。

本発明者らは、この冷延性を改善する方法を検討した
結果、熱延板組織を細かくすることによって冷延性が改
善されることを知見した。さらに熱延板組織を細かくす
る方法について鋭意研究を重ねた結果、熱延工程におけ
るスラブ加熱前に、Ｐ処理と称する加熱→圧延をあらか
じめ施し、熱延工程におけるスラブ加熱温度（以下、熱
延加熱温度と称す）を通常より低温にすることによって
熱延板組織は非常に細かくなり、冷延性は著しく改善さ
れることを見出した。

次に、前記Ｐ処理による冷延性改善効果の確認実験に
ついて説明する。

C:0.003重量％（以下、単に％で示す）,Si:3.2％,Al:
1.9％,Mn:0.2％,P:0.015％を含み残部実質的にFeからな
る組成の215mm厚スラブを表１に示す条件でＰ処理（加
熱→圧延）及びそれに続く熱延加熱を行った後、熱延に
よって2.3mm厚の熱延板とした。この熱延板を酸洗後、
冷延によって0.5mm厚の冷延板とし、770℃×１分の焼鈍
を施した。表１には冷延性の結果も合わせて示したがＰ
処理圧延の圧下率は10〜70％の範囲で、かつ熱延加熱温
度は900〜1100℃の範囲でＰ処理の冷延性改善効果が明
確に認められる。

また表２には表１の冷延可能であった各条件における
焼鈍板の機械的特性および磁気特性を示す。表３に示す
現行の無方向性電磁鋼板より高張力は非常に高く、また
鉄損は回転機用電磁材料として十分使用し得る範囲とな
っている。

また表３にはNb系高張力冷延鋼板（Nb系HSLA）の一例
を比較として示したが、抗張力は高いものの磁気特性は
極めて悪く、本発明による表２に示した特性がいかに優
れたものであるかがわかる。

以上の如く従来冷間圧延が困難であったSi＋Al含有量
４％以上の範囲においても、本発明の方法によれば冷間
圧延が可能となることがわかる。

次に本発明の数値限定理由について述べる。

Ｃは鉄損に有害な成分であるため、0.01％以下とす
る。望ましくは0.004％以下が時効の点からもよい。

Si＋Alは４％以上で冷間圧延が困難となるので本発明
の対象範囲とした。７％を超えると本発明の方法によっ
ても冷延時通常の電磁鋼板製造設備では困難な100℃以
上の温間圧延が必要となってくるため上限を７％とし
た。SiおよびAlは共に比抵抗を高める効果が大きく鉄損
低減に有効な元素であり、また抗張力も高める効果があ
り、本発明の重要な構成要因の一つである。

また、他の固溶強化元素（Mn,P,Ni等）を本発明の成
分鋼に加えれば一層冷間圧延が困難となるが、このよう
な鋼の冷延性改善にも本発明の方法が有効である。

Si＋Alが３％以上４％未満の範囲においてもMn,P,Ni
を５％≦Si＋Al＋Mn＋Ni＋15P≦10％の範囲になるよう
に添加すればSi＋Alが４％以上の場合と同様に通常設備
では冷延困難となるが、このような場合にも本発明の方
法を適用すれば冷間圧延が可能となる。ここで上限を10
％以下としたのは上限を超えると100℃以上の温間圧延
が必要となってくるためである。なおこの場合Si＋Alを
３％以上としたのは、Si＋Alを３％未満とし他の固溶元
素で強度を高めても鉄損が電磁鋼板としては大となり本
発明の目的に合致しないためである。

なおＢについては特に規制はしないが、結晶粒界を強
化し、冷延性を改善するため適当量、例えば0.005％以
下程度添加してもよい。

さらに不純物元素としてのS,O,Nは特に規制しない
が、磁性面からできるだけ少ないことが望ましい。

Ｐ処理の加熱温度は特に重要ではないので規制しない
が、Ｐ処理圧延が可能な温度であれば低い方が好まし
い。1000〜1200℃が好適である。

連鋳スラブまたは分塊スラブがＰ処理圧延可能な、例
えば1000〜1200℃程度の温度で得られる場合には、熱片
直送し、Ｐ処理加熱なしにＰ処理圧延してもよい。

Ｐ処理の圧下率は前記の如く、10％未満で効果がな
く、下限を10％とする。上限については冷延性改善の点
では制限されないが、圧下率が70％超では圧延機の負荷
が過大となるため上限を70％とする。

熱延加熱温度は前記の如く、900〜1100℃に限定され
る。900℃未満では熱延が困難となり、また1100℃超で
は十分細かい熱延板組織が得られない。

なおＰ処理において、加熱〜圧延を２回以上繰り返し
てもよく、この場合には２回目以降のＰ処理加熱を900
〜1100℃の範囲内で行う必要がある。

焼鈍温度については、抗張力より高めるために700〜8
50℃が適当である。低すぎると圧延組織が残り磁気特性
上好ましくなく、高すぎると結晶粒が大きくなり抗張力
が低下する。

なお焼鈍温度を850℃より高くした場合、抗張力は低
下するものの、本発明の成分範囲において磁気特性に鉄
損は従来の磁性鋼板に比べ著しく低くなる。上記実験例
では1000℃焼鈍でＷ_15/50＝2.20W/kgが得られ、これは
本発明のもう一つの特徴といえる。

次に一般的な本発明の高抗張力電磁鋼板の製造方法に
ついて述べる。

転炉〜脱ガス工程を経て溶製された本発明成分の溶鋼
は連続鋳造あるいは造塊〜分塊圧延によって一般に200
〜300mm厚のスラブとされる。次いでＰ処理のためバッ
チ炉または連続炉で加熱され分塊圧延機、熱延粗圧延機
等によって10〜70％圧下され、次いで熱延工程のスラブ
加熱炉等によって900〜1100℃に加熱された後、熱延に
よって例えば1.5〜3.5mm厚のホットコイルとされる。ホ
ットコイルは酸洗等によって脱スケールされ、冷間圧延
後700〜850℃で焼鈍が施される。

なお上記工程において、磁気特性を向上させるため熱
延板焼鈍を施してもよいが、実施する場合は900℃以下
で実施するのが好適である。900℃を超えると冷延性が
著しく劣化するからである。

＜実施例＞表４の各成分のスラブにＰ処理加熱を1000℃で実施
し、表４に示すＰ処理圧下率で圧延し、同表に示す熱延
加熱温度で加熱し、熱間圧延によって2.6mm厚のホット
コイルとした。酸洗後、冷間圧延（圧延温度:90℃）時
の冷延性を調査した結果を同表に合わせて示した。Ｐ処
理なしの比較例はすべて冷間圧延時に割れが発生または
破断し冷延不可であったが、本発明の方法を適用した場
合ではSi＋Alが４〜７％の範囲においてすべて冷間圧延
が可能であった。

なお冷延ができたものの機械的特性及び磁気的特性を
表５に示す。

＜発明の効果＞以上の如く、通常の電磁鋼板製造設備で冷間圧延が困
難であったSi＋Al含有量が４〜７％の範囲においても本
発明の方法を適用すれば冷間圧延が可能となり、高抗張
力電磁鋼板等、従来では工業的に製造できなかった高合
金の電磁鋼板が製造できるようになった。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、C:0.01％以下,Si＋Al:4〜７％
を含む分塊スラブ又は連鋳スラブを、加熱して又は直送
された熱片状態で圧下率10〜70％の熱間圧延を施し、次
いでこれを900〜1100℃の温度に再加熱し熱間圧延によ
ってホットコイルとし、次いでこれを冷間圧延後焼鈍す
ることを特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼
板の製造方法。
【請求項２】重量％で、C:0.01％以下,Si＋Al:3％以上
４％未満，かつ、Si＋Al＋Mn＋Ni＋15P:5〜10％を含む
分塊スラブ又は連鋳スラブを、加熱して又は直送された
熱片状態で圧下率10〜70％の熱間圧延を施し、次いでこ
れを900〜1100℃の温度に再加熱し熱間圧延によってホ
ットコイルとし、次いでこれを冷間圧延後焼鈍すること
を特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼板の製
造方法。