JP2719415B2

JP2719415B2 - 無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2719415B2
Application number: JP1212107A
Authority: JP
Inventors: 征行宮原; 洋一郎岡野; 友博加瀬
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH0375313A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、小型モーター等の回転機用鉄芯材料として
適し、特に磁束密度が面内で一様に高く、且つ鉄損の低
い無方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）家庭用電気機器等に用いられている小型の電動機或い
は蛍光灯安定器等は、小型軽量であることが望まれ、ま
た主として間欠的に使用されることから、鉄芯材料とし
て使用される電磁鋼板には磁束密度の高いことが要求さ
れており、従来より、Si含有量の低い低グレードの材料
が使用されてきている。

近年、上述の小型電動機や蛍光灯安定器等において、
機器の一層の高効率化、小型軽量化のために低グレード
の電磁鋼板の磁気特性の一層の改善が望まれている。特
に、小型電動機のような回転機の鉄芯材料には、板面の
あらゆる方向に磁化されるため、低鉄損、高磁束密度で
あると共に、磁束密度の面内異方性の小さい無方向性電
磁鋼板のニーズが強まっている。

磁気特性の面内異方性の小さい電磁鋼板の結晶方位と
しては、磁化容易軸である〈100〉、〈110〉軸を含み、
磁化困難軸である〈111〉軸を含まない（100）面が板面
に平行となっていることが望ましい。

更に、板面に揃った（100）面の各方位軸が１つの方
向に集積することなく、あらゆる方向に分布している場
合が理想的な状態で、集合組織としては、（100）［0k
l］と表示される。

従来より、（100）集合組織を発達させて磁気特性の
面内異方性の小さい無方向性電磁鋼板を製造しようとす
る試みが幾つかなされている。

例えば、特開昭59−123715号に記載されているよう
に、自己焼鈍により熱延板組織を粗大粒として85％以上
の強冷延を行う方法が提案されているが、通常、回転機
用途に使用される低グレードの無方向性電磁鋼板は0.5m
m厚のものが一般的で、85％以上の強冷延を実施するた
めには、熱延鋼板の厚さは3.34mm以上が必要であり、望
ましくは4.5〜5.5mmとされていることから、後工程の冷
間圧延時に形状及び生産性の面で不利となる。更に、自
己焼鈍のためにに高温巻取を実施することから、冷却時
の温度分布の不均一により磁気特性のばらつきが大きく
なるという問題がある。

また、特開昭60−125325号のように、85％以上の強冷
延を実質的に行うという思想のもとに、温間圧延による
加工組織を持つ熱延板を75〜85％の圧下率で冷間圧延す
る方法が提案されているが、温間圧延であるため圧延機
への負荷が大きくなり、従来の圧延機では、板形状の面
も含めて、圧延が困難となる場合があり、実用上問題が
ある。

更には、特開昭61−3838号に示されるように、２回冷
延２回焼鈍法において、中間焼鈍時の再結晶率を30〜70
％に制御し、２冷延率を６〜15％とする方法がある。再
結晶率を30〜70％とするためには、成分や冷延率によっ
ては、中間焼鈍温度を600℃程度の低温としなければな
らない場合が生じ、焼鈍サイクルを特別に組まなければ
ならなくなり、経済的に不利な面がある。また、この場
合、熱間圧延を従来の方法に従って熱延鋼帯を500〜700
℃程度で巻取り、上述の工程を経て製造した無方向性電
磁鋼板は、磁束密度の面内異方性は改善されるものの、
鉄損のレベルは未だ不満足である。

本発明は、かゝる事情に鑑みてなされたものであっ
て、磁束密度が面内で一様に高い値を持ち、且つ鉄損の
低い無方向性電磁鋼板を製造し得る方法を提供すること
を目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、前記目的を達成するため、磁束密度が
面内で一様に高い値を持ち、且つ鉄損の低い無方向性電
磁鋼板を得ることができる方策について鋭意研究を重ね
た。

その結果、２回冷延２回焼鈍法において、熱延板焼鈍
を実施し、その後の中間焼鈍を含む冷間圧延において、
中間焼鈍により再結晶率を75〜90％に進行させた鋼板に
３〜10％の圧下率で２次冷延を行うことにより、可能で
あることを見出し、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は、C:0.01％以下、Si:1.0％以下、
Mn:0.1〜0.7％、P:0.1％以下、S:0.010％以下及びAl:0.
50％以下を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりな
る熱延鋼板に、箱焼鈍の場合は700℃〜Ac₁点の温度範囲
で２時間以上、連続焼鈍の場合は800℃〜Ac₁点の温度範
囲で２分以上の条件の焼鈍を施し、その後、中間焼鈍を
はさむ２回の冷間圧延を、中間焼鈍後の再結晶率を75〜
90％とし、２次冷延率を３〜10％とする条件で行って最
終製品厚とし、次いで仕上げ焼鈍を行うことを特徴とす
る低鉄損で且つ磁束密度の面内異方性の小さい無方向性
電磁鋼板の製造方法を要旨とするものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用）まず、本発明で用いる鋼の成分限定理由について説明
する。

C: Ｃは磁気特性上有害な元素であって、少ない程鉄損が
低下し、また時効による磁気特性の劣化を防ぐために0.
01％以下とする。

Si: Siは固有抵抗の増加により鉄損を改善する元素である
が、その含有量が1.0％を超えると磁束密度を低下させ
るので、1.0％以下とする。

Mn: Mnは熱間脆性を抑制する元素であるが、0.1％未満で
はその効果がなく、また0.7％を超えて添加すると磁束
密度が低下するので、0.1％以上、0.7％以下とする。

P: Ｐは本鋼のようなSi含有量の少ない軟質の鋼の打抜性
を良好にするために適当な硬度を付与する目的で添加さ
れる元素である。しかし、0.1％を超えて添加すると鋼
板の脆性を生じ、冷延性が悪化するので、0.1％とす
る。

S: Ｓは多量に含有すると磁気特性上有害なMnS等の析出
物を生じるので、少ない程よく、0.010％以下に規制す
る。

Al: AlはSiと同様に、固有抵抗を増加させて鉄損を改善す
るが、0.5％を超えて添加すると、磁束密度の低下を招
き、更にコストアップにもつながるので、0.5％以下に
限定する。

次に本発明における製造工程の限定理由について説明
する。

前述の成分組成を有する鋼は、常法によりスラブと
し、更に熱間圧延により熱延鋼帯とされる。この時の板
厚は後の冷間圧延工程の作業性を考慮して２〜3mm程度
とするが、特に限定するものではない。

この熱延鋼帯は、続いて脱スケール処理後、熱延板焼
鈍に供されるが、この熱処理工程により、冷延前素材の
粒径は大きくなって粒界面積が減少し、後の中間焼鈍時
の（111）再結晶核の発生を抑制し、最終製品での集合
組織を改善して、高磁束密度が得られる。また、理由は
明らかではないが、熱延板焼鈍により高い磁束密度の得
られる中間焼鈍後の再結晶率が高い側に移動する。これ
により、結晶粒径の大きい最終製品が得られ、低鉄損が
達成される。更に、熱間圧延時のコイル冷却の不均一に
起因する磁気特性のバラツキが小さくなる。

このような熱延板焼鈍の効果を充分なものとするため
には、焼鈍温度、時間を規制する必要があり、箱焼鈍の
場合には、700℃以上の温度で２時間以上、連続焼鈍の
場合には800℃以上の温度で２分間以上の条件が必要で
ある。しかし、焼鈍温度をAc₁点より高くした場合はα
→γ変態が起り、混粒組織となって磁気特性が劣化する
ため、焼鈍温度の上限をAc₁点とする。

次に、熱延板焼鈍により粗大粒となった熱延板に、中
間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施す。

まず、熱延板を一次冷間圧延により中間板厚とする
が、その板厚は、圧下率３〜10％の２次冷間圧延により
所望の最終板厚となることを考慮する必要がある。

中間焼鈍条件は、焼鈍後の再結晶率が75〜90％となる
温度、時間を設定する。この場合、再結晶率が75％未満
であると、最終製品の集合組織は（111）強度の強いも
のとなり、磁束密度が劣化し、加工組織が多く残ってい
るため、最終焼鈍後の製品の結晶粒径が充分大きくなら
ないので、低鉄損は得られない。また再結晶率が90％を
超えると、最終焼鈍後の製品の結晶粒径は充分に大きく
なり、低鉄損は達成できるが、従来のスキンパスセミプ
ロ材と同様の（110）集合組織が発達し、異方性が強く
なり、磁束密度が劣化する。したがって、中間焼鈍後の
再結晶率は75％以上、90％以下とする。

続く２次冷間圧延により最終板厚を得るのであるが、
この時の冷延率は３〜10％とする。圧下率が３％より小
さい場合は、歪の導入が不十分で、最終製品の粒径が充
分に大きくならず、磁気特性に悪影響を及ぼす。また圧
下率が10％を超えた場合は、歪のエネルギーが多すぎる
ため、核生成を促進し、仕上げ焼鈍後の粒径が小さくな
り、磁気特性が劣化する。以上の理由により、２次冷間
圧延時の圧下率は３％以上、10％以下と規定するが、望
ましくは４％以上、６％未満である。なお、この条件の
場合、２次冷延は、連続焼鈍ラインに組み込まれるよう
な調質圧延機で圧延ができることになり、経済的にも有
利である。

次に仕上げ焼鈍を実施するが、粒成長を適度に行わせ
るために700〜Ac₁点の温度範囲で焼鈍するのが好まし
い。仕上げ焼鈍を行わせずに出荷し、打抜き後ユーザー
で700〜800℃の温度範囲で１〜２時間焼鈍する、いわゆ
る歪取り焼鈍により粒成長を行わせてもよい。

（実施例）次に本発明の実施例を示す。

実施例１ C:0.003％、Si:0.35％、Mn:0.28％、P:0.072％、Si:
0.002％及びAl:0.25％を含有する鋼スラブを1200℃に加
熱後、熱間圧延にて2.0mm厚の熱延鋼帯に仕上げた。

得られた熱延鋼帯を脱スケール処理後、750℃×3hrの
熱延板焼鈍を実施し或いは実施せず、続いて、冷間圧延
にて0.525mm厚に仕上げた。この後、600〜700℃の温度
範囲で２分間中間焼鈍し、種々の再結晶率を持つ鋼板を
得た。この時の再結晶率は鋼板の硬度を測定して決定し
た。続いて、圧下率５％で２次冷延を行い、0.50mm厚の
電磁鋼板を製造した。

その後、窒素雰囲気中で750℃×2hrの仕上げ焼鈍を行
い、磁束密度の異方性を評価するために、得られた製品
より外径45mm、内径33mmのリング試料を打抜き、磁気特
性を測定した。また、それぞれの製品の集合組織を調べ
ると共に、単板にて各方向の磁束密度を測定した。

第１図は、熱延板焼鈍を実施した場合と実施しない場
合のそれぞれの中間焼鈍後の再結晶率とリングによる鉄
損W₁₅/₅₀、磁束密度B₅₀の関係を示している。この図に
よれば、熱延板焼鈍を実施した場合での中間焼鈍後の鋼
板の再結晶率が75〜90％の場合に高い磁束密度を有して
おり、且つ、鉄損も低い値となっていることが確認でき
る。一方、熱延板焼鈍を実施しない場合には、中間焼鈍
後の再結晶率が50〜60％の場合に磁束密度がピークを示
しているが、鉄損は中間焼鈍後の再結晶率が高くなるに
つれて低い値となる。すなわち、熱延板焼鈍を実施しな
い場合においては、磁束密度と鉄損の両方で高特性が得
られる最適な再結晶率の領域が存在しない。

第２図は、中間焼鈍後の再結晶率と、圧延方向と平行
（Ｌ方向）、圧延方向と45゜（Ｎ方向）、圧延方向と直
角（Ｃ方向）の各方向の磁束密度B₅₀の関係を示してい
る。第３図は中間焼鈍後の再結晶率と（110）、（20
0）、（222）の各面のＸ線積分強度比を示している。

第２図より、再結晶率が75％未満の場合は、Ｌ、Ｃ方
向の磁束密度の差はあまり大きくないものの、Ｎ方向の
磁束密度が低く、リングの磁束密度は小さいものとなっ
ている。この時の集合組織は第３図に示すように（22
2）強度が著しく強い状態になっている。また、再結晶
率が90％を超える場合は、第２図に示すようにＬ方向と
Ｃ方向の磁束密度の差が大きく、異方性が大きいことが
確認できる。この場合もリングによる磁束密度は低くな
り、第３図に示すように、（110）強度が強い状態で、
集合組織は（110）［001］になっており、面内の異方性
が大きい。一方、再結晶率が本発明範囲内の場合には、
第３図に示すように集合組織は（222）強度が小さく（2
00）強度の強い状態となっており、磁束密度の異方性も
小さく、リングによる磁束密度で高い値が得られてい
る。

実施例２実施例１と同様の熱延鋼帯を用いてリングの鉄損W₁₅/
₅₀、磁束密度B₅₀と２次冷延率の関係を調べた。この時
の熱延板焼鈍の条件は実施例１と同じく750℃×3hrと
し、最終板厚を0.50mmとするために、１次冷間圧延後の
板厚は0.510〜0.575mmとし、続いて、650℃×２分間の
中間焼鈍により再結晶率80％の鋼板を得た。

第４図は熱延板焼鈍を実施した材料における２次冷延
率と750℃×2hrの仕上げ焼鈍後のリングによる鉄損W₁₅/
₅₀、磁束密度B₅₀の関係を示しており、２次冷延率が３
〜10％の場合に鉄損W₁₅/₅₀が低く且つ磁束密度B₅₀が高
くなることが確認できる。

実施例３第１表に示す３種類の化学成分を有する鋼スラブを12
00℃に加熱後、熱間圧延にて2.5mm厚の熱延鋼帯に仕上
げた。この熱延鋼板を第２表に示す種々の方法で最終板
厚0.5mmに仕上げた。

その後、窒素雰囲気中で750℃×2hrの仕上げ焼鈍を行
い、得られた製品から外径45mm、内径33mmのリング試料
を打抜き、磁気特性を測定した。それらの結果を第２表
に併記する。

第１表において、いずれの鋼種Ａ、Ｂも本発明範囲内
の化学成分を有するが、鋼種ＡはSiが少なく、Alが多い
場合であり、鋼種ＢはSiが多くAlの少ない場合である。

第２表において、No.1、No.7、No.13は本発明例であ
り、いずれも、鉄損が低く、且つ磁束密度が高い。

これに対し、比較例No.2及びNo.8は熱延板焼鈍を実施
しない例、比較例No.3及びNo.4とNo.9及びNo.10は再結
晶率が本発明範囲内にない例、比較例No.5及びNo.6とN
o.11及びNo.12は２次冷延率が本発明範囲内にない例で
ある。いずれの比較例も、低鉄損で、磁束密度が高いと
いう各特性を同時に満足していない。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、２回冷延２回
焼鈍法において、熱延板焼鈍を実施し、冷延前素材の結
晶粒径を粗大なものとしておき、その後の中間焼鈍によ
り再結晶率75〜90％とした鋼板を得、更にこの鋼板に３
〜10％の圧下率で２次冷延を行うので、磁束密度が面内
で一様に高い値を有し、且つ鉄損の低い無方向性電磁鋼
板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は中間焼鈍後の再結晶率とリング試料による鉄損
W₁₅/₅₀、磁束密度B₅₀の関係を示す図、第２図は中間焼鈍後の再結晶率と圧延方向と平行（Ｌ方
向）、圧延方向と45゜（Ｎ方向）、圧延方向と直角（Ｃ
方向）の各方向の磁束密度B₅₀の関係を示す図、第３図は中間焼鈍後の再結晶率とその時の（110）、（2
00）、（222）の各面のＸ線積分強度比の関係を示す
図、第４図は２次冷間圧延率とリング試料による鉄損W
₁₅/₅₀、磁束密度B₅₀の関係を示す図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で（以下、同じ）、C:0.01％以下、
Si:1.0％以下、Mn:0.1〜0.7％、P:0.1％以下、S:0.010
％以下及びAl:0.50％以下を含有し、残部がFe及び不可
避的不純物よりなる熱延鋼板に、箱焼鈍の場合は700℃
〜Ac₁点の温度範囲で２時間以上、連続焼鈍の場合は800
℃〜Ac₁点の温度範囲で２分以上の条件で焼鈍を施し、
その後、中間焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を、中間焼鈍
後の再結晶率を75〜90％とし、２次冷延率を３〜10％と
する条件で行って最終製品厚とし、次いで仕上げ焼鈍を
行うことを特徴とする低鉄損で且つ磁束密度の面内異方
性の小さい無方向性電磁鋼板の製造方法。