JP2720871B2 - 磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｖ含有量が比較的
高くても磁性焼鈍後の鉄損が低い無方向性電磁鋼板に関
する。

【０００２】

【従来の技術】無方向性電磁鋼板はその製造方法により
フルプロセス材とセミプロセス材に分けられる。このう
ち、フルプロセス材は鉄鋼メーカー側の仕上焼鈍により
所定の磁気特性を得るものであり、セミプロセス材は、
需要家において打抜き加工後に歪取り焼鈍を行うことに
より、所定の磁気特性を得るものである。

【０００３】セミプロセス材においては、フルプロセス
材に比して、より一層の鉄損の低減が可能となる。歪取
り焼鈍時に、加工歪みの除去と同時に結晶粒が成長して
鉄損を低減させるからである。このため、歪取り焼鈍は
「磁性焼鈍」とも呼ばれている。

【０００４】この磁性焼鈍時において、ＶＮが析出する
と、結晶粒の成長を阻害することが明らかになってい
る。この知見に基づき、例えば特開平３ー２０４１３号
公報には、鋼中のＶ、Ｎ量をＶ：０. ０１％以下、Ｎ：
０. ００５％以下と規定することによりＶＮの析出を防
止し、磁性焼鈍時の粒成長性を向上させる技術が開示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３ー２０４１３号公報に記載される方法には、大幅
なコストアップを招くという問題点がある。この方法で
は鋼中のＶ含有量を０.０１％以下とする必要がある
が、Ｖは鉱石より不可避的に混入するので、Ｖ含有量を
低減するためにはＶの混入量の低い鉱石を選別して使用
する必要があるからである。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、Ｖ含有量が高い鉱石を使用した場合にでも製
造可能な、磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、重量％で、
Ｃ：０．００５％以下、Ｐ：０．２％以下、Ｎ：０．０
０５％以下（０を含む）、Ｓｉ：１. ５％以下、Ｍｎ：
０．１〜０．８％、Ａｌ：０. １０〜１. ０％を含み、
Ｓ：０. ００１％以下（０を含む）、Ｖ：０.００１〜
０. ０２％であって、残部が実質的にＦｅであることを
特徴とする磁性焼鈍後の鉄損の低い無方向性電磁鋼板に
より達成される。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、Ａｌを添加するこ
とによりＶＮの析出を抑え、かつＳを１０ｐｐｍ以下に
することにより磁性焼鈍後の鉄損を画期的に低減させる
ものである。

【０００９】〔発明に至る経緯〕最初に、ＡｌによるＶ
Ｎの無害化効果を確認するため、 鋼種Ａ：Ｃ＝０. ００３０％、Ｓｉ＝０. ４０％、Ｍｎ
＝０. ５０％、Ｐ＝０.１００％、ｔｒ. Ａｌ. 、Ｎ＝
０. ００２５％、Ｖ＝０. ００７％ 鋼種Ｂ：Ｃ＝０. ００２５％、Ｓｉ＝０. ４０％、Ｍｎ
＝０. ５０％、Ｐ＝０.１００％、ｔｒ. Ａｌ. 、Ｎ＝
０. ００２３％、Ｖ＝０. ００１％ 鋼種Ｃ：Ｃ＝０. ００２７％、Ｓｉ＝０. ２０％、Ｍｎ
＝０. ４９％、Ｐ＝０.１００％、Ａｌ＝０．２０％、
Ｎ＝０．００２４％、Ｖ＝０．００７％ の３鋼種をラボ溶解して鋳造し、インゴットを得た。こ
こでＳｉ、Ａｌ量は固有抵抗の上昇を通じて鉄損に大き
な影響を及ぼすため、ＳｉとＡｌの含有量の合計を０.
４％と一定にし、全鋼種の固有抵抗値を同一にした。上
記インゴットを熱延後、酸洗を行った。引き続きこの熱
延板を板厚０. ５ｍｍまで冷間圧延し、７５０℃×１ｍ
ｉｎ間の仕上焼鈍を施し、さらに７５０℃×２ｈｒの磁
性焼鈍を行った。

【００１０】表１に、これらサンプルの磁性焼鈍後の鉄
損Ｗ_15/50 を示す。ここで、磁気測定は２５ｃｍエプス
タイン試験片を用いて行った。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１より、Ｖ＝７０ｐｐｍの鋼種Ａの鉄損
はＷ_15/50 ＝６．０５（Ｗ／ｋｇ）とかなり高いが、Ｖ
＝１０ｐｐｍの鋼種Ｂでは鉄損が４. ４２（Ｗ／ｋｇ）
となっており、鋼種Ａに比べ鉄損が大幅に低減している
ことがわかる。これに対し、Ｖを７０ｐｐｍ含む鋼にＡ
ｌを０. ２％添加した鋼種ＣではＷ_15/50 ＝４. ８１
（Ｗ／ｋｇ）となっており、鋼種Ａよりも鉄損は低いも
のの鋼種Ｂと比べると高い鉄損値を示している。

【００１３】これらのサンプルの組織を光学顕微鏡にて
観察したところ、鋼種Ａは結晶粒径が２０μｍ以下の微
細粒組織となっており、鋼種Ｂは４０μｍ、鋼種Ｃは３
０μｍ程度の結晶粒径となっていた。このように粒成長
性が異なった原因を調査するため、磁性焼鈍後の鋼板よ
り薄膜を作製しＴＥＭ観察を行った。

【００１４】その結果、鋼種Ａでは粒界にＶＮが多数観
察され、このＶＮが粒成長を阻害し、高鉄損となってい
ることが判明した。鋼種Ｂでは、ＶＮは全く観察され
ず、このＶＮの低減が粒成長を容易にしたものと考えら
れる。鋼種Ｃでは、Ｖを７０ｐｐｍ含有しているにも関
わらず、ＶＮは全く観察されず、Ａｌ添加によるＶＮの
形成抑制効果が確認できた。しかし、一方で、粒界にＡ
ｌＮが観察されると共に、ＭｎＳの粒界ピンニングも認
められた。鋼種Ｃでは、これらＡｌＮとＭｎＳのために
粒成長性が若干低下し、鋼種Ｂよりも高鉄損となってい
るものと推測された。

【００１５】以上のＴＥＭ観察結果より、Ａｌ添加鋼の
鉄損を低減するためにはＡｌＮとＭｎＳの形成を抑制す
る必要のあることがわかるが、Ａｌ添加はＶＮの形成抑
制の観点から必須であるため、ＡｌＮの析出を防止する
ことは不可能である。そこで、Ｓの含有量を特定するこ
とによりＭｎＳを低減させ、鉄損を小さくすることを試
みることにし、検討を行った。

【００１６】〔Ｓの限定理由〕最初に、鉄損に及ぼすＳ
量の影響を調査するため、Ｃ：０. ００３０％、Ｓｉ：
０. ２０％、Ｍｎ：０. ５０％、Ｐ：０. １００％、Ａ
ｌ：０. ２１％、Ｎ：０. ００２５％、Ｖ：０. ００４
％としＳ量を種々変えた鋼をラボ溶解し、熱延後、酸洗
を行った。引き続きこの熱延板を板厚０. ５ｍｍまで冷
間圧延し、７５０℃×１ｍｉｎ間の仕上焼鈍を施し、さ
らに７５０℃×２ｈｒの磁性焼鈍を行った。

【００１７】図１はこのようにして得られたサンプルの
Ｓ量と磁性焼鈍後の鉄損Ｗ_15/50 の関係を示したもので
ある。図１より、Ｓ≦１０ｐｐｍとなった場合に鉄損Ｗ
_{15/5 0} は４. ０（Ｗ／ｋｇ）以下となり、鉄損が大幅に
低下することがわかる。これは、Ｓの低下に伴い、Ｍｎ
Ｓの析出が減少し、粒成長性が妨げられなくなったため
である。

【００１８】以上のことよりＳは１０ｐｐｍ以下とし、
より好ましくは５ｐｐｍ以下とする。

【００１９】〔Ａｌの限定理由〕次に、Ａｌ添加により
ＶＮの形成を抑制するためのＡｌの必要添加量について
検討するため、Ｃ＝０. ００２５％、Ｓｉ＝０. ２０
％、Ｍｎ＝０. ４９％、Ｐ＝０. １００％、Ｓ＝０. ０
００４％、Ｎ＝０. ００２８％、Ｖ＝０. ００４％と
し、Ａｌ量を０〜１. １０％まで変化させた鋼をラボ溶
解、鋳造しインゴットを得た。このインゴットを熱延
後、酸洗し、板厚０. ５ｍｍまで冷間圧延後、７５０℃
×１ｍｉｎ間の仕上焼鈍を施し、さらに７５０℃×２ｈ
ｒの磁性焼鈍を行った。

【００２０】図２はこのようにして得られたサンプルの
磁気特性を示したものである。図２よりＡｌ添加量が
０．１０％以上であれば鉄損が大幅に低下することがわ
かる。

【００２１】これらの磁性焼鈍後の鋼板のＴＥＭ観察を
行った結果、ｔｒ. Ａｌ鋼においては粒界にＶＮが多数
観察された。これに対しＡｌ添加鋼では、ＶＮは全く観
察されなかったが、Ａｌが０. １０％未満の鋼板では、
微細なＡｌＮが多数観察された。これに対し、Ａｌが
０. １０％以上の鋼板では微細なＡｌＮは観察されず、
ＡｌＮは比較的粗大となっていた。

【００２２】以上のＴＥＭ観察結果から、Ａｌを０. １
０％以上添加することにより、ＶＮの析出を抑制しつつ
ＡｌＮの微細析出も防止することが可能となることが判
明した。しかし、Ａｌを１. ０％以上添加した場合には
磁束密度が低下するため、Ａｌの添加量は０. １０％以
上１. ０％以下とし、より好ましくは０. １５％以上、
０. ８％以下とする。

【００２３】〔その他の成分の限定理由〕次に、その他
の成分の限定理由について説明する。

【００２４】Ｓｉは鋼板の固有抵抗を上げるために有効
な元素であるが、１．５％を超えると飽和磁束密度の低
下に伴い磁束密度が低下するため上限を１. ５％以下と
した。

【００２５】Ｃは磁気時効の問題があるため０. ００５
％以下とした。Ｍｎは熱間圧延時の赤熱脆性を防止する
ために、０. １％以上必要であるが、０. ８％以上にな
ると磁束密度を低下させるので０. １〜０. ８％とし
た。

【００２６】Ｐは鋼板の打ち抜き性を改善するために必
要な元素であるが、０. ２％を超えて添加すると鋼板が
脆化するため０. ２％以下とした。

【００２７】Ｎは、含有量が多い場合にはＡｌＮの析出
量が多くなり、ＡｌＮが粗大となった場合においても粒
成長性が低下し鉄損を増大させるため０. ００５％以下
とした。

【００２８】Ｖは鉱石より不可避的に０. ００１％以上
混入する。しかし、本発明においてはＡｌによりＶＮの
析出は防止されるため０. ０２％までの混入はかまわな
い。しかし、０. ０２％を超えた場合には、ＶＣとして
析出し粒成長性を阻害するため上限を０. ０２％とす
る。

【００２９】なお、本発明において「残部が実質的にＦ
ｅ」とは、本発明の範囲には、本発明の技術的思想を阻
害しない範囲で、他の任意の元素を微量添加したもの、
及び他の不可避不純物を含むものが含まれることを示
し、例えばＳｂ、Ｓｎを磁気特性向上のために添加した
ものをも含む趣旨である。

【００３０】〔製造方法〕本発明においては、ＶはＡｌ
により無害化されるため、鋼中のＶが０. ０２％以下と
なるような鉱石であれば使用できる。製造方法は通常の
方法でかまわない。すなわち、転炉で吹練した溶鋼を脱
ガス処理し所定の成分に調整し、引き続き鋳造、熱間圧
延を行う。熱間圧延後の熱延板焼鈍は行ってもよいが必
須ではない。次いで一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍
をはさんだ２回以上の冷間圧延により所定の板厚とした
後に、最終焼鈍を行う。

【００３１】

【実施例】鋼を転炉で吹練した後に、脱ガス処理を行う
ことにより表２に示す成分（残りは鉄及び不可避不純
物）に調整後鋳造し、板厚２. ０ｍｍまで熱間圧延を行
った。次にこの熱延板を酸洗し、その後、板厚０．５ｍ
ｍまで冷間圧延を行い、表２に示す仕上焼鈍条件で焼鈍
を行い、さらに７５０℃×２ｈｒの磁性焼鈍を行った。
磁気特性は２５ｃｍエプスタイン試験片を用いて行っ
た。各鋼板の磁気特性を表２に併せて示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２において、No. １からNo. １０までが
本発明にかかる鋼であり、いずれにおいても、磁性焼鈍
後の鉄損Ｗ_15/50 は低い値を示している。

【００３４】Ａｌが低くＳが高いNo. １１の鋼において
は、Ｗ_15/50 の値は６．２０と非常に大きい。No. １２
〜No. １４の鋼においては、Ｓが高いため、いずれもＷ
_{15/5 0} の値は大きい。Ａｌが低いNo. １５の鋼において
も、Ｗ_15/50 の値は大きい。また、No. １７の鋼におい
ては、Ｖの値が非常に高いため、Ｗ_15/50 の値は大き
い。

【００３５】No. １８、No. ２０、No. ２１の鋼につい
ては、それぞれＣ、Ｍｎ、Ｎが本発明の範囲を外れてい
るため、Ｗ_15/50 の値が大きくなっている。

【００３６】No. １６の鋼については、Ａｌの含有量が
本発明の規定範囲より多く、Ｗ_{15/5 0} は小さい値が得ら
れているが、磁束密度の低下という別の問題を生じるこ
とは前述したとおりである。同様、No. １９の鋼につい
ては、Ｓｉの含有量が本発明の規定範囲よりも多く、Ｗ
_15/50 は小さい値が得られているが、磁束密度の低下を
きたす。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
Ａｌを添加することによりＶＮの析出を抑え、かつＳを
１０ｐｐｍ以下にしているので、比較的高いＶの鋼であ
っても、磁性焼鈍後の鉄損を低くすることができる。本
発明に係る無方向性電磁鋼板は、磁性焼鈍後に低い鉄損
が要求される用途に、広く使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｓ量と磁性焼鈍後の鉄損との関係を示す図で
ある。

【図２】 Ａｌ量と磁性焼鈍後の磁気特性との関係を示
す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．００５％以下、Ｐ：
   ０．２％以下、Ｎ：０．００５％以下（０を含む）、Ｓ
   ｉ：１. ５％以下、Ｍｎ：０．１〜０．８％、Ａｌ：
   ０. １０〜１. ０％を含み、Ｓ：０. ００１％以下（０
   を含む）、Ｖ：０. ００１〜０. ０２％であって、残部
   が実質的にＦｅであることを特徴とする磁性焼鈍後の鉄
   損の低い無方向性電磁鋼板。