JP3022074B2 - 無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

無方向性電磁鋼板の製造方法

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JP3022074B2 JP5197578A JP19757893A JP3022074B2 JP 3022074 B2 JP3022074 B2 JP 3022074B2 JP 5197578 A JP5197578 A JP 5197578A JP 19757893 A JP19757893 A JP 19757893A JP 3022074 B2 JP3022074 B2 JP 3022074B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転機の鉄心材料に用
いられる、面内異方性の少ない無方向性電磁鋼板の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無方向性電磁鋼板は回転機および中小型
変圧器等の鉄心材料として広く利用されており、磁気特
性として磁束密度と鉄損特性が良好でなくてはならな
い。しかも近年、特にエネルギーロスの少ない低鉄損素
材への市場要求が強まっている。無方向性電磁鋼板は、
多かれ少なかれ磁気特性の異方性を有しており、従来の
方法では圧延方向(以下L方向と記す)の特性が鋼板の
幅方向(以下C方向と記す)よりも優れている。このた
め、音響機器用や安定器等の小型静止器に用いられる。
例えばEIコアでは、板取りはL方向の割合が磁路の7
5%となるため、L方向の磁気特性の優れた無方向性電
磁鋼板が求められる。
【0003】しかし、モータコア等の回転機の鉄心材料
に用いる場合、鋼板面内でいろいろな角度から磁化され
るため、板の圧延方向から幅方向までの各角度方向にお
ける磁気特性が均一に制御されることが望まれる。すな
わちモータコアにはリング試料での磁気特性が求められ
る。このような回転機器用鉄心材料としては{100}
〈lmn〉集合組織の発達した鋼板が望ましく、例えば
特開平2−54720号公報において、その製造方法が
提案されている。しかしながら、この方法では焼鈍時
に、Ac3 点以上で15秒以上の焼鈍が必要で、このた
め時間がかかり、コストアップになる等の問題があっ
た。
【0004】また、特公昭57−14411号公報にお
いても{100}〈lmn〉集合組織の発達した無方向
性電磁鋼板の製造方法が開示されているが、Ac3 点以
上に加熱して冷却する際の冷却速度を、例えばC:0.
003%で0.2℃/分以下と非常に遅くする必要があ
り、連続焼鈍することは困難で、ボックス焼鈍に頼らざ
るを得なく、コストアップになる等の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決すべく、できるだけコストアップに繋がらない高い
生産性による、面内異方性の少ない無方向性電磁鋼板を
製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決すべく検討を重ねた結果完成したものであって、S
i+2×Al:2.0%以下を含有し、残部Feおよび
不可避的不純物よりなる最終製品板厚まで圧延されたス
トリップを焼鈍するに際し、100℃/秒以上の加熱速
度でAc3 点以上の温度域に加熱した後、Ac3 点以上
の温度域で1秒以下の焼鈍を施し、かつ100℃/秒以
上の速度でAr3 点以下の温度域に冷却することを特徴
とする板の圧延方向から幅方向までの各角度方向におけ
る磁気特性が均一な無方向性電磁鋼板の製造方法であ
る。さらには、Si+2×Al:2.0%以下を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる中間板厚ま
で圧延されたストリップを焼鈍するに際し、100℃/
秒以上の加熱速度でAc3 点以上の温度域に加熱した
後、Ac3 点以上の温度域で1秒以下の焼鈍を施し、か
つ100℃/秒以上の速度でAr3 点以下の温度域に冷
却した後、最終製品板厚まで圧延を行い、その後そのま
ま或いは打抜き加工を経た後、700℃以上の温度域で
焼鈍することを特徴とする、板の圧延方向から幅方向ま
での各角度方向における磁気特性が均一な無方向性電磁
鋼板の製造方法である。上記本発明においてストリップ
の急速加熱および冷却処理は、ロール間で通電すること
により急速加熱され、かつストリップが加熱された側の
ロールで冷却処理を施す方法を採用できる。
【0007】以下に本発明を詳細に説明する。C:0.
003%、Si:0.15%、Mn:0.1%、P:
0.06%、S:0.03%、sol.Al:0.00
1%、total N:0.002%を含有する熱延板を0.
50mmの厚さに冷間圧延し、通電加熱により200℃/
秒の加熱速度でα→γ変態させて950℃まで到達し、
ただちにα相域の800℃まで冷却した。この時の冷却
速度は20℃/秒と200℃/秒の2条件で行った。得
られた試料を外径90mm、内径74mmのリング試料を打
抜き、磁気特性を測定した。全周特性は冷却速度が20
℃/秒の場合、B50が1.716T、冷却速度が200
℃/秒の場合、B50が1.755Tとなった。つまり、
全周特性は、200℃/秒の冷却速度で強冷却すると向
上することがわかる。図1は本発明者らが行った実験例
である。(a)は本発明例、(b)は従来法による製品
の各角度方向の磁気特性である。本発明法によると圧延
方向、圧延と直角方向、45゜方向等の方向、いずれで
も磁気特性が均一であることがわかる。
【0008】この全周特性が良好となる理由として、急
速加熱によりAc3 点以上の到達温度域でα→γ変態
起こり、γ相からある特定の結晶方位(本発明では(1
00)方位と推測される。)から順番に粒成長しようと
する。しかし、この粒成長が完了するまでに直ちに冷却
速度を速めてα相域まで冷却されるので、γ相から特定
の結晶方位がそのまま残存され、その結果α相域での粒
成長が全周特性を良好なものとするような集合組織が得
られるようなものとなることが考えられる。図2に
(a)本発明法、(b)従来法による製品の集合組織を
示す。本発明法により{100}〈uvw〉の結晶方位
が多く得られることがわかる。
【0009】なお、特開平2−11728号公報では、
100℃/秒以上の速度で、750℃から1150℃に
5分以下の均熱時間の間に超速度焼なましを使用するこ
とにより高い磁束密度を有する電気鋼を製造することを
特徴とする無配向電気鉄板の製造方法が開示されてい
る。しかし、この方法では急速加熱後の冷却速度が考慮
されていないため、本発明のように、γ相から特定の結
晶方位がそのまま残存されなく、{100}〈uvw〉
の結晶方位が多く得られない。また、上記公報には圧延
方向と22.5°,45°,67.5°等の方向の磁気
特性が特に記載されていない。
【0010】次に本発明において、鋼組成および製造条
件を前記のように限定した理由を、詳細に説明する。鋼
成分の限定理由は以下のとおりである。Cは0.005
%を超えると磁気特性に有害となるばかりかCの析出に
よる磁気時効が著しくなり、磁気特性が劣化するので、
0.005%以下が好ましい。Si,Alは鉄損を減少
させる元素であり、Si+2×Alの上限を2.0%と
したのは、磁束密度の低下を招くためである。また、本
発明は変態を利用するのでSi+2×Alは2.0%を
上限とするのが望ましい。なお、本発明において、Si
以外の鋼成分としては、磁気特性の向上、機械的性質の
向上、耐銹性の向上等の目的のためにMn,P,B,N
i,Cr,Sb,Sn,Cuの一種または二種以上を
0.001〜10%含有させてもよい。
【0011】次に、上記の溶鋼を通常の鋳塊鋳造法また
は連続鋳造法、熱間圧延により中間厚のストリップを得
る。この時ストリップ鋳造法も本発明に適用することも
可能である。次に、得られた鋼帯のスケールを除去する
ための酸洗工程を施す。なお、熱延板焼鈍は実施して
も、実施しなくても本発明の効果は得られる。さらに、
最終製品板厚或いは、最終焼鈍後にそのまま或いは打抜
き加工を経た後歪み取り焼鈍する場合は中間板厚までの
冷間圧延工程を施す。
【0012】この後は仕上げ焼鈍を行うことで、磁気特
性が良好な無方向性電磁鋼が製造される。この時、10
0℃/秒以上の加熱速度でAc3 点以上の温度域に加熱
した後、Ac3 点以上の温度域で1秒以下の焼鈍を施
し、かつ100℃/秒以上の速度でAr3 点以下の温度
域に冷却することが必要である。加熱速度の下限値10
0℃/秒は、これ以下では高磁束密度が得られないので
限定した。また、均熱温度の下限値Ac3 点は、これ以
下ではα→γ変態による歪み誘起粒成長が得られないの
で限定した。この時の温度範囲はα+γ相域或いはγ相
域であり、900〜1050℃が好ましい。均熱時間の
上限値1秒は、これ以上では結晶粒の成長が粗大化され
易いので限定した。さらには、急速加熱焼鈍後のストリ
ップの冷却速度の下限値100℃/秒もこれ以下ではγ
→α変態による狙いの全周特性が得られないので限定し
た。さらに冷却温度範囲Ar3 点以下の温度域に冷却す
る。上限値Ar3 点は、これ以上ではγ→α変態による
狙いの全周特性が得られないので限定した。この時の冷
却は、Ar3 点以下の温度域に冷却する。なおAc
3点、Ar3 点は化学成分に応じて変化し、例えば、下
式を利用しても構わない。
【数1】
【0013】さらには、上記ストリップの急速加熱およ
び冷却処理は、ロール間で通電することにより急速加熱
され、かつストリップが加熱された側のロールで冷却処
理が行われることが効率的である。図3に本発明での一
つの実施例の概略図を示す。図示のように、ストリップ
を挟む上下一対のロールを二組設け、ロールR1 ,R2
間のストリップSに通電することにより、ストリップS
をAc3 点以上の温度域へ100℃/秒以上の加熱速度
で加熱する。さらに加熱された側のロールR2 によりP
点で冷却を施すことで、最高温度に到達後1秒以内に1
00℃/秒以上の冷却速度でAr3 点以下の温度域に冷
却する。なお、これらの焼鈍はボックスB内において、
非酸化性雰囲気とすることが望ましい。
【0014】なお、この後の冷却は、後の製品に歪みが
入らない程度、例えば600℃程度までがよく、この後
は徐冷することが望ましい。或いは、形状矯正または鉄
損改善のための粒成長焼鈍を、特に限定しないが例えば
600〜1100℃で実施することも可能である。以上
により、板の圧延方向から幅方向までの各角度における
磁気特性が均一に制御された無方向性電磁鋼板が得られ
る。この後、700℃以上の温度域で1分間以上の通常
の歪み取り焼鈍を施してもよい。
【0015】また必要に応じて、得られた無方向性電磁
鋼板に対して、圧下率2〜30%の圧延を行い、その
後、そのまま或いは打抜き加工を経、700℃以上の温
度域で焼鈍することにより、さらに良好な磁気特性が得
られる。この冷延圧下率の下限値2%はこれ以下では、
歪み誘起粒成長の効果がなく、上限値30%は、磁気特
性を劣化させるので、上記範囲が望ましい。さらに最終
製品として、上記無方向性電磁鋼板には絶縁皮膜或いは
接着皮膜を塗布することが好ましい。
【0016】
【実施例】
〔実施例1〕以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【0017】表1に示す成分組成を含む溶鋼を鋳造し、
このスラブを加熱後、2.5mmの厚さに熱間圧延された
鋼板を0.5mmの厚さに冷間圧延した。この後、通電加
熱装置により表2に示す加熱条件で焼鈍した。この後の
冷却は750℃まで実施し、その後は徐冷した。この時
の磁気特性を評価した。表2に得られた製品の磁気特性
を併記した。測定は外径90mm、内径74mmのリング試
料を打抜き、磁気特性を測定した。製品の磁性は、10
0℃/秒以上の加熱速度で、Ac3 点以上の温度域に1
秒以下の均熱時間の間に超急速加熱焼鈍を施し、かつ1
00℃/秒以上の速度で冷却することで満足するものが
得られた。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】〔実施例2〕表1に示す成分組成を含む溶
鋼を鋳造し、スラブ加熱後、2.5mmの厚さに熱間圧延
された鋼板を、0.5mmの厚さに冷間圧延した。次に圧
延された鋼板を二対の直線通電加熱ロールにより250
℃/秒の加熱速度で930℃まで加熱し、出側ロールで
最高到達後0.01秒後、24500℃/秒の冷却速度
で830℃まで冷却し、その後は徐冷した。また、同じ
鋼板を誘導加熱により、780℃まで250℃/秒の加
熱速度で加熱し、そのまま冷却せず、さらに780℃で
30秒均熱焼鈍を行った。その後は徐冷した。表3に得
られた製品の磁気特性を示す。これは、リング特性を示
した。製品の磁性は、通電ロール方式で満足できるもの
が得られた。
【0021】
【表3】
【0022】〔実施例3〕表1に示す成分組成を含む溶
鋼を鋳造し、スラブ加熱後、2.5mmの厚さに熱間圧延
された鋼板を、0.53mmの厚さに冷間圧延した。次に
圧延された鋼板を二対の直線通電加熱ロールにより25
0℃/秒の加熱速度で950℃まで加熱し、出側ロール
で最高到達後0.01秒後、24500℃/秒の冷却速
度で750℃まで冷却し、その後は徐冷した。この後、
圧下率6%で0.50mmの厚さに冷間圧延し、この後、
700℃で2時間焼鈍した。この時のリング特性は、B
50が1.758T、W15/50 は5.00W/kgで、満足す
る磁気特性を有する無方向性電磁鋼板が得られた。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、板の圧延方向から幅方
向までの各角度方向における磁気特性が均一に制御され
た無方向性電磁鋼板が得られ、産業上の貢献するところ
が極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】最終焼鈍条件の加熱条件別の磁気異方性の試験
結果を示し、(a)は本発明法、(b)は従来法であ
る。
【図2】製品の(100)極点図を示し、(a)は本発
明法、(b)は従来法による集合組織である。
【図3】本発明による通電加熱法の実施例の概略図であ
る。
【符号の説明】
1 ,R2 ロール S ストリップ B 焼鈍ボックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−54720(JP,A) 特開 昭61−124527(JP,A) 特開 昭56−29628(JP,A) 特開 昭54−110121(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 501 C21D 8/12 H01F 1/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si+2×Al:2.0%以下を含有
    し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる最終製品板
    厚まで圧延されたストリップを焼鈍するに際し、100
    ℃/秒以上の加熱速度でAc3 点以上の温度域に加熱し
    た後、Ac3 点以上の温度域で1秒以下の焼鈍を施し、
    かつ100℃/秒以上の速度でAr3 点以下の温度域に
    冷却することを特徴とする、板の圧延方向から幅方向ま
    での各角度方向における磁気特性が均一な無方向性電磁
    鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 Si+2×Al:2.0%以下を含有
    し、残部Feおよび不可避的不純物よりなる中間板厚ま
    で圧延されたストリップを焼鈍するに際し、100℃/
    秒以上の加熱速度でAc3 点以上の温度域に加熱した
    後、Ac3 点以上の温度域で1秒以下の焼鈍を施し、か
    つ100℃/秒以上の速度でAr3 点以下の温度域に冷
    却した後、最終製品板厚まで圧延を行い、その後そのま
    ま或いは打抜き加工を経た後、700℃以上の温度域で
    焼鈍することを特徴とする、板の圧延方向から幅方向ま
    での各角度方向における磁気特性が均一な無方向性電磁
    鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 ストリップの急速加熱および冷却処理
    が、ロール間で通電することにより急速加熱され、かつ
    ストリップが加熱された側のロールで冷却処理が行われ
    ることを特徴とする請求項1および2記載の無方向性電
    磁鋼板の製造方法。
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