JP3387971B2 - 二方向の磁気特性が優れた静止機用電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

二方向の磁気特性が優れた静止機用電磁鋼板の製造方法

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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、特定の二方向の磁束密
度が極めて高く、鉄損が低い静止機用電磁鋼板の製造方
法に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、回転機用磁芯材料ばかりでなく、
静止機用磁芯材料としての電磁鋼板に対する品質向上の
要求は省エネルギー、騒音の観点から、益々強くなって
いる。電磁鋼板製造メーカーの側においても、この要望
に応えるべく鋭意電磁鋼板の磁気特性の向上のための研
究開発が進められている。一次再結晶を利用する電磁鋼
板の製造プロセスにおいて、鉄損値が低い製品を得るた
めには、従来、鋼をその溶製段階で高純度化する、鋼中
のSi含有量を多くする、仕上げ焼鈍において温度・時
間を十分に採る等の手段を用いて方向性がより少ない電
磁鋼板が製造されている。しかしながら、これらの技術
的手段によるときは、いわゆる無方向性となり、静止機
用には適していなかった。 【0003】この問題を解決するために、いわゆる一方
向性電磁鋼板を使用することが考えられるが、この場
合、製品の集合組織はいわゆるGossとなり、一方向性
(圧延方向)の磁性は極めて良好であるが、他の方向の
磁性は劣る。さらに、二次再結晶を利用するため非常に
高価である。最近、移動更新する冷却体表面によって凝
固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間
圧延して所定の厚さとした後、仕上げ焼鈍する無方向性
電磁鋼板を得る方法が開発された。本発明は、この方法
によって得られた鋳片を素材とする。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、静止機用鉄
芯材として極めて優れた、限られた二方向の鉄損が低
く、かつ、磁束密度が極めて高い電磁鋼板の製造方法を
提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、重量%で、Si≦4.0%、Al≦2.0%、か
つ(Si+2Al)>2.5%で残部:Fe及び不可避
的不純物からなる溶鋼(いわゆる非変態鋼)を、移動更
新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、
次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延して所定の厚さ(最終
板厚)とした後、仕上げ焼鈍する電磁鋼板の製造方法に
おいて、鋳片厚中心層での鋳片の表面に平行な{10
0}面強度が対ランダムで2.3倍以上で、かつ冷間圧
延に際し圧延率を43%以上50%未満とした二方向性
電磁鋼板の製造方法にある。 【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明者
等は、本発明における技術的課題を解決すべく鋭意検討
を重ねた結果、溶鋼から直接的に鋳造薄帯を得、鋳片厚
中心層での鋳片の表面に平行な{100}面強度を対ラ
ンダムで2.3倍以上とし、その後の冷間圧延率を43
〜50%とし、焼鈍することにより一次再結晶により限
られた二方向の特性が優れた電磁鋼板の製造方法を見い
だした。これによって限定された二方向の磁束密度が極
めて高く鉄損が良好な二方向性電磁鋼板を得ることに成
功した。 【0007】次に、成分系について説明すると、本発明
において、製品の機械特性の向上、磁気特性、耐錆性等
の向上或いは、その他の目的のために、Mn,P,B,
Ni,Cr,Sb,Sn,Cuを1種または、2種以上
含有させても本発明の効果は損なわれない。Cは、0.
012%以下であれば、本発明の目的を達成することが
できる。無方向性電磁鋼板の用途は、主に回転機であ
り、磁気特性の安定という観点からは、無方向性電磁鋼
板の使用中に磁気特性の劣化(磁気時効)を起こさない
ことが要求される。本発明では、凝固速度が速く必然的
に凝固後の冷却速度も速くなり、Cは鋼中で固溶し、電
気機器で使用中に磁気時効を生じる可能性があるため、
製品段階では、0.0030%以下とするべきである
が、鋳造時のCが、0.012%以下であれば、後工程
での脱炭が比較的容易であるので0.012%以下とす
る。 【0008】Sは、鋼の溶製段階で不可避的に混入する
元素であり、最終焼鈍での結晶粒成長の促進、製品板で
の磁区のピニング効果の減少のためにできるだけ低Sが
望まれる。このため、0.008%以下とすべきであ
る。Nは、S同様、鋼の溶製段階で不可避的に混入する
元素であり、最終焼鈍での結晶粒成長の促進、製品板で
の磁区のピニング効果の減少のためには、できるだけ低
Nが望まれる。0.006%を超える場合は、上記理由
に加えるに製品板で膨れ(気泡いわゆるブリスター)が
発生することがある。このため、N≦0.006%以下
とすべきである。 【0009】Siは、従来からよく知られているように
鋼板の固有抵抗を増加させ渦流損を低減するため添加さ
れる。4.0%を超えてSiを添加すると、加工性が極
端に劣化し冷間圧延を困難なものとする。AlもSi同
様には、鋼板の固有抵抗を増加させ渦流損を低減するた
め添加される。この目的のため従来から変態を有しない
無方向性電磁鋼板には、最大2.0%のAlが添加され
ている。さらに添加量を増加することは、原理的には可
能であるが、Si同様冷間圧延性を考慮して最大2.0
%とする。従って、本特許では、加工性を考慮して上限
を、変態の有無を考慮して下限を規定し、Si,Al範
囲を重量%で、Si≦4.0%、Al≦2.0%、かつ
(Si+2Al)>2.5%とする。変態を有する(S
i+2Al)≦2.5%の場合は、まだ本発明と同様な
現象は、確認されていない。 【0010】Mnは、その含有量が、0.1%より少な
いと製品の加工性が劣化するからまた、Sを無害化させ
るために添加される。しかしながら、Mnの添加量が、
2.0%を超えると製品の磁束密度が著しく劣化するか
らMn≦2.0%でなければならない。Pは、製品の打
ち抜き性を良好ならしめるために、0.1%までの範囲
内で添加される。P≦0.2%であれば、製品の磁気特
性の観点からは問題がない。Bは、Nの無害化のために
添加される。Nの量とのバランスが必要であるから最大
含有量を0.005%とする。極低窒素鋼を溶製すれ
ば、Nは添加の必要はない。 【0011】次に、本発明の製造プロセス条件につい
て、説明する。本発明者等は、移動更新する冷却体表面
によって凝固せしめて得られる鋳造鋼帯を、鋳片厚中心
層での鋳片の表面に平行な{100}面強度を対ランダ
ムで2.3倍以上とし、冷延圧下率を43%以上50%
未満とすることにより、限られた方向の磁気特性が向上
することを見いだした。 【0012】この理由は未だ定かではないが、以下に発
明者等の推定を述べる。移動更新する冷却体表面で非変
態成分系電磁鋼の鋳片を得る場合、ある冷却速度(凝固
速度)以上の時、鋳造時の組織は、いわゆる柱状晶(主
方位{100}〈0vw〉となる。冷間圧延後、この
柱状晶は、43%〜50%の比較的軽度の圧下率では、
45度キューブ({100}〈011〉)となり、この
冷延集合組織を焼鈍すると、歪の蓄積されやすいこの4
5度キューブが再結晶粒成長しやすくなり、再結晶集合
組織として45度キューブが得られる。 【0013】また、この冷延圧延率の範囲は、鋳造組織
(鋳片の集合組織を含む)に強く依存する。即ち、柱状
晶の発達度合いに依ることも、見いだした。このよう
に、冷延圧下率を43%以上50%未満では、仕上げ焼
鈍後に、主方位が{100}〈011〉となり、これは
静止機器に適している。ただし、回転機に用いること
を、妨げるものではない。冷延圧下率が50%以上の高
い場合は、鋳造後の集合組織(柱状晶)は破壊され、最
終焼鈍後の集合組織は、移動更新する冷却体表面で得ら
れる鋳片の特徴を失い、仕上げ焼鈍後の集合組織は、従
来の連続鋳造+熱延法の場合と同様のものとなる。 【0014】図1に移動更新する冷却体表面によって凝
固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を冷間
圧延して所定の厚さとした後、仕上げ焼鈍する無方向性
電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延率と方向別の磁
束密度(B50(T))の関係を示した。この場合の鋳片
厚中心層での鋳片の表面に平行な対ランダム{100}
面強度は4.5であった。 【0015】また、鋳片中心層の対ランダム{100}
強度を2.3以上とする手段は次に記すように、数々考
案されているが、本発明では、その手段は問わない。 【0016】鋳片の中心層の{100}強度を2.3以
上とする方法としては、例えば、 ΔT(溶湯の過熱度)を大きくする(方法としては、
鋳込み温度を上げる)、 凝固部での抜熱の効率化で凝固時の望ましい集合組織
を得、さらに、 凝固直後の急速冷却で望ましい集合組織を室温まで凍
結すること等が考えられる。具体的には、 では、溶湯鋳造時の温度を上げる。 では、 ・移動更新する冷却体表面の材質を熱伝導度の高いもの
を使用する ・移動更新する冷却体の冷却を水等で強制的に行う ・移動更新する冷却体表面を抜熱速度の大きい形状にす
る ・鋳造の雰囲気ガスとして熱伝導度の高い不活性ガスを
使用する ・液面を力学的に移動更新する冷却体表面に抑えつけて
抜熱速度を大きくする方法等が考えられる。 では、凝固直後での強水冷、強ガス冷却等が考えられ
る。 【0017】 【実施例】以下、本発明の実施態様を述べる。表1の成
分の溶鋼(残部Fe及び不可避的不純物からなる)を移
動更新する冷却体表面にて凝固せしめて直接0.60,
0.70,1.0,1.5mm及び2.0mmの鋼帯を得
た。その後、酸洗を施し、0.40,0.45,0.5
0mm及び0.70mmの厚みに冷間圧延をした。冷間圧延
された鋼板を脱脂し、連続焼鈍炉にて、H2 =30%、
2 =70%のdry 雰囲気で975℃で30秒間焼鈍し
た(必要で応じて脱炭条件とした)。その後、磁気特性
(22.5度毎の平均)をエプシュタイン法にて測定し
表1に併記した。ちなみに、番,と同一ヒートで
あるは、液面を力学的に移動更新する冷却体表面に
抑えつける方法(溶鋼接触制限板の使用)で、は、通
常の方法(溶鋼接触制限板の不使用)で鋳造した 【0018】 【表1】【0019】このように移動更新する冷却体表面によっ
て凝固せしめて鋳造鋼帯とし、次いで、該当鋳造鋼帯を
冷間圧延して所定の厚さとした後、仕上げ焼鈍する無方
向性電磁鋼板の製造方法において、冷間圧延に際し圧延
率を43%以上50%未満とすることにより、極めて優
れた二方向の磁性が優れた電磁鋼板が得られる。 【0020】さらに、図に実施例のの仕上げ焼鈍後
集合組織を示す。冷延圧下率は43%である。理想的な
45度キューブが発現している。 【0021】 【発明の効果】溶鋼の急冷凝固により、特定の二方向の
磁気特性が極めて良好な静止器用電磁鋼板を製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】冷間圧延率とB50の関係を示す図である。 【図2】仕上げ焼鈍後材の{100}正極点図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−81951(JP,A) 特開 昭60−21328(JP,A) 特開 平5−33062(JP,A) 特開 昭57−32326(JP,A) 特開 平2−156024(JP,A) 特開 平6−306467(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 B21B 3/02 B22D 11/06 330 H01F 1/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量%で Si≦4.0%、 Al≦2.0% かつ (Si+2Al)>2.5% 残部:Fe及び不可避的不純物からなる溶鋼を、移動更
    新する冷却体表面によって凝固せしめて鋳造鋼帯とし、
    次いで、該当鋳造鋼帯を冷間圧延し仕上げ焼鈍する電
    磁鋼板の製造において、溶鋼を、移動更新する冷却体表
    面によって凝固せしめた鋳造鋼帯とする場合の鋳片厚中
    心層での鋳片の表面に平行な{100}面強度が対ラン
    ダムで2.3倍以上とし、かつ冷間圧延に際し圧延率を
    43%以上50%未満とすることを特徴とする{10
    0}〈011〉集合組織の二方向の磁気特性が優れた静
    止機用電磁鋼板の製造方法。
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