JP3449426B2 - 鉄損の小さい大型回転機用無方向性電磁鋼板 - Google Patents
鉄損の小さい大型回転機用無方向性電磁鋼板Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁鋼板、特に鉄損の
小さい大型回転機用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、モータやトランス
等の鉄芯に使用されるが、Siを多く含む高級グレードの
無方向性電磁鋼板は、特に大型機器に使用されるため、
特に鉄損が低いことが要求される。今日、例えば水車発
電機などの大型回転機用としては板厚 0.5mmの材料で鉄
損W15/50 2.6以下が求められており、しかもそのような
用途にはコイル状の形態で加工作業が行われるため冷間
加工 (例: 冷間圧延) が不可避である。かかるすぐれた
材料の開発が待たれている。 【０００３】従来より、この低鉄損の特性を実現するた
めに採用されている手段は、電磁鋼板の固有抵抗を高め
る元素であるSi、Al、Mn等を添加する方法が一般的で、
それらの元素のうちで特にSiとAlは鉄損低減の効果が大
きく、一般的にはSiを3.2 ％程度、Alを0.6 ％程度添加
したものが高級グレードの無方向性電磁鋼板として製造
されている。 【０００４】ところがSiを3.5 ％超えて添加すると鋼の
遷移温度が室温より高くなり、冷間圧延時に破断するト
ラブルが多発する。そこで一般的にはSiを3.2 ％程度に
抑制して製造している。 【０００５】一方、Alの場合、Si同様に固有抵抗を高め
る効果があるものの、製鋼時に歩留がSiより低く、また
合金媒溶剤としてのコストも高いため、添加量を抑制し
てある。Alは固有抵抗を高める他に鋼中のＮを固定する
役割を果たすため、0.2 ％以上添加する。0.2 ％未満で
はＮの固定に不十分で通常1.5 ％Si〜2.5 ％Siを含む鋼
の場合はAlを0.3 ％程度含有させ、また2.5 ％Siを超え
るものについては0.6％Al程度含有させている。 【０００６】遷移温度はSiのみでなくAlも上昇させる効
果があるため、3.2 ％程度のSiを添加すると、Alは0.6
％が限界となる。一方、従来より特開昭57−35626 号公
報、特開昭53−14609 号公報、特開昭59−74258 号公報
などに記載されているように、Alを1.0 ％を超えて含有
させると、冷間圧延時に破断しやすくなることが指摘さ
れている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、冷間加工が可能で鉄損をさらに一層低減した無方向
性電磁鋼板を提供することである。本発明の具体的な目
的は、大型回転機用に使用する鋼板であって、冷間加工
が可能であるとともに、鉄損W15/50を2.6 以下 (板厚
0.5mm) としてさらに一層低減した無方向性電磁鋼板を
提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべく
本発明者らは種々検討を重ねた結果、Alの添加量を増大
させることによって低鉄損特性を実現させることが有利
であることに着目して、Al量を増大させたときの冷間圧
延性の劣化を阻止する手段について解明を重ねた。 【０００９】これらの研究開発の結果、本発明者らは、
鋼中に不可避不純物として従来それぞれ0.006 ％、0.00
5 ％、そして0.005 ％程度含まれているＳ、Ｎ、そして
酸素を例えばそれぞれ0.0020％以下、0.0030％以下、0.
0030％以下にまで低減することによって冷間圧延性の劣
化を阻止でき、例えば50％以上の冷間加工を可能とし、
しかも、Al、Si配合量の増大化を図ることができ、しか
も、そのようなSi、Alの増大による鉄損低減と不純物抑
制による磁気特性改善効果とが相まって、予想外にも、
相乗的なすぐれた鉄損低減効果が得られることを知り、
本発明を完成した。 【００１０】ここに、本発明の要旨とするところは、重
量％で、Ｃ：0.005 ％以下、Si：1.5 〜4.0 ％、Al：1.
0 ％超3.0 ％以下、かつSi＋Alで5.0 ％以下、Mn：0.2
〜0.80％、残部：不可避的不純物とFeより成り、不純物
のうちＳ、Ｎ、酸素をそれぞれＳ≦0.0020％、Ｎ≦0.00
30％、酸素≦0.0030％に抑えた鋼組成を有し、50％以上
の冷間加工によって板厚さ0.1〜1.0mm としたことを特
徴とする、1000℃×60秒焼鈍後の鉄損W15/50が2.6W/kg
以下 (板厚0.5mm)の大型回転機用無方向性電磁鋼板であ
る。 【００１１】好適態様によれば、本発明は上記鋼組成を
有するとともに50％以上の冷間加工によって得られる板
厚 0.1〜1.0 mm、一般には 0.7〜0.3 mmであって、0.5
mmの板厚の時鉄損W15/50 2.6 W/kg 以下とした大型回転
機用の無方向性電磁鋼板である。 【００１２】 【作用】このように、本発明にあってはこれまで余り着
目されることがなかった不純物の更なる低減を図ること
で予想外の相乗的作用効果を利用するものである。かか
る不純物の低減に関しては、近年の製鋼技術の進歩 (例
えばRH等の真空脱ガス処理およびRH槽内での脱硫処理)
により、高清浄鋼の溶製が可能となり、Ｓ、Ｎ、Ｃ、Ｏ
等の不純元素を極めて低くすることが可能となった。本
発明はかかる作用を利用するのであって、かかる不純物
低減効果と近年の冷間圧延技術の向上によって、従来不
可能とされたAlの添加量が１％を超えても容易に冷間圧
延できるようにするとともに、加えて、不純物元素の低
減で、磁気特性、特に鉄損も低くなり高級グレードの製
造も可能となった。特に、本発明によってはじめて大型
回転機用の無方向性電磁鋼板が得られるのである。本発
明において各組成成分の限定理由は以下の通りである。
なお、本明細書において特に断りがない限り、「％」は
重量％である。 【００１３】Ｃ:Ｃは鋼中に不可避的に存在するが、磁
気特性改善のためには少ないほうが好ましい。特に、余
り多いと、磁気時効を起こすため、本発明では0.005 ％
以下に制限する。好ましくは0.003 ％以下である。 【００１４】Si:Siは電磁鋼板の固有抵抗を高める作用
を有する合金元素である。磁気特性を確保するため、1.
5 ％以上添加する。しかし、本発明にあっても4.0 ％超
になると冷間圧延できなくなるので4.0 ％以下に制限す
る。好ましくは、Si: 2.0 〜3.1％である。 【００１５】sol.Al:Alは磁気特性を改善するために1.0
％超3.0 ％以下添加する。特に1.0 ％を超える添加量
で良好な磁気特性が得られる。３.0％を超えると冷間圧
延できなくなる。好ましくは、sol.Al: 1.05〜2.00％で
ある。しかし、Si＋Alで5.0 ％を超えると冷間圧延が困
難となる。 【００１６】Mn：Mnは磁気特性を改善するのに有効な元
素である。本発明ではMnは0.80％以下である。 【００１７】Ｓ、Ｎ、酸素:これらの不純物元素は本発
明にあっては磁気特性改善のために極く少量に制限す
る。すなわち、Ｓ≦0.0020％、Ｎ≦0.0030％、そして酸
素≦0.0030％である。下限は技術的に可能な限りゼロに
近い方が好ましい。すでに述べたように、このように不
純物を低減する手段としては、真空脱ガス処理が挙げら
れる。その他、Ca処理によっても極低量とすることがで
きる。 【００１８】本発明において行われる冷間加工は特に制
限ないが、磁気特性確保の観点からは冷間圧延を行い、
そのときの圧下率は合計で50％以上とするのが好まし
い。次に、本発明の作用効果について実施例によってさ
らに具体的に説明する。 【００１９】 【実施例】 (実施例)表１の成分系の鋼を溶製し、連続鋳造により厚
さ227 mm×幅1100mmの鋳片に造塊後、通常の方法により
熱間圧延を実施した。できた熱延コイル (厚さ2.3 mm×
幅1000mm) を1000℃で２分間の連続焼鈍・酸洗後、冷間
圧延により0.5 mm厚の冷延コイルを製造した。かかるコ
イルを1000℃で１分間の連続焼鈍により仕上焼鈍を行
い、引続き表面に通常の方法にて絶縁被膜を形成した。
得られた鋼板の磁気特性はJIS C 2550 (1986) に定めら
れた方法により測定したところ、鉄損 W15/50 は2.4 〜
2.6 W/kg (板厚: 0.5 mm) を示した。 【００２０】(比較例)表１の成分系のの鋼を溶製し、連
続鋳造により厚さ227 mm×幅1100mmの鋳片に造塊後、通
常の方法により熱間圧延を実施した。できた熱延コイル
を酸洗後、800 ℃で10時間水素雰囲気中でバッチ焼鈍
し、冷間圧延により0.5 mm厚の冷延コイルを製造した。
かかるコイルを1000℃で１分間の連続焼鈍により仕上焼
鈍を行い、引続き表面に通常の方法にて絶縁被膜を形成
した。 【００２１】得られた鋼板の磁気特性はJIS C 2550 (19
86) に定められた方法により測定したところ、鉄損 W
15/50 は2.8 W/kg (板厚 : 0.5mm) を示した。本発明例
と比較して鉄損は(2.8−2.6 ＝)0.2 W/kg だけ相違する
が、これは全鉄損の約１割に相当し、その差違は著し
い。表１には冷間加工性の評価とともに各例の鉄損値を
まとめて示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】 【発明の効果】このように、本発明によればSi:1.5％以
上4.0 ％未満、Al:1.0％以上3.0 ％未満としても冷間加
工は可能であって、しかも鉄損は鉄損W15/50を2.6 W/kg
以下 (板厚 0.5mm) となり、特に大型回転機用に優れた
材料を提供できるのであって、その実用上の意義は大き
い。
小さい大型回転機用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、モータやトランス
等の鉄芯に使用されるが、Siを多く含む高級グレードの
無方向性電磁鋼板は、特に大型機器に使用されるため、
特に鉄損が低いことが要求される。今日、例えば水車発
電機などの大型回転機用としては板厚 0.5mmの材料で鉄
損W15/50 2.6以下が求められており、しかもそのような
用途にはコイル状の形態で加工作業が行われるため冷間
加工 (例: 冷間圧延) が不可避である。かかるすぐれた
材料の開発が待たれている。 【０００３】従来より、この低鉄損の特性を実現するた
めに採用されている手段は、電磁鋼板の固有抵抗を高め
る元素であるSi、Al、Mn等を添加する方法が一般的で、
それらの元素のうちで特にSiとAlは鉄損低減の効果が大
きく、一般的にはSiを3.2 ％程度、Alを0.6 ％程度添加
したものが高級グレードの無方向性電磁鋼板として製造
されている。 【０００４】ところがSiを3.5 ％超えて添加すると鋼の
遷移温度が室温より高くなり、冷間圧延時に破断するト
ラブルが多発する。そこで一般的にはSiを3.2 ％程度に
抑制して製造している。 【０００５】一方、Alの場合、Si同様に固有抵抗を高め
る効果があるものの、製鋼時に歩留がSiより低く、また
合金媒溶剤としてのコストも高いため、添加量を抑制し
てある。Alは固有抵抗を高める他に鋼中のＮを固定する
役割を果たすため、0.2 ％以上添加する。0.2 ％未満で
はＮの固定に不十分で通常1.5 ％Si〜2.5 ％Siを含む鋼
の場合はAlを0.3 ％程度含有させ、また2.5 ％Siを超え
るものについては0.6％Al程度含有させている。 【０００６】遷移温度はSiのみでなくAlも上昇させる効
果があるため、3.2 ％程度のSiを添加すると、Alは0.6
％が限界となる。一方、従来より特開昭57−35626 号公
報、特開昭53−14609 号公報、特開昭59−74258 号公報
などに記載されているように、Alを1.0 ％を超えて含有
させると、冷間圧延時に破断しやすくなることが指摘さ
れている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、冷間加工が可能で鉄損をさらに一層低減した無方向
性電磁鋼板を提供することである。本発明の具体的な目
的は、大型回転機用に使用する鋼板であって、冷間加工
が可能であるとともに、鉄損W15/50を2.6 以下 (板厚
0.5mm) としてさらに一層低減した無方向性電磁鋼板を
提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべく
本発明者らは種々検討を重ねた結果、Alの添加量を増大
させることによって低鉄損特性を実現させることが有利
であることに着目して、Al量を増大させたときの冷間圧
延性の劣化を阻止する手段について解明を重ねた。 【０００９】これらの研究開発の結果、本発明者らは、
鋼中に不可避不純物として従来それぞれ0.006 ％、0.00
5 ％、そして0.005 ％程度含まれているＳ、Ｎ、そして
酸素を例えばそれぞれ0.0020％以下、0.0030％以下、0.
0030％以下にまで低減することによって冷間圧延性の劣
化を阻止でき、例えば50％以上の冷間加工を可能とし、
しかも、Al、Si配合量の増大化を図ることができ、しか
も、そのようなSi、Alの増大による鉄損低減と不純物抑
制による磁気特性改善効果とが相まって、予想外にも、
相乗的なすぐれた鉄損低減効果が得られることを知り、
本発明を完成した。 【００１０】ここに、本発明の要旨とするところは、重
量％で、Ｃ：0.005 ％以下、Si：1.5 〜4.0 ％、Al：1.
0 ％超3.0 ％以下、かつSi＋Alで5.0 ％以下、Mn：0.2
〜0.80％、残部：不可避的不純物とFeより成り、不純物
のうちＳ、Ｎ、酸素をそれぞれＳ≦0.0020％、Ｎ≦0.00
30％、酸素≦0.0030％に抑えた鋼組成を有し、50％以上
の冷間加工によって板厚さ0.1〜1.0mm としたことを特
徴とする、1000℃×60秒焼鈍後の鉄損W15/50が2.6W/kg
以下 (板厚0.5mm)の大型回転機用無方向性電磁鋼板であ
る。 【００１１】好適態様によれば、本発明は上記鋼組成を
有するとともに50％以上の冷間加工によって得られる板
厚 0.1〜1.0 mm、一般には 0.7〜0.3 mmであって、0.5
mmの板厚の時鉄損W15/50 2.6 W/kg 以下とした大型回転
機用の無方向性電磁鋼板である。 【００１２】 【作用】このように、本発明にあってはこれまで余り着
目されることがなかった不純物の更なる低減を図ること
で予想外の相乗的作用効果を利用するものである。かか
る不純物の低減に関しては、近年の製鋼技術の進歩 (例
えばRH等の真空脱ガス処理およびRH槽内での脱硫処理)
により、高清浄鋼の溶製が可能となり、Ｓ、Ｎ、Ｃ、Ｏ
等の不純元素を極めて低くすることが可能となった。本
発明はかかる作用を利用するのであって、かかる不純物
低減効果と近年の冷間圧延技術の向上によって、従来不
可能とされたAlの添加量が１％を超えても容易に冷間圧
延できるようにするとともに、加えて、不純物元素の低
減で、磁気特性、特に鉄損も低くなり高級グレードの製
造も可能となった。特に、本発明によってはじめて大型
回転機用の無方向性電磁鋼板が得られるのである。本発
明において各組成成分の限定理由は以下の通りである。
なお、本明細書において特に断りがない限り、「％」は
重量％である。 【００１３】Ｃ:Ｃは鋼中に不可避的に存在するが、磁
気特性改善のためには少ないほうが好ましい。特に、余
り多いと、磁気時効を起こすため、本発明では0.005 ％
以下に制限する。好ましくは0.003 ％以下である。 【００１４】Si:Siは電磁鋼板の固有抵抗を高める作用
を有する合金元素である。磁気特性を確保するため、1.
5 ％以上添加する。しかし、本発明にあっても4.0 ％超
になると冷間圧延できなくなるので4.0 ％以下に制限す
る。好ましくは、Si: 2.0 〜3.1％である。 【００１５】sol.Al:Alは磁気特性を改善するために1.0
％超3.0 ％以下添加する。特に1.0 ％を超える添加量
で良好な磁気特性が得られる。３.0％を超えると冷間圧
延できなくなる。好ましくは、sol.Al: 1.05〜2.00％で
ある。しかし、Si＋Alで5.0 ％を超えると冷間圧延が困
難となる。 【００１６】Mn：Mnは磁気特性を改善するのに有効な元
素である。本発明ではMnは0.80％以下である。 【００１７】Ｓ、Ｎ、酸素:これらの不純物元素は本発
明にあっては磁気特性改善のために極く少量に制限す
る。すなわち、Ｓ≦0.0020％、Ｎ≦0.0030％、そして酸
素≦0.0030％である。下限は技術的に可能な限りゼロに
近い方が好ましい。すでに述べたように、このように不
純物を低減する手段としては、真空脱ガス処理が挙げら
れる。その他、Ca処理によっても極低量とすることがで
きる。 【００１８】本発明において行われる冷間加工は特に制
限ないが、磁気特性確保の観点からは冷間圧延を行い、
そのときの圧下率は合計で50％以上とするのが好まし
い。次に、本発明の作用効果について実施例によってさ
らに具体的に説明する。 【００１９】 【実施例】 (実施例)表１の成分系の鋼を溶製し、連続鋳造により厚
さ227 mm×幅1100mmの鋳片に造塊後、通常の方法により
熱間圧延を実施した。できた熱延コイル (厚さ2.3 mm×
幅1000mm) を1000℃で２分間の連続焼鈍・酸洗後、冷間
圧延により0.5 mm厚の冷延コイルを製造した。かかるコ
イルを1000℃で１分間の連続焼鈍により仕上焼鈍を行
い、引続き表面に通常の方法にて絶縁被膜を形成した。
得られた鋼板の磁気特性はJIS C 2550 (1986) に定めら
れた方法により測定したところ、鉄損 W15/50 は2.4 〜
2.6 W/kg (板厚: 0.5 mm) を示した。 【００２０】(比較例)表１の成分系のの鋼を溶製し、連
続鋳造により厚さ227 mm×幅1100mmの鋳片に造塊後、通
常の方法により熱間圧延を実施した。できた熱延コイル
を酸洗後、800 ℃で10時間水素雰囲気中でバッチ焼鈍
し、冷間圧延により0.5 mm厚の冷延コイルを製造した。
かかるコイルを1000℃で１分間の連続焼鈍により仕上焼
鈍を行い、引続き表面に通常の方法にて絶縁被膜を形成
した。 【００２１】得られた鋼板の磁気特性はJIS C 2550 (19
86) に定められた方法により測定したところ、鉄損 W
15/50 は2.8 W/kg (板厚 : 0.5mm) を示した。本発明例
と比較して鉄損は(2.8−2.6 ＝)0.2 W/kg だけ相違する
が、これは全鉄損の約１割に相当し、その差違は著し
い。表１には冷間加工性の評価とともに各例の鉄損値を
まとめて示す。 【００２２】 【表１】 【００２３】 【発明の効果】このように、本発明によればSi:1.5％以
上4.0 ％未満、Al:1.0％以上3.0 ％未満としても冷間加
工は可能であって、しかも鉄損は鉄損W15/50を2.6 W/kg
以下 (板厚 0.5mm) となり、特に大型回転機用に優れた
材料を提供できるのであって、その実用上の意義は大き
い。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22C 38/00,38/06
H01F 1/18
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：0.005 ％以下、Si：1.5 〜4.0 ％、 Al：1.0 ％超3.0 ％以下、かつSi＋Alで5.0 ％以下、 Mn：0.2 〜0.80％、 残部：不可避的不純物とFe より成り、不純物のうちＳ、Ｎ、酸素をそれぞれＳ≦0.
0020％、Ｎ≦0.0030％、酸素≦0.0030％に抑えた鋼組成
を有し、50％以上の冷間加工によって板厚さ0.1〜1.0mm
としたことを特徴とする、1000℃×60秒焼鈍後の鉄損W
15/50が2.6W/kg以下 (板厚0.5mm)の大型回転機用無方向
性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03680293A JP3449426B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 鉄損の小さい大型回転機用無方向性電磁鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03680293A JP3449426B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 鉄損の小さい大型回転機用無方向性電磁鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06248398A JPH06248398A (ja) | 1994-09-06 |
| JP3449426B2 true JP3449426B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=12479922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03680293A Expired - Lifetime JP3449426B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 鉄損の小さい大型回転機用無方向性電磁鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449426B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024070489A1 (ja) * | 2022-09-30 | 2024-04-04 | 日本製鉄株式会社 | 無方向性電磁鋼板および無方向性電磁鋼板の製造方法 |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP03680293A patent/JP3449426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06248398A (ja) | 1994-09-06 |
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