JP3483265B2 - 磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気機器鉄心材料として
使用される、磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電
磁鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気機器、特に、無方向性電磁鋼
板がその鉄心材料として使用される回転機および中,小
型変圧器等の分野においては、世界的な電力・エネルギ
ー節減、さらには、フロンガス規制等の地球環境保全の
動きの中で、高効率化の動きが急速に広まりつつある。
このため、無方向性電磁鋼板に対しても、その特性向
上、すなわち高磁束密度かつ低鉄損化への要請がますま
す強まってきている。
【0003】周知のように、無方向性電磁鋼板において
は、これまで、低鉄損化の手段として一般に、電気抵抗
増大による渦電流損低減の観点から、SiあるいはAl
等の含有量を高める方法がとられてきた。しかし、この
方法では、反面、磁束密度の低下は避け得ないという問
題点があった。また、単に、SiあるいはAl等の含有
量を高めるのみではなく、C,S,N等の低減による高
純度鋼化、あるいは特開昭54−163720号公報に
記載されているBの添加等の化学成分的な処置や、仕上
焼鈍前の冷延圧下率を適正範囲に制御すること、あるい
は特開昭57−35626号公報に記載されているよう
な仕上焼鈍サイクルの工夫等の製造プロセス上の処置も
なされてきたが、いずれも、低鉄損化は図られても、磁
束密度についてはそれ程の効果はなく、磁束密度が高く
かつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板を製造できるには至ら
ず、無方向性電磁鋼板に対する前記の要請に応えること
はできなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記に鑑み本発明は、
磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造
方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、微量添加
元素を製造プロセス条件とその組み合わせで積極的に活
用し、製品板の集合組織を磁気的性質に望ましい(10
0)もしくは(110)集合組織に発達させ、かつ磁気
的性質に望ましくない(111)集合組織は抑制するこ
とにより、高磁束密度かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板が
得られないかとの観点から鋭意研究を積み重ねてきた。
その結果、微量添加元素として、鋼にSnを少量含有さ
せ、同時に、PまたはCuの一方もしくは両方を少量ず
つ含有させ、かつ熱延条件、特に熱延仕上温度とその後
の冷却条件を制御することにより、著しく磁束密度を高
くし、かつ鉄損を同時に低くできることを究明した。
【0006】本発明は上記の知見に基づきなされたもの
であり、その要旨は、重量%で、C:0.010%以
下、Si:0.1%以上2.0%以下、Mn:0.1%
以上1.5%以下、Sn:0.02%以上0.40%以
下を含有し、かつ、P:0.03%以上0.2%以下、
Cu:0.1%以上1.0%以下の1種または2種を含
有し、残部Feおよび不可避不純物元素より成る鋼を、
Ar3 変態点以上の温度で熱間圧延を終了し、引き続
き、Ar3 変態点からAr1 変態点までの温度域を平均
冷却速度:5℃/秒以下で冷却し、その後、1回または
中間焼鈍を挟んだ2回以上の冷間圧延を行った後、連続
焼鈍するところにある。また、他の要旨は、前記冷間圧
延後の連続焼鈍の後に、圧下率:2〜12%でスキンパ
ス圧延するところにある。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明の鋼成分の限定理由について述べる。Cは鉄損を高
める有害な成分で、磁気時効の原因ともなるので、0.
010%以下とする。
【0008】Siは前記のように電気抵抗を増大させて
渦電流損を低減することにより鉄損を低下させる作用の
ある成分であり、この作用を奏するためには0.1%以
上含有させる必要がある。一方、その含有量が増える
と、前記のように磁束密度が低下し、また冷延等の作業
性の劣化、さらにはコスト高ともなるので、2.0%以
下とする。
【0009】Mnも電気抵抗を高めて鉄損を低下させる
効果があり、このためには0.1%以上含有させる必要
がある。一方、その含有量が増えると、Siの場合と同
様に磁束密度が低下し、またコスト高をも招くので、
1.5%以下とする。
【0010】Snは、後述の熱延条件との組み合わせに
より、製品板の集合組織を磁気的性質に望ましい(10
0)もしくは(110)集合組織に発達させ、かつ磁気
的性質に望ましくない(111)集合組織を抑制するた
め、磁束密度を高くし、かつ鉄損を同時に低下させる作
用を有する。この作用を奏するためには0.02%以上
含有させる必要があり、一方、その含有量が増えても作
用は飽和し、むしろ仕上焼鈍時の結晶粒成長抑制等の悪
影響をもたらす場合もあり、またコスト高ともなるの
で、0.40%以下とする。
【0011】Pは上記のSnと複合含有させ、後述の熱
延条件との組み合わせで、製品板の集合組織を改善し、
これにより、磁束密度を高くし、かつ鉄損を同時に低下
させる作用を有する。この作用を奏するためには0.0
3%以上含有させる必要があり、一方、その含有量が増
えても製品板の脆性を招き、需要家での作業性、加工性
に問題が生じるので、0.2%以下とする。
【0012】CuもPと同様に、上記のSnとの複合含
有により、後述の熱延条件との組み合わせで、製品板の
集合組織を改善し、これにより、磁束密度を高くし、か
つ鉄損を同時に低下させる作用を有する。この作用を奏
するためには0.1%以上含有させる必要があり、一
方、その含有量が増えても熱間脆性等を招き、熱延作業
性を劣化させるので、1.0%以下とする。
【0013】上述の成分以外は鉄および不可避不純物元
素であるが、鋼の電気抵抗を高めて鉄損を低下させる目
的で、必要に応じてAlを添加してもよい。この場合、
Alは0.1%以上含有させる必要があり、一方、その
含有量が増えると磁束密度が低下するので、1.0%以
下とする。
【0014】また、需要家での歪取焼鈍時の窒化や酸化
を防止する目的で、必要に応じてBを添加してもよい。
このためには0.0003%以上含有させる必要があ
り、一方、その含有量が増えても、磁束密度の低下や熱
間脆性等を招くので、0.0060%以下とする。
【0015】前記成分から成る鋼は、転炉あるいは電気
炉等で溶製し、連続鋳造あるいは造塊後の分塊圧延によ
り鋼スラブとする。次いで、この鋼スラブは所望温度に
加熱後、熱間圧延する。この場合、熱間圧延の終了温度
はAr3 変態点以上とする。熱間圧延の終了温度がAr
3 変態点未満では、熱間圧延後にAr3 変態点からAr
1 変態点の温度域を通過させることが不可能となり、本
発明の特徴である高磁束密度かつ低鉄損の無方向性電磁
鋼板は得られない。
【0016】熱間圧延に引き続き、Ar3 変態点からA
1 変態点までの温度域を平均冷却速度:5℃/秒で冷
却する。この温度域の平均冷却速度が5℃/秒を超える
と、冷却後の熱延板の結晶粒径が微細となり、本発明の
特徴である高磁束密度かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板を
得ることに対して、むしろ逆効果をもたらすことにな
る。
【0017】すなわち、本発明においては、熱間圧延を
Ar3 変態点以上で終了し、引き続き、Ar3 変態点か
らAr1 変態点までの温度域を平均冷却速度:5℃/秒
以下で冷却することにより、冷間圧延前の素材の結晶方
位をランダム化しかつ結晶粒径を粗大化することが重要
である。尚、熱間圧延後、Ar3 変態点からAr1 変態
点までの温度域を平均冷却速度:5℃/秒以下に制御す
るためには、例えば、熱延捲取後のコイル自己保有熱を
利用した自己焼鈍、あるいは、熱延捲取前の保熱帯等を
用いればよい。
【0018】その後、1回の冷間圧延、または中間焼鈍
を挟んだ2回以上の冷間圧延により所定の板厚とされ、
再結晶および結晶粒成長のための連続仕上焼鈍を施す。
【0019】以上で無方向性電磁鋼板が製造されるが、
次いで、必要に応じてスキンパス圧延を圧下率:2〜1
2%で行い、これにより、需要化で所定の形状に打抜き
後に歪取焼鈍が施されるいわゆるセミプロセスタイプの
無方向性電磁鋼板が製造される。スキンパス圧延の圧下
率を2〜12%とするのは、2%未満では、素材に均一
に歪が導入されず、歪取焼鈍時に歪誘起結晶粒成長が十
分には生じないため、磁気特性、特に鉄損の向上が難し
いからであり、一方、12%を超えると、素材に均一に
歪は導入されるものの、結晶粒成長核が増大しすぎ、歪
取焼鈍後の結晶粒径の粗大化が飽和し、むしろ微細化に
向かう傾向となり、磁気特性が劣化するためである。
【0020】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。 (実施例1)C:0.0026%、Si:0.49%、
Mn:0.21%、Sn:0.28%、P:0.10%
を含有する鋼を、表1に示した熱間圧延終了温度で2.
8mm厚とし、引き続き、同表に示した平均冷却速度でA
3 変態点からAr1 変態点までの温度域を冷却し、そ
の後、0.50mm厚に冷間圧延した後、850℃で30
秒間の連続仕上焼鈍を施した。得られた製品板をエプス
タイン試料に切断し、磁気特性を測定した。その測定結
果を併せて同表に示した。尚、本実施例の鋼成分の場
合、Ar3 変態点は約950℃、Ar1 変態点は約87
0℃であった。表1から明らかのように、本発明法によ
れば、著しく磁束密度が高く、かつ鉄損が低い無方向性
電磁鋼板の製造が可能であることがわかる。
【0021】
【表1】
【0022】(実施例2)表2に示した成分の鋼を、9
30℃で熱間圧延を終了して2.5mm厚とし、引き続
き、Ar3 変態点からAr1 変態点までの温度域を平均
冷却速度:0.5℃/秒で冷却し、その後、0.50mm
厚に冷間圧延した後、875℃で20秒間の連続仕上焼
鈍を施した。得られた製品板からエプスタイン試料を採
取し、750℃×2時間の歪取焼鈍を施し、磁気特性を
測定した。その測定結果も併せて同表に示した。尚、表
2に示した成分の鋼の場合、Ar3 変態点は約870
℃、Ar1 変態点は約790℃であった。表2から明ら
かのように、本発明法によれば、著しく磁束密度が高
く、かつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造ができるこ
とが明らかである。
【0023】
【表2】
【0024】(実施例3)前記の実施例2で用いた鋼
を、熱間圧延後の冷却までは実施例2と同一条件で行
い、その後、0.55mm厚に冷間圧延した後、850℃
で40秒間、連続仕上焼鈍を施し、次いで、圧下率:9
%でスキンパス圧延を行い、0.50mm厚とした。その
後、エプスタイン試料を採取し、750℃×2時間の歪
取焼鈍を施した後、磁気特性を測定した。その測定結果
を表3に示す。表3より明らかのように、本発明法によ
れば、著しく磁束密度が高く、かつ鉄損が低い無方向性
電磁鋼板の製造が可能であることが明らかである。
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明法によれば、著し
く磁束密度が高く、かつ鉄損が低い、優れた磁気特性を
有する無方向性電磁鋼板が得られ、電気機器の高効率化
の動きの中で、その鉄心材料である無方向性電磁鋼板に
対してなされる要請に十分に応えることができ、その工
業的価値は極めて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−6220(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 8/12 C21D 9/46 501 C22C 38/00 - 38/60 H01F 1/16 - 1/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.010%以下、 Si:0.1%以
    上2.0%以下、 Mn:0.1%以上1.5%以下、 Sn:0.02%
    以上0.40%以下を含有し、かつ、 P :0.03%以上0.2%以下、Cu:0.1%以
    上1.0%以下の1種または2種を含有し、残部Feお
    よび不可避不純物元素より成る鋼を、Ar3 変態点以上
    の温度で熱間圧延を終了し、引き続き、Ar3 変態点か
    らAr1変態点までの温度域を平均冷却速度:5℃/秒
    以下で冷却し、その後、1回または中間焼鈍を挟んだ2
    回以上の冷間圧延を行った後、連続焼鈍することを特徴
    とする磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、 C :0.010%以下、 Si:0.1%以
    上2.0%以下、 Mn:0.1%以上1.5%以下、 Sn:0.02%
    以上0.40%以下を含有し、かつ、 P :0.03%以上0.2%以下、Cu:0.1%以
    上1.0%以下の1種または2種を含有し、残部Feお
    よび不可避不純物元素より成る鋼を、Ar3 変態点以上
    の温度で熱間圧延を終了し、引き続き、Ar3 変態点か
    らAr1変態点までの温度域を平均冷却速度:5℃/秒
    以下で冷却し、その後、1回または中間焼鈍を挟んだ2
    回以上の冷間圧延を行った後、連続焼鈍し、さらに2〜
    12%の圧下率でスキンパス圧延することを特徴とする
    磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造
    方法。
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JP4258918B2 (ja) * 1999-11-01 2009-04-30 Jfeスチール株式会社 無方向性電磁鋼板の製造方法
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KR101657849B1 (ko) * 2014-12-26 2016-09-20 주식회사 포스코 쾌삭성이 우수한 연자성 강재 및 그 제조방법
US20240295014A1 (en) 2021-02-19 2024-09-05 Nippon Steel Corporation Hot rolled steel sheet for non oriented electrical steel sheet, producing method of hot rolled steel sheet for non oriented electrical steel sheet, and producing method of non oriented electrical steel sheet

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