JP3531779B2 - 磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法及び磁気異方性の小さな低級電磁鋼板 - Google Patents
磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法及び磁気異方性の小さな低級電磁鋼板Info
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Description
型モーター等の鉄心材料として好適な安価で磁気異方性
の小さな低級電磁鋼板の製造方法に関する。
異方性が小さいという特徴を活かしてモーター等の回転
機の鉄心材料に多く用いられており、磁気特性として鉄
損と磁束密度が重視される。近年、これらの無方向性電
磁鋼板に対する品質向上の要求は、電気機器の省電力、
高効率、小型化の観点から益々強くなってきている。周
知のごとく、電磁鋼板としてはSi添加等により磁気特性
を向上させたものが一般的であるが、家電用または小型
の汎用モータ等では、稼働時間が短く、負荷も小さいこ
とから、それほどの低鉄損材は必要としない。このよう
な家電用または小型の汎用モータ等に用いられる電磁鋼
板としては、経済性と電磁特性とのかねあいが重視され
てきており、ある程度の鉄損の上昇を許容した安価な低
級電磁鋼板(本明細書においては、鉄損W15/50 が8〜
11W/Kgの電磁鋼板のことをいう)が求められている。
ー80527号公報には、C:0.015 〜0.08%、Si:0.
05%以下、Al:0.005 〜0.040 %、Al/N:3 以上のAl
キルド鋼を1150℃以下に加熱し、熱延、冷延、連続焼鈍
後に過時効処理を350 〜500℃で2 〜10分行うことが開
示されている。
は、C:0.005 〜0.08%、sol.Al:0.002 〜0.080 %を
含有する鋼材を、熱延仕上げ温度640 〜860 ℃、巻取り
温度600 〜760 ℃で熱延することが開示されている。
C:0.006 〜0.08%、Si:1.5 %以下を含有する鋼板
を、連続焼鈍後に450 〜750 ℃の急冷開始温度から、10
00℃/sec を超える冷却速度で急冷開始し、次いで300
〜550 ℃にて60秒以上の過時効処理を行うことが開示さ
れている。
磁鋼板には、磁気異方性が少なく、板面のあらゆる方向
の平均値の磁気特性が均一であることが求められてい
る。従って、回転機器を対象とした鋼板の鉄損、磁束密
度の評価方法としては、その励磁状態に近いリング試料
での磁気特性の評価が適切であり、この試験法で良好な
特性が得られることが重要である。
は、圧延方向と圧延直角方向からエプスタイン試料を採
取して測定するJISーC2550法では目標特性が得
られても、リング試料により測定した場合には必ずしも
良好な特性が得られない。
特性が得られる無方向性電磁鋼板の開発が進められてい
るが、上述のようなC:0.01%以上を含む電磁鋼板につ
いてはこれまで検討されておらず、従来技術では充分で
はない。
になされたもので、磁気異方性の小さな低級無方向性電
磁鋼板の製造方法、及び磁気異方性の小さな低級無方向
性電磁鋼板を提供することを目的としている。
C:0.01〜0.05%、Si:0.05〜0.3 %、Al:0.004%以下
(0を含む)、Mn:0.1 〜0.5 %、S :0.01%以下(0
を含む)、Ti:0.005%以下(0を含む)、Nb:0.001
%以下(0を含む)、残部実質的にFeからなるスラブを
加熱後、Ar3 変態点以上の仕上げ温度で熱間圧延し、つ
いで、700 〜630 ℃で巻き取り、その後冷間圧延し、連
続焼鈍において仕上げ焼鈍後の冷却を冷却速度を20℃/
sec 以下で行うことを特徴とする磁気異方性の小さな低
級電磁鋼板の製造方法、及びこの方法によって製造され
る磁気異方性の小さな低級電磁鋼板によって解決され
る。ここに、「低級電磁鋼板」とは、前述のように鉄損
W15 /50 が8〜11W/Kgの電磁鋼板のことをいう。ま
た、「残部実質的にFeからなる」というのは、Feの他に
不可避不純物及び本発明の作用効果に実質的に影響を与
えない微量の他の元素を含みうることをいう。
方性の小さな低級電磁鋼板を得るために、Alを添加しな
いSiキルド鋼をベースに鋼成分、熱延条件、焼鈍条件の
観点から種々実験、検討を行った。
/kgクラスの低級材における磁束密度の安定性向上およ
びリング特性を向上するために、初めに熱延条件の検討
を行った。
下)の低Si鋼では、磁束密度向上やゲージ変動低減のた
めに、熱延仕上げ温度は、Ar3 変態点以下のα域とされ
てきた。また、上述のような0.01%以上の炭素を含有す
る電磁鋼板の熱間圧延においても熱延仕上げ温度はα域
とされている。この理由は、熱延仕上げ温度をAr3 変態
点以上にすると、熱延組織が細粒化し粒界から核発生す
る(111)粒が増加するために磁束密度が低下すると
されているためである。
/50 )が8〜11W/kgクラスの低級電磁鋼板の製造方法
を詳細に検討し、0.01%以上の炭素を含有する電磁鋼板
の磁気異方性の改善には、熱延仕上げ温度はAr3 変態点
以上のγ域仕上げが有効であること、磁束密度は巻き取
り温度の適正化により安定向上することを見出した。以
下に実験結果を述べる。
%、Mn:0.25%、S :0.003 %を含有する鋼を溶製し、
仕上げ温度を760 ℃〜890 ℃、巻き取り温度を580 ℃〜
700 ℃の範囲で熱間圧延し板厚2.5mm 厚とした。酸洗
後、冷間圧延にて0.5mm 厚とした後、720 ℃で1 分間の
連続焼鈍を行った。焼鈍板より外径45mm- 内径33mmのリ
ング試料を打ち抜き、5 枚重ねにより磁気特性を測定し
た。
(リング磁束密度B50、リング鉄損W15/50 )の関係を
示す。図1、図2のデータにおける巻き取り温度は650
℃〜680 ℃の範囲である。熱延仕上げ温度がAr3 変態点
以上になるとリング磁束密度が向上し、鉄損は低減す
る。なお、この鋼のAr3 変態点は852 ℃であった。この
ように低炭素系の電磁鋼板では、仕上げ温度をAr3 変態
点以上にすると、リング磁気特性が改善される。
である860 ℃〜880 ℃の範囲として、リング磁束密度に
及ぼす巻き取り温度の依存性を調査した結果を示すもの
である。巻き取り温度が630 ℃以下になると磁束密度が
低下する。これは、熱延板粒径が小さくなるためである
と考えられる。また、巻取り温度が700 ℃以上でもリン
グ磁束密度は大きくなるが、鋼板表層のスケール生成量
が多くなり、酸洗性が著しく劣化するので、巻き取り温
度の上限は700 ℃とする。
電磁鋼板は、従来の0.005 %以下の極低炭素系の電磁鋼
板と比較すると、粒成長性が著しく劣化するためにγ域
仕上げによる微細化の影響は小さく、むしろ圧延加工後
の変態点通過による集合組織の改善効果が大きくなる。
従って、仕上げ温度と巻き取り温度の最適な組み合わせ
により、リング特性を向上することが可能になる。
連続焼鈍による仕上げ焼鈍を行う。仕上げ焼鈍における
焼鈍温度は所望とする鉄損に応じて650 〜820 ℃の範囲
で実施し、W15/50 を8〜11W/kgとする。ところが、
本願で対象とする0.01%以上の炭素を含有する電磁鋼板
では、焼鈍後の炭素の存在状態により時効が起こり鉄損
が大きく劣化する。そこで、均熱後の冷却速度の制御に
より炭素の存在状態を変化させて磁気時効との関係を調
査した。以下に実験結果を示す。
Mn:0.25%、S:0.003 %を含有する鋼を、仕上げ温度
875 ℃、巻き取り温度660 ℃で熱間圧延し、冷間圧延に
て0.5mm 厚とした後、720 ℃で1 分間の均熱焼鈍後に、
冷却速度を5 ℃/sec、10℃/sec、20℃/sec、50℃/sec、
100 ℃/secとした焼鈍板をそれぞれ作製した。各焼鈍板
より外径45mm、内径33mmのリング試料を打ち抜き、5 枚
重ねにより時効処理前のリング鉄損W1 (W15/50 )を
測定した。次に、200 ℃×100 時間の時効熱処理を施
し、時効処理後のリング鉄損W2 (W15/50 )を測定し
た。なお、時効による鉄損劣化率(ΔW15/50 )は、以
下の(1)式より求めた。
15/50 )との関係を示す。
以下にすると、時効による鉄損劣化率(ΔW15/50 )は
15%以下に制御できる。ΔW15/50 を15%以下に制御す
ると、家電用または小型の汎用モータ等の、稼働時間が
短く、負荷も小さな電気品に使用する電磁鋼板としては
特に支障が生じないレベルになる。以上の検討より、連
続焼鈍における仕上げ焼鈍後の冷却速度は、20℃/sec
以下とする。
学成分の限定理由について説明する。
01%未満とする必要がない。Cを0.01%未満とするため
には、転炉出鋼後に2次精錬による脱ガス処理が必要と
なり、又、添加原料であるフェロMn、フェロSi等も低C
の高品位なものが必要となって製鋼コストの上昇を招
く。よって、本発明においてはCを0.01%以上に規定す
る。一方、Cが0.05%を超えると単純な冷却速度の制御
だけでは磁気時効による鉄損劣化率を15%以下に制御で
きないので、Cを0.05%以下に規定する。
であるが、本願ではW 15/50 が8〜11W/kgクラスの低
級材が対象であり、過剰のSi添加は経済的に不利である
ので0.3 %を上限とする。また、酸化物系介在物を低減
するための最低脱酸Si量として0.05%以上が必要であ
る。
成長性が著しく劣化するため、鉄損制御の観点から規定
する。
はその効果がない。含有量が多くなると磁束密度が低下
し、経済的にも不利になるために、上限は0.5%とす
る。
素であるが、0.01%以下に規定すれば、本対象材では特
に問題にはならない。
特性を劣化させる。よって、0.005 %以下、好ましくは
0.003 %以下とする。
0.001 %以下に規定する。
以下に記載する。
5 %以下とすることが好ましい。
化させるので、0.015%以下とすることが好ましい。
熱温度、熱延仕上げ温度、巻取り温度、仕上げ焼鈍後の
冷却速度を前記のように規定しているので、汎用モー
タ、小型モータ等の、高度の低鉄損を必要としない鉄心
材料に好適な磁気異方性の小さな低級無方向性電磁鋼板
を得ることができる。
熱延条件(仕上げ温度、巻取り温度)により圧延し、板
厚2.5mm の熱延鋼板を得た。酸洗後、板厚0.5mm まで冷
間圧延し、鋼板番号1〜8の鋼板は720 ℃×1分の仕上
げ焼鈍、鋼板番号9、10の鋼板は810 ℃×1分の仕上げ
焼鈍をそれぞれ施し、所定の冷却速度で焼鈍コイルを作
製した。次に、放電加工により外径45mm、内径33mmのリ
ング試料を打ち抜き、5 枚重ねによるリング磁気特性を
測定した。その後、200 ℃×100 時間の時効熱処理を施
し、時効後の磁気特性を測定し、(1)式に基づいて鉄
損劣化率を求めた。結果を表2に示す。
ける仕上げ焼鈍後の冷却速度を示す。また、B50、W
15/50 はそれぞれリング磁気特性を示す。
W15/50 は、9.85W/kgと小さく、8〜11W/kgの範囲
に入っており、リング磁束密度B50も大きい。これに対
し、仕上げ温度がAr3 変態点未満である鋼板番号2のも
の、巻取り温度が本発明範囲以下である鋼板番号3のも
のは、いずれもリング鉄損W15/50 が11以上となってお
り、リング磁束密度B50が小さい。鋼板番号4のもの
は、仕上げ焼鈍後の冷却速度が本発明の範囲より大きい
ため、鉄損劣化率が15%を越えている。
範囲を下回っているため、リング鉄損W15/50 が8を下
回っている。鋼板番号6のものは、Cの範囲が本発明の
範囲を上回っているため、鉄損劣化率が非常に大きくな
っている。鋼板番号7、9、10のものは、それぞれAl、
Ti、Nbが本発明の範囲を外れているため、リング鉄損W
15/50 が11を上回わると共に、リング磁束密度B50が小
さい。鋼板番号8のものは、Mnが本発明の範囲を外れて
いるため、リング鉄損W15/50 は小さいものの、リング
磁束密度B50も小さくなっている。
す図である。
である。
す図である。
を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.01〜0.05%、Si:0.05
〜0.3 %、Al:0.004%以下(0を含む)、Mn:0.1 〜0.
5 %、S:0.01%以下(0を含む)、Ti:0.005 %以下
(0を含む)、Nb:0.001 %以下(0を含む)、残部実
質的にFeからなるスラブを加熱後、Ar3 変態点以上の仕
上げ温度で熱間圧延し、ついで、700〜630 ℃で巻き取
り、その後冷間圧延し、連続焼鈍において仕上げ焼鈍後
の冷却を冷却速度20℃/sec 以下で行うことを特徴とす
る磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載される方法によって製造
された磁気異方性の小さな低級電磁鋼板。
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---|---|---|---|
JP30295096A JP3531779B2 (ja) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | 磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法及び磁気異方性の小さな低級電磁鋼板 |
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JPH10140242A JPH10140242A (ja) | 1998-05-26 |
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CN102453837B (zh) * | 2010-10-25 | 2013-07-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高磁感无取向硅钢的制造方法 |
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- 1996-11-14 JP JP30295096A patent/JP3531779B2/ja not_active Expired - Fee Related
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