JP4374095B2

JP4374095B2 - 無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP4374095B2
Application number: JP17754199A
Authority: JP
Inventors: 高英島津; 浩明佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: JP2001011588A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気産業分野でのモータや小型トランスのコアに使用される無方向性電磁鋼板に関し、特に、機器の小型化に寄与する高磁束密度材の製造方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】
今日、電気や磁気なるものが人間の生活に、当たり前のように利用されている。歴史的に見ると、始まりは、英国のファラデーによるモータや発電機の発明であろう（１８２０〜１８３０年頃と言われる）。このモータのコアに使用される電磁鋼板は、ＳｉやＡｌの添加（英国のBarretらの１９００年の研究による）によって大きく前進した。近年、生活用品の電気髭剃り機や洗濯機、さらには重工業の巨大な発電機に至るまで、非常に多くの分野で無方向性電磁鋼板が使用されている。この中で特に、無方向性電磁鋼板の要求特性は多様化してきており、単に従来の鉄損の低減が求められるだけでなく、電気機器の小型・軽量化なども求められてきた。このため、磁束密度も重要な特性になっている。
【０００３】
このため従来のＳｉ，Ａｌに加えて、その他のいろいろな元素添加による鋼板集合組織の改善が研究されてきた。
例えば、特公昭４０−１６６５３号公報では、Ａｓ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｃｒなどを含有させる技術が公開されているが、Ａｓ，Ｃｏなどの特殊元素はコストアップになる問題点があった。
また、特開平１−１４２０５０号公報では、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｓｂ，ＢとＣｕの複合含有の実施例が開示されている。しかしながら、Ａｌ量が多いため磁束密度が不満であった。
さらには、特開平７−２６８５６８号公報で、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｖ複合含有の表面性状に優れた無方向性電磁鋼板を提案したが、これも磁束密度が不満であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑み、小型・軽量のモータやトランスを実現する磁束密度に優れた無方向性電磁鋼板を製造する技術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】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を要旨とする。
すなわち、本発明は、
（１）質量％で、
Ｃ ≦０．０１％、Ｓｉ：０．１〜１．３％、
Ａｌ：０．００１〜０．００６％、Ｍｎ＜０．７％、
Ｐ ≦０．２％、Ｓ ≦０．０１％、
Ｎ ≦０．００５％、Ｓｎ：０．００１〜０．１％、
Ｃｕ：０．０１〜０．４％、Ｎｉ：０．０１〜０．２％、
Ｃｒ：０．０１〜０．２％とし、
残部Ｆｅおよび不可避的成分を含有するスラブを９５０〜１２００℃に加熱して熱延する工程、該熱延板に、８００〜１１００℃のフェライト域で均熱温度に１０〜１８０秒保持する熱延板連続焼鈍を施す工程、次いで冷延する工程及び焼鈍する工程により、磁束密度Ｂ50が１．７７Ｔ以上の無方向性電磁鋼板を得ることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法である。
【０００６】
特に、本発明は以下の点、すなわち、Ｓｎ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｒを複合含有する成分系においては、低Ｓｉであって、Ａｌ量が０．００１から０．００６％の範囲で、なおかつ、熱延板焼鈍を高温で実施し、板厚を０．１５〜０．８mm（但し０．８mmを除く）にした場合にのみ優れた磁束密度が得られることを見出したことに基づいている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
Ｃ量は、０．０１％以下とする。このように限定したのは、これを超えるＣ量では磁気時効の問題が生じるためである。
【０００８】
Ｓｉ量は、０．１〜１．３％とする。Ｓｉ量を増やすと鉄損が改善されるが、磁束密度が劣化することは公知である。０．１％未満では、鉄損が不満であり、また、１．３％超では磁束密度が劣化するため、０．１〜１．３％に制限する。
【０００９】
Ａｌ量は、０．００１〜０．００６％に制限する。Ａｌ量が０．００１％未満では、鋼中に酸化物が多くなって、鉄損劣化が大きくなるからであり、また、０．００６％を上限とするのは、磁束密度が劣化するのを避けるためである。
【００１０】
Ｍｎ量は、０．７％未満とする。Ｍｎ量が０．７％以上となると、磁束密度が不満となるので、これを避けなければならない。
【００１１】
Ｐ量は、０．２％以下とする。Ｐは鋼板剛性を改善するが、０．２％超では凝固偏析して、冷間での脆性問題が生じるので不可である。
【００１２】
Ｓ量は、０．０１％以下とする。Ｓ量が０．０１％を超えると、ＭｎＳの析出物が増え鉄損が劣化するので避ける必要がある。
【００１３】
Ｎ量は、０．００５％以下に制限する。０．００５％を超えるとブリスターと称されるフクレ状の表面欠陥が生じるためである。
【００１４】
Ｓｎ量は、０．００１〜０．１％とする。Ｓｎ量を増やすと磁束密度が改善され、この効果が得られる限界が０．００１％であり、また、０．１％超では熱延での鋼板表面での割れが生じてへげ疵となるので避けなければならない。
【００１５】
Ｃｕ量は、０．０１％〜０．４％に制限する。Ｃｕ量を増やすと磁束密度が改善され、この効果が得られる限界が０．０１％であり、また、０．４％超では熱延での鋼板表面での割れが生じてへげ疵となるので避けなければならない。
【００１６】
Ｎｉ量は、０．０１〜０．２％とする。Ｎｉ量を増やすと磁束密度が改善され、この効果が得られる限界が０．０１％であり、また、０．２％超では添加コストの問題が生じる。
【００１７】
Ｃｒ量は、０．０１〜０．２％とする。Ｃｒ量を増やすと磁束密度が改善され、この効果が得られる限界が０．０１％であり、また、０．２％超では添加コストの問題から生じる。
【００１８】
その他の有害元素として公知のＶ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒなどは、少ない方が鉄損改善され、それぞれ０．０１％以下が望ましい。さらに、集合組織改善元素として公知のＳｂ，Ｍｏ，Ｍｇなどは０．１％まで含有させても本発明を損なうものではない。
【００１９】
熱延時のスラブ加熱は特に制限しないが、微細析出物を防止する目的で低温が良く、９５０〜１２００℃が好ましく、この温度での加熱に次いで、通常の熱間圧延を行う。
熱延板には焼鈍を連続焼鈍で実施する。バッチ焼鈍ではコイルの内、中、外および幅方向の品質、特に磁性のバラツキが大きいので避けた方がよい。熱延板焼鈍温度は、８００℃以上とする。焼鈍温度は、高い方が磁束密度が改善され、その低温限界が８００℃であって、高温限界は炉の耐久性の面および磁束密度向上効果が飽和することから１１００℃とする。なお、α→γ変態すると磁束密度が若干であるが低下する場合があるため、フェライト域の温度で焼鈍したほうが好ましい。変態温度は、Ｆｅ−Ｓｉ系状態図とほぼ合致するが、厳密には多元系の計算状態図(CALPHAD) が参考になる。均熱時間は、通常の１０〜１８０秒程度でよい。雰囲気は、通常の非酸化性のＮ₂などが好ましい。。
【００２０】
次いで、冷延を実施する。仕上厚みは通常の０．１５〜０．８mmであればよい。次いで、脱脂後、仕上焼鈍を行う。仕上焼鈍の温度は従来の６５０〜１１００℃である。
この焼鈍の後は、従来通り有機質、無機質または２種混合の絶縁被膜を塗布、焼付けし出荷される。
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
【実施例】
〔実施例１〕
各種成分を含有する鋼塊を真空溶解で作製し、加熱温度を１０００℃として、仕上温度８３０℃で熱延を行い、１．７mm厚の熱延板を得た。この熱延板に９００℃×２０秒の焼鈍を窒素ガス中で処理し、空冷後、酸洗し、冷延して０．５０mm厚の冷延板とした。次いで、連続焼鈍を８５０℃で５秒均熱、乾燥水素中で実施した。次いで、無機・有機混合のコーティングを塗布焼付し、０．５μｍ厚の絶縁皮膜を形成した。磁気特性は、１００mm×１００mmの単板試料のＬとＣ方向とを測定し平均化した。それらの結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
本発明の成分条件、特にＳｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒの４種が複合含有されて、なおかつ本発明範囲に入っているもののみ優れた磁気特性が得られることが分かる。
【００２４】
［実施例２］
成分組成が質量％で、０．００２８％Ｃ、０．７％Ｓｉ、０．１％Ｍｎ、０．０３％Ｐ、０．０００３％Ｓ、０．００２％Ａｌ、０．００１４％Ｎ、０．０１４％Ｓｎ、０．１％Ｃｕ、０．０２％Ｎｉ、０．０５％Ｃｒ、０．０００１％Ｎｂ、０．００１％Ｔｉ、０．０００１％Ｓｂ、０．００２％Ｖ、０．０１％Ｍｏ、０．００１％Ｍｇを含むスラブを１２００℃に加熱して、３mm厚の熱延板を得た。これを酸洗して、表２に示す温度で３０秒均熱焼鈍を５％Ｈ₂＋９５％Ｎ₂中で実施した後、０．３５mmまで冷延し、脱脂してから、９００℃×５秒の水素中焼鈍を実施して、実施例１と同様な方法で磁性を測定した。なお、実験 No.１は、熱延板焼鈍を省略して製造した。
【００２５】
【表２】

表２に示したように、本発明範囲の熱延板焼鈍温度で優れた磁束密度が得られた。なお、１０４０℃熱延板焼鈍材は光顕観察の結果、変態組織であった。
【００２６】
【発明の効果】
以上の如く、本発明は電気産業分野でのモータや小型トランス機器の小型化に寄与する高磁束密度材の製造方法を提供する。

Claims

質量％で、
Ｃ ≦０．０１％、
Ｓｉ：０．１〜１．３％、
Ａｌ：０．００１〜０．００６％、
Ｍｎ＜０．７％、
Ｐ ≦０．２％、
Ｓ ≦０．０１％、
Ｎ ≦０．００５％、
Ｓｎ：０．００１〜０．１％、
Ｃｕ：０．０１〜０．４％、
Ｎｉ：０．０１〜０．２％、
Ｃｒ：０．０１〜０．２％とし、
残部Ｆｅおよび不可避的成分を含有するスラブを９５０〜１２００℃に加熱して熱延する工程、該熱延板に、８００〜１１００℃のフェライト域で均熱温度に１０〜１８０秒保持する熱延板連続焼鈍を施す工程、次いで冷延する工程及び焼鈍する工程により、磁束密度Ｂ50が１．７７Ｔ以上の無方向性電磁鋼板を得ることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。