JP5100000B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を得られる製造方法を提供するものである。
無方向性電磁鋼板は、大型発電機、モータ、音響機器用や安定器などの小型静止器に使用される。最近の省エネルギー、省資源のニーズが強く、エアコン、冷蔵庫などのコンプレッサーモータや、電気自動車の駆動モータでは特に高効率化が指向され、これらにはＳｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラスの磁束密度が高く鉄損の少ない高効率無方向性電磁鋼板が使用される。
磁束密度の高い無方向性電磁鋼板の製造方法は種々検討されているが、一回冷延により製品板厚に仕上げる製造方法において、冷延ワークロール径を制御する方法については下記の文献で提案されている。
特許文献１には、冷延開始前の熱延板平均粒径を結晶粒度番号で４以下、冷延前板厚ｔ、冷延時圧延ロール径ｄとした時、ｄ／ｔ≦１００とすることを特徴とする方法が提案されている。
特許文献２には、冷間圧延時の板厚と圧延ロール径の関係について、下記（１）式のＭ値が０．１〜７とする方法が提案されている。
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈｉ：ｉパス目の入り側板厚、
Ｈｉ＋１：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、
Ｒｉ ：ｉパス目の圧延ロール径
特許文献３には、無方向性電磁鋼板の冷間圧延時の板温度を、１５０℃〜４７０℃の温度域で圧延する方法が提案されている。
特開平７−２７８６６５号公報
特開平８−１００２１５号公報
特許２５７８０７４号公報
特許文献１には、冷延開始前の熱延板平均粒径を結晶粒度番号で４以下、冷延前板厚ｔ、冷延時圧延ロール径ｄとした時、ｄ／ｔ≦１００とすることを特徴とする方法が提案されている。
特許文献２には、冷間圧延時の板厚と圧延ロール径の関係について、下記（１）式のＭ値が０．１〜７とする方法が提案されている。
Ｈｉ＋１：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、
Ｒｉ ：ｉパス目の圧延ロール径
特許文献３には、無方向性電磁鋼板の冷間圧延時の板温度を、１５０℃〜４７０℃の温度域で圧延する方法が提案されている。
しかし、特許文献１の方法では、条件により磁束密度が低いものが発生する場合があった。
また特許文献２では、その図１に示されているようにＳｉが１．５％超では磁束密度向上の効果が小さく、得られる磁束密度は満足できるものではないという問題があった。
さらに、特許文献３では、請求項１に板温度１５０℃〜４７０℃で圧延することが開示されているが、これはＳｉ：４．５重量％〜７．１重量％含有されており、脆いために圧延時のわれ対策として温度を上げて圧延するものであって、本発明とは目的が異なり、また成分も異なる。
また特許文献２では、その図１に示されているようにＳｉが１．５％超では磁束密度向上の効果が小さく、得られる磁束密度は満足できるものではないという問題があった。
さらに、特許文献３では、請求項１に板温度１５０℃〜４７０℃で圧延することが開示されているが、これはＳｉ：４．５重量％〜７．１重量％含有されており、脆いために圧延時のわれ対策として温度を上げて圧延するものであって、本発明とは目的が異なり、また成分も異なる。
本発明は、前記の従来技術の課題を解決した磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で、
Ｃ ：０．００４％以下、 Ｓｉ：１．５〜３．５％、
Ａｌ：０．２〜３．０％、 １．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）、
Ｍｎ：０．０２〜１．０％、 Ｓ ：０．００３０％以下、
Ｎ ：０．００３０％以下
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成からなるスラブを加熱し、熱延し、熱延板焼鈍を行い、冷延、仕上焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を２００μｍ以上とし、１８０〜３５０℃で行う冷間圧延において前記（１）式で表されるＭ値を０．１以上５以下とすることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
（２）スラブ中に質量％で更に、Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させることを特徴とする前記（１）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
（３）スラブ中に質量％で更に、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％〜０．０２０％含有させることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とする。
（１）質量％で、
Ｃ ：０．００４％以下、 Ｓｉ：１．５〜３．５％、
Ａｌ：０．２〜３．０％、 １．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）、
Ｍｎ：０．０２〜１．０％、 Ｓ ：０．００３０％以下、
Ｎ ：０．００３０％以下
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物の組成からなるスラブを加熱し、熱延し、熱延板焼鈍を行い、冷延、仕上焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を２００μｍ以上とし、１８０〜３５０℃で行う冷間圧延において前記（１）式で表されるＭ値を０．１以上５以下とすることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
（２）スラブ中に質量％で更に、Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させることを特徴とする前記（１）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
（３）スラブ中に質量％で更に、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％〜０．０２０％含有させることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
本発明によれば、Ｓｉ＋Ａｌが１．９％以上のクラスにおいて、従来の製造方法と比較して磁束密度Ｂ５０が０．０３Ｔ程度高い、磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法を提供できる。
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明者らはＳｉ＋Ａｌ：１．９％以上のクラスで磁束密度の高い無方向性電磁鋼板を製造する方法を鋭意検討した結果、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を２００μｍ以上、冷間圧延において前記（１）式で表されるＭ値を０．１以上５以下とすることが非常に有効であり、冷間圧延を１８０〜３５０℃で行うと更に有効であることを見いだした。
本発明者らはＳｉ＋Ａｌ：１．９％以上のクラスで磁束密度の高い無方向性電磁鋼板を製造する方法を鋭意検討した結果、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を２００μｍ以上、冷間圧延において前記（１）式で表されるＭ値を０．１以上５以下とすることが非常に有効であり、冷間圧延を１８０〜３５０℃で行うと更に有効であることを見いだした。
表１は、本発明者が行なった実験結果の一例である。
Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：２．０％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２２％、Ｓ：０．００１８％、Ｎ：０．００１７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるスラブを加熱し、２．５０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ＝２．５０ｍｍ）、１０５０℃×１分の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板の平均結晶粒径を２２２μｍとした。
Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：２．０％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２２％、Ｓ：０．００１８％、Ｎ：０．００１７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるスラブを加熱し、２．５０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ＝２．５０ｍｍ）、１０５０℃×１分の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板の平均結晶粒径を２２２μｍとした。
そして、冷延ワークロール径ｄ：２５０ｍｍφ、５パスで２種の圧延スケジュールで０．５０ｍｍに冷間圧延し、８５０℃で仕上焼鈍を行い、磁気測定した。ｄ／ｔ、冷延の圧延スケジュール、冷間圧延のＭ値と磁束密度の関係を表１に示す。
本発明例と比較例は同じｄ／ｔ＝１００であるが、Ｍ値が５以下の場合にはより高い磁束密度を得られることが分かる。
本発明例と比較例は同じｄ／ｔ＝１００であるが、Ｍ値が５以下の場合にはより高い磁束密度を得られることが分かる。
次に、熱延板焼鈍板平均結晶粒径の影響を検討した。
表１と同じＣ：０．００２５％、Ｓｉ：２．０％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２２％、Ｓ：０．００１８％、Ｎ：０．００１７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるスラブを加熱し、２．５０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ＝２．５０ｍｍ）、種々の温度で熱延板焼鈍し、平均結晶粒径を変更した。
表１と同じＣ：０．００２５％、Ｓｉ：２．０％、Ａｌ：０．３％、Ｍｎ：０．２２％、Ｓ：０．００１８％、Ｎ：０．００１７％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるスラブを加熱し、２．５０ｍｍ厚に熱延し（冷延前板厚ｔ＝２．５０ｍｍ）、種々の温度で熱延板焼鈍し、平均結晶粒径を変更した。
そして、冷延ワークロール径ｄ：２５０ｍｍφ、５パスで表１の本発明例Ｍ＝４．７７と比較例Ｍ＝６．０４の２種の圧延スケジュールで０．５０ｍｍに冷間圧延し、８５０℃で仕上焼鈍を行い、磁気測定した。このときの熱延板焼鈍板平均結晶粒径、Ｍ値と磁束密度の関係を図１に示す。これより、Ｍ値が５以下で、熱延板焼鈍板平均結晶粒径が２００μｍ以上の場合に顕著に高い磁束密度を得られることが分かる。
以下に本発明の限定理由を説明する。
Ｃは、オーステナイト、フェライト２相域とせず、フェライト１相とするため、０．００４％以下とした。
Ｃは、オーステナイト、フェライト２相域とせず、フェライト１相とするため、０．００４％以下とした。
Ｓｉ：１．５〜３．５％、Ａｌ：０．２〜３．０％、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）： Ｃが０．００４％以下で、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）であれば、オーステナイト、フェライト２相域とならずフェライト１相となるため、１．９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）とした。
Ｓｉ，Ａｌは電気抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため、下限は各々１．５％，０．２％とした。Ｓｉ，Ａｌを各々３．５％超，３．０％超添加すると加工性が著しく劣化する。
Ｓｉ，Ａｌは電気抵抗を上げ、渦電流損失を下げるため、下限は各々１．５％，０．２％とした。Ｓｉ，Ａｌを各々３．５％超，３．０％超添加すると加工性が著しく劣化する。
Ｍｎは、脆性を改善するため、０．０２％以上とする。上限の１％はこれを超えて添加すると磁束密度が劣化する。
Ｓは、微細な硫化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、０．００３０％以下とする。
Ｎは、ＡｌＮなど微細な窒化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、０．００３０％以下とする。
Ｎは、ＡｌＮなど微細な窒化物をつくり、鉄損に有害な作用を演ずるため、０．００３０％以下とする。
Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を、必要に応じて各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させる。０．０２％以上とすると磁束密度Ｂ５０を高くできる。上限の０．４％は効果が飽和するためである。
ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａを１種または２種以上を、必要に応じて各々の含有量で０．０００５％以上含有すると、鋼中のＳがＲＥＭ硫化物、Ｍｇ硫化物、Ｃａ硫化物を粗大に生成し、微細な硫化物が少なくなり、良好な磁気特性を得られる。上限の０．０２０％は、これを超えて含有するとかえって磁気特性が悪化するためである。
熱延板焼鈍後の平均結晶粒径は２００μｍ以上とする。図１に示すように２００μｍ未満であると高い磁束密度を得られない。
下記（１）式のＭ値は０．１〜５とする。５を超えると高い磁束密度を得られず、０．１未満では、冷延のパス回数が多くなりすぎたり、冷延ワークロール径が小さくなりすぎるなどの生産上の負荷が大きくなりすぎる。
ここで、ｎ：冷延パス回数、Ｈｉ：ｉパス目の入り側板厚、
Ｈｉ＋１：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、
Ｒｉ ：ｉパス目の圧延ロール径
Ｈｉ＋１：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、
Ｒｉ ：ｉパス目の圧延ロール径
冷間圧延の温度は、１８０〜３５０℃とする。１８０℃未満や３５０℃超では、実施例４の表７に示すように良好な磁気特性改善効果を得られないためである。
〔実験例１〕
〔実験例１〕
Ｃ：０．００１６％、Ｓｉ：２．１１％、Ｍｎ：０．２３％、Sol.Ａｌ：０．２９％、Ｓ：０．００１９％、Ｎ：０．００２１％を含有し、残部は実質的にＦｅからなるスラブを１１５０℃で加熱し、２．５０ｍｍ厚に熱間圧延した。１０５０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を２９８μｍとした。
そして、種々の条件で０．５０ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の冷延条件と磁気特性の関係を表２に示す。
これより、参考例では比較例よりも磁束密度Ｂ５０が０．０３Ｔ程度高い、良好な磁気特性を得られることが分かる。
そして、種々の条件で０．５０ｍｍに冷延し、９８０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の冷延条件と磁気特性の関係を表２に示す。
これより、参考例では比較例よりも磁束密度Ｂ５０が０．０３Ｔ程度高い、良好な磁気特性を得られることが分かる。
〔実験例２〕
Ｃ：０．００２２％、Ｓｉ：２．０７％、Ｍｎ：０．１９％、Sol.Ａｌ：０．３３％、Ｓ：０．００１７％、Ｎ：０．００２４％を含有し、残部は実質的にＦｅからなるスラブを１１００℃で加熱し、２．２０ｍｍ厚に熱間圧延した。種々の温度で１分の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を変化させた。
そして、表３に示す条件で０．５０ｍｍに冷延し、１０００℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の熱延板焼鈍板平均結晶粒径、冷延条件と磁気特性の関係を表４に示す。
これより、参考例では比較例よりも磁束密度Ｂ５０が０．０３Ｔ程度高い、良好な磁気特性を得られることが分かる。
そして、表３に示す条件で０．５０ｍｍに冷延し、１０００℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。この時の熱延板焼鈍板平均結晶粒径、冷延条件と磁気特性の関係を表４に示す。
これより、参考例では比較例よりも磁束密度Ｂ５０が０．０３Ｔ程度高い、良好な磁気特性を得られることが分かる。
Ｃ：０．００１２％、Ｓｉ：３．０３％、Ｍｎ：０．１７％、Sol.Ａｌ：０．５５％、Ｓ：０．００１２％、Ｎ：０．００１２％を含有し、更に表５に示す成分を含有し、残部は実質的にＦｅからなるスラブを１，０８０℃で加熱し、２．００ｍｍ厚に熱間圧延した。
１，０２０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３１２μｍとした。そして、冷延ロール径７０ｍｍΦと５５０ｍｍΦで、表６に示す条件で０．３５ｍｍに冷延し、１０２０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁被膜を塗布して製品とした。
この時の成分、冷延条件と磁気特性の関係を表５に示す。
これにより、参考例ではＢ５０が０．０３Ｔほど高くなり、Ｓｎ，Ｓｂを含有するとＢ５０が更にたかくなり、ＲＥＭ，Ｃａ，Ｍｇを含有するとＷ15/50 が更に低くなることが分かる。
１，０２０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３１２μｍとした。そして、冷延ロール径７０ｍｍΦと５５０ｍｍΦで、表６に示す条件で０．３５ｍｍに冷延し、１０２０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁被膜を塗布して製品とした。
この時の成分、冷延条件と磁気特性の関係を表５に示す。
これにより、参考例ではＢ５０が０．０３Ｔほど高くなり、Ｓｎ，Ｓｂを含有するとＢ５０が更にたかくなり、ＲＥＭ，Ｃａ，Ｍｇを含有するとＷ15/50 が更に低くなることが分かる。
Ｃ：０．００１１％、Ｓｉ：２．９９％、Ｍｎ：０．２０％、Sol.Ａｌ：０．５９％、Ｓ：０．００１１％、Ｎ：０．００１２％を含有し、残部は実質的にＦｅからなるスラブを１１００℃で加熱し、２．００ｍｍ厚に熱間圧延した。
１０２０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３１５μｍとした。そして、冷延ロール径７０ｍｍφと５５０ｍｍφで表６に示す条件で０．３５ｍｍに種々の冷延温度で冷延し、１０２０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。
この時の、冷延条件、冷延温度と磁気特性の関係を表７に示す。
これより、冷延温度を１８０〜３５０℃とすると、更に良好な磁気特性を得られることが分かる。
１０２０℃で９０秒の熱延板焼鈍を行い、熱延板焼鈍板平均結晶粒径を３１５μｍとした。そして、冷延ロール径７０ｍｍφと５５０ｍｍφで表６に示す条件で０．３５ｍｍに種々の冷延温度で冷延し、１０２０℃×６０秒の連続焼鈍をし、絶縁皮膜を塗布して製品とした。
この時の、冷延条件、冷延温度と磁気特性の関係を表７に示す。
これより、冷延温度を１８０〜３５０℃とすると、更に良好な磁気特性を得られることが分かる。
Claims (3)
- 質量％で、
Ｃ ：０．００４％以下、 Ｓｉ：１．５〜３．５％、
Ａｌ：０．２〜３．０％、 １.９％≦（％Ｓｉ＋％Ａｌ）、
Ｍｎ．０２〜１．０％、 Ｓ ：０．００３０％以下、
Ｎ ：０．００３０％以下
を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるスラブを加熱し、熱延し、熱延板焼鈍を行い、冷延、仕上焼鈍を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱延板焼鈍後の平均結晶粒径を２００μｍ以上とし、１８０〜３５０℃で行う冷間圧延において下記（１）式で表されるＭ値を０．１以上５以下とすることを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。
Ｈｉ＋１ ：ｉパス目の出側板厚（ｉ＋１パス目の入り側板厚）、
Ｒｉ ：ｉパス目の圧延ロール径 - スラブ中に質量％で更に、Ｓｎ，Ｓｂの１種または２種を各々の含有量で０．０２〜０．４％含有させることを特徴とする請求項１に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
- スラブ中に質量％で更に、ＲＥＭ，Ｍｇ，Ｃａの１種または２種以上を各々の含有量で０．０００５％〜０．０２０％含有させることを特徴とする請求項１または２に記載の無方向性電磁鋼板の製造方法。
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