JPH01225A - 高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法に係わ
り、高速回転機用の低鉄損で強度の商い磁性材料および
電磁開閉器用の耐摩耗性に優れた磁性材料として好適な
ものを製造する方法に関する。

（従来の技術） 従来、回転機器に要求されていた回転数は、高々ｌＯ万
ｒｐ−程度であり、ローター（回転子）用材料には積層
された電磁鋼板が用いられてきた。

最近、２０〜３０万ｒｐ−もの超高速回転が要求される
ようになり、ローターに加わる遠心力が、電磁鋼板の強
度を上回る可能性が出てきた。

このため超高速回転機には、通常、電磁鋼板の代わりに
充分な強度を持つ鋳鋼製のソリッドロークーが使用され
る。しかし、この場合、鋳鋼ブロフクからローターを削
り出すという複雑な加工工程が必要になるためコストが
高く、しかも積層タイプに比べ渦電流損失が大きく、電
動機の効率が著しく低下するという問題点が生じている
。

また、電磁開閉器はその用途上、使用するにつれて接触
面が摩耗するため、磁気特性だけでな（耐摩耗性の優れ
た磁性材料が望まれる。

このようなニーズに対応して、最近では高抗張力を有す
る無方向性電磁鋼板について検討され、い（つか提寓さ
れている０例えば、特開昭６０−２３８４２１号公報は
、Ｓｉを３．５〜７．０％と高め、さらにＭｎ　：　０
．１〜１１．５％、Ｎ　ｉ　：　０．１〜２０．０％、
Ｃｏ：０．５〜２０．０％、Ｔｉ：０．０５〜３．０％
、　ｗ：ｏ、ｏｓ　　〜　３．０％、　Ｍ　ｏ：０．０
５　〜３．０％、Ａｊ：０．５〜１３．０％の固溶体強
化成分の１種または２種以上を１．０〜２０．０％含有
させたスラブを素材とし、熱延後、熱延板に１００〜６
００℃の温間圧延を繰返して最終板厚に圧延し、焼鈍し
、抗張力が５０ｋｇ／ａｍ”以上の高抗張力無方向性電
磁鋼板を製造する方法である。

これは圧延の困難な高Ｓｉ含有量としているので、面倒
な温間圧延を必須としているが、圧延時に板破断の発生
が多くなる恐れがあり、生産性の低下、歩留りの低下を
もたらすなど改善の余地がある。

特開昭６１−８４３６０号公報ではＮｉ：８〜２０％、
Ｍ　ｏ　：　０．２〜５．０％、ＡＮ　：　０．１〜２
．０％、Ｔｉ：０，１％１．０％、Ｃｒ　１．０〜１０
．０％を含有する高速回転電動機用の高抗張力軟磁性材
料がｔｌＸされている。これは特にＮｉを、またＭ　ｏ
　。

Ｃｒを多量に含有しているために極めて高価な材料とな
る。

さらに特開昭６１−９５２０号公報はＳｉ：２．５〜７
．０％と、Ｔｉ：０．Ｑ５〜３．０％、Ｗｈｏ、０５〜
３．０％、　Ｍｏ：０．０５　〜３．０％、　Ｎｉ：０
．１〜２０．０％、Ａβ＝０．５〜１３．０％の１種ま
たは２種以上を１．０〜２０．０％含有する溶鋼を用い
て、急冷凝固法により高抗張力無方向性電磁鋼板を製造
せんとするものである。これはプロセスが特殊であるた
めに、通常の電磁鋼板の製造設備では製造できず、工業
的に生産することが難しいと考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） このように、高抗張力の無方向性電磁鋼板の製造につい
て提案がなされているが、通常の電磁鋼板製造設備を用
いて、工業的に安定して製造するまでに到っていないと
いうのが実情である。

さらに高抗張力無方向性電磁鋼板は、前述の如く超高速
回転電動機器および電磁開閉器用材料として使用される
ので、高抗張力である他に、鉄損が低く、かつ磁束密度
がすぐれている必要がある。

本発明は、超高速回転機および電磁開閉器用材料として
好適な降伏強さＹＰ≧５５ｋｇ／■＠８、抗張力ＴＳ≧
６０　ｋｇ／ｍｅ”　、硬度Ｈ，ＩＪＶ≧１５０の高強
度、耐摩耗性を持つとともに磁束密度Ｂ５０≧１．６０
Ｔの優れた磁気特性を兼ね備えた高抗張力無方向性電磁
鋼板を、板破断等を生じることなく工業的規模で安定し
て製造することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者達は前記目的を達成すべく種々実験し検討を重
ねてきた。即ち本発明はＣ：０．０１％以下、Ｓｉ：２
．０％以上３．５％以下、Ｍｎ：０．１％以上ｌ０００
％以下、ｐ：ｏ、ｚｏ％以下、Ａｌ：０．１０％以上１
．５０％以下、Ｂ：ｏ、ｏｏｓ％以下さらに必要に応じ
Ｎｉを６．０％以下含存し、残部が鉄および不可避的不
純物からなるスラブを、熱間圧延し、熱延仕上出口から
巻取り間を平均冷却速度で１０００℃／分以上で急冷し
、５５０℃以下の温度で巻取りして粒界Ｐ偏析濃度を０
．４０％以下とし、次いで無焼鈍のままあるいは熱延板
焼鈍し、冷間圧延し、焼鈍して、高抗張力および磁気特
性のすぐれた無方向性電磁鋼板を製造する方法である。

先ず鋼成分について述べる。　　　′ Ｃは磁気特性を劣化させる成分で、０．０１　（ＴＪＸ
量）％を超えて含有すると鉄損を増大させるため、０．
０１％以下とする。なお、Ｃは製鋼で脱炭する代わりに
熱延板または冷延板で脱炭して上記範囲に入れてもよい
。

Ｓｉは鋼の固有抵抗を高めて渦電流を減らし、鉄損を低
下せしめるとともに、抗張力を高めるが、含有量が２．
０％未溝ではその効果が小さい、また３、５％を超える
と鋼を脆化させ、さらに製品の磁束密度を低下させるた
め３．５％以下とする。

Ｍｎは鋼の抗張力を高めるとともに、固有抵抗を高め鉄
損を低下させるが、０．１％未−満では効果が少なく、
１０．０％を超えると製品の磁束密度が低下するので、
０．１〜１０．０％とする。好ましくは１．０％超から
５．０％である。

Ｐは抗張力を高める効果の著し′い元素であるが、０．
２％を超えると脆化が激しく、工業的規模での熱延、冷
延等の処理が困難になるため、上限を０．２０％とする
。

鋼板から鉄心等の製品を打抜きまたは剪断ままの端面で
使用する場合、１５０℃以上の雰囲気に長時間さらされ
るとＰｏ、０３％超で見掛は上、伸び劣化を生じること
がある。これは高抗張力鋼板の破断面が比較的マイクロ
クランクを内在しやすいこと、および歪時効等に起因す
ると考えられる。

従って用途上、時効後の伸びが問題になる場合、■平滑
かつ歪の残留しない端面加工法を採用する。

■サンドペーパーで打抜き、剪断の表面層を除去する等
が有効である。

また成分的にＰｏ、０３％以下とすれば、上記問題は生
じない。

ＡＩは脱酸材として、少なくとも０．１０％は必要であ
り、またＡＩｌを含有させることにより、強度が向上し
、固有抵抗増加により鉄損も低下するが、１．５０％を
超えると脆化が問題になるため、０．１θ〜１．５０％
とする。

Ｂは結晶粒界に偏析、Ｐの粒界偏析による脆化を抑制す
る効果があるが、ｏ、ｏｏｓ％を超えると著しく脆化す
るため、上限を０．００８％とする。

さらに必要に応じてＮｉを含有する。Ｎｉは磁気特性へ
の悪影響が少な（、抗張力向上に有効であるが、６．０
％超では磁束密度の低下が大きいので６．０％以下とす
る。

前記成分を含み、残部が鉄および不可避的不純物からな
る鋼スラブは、転炉で溶製され、連続鋳造あるいは造塊
−分塊圧延により製造される。

綱スラブは公知の方法で加熱され、ついで例えば０．５
〜３．５■−の板厚に熱間圧延される。熱間圧延の仕上
出口から巻取りまでの冷却速度の制御は、・　鋼板の冷
延性を高めるために重要であり、毎分１０００℃以上の
冷却速度で冷却する。

さらに巻取温度も重要で５５０℃以下で巻取る。

この範囲以外の条件、すなわち平均冷却速度が１０００
℃／分未満の冷却、または°５５０℃超の温度で巻取っ
た場合、結晶粒界でのＰ偏析濃度が０．４％超となった
り、結晶粒が粗大化するため著しく脆化し、その後の圧
延時に板破断が多発する。

熱間圧延後は冷間圧延するか、あるいは磁気特性の向上
をさらに図る必要がある場合には、熱延板焼鈍を５００
〜１０００℃で５秒〜１５分間にて行い、その後、冷間
圧延する。熱延板焼鈍を上記温度、時間の範囲で行うの
は、５００℃より低温または５秒より短いと磁気特性を
より高める焼鈍効果があられれないためであり、一方、
１０００℃または１５分間を超えると結晶粒が粗大化し
、冷延で板破断を生じたり、最終製品の強度を低下せし
める。

冷間圧延後は７００〜９００℃で５秒〜１５分間の焼鈍
を行・う、その理由は７００℃または５秒未満では、鉄
損の低下と磁束密度の向上を図る十分な焼鈍効果があら
れれず、また圧延組織が残ったり平坦度が改善されない
まま残る。９００℃または１５分超えると結晶粒が粗大
化するため強度が低下し、高抗張力鋼板とならない。

この冷延板の焼鈍においては、必要によっては脱炭雰囲
気として脱炭を行なっても差しつかえない。

（実施例） 実施例１ Ｃ：０．００２３％、Ｓｉ：３，２％、Ｍｎ：１．５％
、Ｐ：０．１０２％、Ａｌ？０．６７５％、Ｂｏｏ、０
０５１％を含み、残部が鉄および不可避的不純物からな
る調スラブ供試材Ａと、さらにＮｉを１．５０％含有さ
せ残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼スラブ供試
材Ｂを、熱間圧延で板厚２．０目とし、熱延仕上げ圧延
〜巻取までの平均冷却速度を５００〜ｂ 〜６００℃で処理し、熱延板焼鈍なし、または熱延板焼
鈍条件を（４００〜１１００）℃ｘ（５〜９００）秒間
の範囲で変化させて処理し、冷間圧延で板厚０．５ａｍ
にしたあと、（６５０〜９２５）’ＣＸ３０秒間の焼鈍
を行い、機械的性質およびＷ１５１５０の鉄損と１３５
０の磁束密度を測定した。

なお、磁気測定には３０龍×３２０鶴のエプスタイン試
験片（圧延方向および直角方向半量ずつ）を用いた。ま
た熱延板の結晶粒界のＰ偏析濃度をオージェ分析装置で
分析した。

結果を第１表に示す。

第１表に示された結果から明らかなように、本発明の条
件にて製造した試料Ａ５、Ａ７、Ａ９、Ｂ１０、Ｂ１２
：Ｂ１４：Ｂ１５は板破断を生じることなく圧延され、
降伏強さＹＰは６４〜６８ｋｇ　／　＊鳳２、抗張力Ｔ
Ｓは７４〜７６ｋｇ／鶴８で高い強度特性をもち、さら
に鉄損Ｗｌ　５１５０、磁束密度Ｂ５０とも優れている
。

実施例２ 重量％でＣ：０．００１５〜０．００４％、Ｓｉ：２．
８〜３．２３％、Ｍｎ：０．０４％〜３．０５％、Ｐ：
０．００５〜０．５０％、Ａｌ：０．５Ｑ〜２．００％
、　　Ｂ：０．０００　〜０．０１００　　％　、　　
Ｎｉ　　　二　　〇　、７５〜１．８０％を含有し、残
部が鉄および不可避的不純物からなる鋼スラブ供試材を
熱間圧延で、板厚２．０ｍｍとし、熱延仕上げ圧延〜巻
取までの冷却速度を毎分２０００・℃、巻取温度を４０
０℃で処理し、８００℃×３０秒間の熱延板焼鈍を実施
したあと、冷間圧延で板厚０．５關にし、７５０℃×３
０秒間の焼鈍を施した鋼板の機械的性質および磁気特性
を測定した。

なお、磁気特性３０鶴Ｘ３２０ｆｆのエプスタイン試験
片を圧延方向および直角方向からそれぞれ半量ずつ剪断
してＷｌ　５１５０の鉄損とＢ５０の磁束密度を測定し
た。

結果を第２表に示す。

（以下余白、次頁へつづく） 第２表に示された結果から明らかなように、本発明の条
件で製造した試料１〜９は、板破断を生じることなく圧
延され、降伏強さＹＰは６１〜７１ｋｇ／龍８、抗張力
ＴＳは７０〜８１ｋｇ／寵８で高い強度特性をもち、ざ
らに鉄損Ｗｌ　５１５　Ｇ。

磁束密度１１５０とも優れている。

（発明の効果） 以上のように、本発明によると、超高速回転機および電
磁開閉器用材料として非常に好適な、高抗張力性と耐摩
耗性を有し、磁気特性のすぐれた無方向性電磁鋼板が、
板破断等のトラブルを生じることなく安定して製造され
る。

代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを、熱間圧延し、熱延仕上出口から巻取り間の平均冷
   却速度を１０００℃／分以上として冷却し、５５０℃以
   下の温度にて巻取り、粒界のＰ偏析濃度を０．４０％以
   下とし、冷間圧延し、７００℃以上９００℃以下の温度
   で、５秒以上１５分間以下の焼鈍を行うことを特徴とす
   る高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法。
2. （２）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを、熱間圧延し、熱延仕上出口から巻取り間の平均冷
   却速度を１０００℃／分以上として冷却し、５５０℃以
   下の温度で巻取り、粒界のＰ偏析濃度を０．４０％以下
   とし、次いで、５００℃以上１０００℃以下の温度で５
   秒以上１５分間以下の焼鈍をし、冷間圧延し、７００℃
   以上９００℃以下の温度で５秒以上１５分間以下の焼鈍
   を行うことを特徴とする高抗張力無方向性電磁鋼板の製
   造方法。
3. （３）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 Ｎｉ：６．０％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを、熱間圧延し、熱延仕上出口から巻取り間の平均冷
   却速度を１０００℃／分以上として冷却し、５５０℃以
   下の温度にて巻取り、粒界のＰ偏析濃度を０．４０％以
   下とし、冷間圧延し、７００℃以上９００℃以下の温度
   で５秒以上１５分間以下の焼鈍を行うことを特徴とする
   高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法。
4. （４）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 Ｎｉ：６．０％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを、熱間圧延し、熱延仕上出口から巻取り間の平均冷
   却速度を１０００℃／分以上として冷却し、５５０℃以
   下の温度で巻取り、粒界のＰ偏析濃度を０．４０％以下
   とし、次いで、５００℃以上１０００℃以下の温度で５
   秒以上１５分間以下の焼鈍をし、冷間圧延し、７００℃
   以上９００℃以下の温度で５秒以上１５分間以下の焼鈍
   を行うことを特徴とする高抗張力無方向性電磁鋼板の製
   造方法。