JPH0211728A - 無配向性電気鉄板の超高速焼なまし - 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】 １」Ｌへ札叫た」 本発明は、鉄損及び透磁率を改良するために超高速焼な
ましにより無配向電気鉄板を製造する方法に関するもの
である。

従１げ１支斐− 本発明は、無配向性電気鉄板は、モータ及び変圧器のよ
うな広い種類の電気機器におけるコア材料として使用さ
れている。これらの応用においては、薄板圧延方向及び
横方向の両方において、低い鉄損及び高い透磁率の両方
が望まれている。無配向性電気鉄板の磁気特性は、最終
製品の体積抵抗率、最終厚さ、粒子寸法、純度及び結晶
組織により影響される。体積抵抗率は一合金含有量を上
げることにより、典型的には、ケイ素及びアルミニウム
の添加により増加されることができる。最終厚さを減少
することは、鉄損のうず電流成分を制限することにより
、鉄損を減少させる有効な手段である。しかしながら、
減少された厚さは、鉄板の製造及び電気鉄板の積層の間
に、生産性及び品質の問題を起こす。適当な大きさの粒
子寸法を達成することが、最小のヒステリシス損失を得
るために希望される。

純度は、鉄損に重大な影響を有している。なぜならば、
分散された介在物及び析出物は、焼なましの間に粒子成
長を禁止し、適当に大きな粒子寸法の形成及び配位を阻
止し、これにより、最終製品形態の中に、より高い鉄損
及びより低い透磁率をを生成するからである。また、介
在物は、ＡＣ磁化の間にドメイン壁の運動を妨げ、更に
、磁気特性を劣化させる。上述のように、結晶組織、す
なわち、電気鉄板を構成している結晶粒子の方位の分布
は、鉄損、特に、透磁率を決定するのに非常に重要であ
る。透磁率は、Ｍｉｌｌｅｒｓの指数によって規定され
るように、＋１００＋及び＋１００＋組織の増加と共に
増加する。なぜならば、これらは、最も早い磁化の方向
であるからである。逆に、（１１１）型式の組織成分は
、それらの磁化に対するより大きな抵抗のために、より
好ましく無いものである。

無配向性電気鉄板は、６．５％までのケイ素、３＄まで
のアルミニウム、０．１０％以下の炭素（これは、磁気
時効を避けるために、処理の間に０．００５＄以下に脱
炭される）及び少量の不純物を含む残部の鉄を含むこと
ができる。無配向性電気鉄板は、−船釣に、０．５ｚ以
下のケイ素を含んでいるモータ積層鋼、約０．５ｚ〜１
．５ｚのケイ素を含んでいる低ケイ素鋼、約１．５ｚ〜
３．５ｚのケイ素を含んでいる中ケイ素鋼、３．５ｚ以
上のケイ素を含んでいる高いケイ素鋼と言われている合
金を含んでいるそれらの合金成分と識別されている。そ
の上、これらの鋼は、ケイ素の代わり、又は、それに追
加してＪ、Ｏ＄までのアルミニウムを含むことができる
。鉄へのケイ素及びアルミニウムの添加は、フェライト
の安定性を増加させる。これにより、２．５＄の　ケイ
素子アルミニウムの過剰を有している電気鉄板は、フェ
ライトであり、すなわち、それらは、加熱、又は、冷却
の間に、何らのオーステナイ１へ７フエライ１〜相変態
を行わない。これらの添加物は、体積抵抗率を増加させ
るのにも役立ち、＾Ｃ磁化の間のうず電流及びより低い
鉄損の抑制を与える。これにより、鉄板から作られたモ
ータ、発電機、変圧機は、−層効率的である。これらの
添加物は、また、増加する硬度により、鋼のポンチ特性
をも、改善する。しかしながら、合金含有量を増加させ
ることは、製鉄業者による処理を、鉄板の増加されたも
ろさのために、−層困難とさせる。

無配向性電気鉄板は、−船釣に、二つの形状、普通には
、”完全処理°′鉄板及び”生処理″鉄板とじて知られ
ている形状で得られる。″完全処理′”は、磁気特性が
、鉄板の積層への製造の前に発展されること、すなわち
、炭素含有量が、磁気時効を防くために０．００５％以
下に減少され、粒子寸法及び組織が確立されることを意
味するものである。これらの等級は、製作応力を解放す
るために、そのように希望されるのでなければ、積層へ
の製造の後に、焼なましを必要としない。°′半処理″
は、製品が、時効を阻止し、適正な粒子寸法及び組織を
発展させ、及び（又は）製造応力を解放するために、適
当な炭素レベルを与えるように、顧客によって焼なまし
されなければならないことを意味するものである。無方
向性電気鉄板は、粒子を方向付けられた電気鉄板と相違
し、後者は、高度に方向を付けられた（１１０）（ｏｏ
ｉ）オリエンテーションを展開するように処理される。

粒子を方向付けられた電気鉄板は、二次粒子成長く又は
、二次再結晶）として知られている処理の間に、（１１
０１（００１１オリエンテーシヨンを有している小工の
粒子の選択的な成長を促進させることにより、製造され
る。これらの粒子の選択的な成長は、大きな粒子寸法及
び板の圧延方向に関して極端に方向性の磁気特性を有す
る製品の結果となり、製品を、このような方向性のある
特性か希望される応用、例えば、変圧器における応用に
だけ適している製品とする。無方向性電気鉄板は、主と
して、モータや、発電機のような回転装置に使用されて
おり、この場合には、板の圧延方向及び横方向の両方に
おいて、−層、はとんど均一な磁気特性が希望され、あ
るいは、粒子か方向付けされた鉄板の高価格が、かまわ
なく無い場合に広く使用される。それとして、無方向性
電気鉄板は、両方の板方向において、良好な磁気特性、
すなわち、高透磁率及び低鉄損を発展させるために処理
され、これにより、（１１，Ｏ）及び（１１０）に方向
付けされた粒子の大きな割合を有する製品が推奨される
。無方向性電気鉄板が使用される、ある特定された且つ
特殊な応用があるが、この場合には、板の圧延方向に沿
って、より高い透磁率及びより低い鉄損が希望されるが
、例えば、より高価な、粒子の方向付けをされた電気鉄
板が、かまわなくされることができない低い値の変圧器
において使用される。

従迷ノｌ支苅− 米国特許第２．９６５．５２６号は、冷間段階の間及び
最終冷間圧延の後に、（１１０）［００１１に方向付け
された電気鉄板の製造において、再び結晶類なましのた
めに、２７℃〜３３℃／ｓｅｃの誘導加熱速度を使用し
ている。米国特許第２．９６５．５２６号の再結品位な
ましにおいては、ストリップは、８５０℃〜１．０５０
℃の均熱温度に急速に加熱され、粒子の成長を阻止する
ために、１ｍｉｎ以下の間保持される。急速加熱は、鉄
板が、（１１０）　［００１］に方向付けされた電気鉄
板の製造において使用される、引き続く高温度の焼なま
し処理において、二次粒子成長の処理に対して有害であ
る結晶の方向付けが形成される・温度範囲を、急速の通
過させることができるものと信じられていた。

鉄板張力及び８０℃／ｓｅｃまでの急速加熱の制御され
た使用が４９８７年５月１３日に発行された日本特許公
開第６２−１０２．５０６号及び６２−１０２．５０７
号公報に開示されている。この作業は、主として、鉄板
の圧延方向に平行及び横方向における磁気特性の上への
張力の効果を論している。焼なましの間に、鉄板の圧延
方向に沿う非常に小さな張力（５００ｇ／ｍｍ以下）の
適用は、両方の板方向における一層均一な磁気特性を与
えることが発見された。しかしながら、これらの比較的
遅い加熱速度においては、加熱速度の明りょうな効果は
、何ら明らかでは無い。

本出願に対して最も近い従来技術は、米国特許第３．９
４８．６９１号であるが、これは、無方向性電気鉄板が
、冷間圧延の後に、１．６°Ｃ〜１００８Ｃ／ＳｅＣに
おいて加熱され、６００℃〜１．２００℃において、１
０ｓｅｃ以上の時間の間、焼なまされる。脱炭処理が、
冷間圧延の前に、熱間圧延鋼に施された。実施例の中に
おいて使用された最も速い加熱速度は、１２．８℃／ｓ
ｅｃである。

が　゛　しようと　る 超高速焼なまし処理を使用して、無方向性電気鉄板の鉄
損を減少させ、また、透磁率を増加させることが、本発
明の一つの目的である。

本発明の他の目的は、最終の鉄板の脱炭（若しも必要で
あるならば）及び焼なまし処理の間における加熱速度を
増加させることにより、生産性を改善することにあるも
のである。

本発明のなお他の目的は、超高速焼なましと、選択され
たピーク温度との組み合わせを、増強された組織を得る
ために使用することにあるものである。

を　゛　るための手 本発明は、１００℃／ｓｅｃ以上における焼なましの間
における超高速加熱が、無方向性電気鉄板の結晶組織を
増強させるために使用されることができることの発見に
関しているものである。

改良された組織は、より低い鉄損及びより高い透磁率の
両方を与える。超高速焼なましは、冷間圧延の少なくと
も一つの段階の後で且っ脱炭（若しも、必要とされるな
らば）及び最終位なましの前に行われる。あるいは、直
接ストリップ鋳造によって製造された無方向性電気鉄板
は、鋳放し状態においてか、又は、適当な冷間圧延の後
に、超高速焼なましされることができる。更に、均熱時
間を調節することにより、磁気特性が、板の圧延方向に
おいて、なお−層良好な磁気特性を与えるように変形さ
れることのできることが発見された。

超高速焼なまし段階は、炭素含有量（脱炭の必要）及び
希望されるさ最終粒子寸法に依存して、７５０°Ｃ〜１
．１５０℃のピーク温度まで行われる。

丸−１−昨 本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、以下の説
明及び添付図面を参照することにより、明らかとなる。

モータ、変圧器及び他の電気機器に対する磁気鉄心材料
として普通に使用される鉄及びケイ素−鉄合金のような
非常に高い磁気結晶異方性を有している材料においては
、結晶のオリエンテーションは、透磁率及びヒステリシ
ス損失（すなわち、周期的磁化の間における磁化の容易
及び効率）に大きな影響を有している。無方向性電気鉄
板は、−船釣に、−層はぼ均等な磁気特性が、板面の内
部におけるすべての方向において希望される回転装置に
使用される。ある応用においては、無方向性電気鉄板は
、−層方向性のある磁気特性が希望されることができ且
つ（１１０）［００１］に方向付けされた電気鉄板の価
格が、保証されない場合に使用される。これにより、板
の圧延方向におけるより鋭い組織の発展が、希望される
。板の組織は、成分の制御、特に、酸素、硫黄及び窒素
のような析出物形成元素を制御すること並びに適当な熱
機械的処理により、改善されることができる。

本発明は、無方向性電気鉄板の組織を改良ための方法を
発見し、これにより、改善された透磁率及び減少された
鉄損の両方を与えることを発見した。

更に、本発明の要旨内において、適当な熱処理が、希望
される時は、板の圧延方向において、より良好な且つ一
層方向性のある磁気特性を有する製品の発展を可能とさ
せることを、発見した。

本発明は、冷間圧延板が、根組織に実質的な改良を与え
、これにより、磁気特性を改善する、１００℃／ｓｅｃ
を超過する速度において、高温度に加熱される超高速焼
なましを利用するものである。

無方向性の鉄板が、超高速焼なましを受ける時は、］２ （１，００）及び（１１０）のオリエンテーションを有
している結晶が、−層良好に発展される。更に、ある温
度における均熱時間の制御が、最終製品の中における異
方性、すなわち、方向性を制御するために有効であるこ
とが発見された。１３３℃／ｓｅｃ以上、好適には、２
６６℃／ｓｅｃ以上、−層好適には、５５０℃／ｓｅｃ
以上の加熱速度が、優れた組織を生成する。超高速焼な
よしは、冷間圧延段の間、あるいは、冷間圧延の完了の
後に、現在の焼きならし焼なましの代わりとして遂行さ
れることができ、焼なましの加熱部分として月並みな処
理である焼なまし処理に結合され、あるいは、若しも、
希望されるならば、現在の脱炭焼なまし処理サイクルに
結合される。超高速焼なよしは、冷間圧延ストリップが
、再び結晶温度以上の温度、名目的には、６７５℃に急
速に加熱され好適には、７５０℃〜１．１５０℃の温度
に急速に加熱されるようにして行われる。より高い温度
が、生産性を増加させるため及び恐らく結晶粒子の成長
を促進させるためにも、また、使用されることができる
。

若しも、脱炭焼なましの加熱部分として行われるならば
、ピーク温度は−０，００５％以下のレベルに炭素の除
去を改善するために、８００℃〜９００’Ｃが、好まし
い。しかしながら、鉄板が、超高速焼なましにより、１
．１５０℃もの温度に処理され、また、脱炭の前に、直
列にか、又は、引き続く過程とじてか冷却されることも
できることも、本発明の概念の中に含まれるものである
。超高速焼なましにより利用される均熱時間は、通常は
、ピーク温度において、ゼロからＪｍｉｎ以下までであ
る。無方向性電気鉄板の磁気特性は、多数の因子により
影響され、また、鋼組織、特に、粒子寸法により影響さ
れる。温度における均熱時間の適正な制御が、鋼の中に
展開される磁気特性の方向性を制御するために有効であ
ることが見いだされた。第３及び４図に示されるように
、１３３℃／ｓｅｃを越える加熱速度で１．０３５℃に
加熱され、温度に異なった時間長さの間均熱された本発
明を実施例として準備された試料が、５ｏ１５゜−粒子
Ｅｐｓｔｅｉｎ試験方法に決定されるように、同様な平
均磁気特性を有している。より低い鉄損及びより高い透
磁率は、均熱時間が適当に短く保持される時は、板圧延
方向に沿って方向付けされ、方向性磁気特性が希望され
る応用に一層適した製品を作ることができる。均熱時間
を延伸させることは、両方の板方向において、−層均一
な特性を与えるために有用であり、均一な特性が求めら
れる応用に一層適した製品を作る。両方の場合に、超高
速焼なましは、月並みな処理よりも、より低い鉄損及び
より高い透磁率を与える。

上述のように、本発明の出発材料は、６．５％以下のケ
イ素、３＄以下のアルミニウム、０．１＄以下の炭素及
びリン、マンガン、アンチモニー、スズ、モリブデンの
ような、ある必要な添加物あるいは特別な処理によって
要求されるような他の元素並びに使用される製鋼処理に
本質的な硫黄、酸素及び窒素を含んでいる無方向性電気
鉄板の製造に対して適している材料である。これらの鋼
は、通常の製鋼及びインボッ）・、あるいは、連続鋳造
過程を使用して多数のルートにより製造され、続いて、
焼なまし及び最終ゲージへの１段、又は、それ以上の段
の冷間圧延により製造される。若しも、商品化されてい
るならば、ストリップ鋳造も、また、鋳放しのス１−リ
ップか、又は、適当な冷間圧延量段階後のストリップか
に実施例される時は、本発明から利益を得る材料を生成
する。

本発明の製品は、磁気特性が完全に展開される完全に処
理をされた無方向性電気鉄板、又は、脱酸、粒子成長及
び（又は）製造応力のために、最終需要者による焼なま
しを必要とする完全に再結晶された生処理の無方向性電
気鉄板を含む、多数の形状で得られることができること
を、理解されたい。また、本発明の製品は、Δ、Ｓ、Ｔ
、Ｍ、明細書八６７７におけへＣ−３，Ｃ−４及びＣ−
５と命名されている鉄心被覆のような被覆を設けられる
ことのできることも、理解されたい。

本発明の実施において、鉄板を急速に加熱するために、
ソレノイド誘導加熱、横方向磁束誘導加熱、抵抗加熱及
びレーザ、電子ビーム、又は、プラズマ方式のような指
向性エネルギー加熱を含む多数の種類があるが、それら
に限定されるものでは無い。

誘導加熱が、誘導加熱が、高い動力及び利用可能なエネ
ルギー効率のために、高速度の商業的適用における超高
速焼なましの応用に、特に、適している。

鉄板を溶融塩、又は、金属浴の中への浸漬を使用する他
の加熱方法も、また、急速加熱を与えることができる。

上記の実施例は、本発明の要旨を限定するものでは無く
、また、限定は、付属する「特許請求の範囲」の記載に
より決定されることを、理解されたい。

」Ｌ 重量！テ、０．００４１　ノＣ，２，０２％　（７）Ｓ
ｉ、０．５７％ノＡＩ。

０．００４２１　ノＮ、０．１５＄　４７）Ｍｎ、Ｏ，
０ＯＯＪ：　ノＳ及び０．００６％のＰから成る１、８
ｍｍの厚さの熱間圧延された鋼板の試料板が、１．００
０℃において、１．５ｍｉｎの間高温バンド焼なまし及
び０．３５ｍｍの厚さに冷間圧延を受けた。冷間圧延の
後、材料は、特別に設計された抵抗加熱装置の上におい
て４０℃／ｓｅｃ、１３８℃／ｓｅｃ、２６２℃／ｓｅ
ｃ及び５５５℃／ＳｅＣの速度で１．０３８℃のピーク
温度に超高速焼なましされ、０．１ｋｇ／ｍｍ２より低
い張力の下に維持されている間に、０８ｅｃ〜６０ｓｅ
ｃの間、温度に保持された。加熱及び冷却の間に、試料
は９５＄のＡｒ−５％の１１２の非酸化性雰囲気の下に
維持された。焼なましの後、試料は、Ｅｐｓｔｅｉｎス
トリップにシャされ９５２Ｎ−５＄Ｈ２の雰囲気におい
て８００℃で応力解放焼なましされた。５０１５０−粒
子Ｅｐｓｔｅｉｎ試験が、八、Ｓ、Ｔ、Ｍ、八６７７に
より、１５に、の試験誘導において、鉄損及び透磁率を
測定するために使用された。粒子寸法は、普通の光学的
金属組織法を使用して測定された。鉄損及び透磁率への
合成的効果が、表１並びに第１及び２図に示されている
。

表Ｉの結果は、明らかに、５０１５〇−粒子Ｅｐｓｔｅ
ｉｎ試験を使用して測定されたように、無方向性電気鉄
板の磁気特性における超高速焼なましの利点を示してい
る。上記の実験からの試料は、板圧延方向対板圧延横方
向における磁気特性を決定するための合成試料を得るよ
うに組み合わされている。結果が、表ＩＩ並びに第３及
び４図に示されている。

例の比較試料へ及びＢは、無方向性電気鉄板の製造にお
いて使用される月並みな方法により処理された。冷間圧
延の後、試料＾は１４℃／ｓｅｃの加熱速度を用いて８
１５℃に加熱され、＋３２°Ｃの露点を有する７５％の
■−２５１のＮの雰囲気内に８１５℃に６０ｓｅｃの間
保持されて焼なましをされ、その後、試料は、再び、月
並みに９８２℃に加熱され、乾燥した７５％のＨ−２５
％のＨの雰囲気内において、６０ｓｅｃの間９８２℃に
保持された。試料Ｂは、冷間圧延された試料が、１６℃
／ｓｅｃで９８２°Ｃに加熱され、乾燥したＩＩＮ雰囲
気内に６０ｓｅｃの間９８２℃に保持された外は、同一
であった。焼なましの完了後、試料は、圧延方向に対し
て平行にＥｐｓｔｅｉｎにシアされ、そして、９５％Ｎ
−５１１１の雰囲気内において８００　’Ｃで応力解放
焼なましされた。直線鉄損及び透磁率が、本発明により
製作された試料と比較のために、表ＩＩ並びに第３及び
４図に、示されている。

上述の結果は、明らかに、月並みな処理に比べ、本発明
による無方向性電気鉄板の磁気特性の改善を示している
。また、超高速焼加熱を使用して達成された鉄損の方向
性に対する均熱時間の効果は、明りょうである。見られ
ることができるように、すべての試料は、同様な５０１
５０鉄損を有している。

しかしながら、圧延方向における磁気特性は、均熱時間
の選択により、改善されることができる。特に、非常に
低い鉄損及び高い透磁率が、超高速焼なまし条件の適正
な選択により、板の圧延方向に沿って達成されることが
できる。

発Ｊ食廟及 本発明は、上記のようにして実施されるが、鉄損を減少
させ、透磁率を増加させることができる無配向性電気鉄
板及びこの電気鉄を超高速焼きなまし処理を使用してし
て製造する方法を提供することが、できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、５５５℃／ｓｅｃまでの加熱速度に対して、
無方向性電気鉄板の１５ｋＧにおける５０１５０粒子鉄
損に対する超高速焼なましの影響を示す図、第２図は、
５５５℃／ｓｅｃまでの加熱速度に対して、無方向性電
気鉄板の１５ｋＧにおける５０７５０粒子透磁率鉄に対
する超高速焼なましの影響を示す図、第３図は、２５０
℃／ｓｅｃよりもより大きな超高速焼なまし加熱速度を
受けた無方向性電気鉄板に対する１　、０３５℃におけ
る６０ｓｅｃまでの均熱時間の一１５ｋＧにおける無方
向性電気鉄板の粒子に対して平行及び粒子に対して横方
向の５０７５０粒子鉄損に対する影響を示す図、第４図
は、２５０℃／ｓｅｃよりもより大きな超高速焼なまし
加熱速度を受けた無方向性電気鉄板に対する、１．０３
５℃における６０ｓｅｃまでの均熱時間の、１５ｋＧに
おける無方向性電気鉄板の粒子に対して平行及び粒子に
対して横方向の５０７５０粒子鉄損に対する影響を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１００℃／ｓｅｃ以上の速度で、７５０℃から、１
   、１５０℃に、５ｍｉｎ以下の均熱時間の間に超速度焼
   なましを使用することにより高い磁束密度を有する電気
   鋼を製造することを特徴とする無配向性電気鉄板の製造
   方法。 ２、前記超高速焼なまし速度が、１３３℃／ｓｅｃ以上
   であり、また、均熱時間が１ｍｉｎまでである請求項１
   記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ３、前記超高速焼なまし速度が、２６２℃／ｓｅｃ以上
   である請求項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ４、前記超高速焼なまし速度が、５５５℃／ｓｅｃ以上
   である請求項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ５、前記超高速焼なまし速度が、脱炭焼なましの一部分
   である請求項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ６、前記超高速焼なましが、冷間圧延の完了後に行われ
   る請求項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ７、前記超高速焼なましが、冷間圧延段階の間に行われ
   る請求項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 ８、前記鉄板が、４８０℃〜１、１５０℃の温度に超高
   速で加熱され、また、炭素を０．００５％以下のレベル
   に減少させるために７００℃〜９５０℃の温度において
   脱炭焼なましを受ける請求項１記載の無配向性電気鉄板
   の製造方法。 ９、前記鉄板が、前記脱炭焼なまし後、ひずみ解放を受
   ける請求項８記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 １０、無配向性電気鉄板が、重量％で、４％以下のケイ
   素、０．１％以下の炭素、３％以下のアルミニウム、０
   ．０１０％以下の窒素、１％以下のマンガン、０．０１
   ％以下の硫黄、残部鉄を含んでいる請求項１記載の無配
   向性電気鉄板の製造方法。 １１、鉄板の超高速焼なましが、抵抗加熱、誘導加熱又
   は指向性エネルギー装置の方法によつて遂行される請求
   項１記載の無配向性電気鉄板の製造方法。 １２、脱炭の前に、１００℃／ｓｅｃ以上の速度で超高
   速焼なまされることにより、改善された高磁束密度及び
   減少された鉄損を有しているこを特徴とする無配向性電
   気鉄板。 １３、鋳放し状態で、あるいは、熱間又は冷間圧延の後
   に、鋳造の後で且つ脱炭の前に、１００℃／ｓｅｃ以上
   の速度で超高速で焼なまされることにより改善された磁
   束密度及び減少された鉄損を有していることを特徴とす
   る無配向性電気鉄板。