JPH0261031A - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法

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JPH0261031A
JPH0261031A JP21053588A JP21053588A JPH0261031A JP H0261031 A JPH0261031 A JP H0261031A JP 21053588 A JP21053588 A JP 21053588A JP 21053588 A JP21053588 A JP 21053588A JP H0261031 A JPH0261031 A JP H0261031A
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昭彦 西本
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淳一 稲垣
Katsumi Tanigawa
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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、鉄損が低く磁束密度の高い無方向性電磁鋼板
とその製造方法に関するものである。
〔従来技術及び解決すべき課題〕
モーター、変圧器等の鉄芯材料として使用される無方向
性電磁鋼板は,これら電気機器の省エネルギー化を図る
ため、鉄損が低く磁束密度が高いことが要求される。特
に、中・小型電気機器に関しては、小型化、高効率化を
達成するために、鉄損を低(保ちつつ従来にも増して高
い磁束密度を有する材料の開発要請が益々強まってきて
いる。
ところで、無方向性電磁鋼板は周知の如く鉄損と磁束密
度の値により各グレードに分けられている。一般には、
高グレード材はSi含有量を高め鉄損の低下を図ってい
るが、Si含有量の増加に伴い磁束密度も低下してしま
う。
これに対し、低グレード材ではSi含有量を低くしてい
るため飽和磁束密度の低下が押えられ、比較的高い磁束
密度が得られるが、鉄損が高いという問題がある。
このようなことから従来においても、鉄損を低くするた
めに単にSi含有量を増すのみでなく、C%S、 N%
Oの低減、Sn%Mn%Cuの添加などの処置がとられ
ている。
例えば特開昭62−267421号公報に、Slおいて
C%S、N、0の混入量を抑制し、粒成長の阻害要因と
なる硫化物、窒化物および酸化物の低減あるいは無害化
を図り、鉄損の低い無方向性電磁鋼板を製造する方法が
提案されている。しかし、これによると仕上焼鈍後では
鉄損の低下が不十分であり、歪取焼鈍後では鉄損の低い
ものが製造されるが磁束密度も低下してしまうため、最
近の要請に対して十分に対処し得るとはいえない。
また、Siを0.1〜3.5 wt %含有する鋼lと
Snを0.03〜0.40 wt%添加させて鉄損の低
い無方向性電磁鋼板を製造することが、例えば特公昭5
8−3027号公報で提案されているが、Snの含有に
より鉄損は低下するものの磁束密度については十分な効
果がなく、これも今日の要請を満足するものではない。
また、Si含有量が0.1〜2.0wtチの無方向性電
磁鋼板において、Mn、 Sn、 Cu%MあるいはM
n、Sn、 Cu%Bを複合添加し、鉄損が低く磁束密
度の優れた無方向性電磁鋼板を製造することが特開昭6
2−180014号公報で提案されている。これによれ
ば、磁気特性は改善されるものの、多種多量の合金元素
の添加を必要とし製造コストの上昇をもたらす。しかも
、Stが多量に含有されているため連続焼鈍時の炉内ロ
ールに81の酸化物が固着し、これが鋼板表面に付着、
転写されるStピックアップと称する表面欠陥が発生し
易く、歩留りを低下させるという問題点を有している。
一方、SLと同様にAlも鋼の固有抵抗を増加させ鉄損
を低下させる効果があるほか、磁気特性に有害なNをk
LNとして析出させる作用を持つことは従来より知られ
ている。しかし、 Al添加による集合組織改善効果を
無方向性電磁鋼板の製造に適用した例は少なく、例えば
、特公昭61−4892号公報、特開昭58−1041
55号公報にSi含有量を低減しAlを積極的に添加し
て無方向性電磁鋼板を製造することが提案されているが
、特公昭61−4892号公報によれば、磁気特性改善
効果を発揮させるためには少なくとも0.6 wt %
以上のMを添加する必要があり、製造コストの上昇をも
たらすという問題がある。しかも、 Al含有量の増加
により鉄損は改善されるが、磁束密度の向上効果は小さ
い。才だ、特開昭58−104155号公報によれば、
0.1〜0.6 wtチのν添加により集合組織が改善
され磁束密度は向上するが、鉄損の改善効果は小さい。
すなわち、いずれの場合でも、鉄損が低く、かつ磁束密
度が箇いという最近の要請を十分満足する無方向性電磁
鋼板を製造できていない。
本発明は以上のような問題1c鑑み、鉄損が低くかつ磁
束密度が高い無方向性電磁鋼板およびその製造方法を提
供するものである。
〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、Alの積極的な添加による磁気特性向上
効果、すなわち集合組織改善効果および固有抵抗増加・
粒成長性改善による鉄損低下効果をより有効に発揮させ
る点に関して種々検討した結果、通常のSiレベルの無
方向性電磁鋼板にSnを単独に含有させると鉄損の低下
作用があることは前述の如く公知であるが、Si含有量
を極力低減させた鋼に0.1〜i、 o wt %のA
lと0.02〜0.15wt %のSnを複合添加する
ことにより、鉄損を低くし、かつ磁束密度を高くできる
ことを新規に見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明o)鋼板は、C:o、otwt%以下
、Si : 0.1wt 4以下、Mn : o、 1
〜t、o wt%、S : 0.01Wt %以下、A
l : 0.1〜1.0 wt%、Sn: o、o 2
Qo、15wt%を含有し、残部は実質的にFeおよび
不可避的不純物からなる磁気特性の優れた無方向性電磁
鋼板である。
また、本発明の製造法は、上記成分の鋼を、熱間圧延後
700℃以上の温度域で巻取り、しかる後一回もしくは
中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延により最終板厚
となし、引き続き700〜900℃の温度範囲で焼鈍す
ることにある。
また、本発明の他の製造法は、上記成分の鋼を、熱間圧
延後700℃未満の温度域で巻取った熱延鋼帯を、80
0〜900℃の温度範囲で2〜lO分の連続焼鈍を行な
うか、あるいは700〜850℃の温度範囲で1〜10
時間の箱焼鈍を行ない、しかる後、上記と同様の冷間圧
延及び焼鈍を行うことにある。
以下にこの発明の詳細を実験結果にもとづいて具体的に
説明する。
第1表に示した成分組成のスラブを熱間圧延後750℃
の温度で巻取り、冷間圧延により0.50mの板厚とし
た後、800℃%90秒間の焼鈍を施し、エプスタイン
試料に切断後磁気特性を測定した。磁気特性の測定結果
を第1図および第2図に示すとともに、第1表1こ併記
した。第1図に示した結果から明らかなように、Alを
含有しSnを0.02wt%以上含有した鋼B−FはS
nを含まない鋼Aに比べて、磁束密度、鉄損ともに改善
されることが判明した。しかしながら、第2図から明ら
かなように、Snをo、o2wt1以上含有していても
Al含有量が0.1 wt 4未満の場合(鋼G)、あ
るいはAl含有量が1. 0wt%を超える場合(鋼J
)は、鉄損、磁束密度のいずれかが劣る。これらのこと
から、鉄損と磁束密度の両者を改善させるためには、S
nを0.02wt(i以上含有させると同時にAlをo
、i〜1. 0wt%に制限することが極めて重要であ
ることが判る。
このようにAlとSnを複合添加すると磁気特性が向上
した原因を調べるため、鋼A−F’および鋼にの集合組
織を調査した。第3図にこれらの試料の板面に平行な各
面のX線積分反射強度を、第4図に鋼り、にの(200
)極点図を示す。第3図、第4図に示されるように、鋼
K(従来の低St無方向性電磁鋼板)は磁化されにくい
結晶方位である(111) 412>が主方位であるの
に対して、kt含有鋼にさらにSnを添加していくと、
(222)面強度が弱まり、(110)、(200)面
強度が強まっていき、鋼りでは(110)<001>が
主方位となっている。かくの如く、AlとSnを複合添
加したことにより集合組織が改善された結果、磁気特性
が暑しく向上したものと推定される。
〔作 用〕
以下に本発明の構成要件の限定理由について説明する。
まず本発明において成分組成を限定する理由について説
明する。
C: 0.01wt %以下 Cは磁気特性に有害な元素であり、磁気時効の原因とも
なるので、o、otWtes以下とする。
St : 0.1wtts以下 Slは本発明においては低いほど良いが、実際にSi脱
酸法により出鋼するときにSiは混入するので、脱酸の
ための必要貴に限定し0、1 wt%以下とする。
Mn : 0.1〜1.0wt f& Mnは熱延時の赤熱脆性を防止するために0.1wt%
以上必要であり、 また集合組織を改善する作用も有す
るが、1.0wt%を超えるとコストの上昇を招くので
、0.1〜1.0 wt%とする。
s : o、otwt%以下 Sは0.01 wt %より多いとMnSとなって析出
し、結晶粒成長を阻害して磁気特性を劣化させるので0
.01wt%以下とする。
Al :0.1〜1.0 wt% Alは後述のSnとともに本発明による磁気特性の′改
善のために最も重要な元素であり・そのためには少なく
とも0.1 wt%を必要とする。すなわち、ktはo
、 i wt %より少ないと集合組織改善効果が小さ
く磁束密度が低くなり、しかも固有抵抗の増加による鉄
損の低下作用が小さくなると同時にktNの微細析出が
生じて鉄損を著しく劣化させる。
一方、1. 0wt%より多くなるとAl添加による磁
気特性向上効果が少なくなる他、コスト上昇を招き価格
面でも不利となる。したがって、Alは0.1〜t、o
%の範囲にする必要がある。
Sn :  0.02〜0.15wt  %Snは前述
のAlとの複合添加により、鉄損を低くシ、かつ磁束密
度を高める作用があるが、この作用を奏するためには少
なくとも0.02 wt 4以上を必要とする。一方、
0.15wt%より多くなってもその作用は飽和し、逆
に結晶粒成長抑制等の悪影響をもたらし、またコスト上
昇を招き価格面でも不利となる。したがって、Snは0
.02〜0.15wt %の範囲にする必要がある。
上述の成分以外は実質的にFeおよび不可避的不純物で
ある。
次に本発明の製造方法について説明する。
前記組成に溶製された鋼は、連続鋳造または造塊後分塊
圧延法等の通常の方法によりスラブとされる。次いで所
定の温度に加熱し熱間圧延されるが、この熱間圧延にお
いては熱間圧延後に700℃以上の温度域で巻取り、熱
延コイルの保有熱により自己焼鈍させる。
700℃以上の温度域で巻取るのは、この温度未満では
MとSnを複合添加させても磁気特性を十分に向上させ
ることができず、また冷間圧延後の焼鈍時に微細な析出
物が形成され、結晶粒成長を抑制するためである。
また、熱間圧延において700℃以上の温度域で巻取る
のに代えて、700℃未満の温度域で巻取り、800〜
900℃の温度範囲で2〜10分の連続焼鈍を行なうか
、あるいは700〜850℃の温度範囲で1〜10時間
の箱焼鈍を行なうことができる。この熱延板焼鈍の限定
理由について説明する。
まず、熱延板を連続焼鈍する場合は、800℃未満の低
温度では磁気特性が改善されず、一方、900℃を越す
高温焼鈍では以後の酸洗性および冷延性の劣化を来たす
。また、保持時間は焼鈍温度に応じて任意に決定すれば
良いが、保持時間が2分間未満の短時間では磁気特性が
改善されず、一方、10分間を越す長時間保持を行なっ
ても磁気特性改善効果は格別向上せず、生産能力が低下
し経済的にも不利である。
また、熱延板を箱焼鈍する場合には、700℃未満の低
温度では磁気特性が改善されず、850℃を越す高温゛
焼鈍を行うとその後の酸洗性、冷延性が劣化する。保持
時間は1時間未満では磁気特性が改善されず、10時間
を越す長時間の焼鈍を行なっても磁気特性改善効果は格
別向上せず、かえって過度の結晶粒成長を招き冷延性を
劣化させる他、エネルギー使用量が増大しコストの増大
を招く。
以上の理由により、熱延板焼鈍は前述のとおりに限定す
る必要がある。
次いで常法に従い1回または中間清純をはさんだ2回以
上の冷間圧延により最終板厚おなし、引き続き700〜
900℃の温度範囲で焼鈍を行なう。焼鈍温度は、70
0℃未満の低温焼鈍では焼鈍時の結晶粒成長が悪く磁気
特性が改善されず、一方、900℃を超す高温焼鈍では
かえって磁束密度が低下し、経済的にも不利となる。
〔実施例〕
実施例 1゜ 第2表に示す成分の鋼を、同表に示す処理条件にて製造
し、磁気特性を測定した。その測定結果も同表に示して
いる。
この結果から明らかなように、本発明により製造した鋼
2−b、 3−b、 4−b、 5−bは鉄損が低くか
つ磁束密度が優れている。
実施例 2゜ 実施例1で用いた鋼2.3.4.5 の熱延板を700
℃未満の温度域で巻取り、その後、それぞれ850℃X
3hrあるいは9o’o℃X3m1nの焼鈍を行なった
後、第2表に示す処理条件と同様な条件にて製造し、磁
気特性を測定した。その測定結果を第3表に示す。
この結果から明らかなように、本発明の成分組成を満た
す鋼2.3.4.5 は、熱延板を箱焼鈍あるいは連続
焼鈍することにより、鉄損、磁束密度ともに更に向上し
ている。
〔発明の効果〕
以゛上のように、本発明によれば、鉄損が低くかつ磁束
密度の高い無方向性電磁鋼板が得られ、電気機器の高効
率化に伴い、その鉄芯材料として使用される無方向性電
磁鋼板に対する要請に十分応えることができ、その工業
的効果は非常に大きい。
/ 第 表 久
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、それぞれ本発明の実施例、比較
例におけるSn添加量およびAl添加量に伴う磁束密度
、鉄損の変化を示す図、第3図はSn添加量とX線積分
反射強度の関係を示す図、第4図(a)、 (b)はそ
れぞれ本発明による鋼りおよび比較鋼にの(200)極
点図である。 第 図 −AJ!tr鋼 M添加量[wt%コ −utr鋼 sn添加量[wt%] 図 (a) [b) 手続補正書 (自発) 昭和63年9月30日

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.01wt%以下、Si:0.1wt%以
    下、Mn:0.1〜1.0wt%、S:0.01wt%
    以下、Al:0.1〜1.0wt%、Sn:0.02〜
    0.15wt%を含有し、残部は実質的にFeおよび不
    可避的不純物からなる磁気特性の優れた無方向性電磁鋼
    板。
  2. (2)C:0.01wt%以下、Si:0.1wt%以
    下、Mn:0.1〜1.0wt%、S:0.01wt%
    以下、Al:0.1〜1.0wt%、Sn:0.02〜
    0.15wt%を含有し、残部は実質的にFeおよび不
    可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延後700℃以上の
    温度域で巻取り、しかる後一回もしくは中間焼鈍をはさ
    んだ二回以上の冷間圧延により最終板厚となし、引き続
    き700〜900℃の温度範囲で焼鈍することを特徴と
    する磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
  3. (3)C:0.01wt%以下、Si:0.1wt%以
    下、Mn:0.1〜1.0wt%、S:0.01wt%
    以下、Al:0.1〜1.0wt%、Sn:0.02〜
    0.15wt%を含有し、残部は実質的にFeおよび不
    可避的不純物からなる鋼を、熱間圧延後700℃未満の
    温度域で巻取り、該熱延鋼帯を800〜900℃の温度
    範囲で2〜10分連続焼鈍するか、若しくは700〜8
    50℃の温度範囲で1〜10時間箱焼鈍し、しかる後一
    回もしくは中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延によ
    り最終板厚となし、引き続き700〜900℃の濃度範
    囲で焼鈍することを特徴とする磁気特性の優れた無方向
    性電磁鋼板の製造方法。
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