JPH03202426A - 無方向性電磁鋼板の連続焼鈍方法 - 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、無方向性電磁鋼板の製造に係り、特に、低磁
場での磁束密度が優れ、且つ鉄損の小さい無方向性電磁
鋼板の連続焼鈍方法に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）無方向性電磁
鋼板は、発電機、電動機等の回転機、変圧器、安定器等
の静止器の鉄芯材として使用されている。これらの電気
機器の効率を高めるためには、鉄芯材である電磁鋼板の
鉄損を小さくすること並びに磁束密度を高くすることが
必要であり、そのために成分調整や製造方法の面で様々
の努力がはられれている。

例えば、炭化物、窒化物等の析出物、介在物を減少し、
このこと自体による効果及び最終成品の結晶粒径を大き
くすることによりヒステリンシス損を低下すると同時に
、Ｓｉ、Ａｌ等の添加で鋼板の固有電気抵抗を増大する
ことにより、渦電流損を低下している。

一方、磁束密度については、特殊添加元素の利用及び製
造方法を工夫して最終成品の集合組織の改善、すなわち
（１００）面、（１１０）面の集積を向上させている。

更に、無方向性電磁鋼板では、室・温で塑性歪が導入さ
れると、その磁気特性が劣化することが知られている。

このため、冷延、焼鈍後、数％のスキンパス圧延を施し
、客先で打抜後焼鈍される、いわゆるスキンパス・セミ
プロセス材を除いて、冷延、焼鈍後はできるだけ塑性歪
を導入しない方法で製造されているのが一般的である。

一方、ユーザーニーズの観点からは、高磁場での磁束密
度（例えば、Ｂ２６、Ｂ、。）の向上のみならず、最近
では、Ｂ、。以下の低磁場での磁束密度の向上の要求が
強まっており、磁気特性に及ぼす塑性歪の問題が重要と
なっている。

本発明は、か＼る事情のもとでなされたものであって、
低磁場での磁束密度が優れ、且っ鉄損の小さい無方向性
電磁鋼板を製造し得る方法を提供することを目的とする
ものである。

（８題を解決するための手段） 本発明者は、低磁場での磁束密度の向上を主目的とし、
従来、研究・開発の報告がない連続焼鈍・均熱時の塑性
歪の磁気特性に及ぼす影響に着目して鋭意研究を重ねた
結果、ここに本発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、Ｃ≦０．０１％、ＳｉＳ２゜５％
、Ａｌ≦１．０％、０．０５％≦Ｍｎ≦０．５０％、Ｐ
量０．１％及びＳ≦０．０１％を含有し、残部がＦｅ及
び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延後、必要
に応じて熱延板焼鈍を施した後、引続いて酸洗し、冷延
或いは中間焼鈍４挾んで２回冷延後、最終焼鈍する工程
において、７００℃以上で最終焼鈍するに際し、鋼板に
導入される塑性歪量を０．２％以下とすることを特徴と
する無方向性電磁鋼板の連続焼鈍方法を要旨とするもの
である。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず、本発明における化学成分の限定理由について説明
する。

Ｃ： Ｃは磁気特性に大きな影響を及ぼす元素であり、特に鉄
損に及ぼす影響は大きい。すなわち、０゜０１％を超え
ると炭化物の析出物が増加するため、鉄損が劣化する。

更に、電気機器の運転中の温度上昇に起因する磁気特性
の劣化、いわゆる磁気時効が大きくなるため、Ｃ量は０
．０１％以下とする。

Ｓｉ： Ｓｉは磁気特性、特に鉄損を改善するために有効な元素
である。すなわち、Ｓｉ量を増加すると鋼の電気抵抗を
高め、このことにより渦電流損を低下する効果によるも
のである。しかし、３．５％を超えると冷間圧延が不可
能となるため、Ｓｉ量は３．５％以下とする。

Ｍｎ： Ｍｎは不純物として存在するＳを固定して赤熱脆性を防
止するために添加する。そのためには０゜０５％以上の
含有量が必要である。また、Ｓｉと同様に電気抵抗を増
大する効果を有するが、その影響は小さく、且つ０．５
０％より多量に添加した場合、Ｓ等の不純物が増加する
ことになるため、Ｍｎ量は０．０５〜０．５％の範囲と
する。

Ｐ　： Ｐは硬度に大きな影響を及ぼし、打抜性を考慮して添加
することがある。その場合、０．１％を超えると硬度が
高くなりすぎて打抜性を劣化させるので、Ｐ量は０．１
％以下とする。

Ｓ　： ＳはＭｎと結合してＭｎＳとして鋼中に析出する。

ＭｎＳが微細且つ多量に存在すると磁気特性を劣化させ
るため、Ｓ量は０．０１％以下とする。

Ａｌ： Ａｌは脱酸のため、更にはＮをＡＭＮとして固定し、且
つ磁気特性に悪影響を及ぼさないまでにＡｌＮを粗大化
するために添加する。一方、ＡｌＮの析出物の量を極力
低下し、その磁気特性に及ぼす悪影響を除外する目的で
脱酸に必要な量だけ添加することもある。しかし、１．
０％を超えて添加してもその効果が飽和するため、Ａｌ
量はｌ。

０％以下とする。

次に本発明の製造工程について説明する。

上記成分組成を有する鋼スラブについては、常法により
熱延から最終焼鈍に至る工程を施す。すなわち、熱延→
酸洗→冷延→最終焼鈍（連続焼鈍）の工程であるが、熱
延後、熱延板焼鈍を施したり、冷延として中間焼鈍を挾
む２回冷延を行ってもよい。なお、熱延以降、冷延まで
の工程の製造条件については所定の磁気特性を達成する
ために必要なＳｉ、Ａｌ量を決定することと同様に、適
正な条件を選択するよう配慮する。

次に、本発明の重要な工程である最終連続焼鈍について
説明する。

まず１本発明者が知見を得た基礎実験の結果について説
明する。

供試鋼として、Ｃ：０．００３％、Ｓｉ：１．１％、Ｍ
ｎ：０，２５％、Ｐ：０．０１５％、Ｓ：Ｏ，ＯＯ３％
、Ａｌ１：０．００２％を含有する０　、　５　ｍａｔ
の冷延鋼板より引張り試験片を作成して以下の実験を行
った。すなわち、第１図に示す熱サイクル及び応力負荷
・除荷の高温引張試験後、塑性歪量（伸び歪）を測定す
ると共に、小型エプスタイン試験片を採取して磁気特性
を測定した。なお、応力を負荷する温度並びに負荷する
応力の組み合わせは表１のとおりである。

第１表 その結果を第２図に示す、なお、第２図には９００℃Ｘ
６０秒の焼鈍材を室温にてスキンパス圧延した場合の結
果も合わせて示した。

第２図より、鉄損については、導入する塑性歪量が増加
すると共に劣化し、その傾向は塑性歪を導入する温度が
低いほど大きく、室温の場合が最も劣化が激しい。

一方、磁束密度については、高磁場磁束密度、例えば、
Ｂｚｓは、塑性歪量が増加しても劣化は見られない。こ
れに対して、Ｂ１．、で代表される低磁場磁束密度は、
塑性歪量の影響が大きく、鉄損と同様に、塑性歪量が増
加すると磁束密度が劣化し、その傾向は塑性歪を導入す
る温度が低いほど強くなる。

磁気特性に及ぼすこれらの塑性歪量並びに塑性歪を導入
する温度の影響については、材料の降伏強度、付加応力
、応力付加時間で導入される塑性歪量が決まり、更に加
熱中から冷却過程で塑性歪量となって現われた転位等の
格子欠陥が消滅していく現象を理解する必要があると考
える。

この点に関する詳細な現象については明らかではないが
、７００℃以上の焼鈍温度で０．２％以下の塑性歪量の
領域では、塑性歪のない場合と比較して、磁束密度Ｂ１
．、の劣化は０．２Ｔ以下の劣化にとどまっていること
が判明した。

一方、無方向性電磁鋼板の磁気特性を向上するためには
、最終焼鈍で冷延鋼板の結晶組織を再結晶させる必要が
あり、そのためには、焼鈍温度は７００℃以上が必要で
ある。

以上の実験結果から、本発明では、焼鈍温度の下限を７
００℃とし、この時導入される塑性歪量の上限を０．２
％とするものである。

なお、焼鈍温度の上限については、特に規定しないが、
以下のように温度を規制することが望ましい。

第３図は、ｃ：ｏ、ｏ　Ｏ１５〜０．００２５％、Ｓｉ
：１．５及び２．４％、Ａｌ：０．２０−０．３０％を
含有する鋼スラブを熱間圧延し、９５０℃で１分均熱の
条件で熱延板焼鈍を施した後、０．５＋＋＋ｍ厚に冷延
した冷延鋼板について、鉄損（Ｗ１ｓ／ｓ。）に及ぼす
焼鈍温度（均熱時間：１分）の影響を示したものである
。同図より、焼鈍温度が高くなるにつれて鉄損は改善さ
れるが、いたずらに高い場合には劣化する傾向があり、
成分に応じて最適な焼鈍温度が存在することがわかる。

具体的には、Ｓｉ量が１．５％以上の鋼では９５０−１
１００℃が適正な焼鈍温度である。

Ｓｉ量が１．５％以下の鋼は、γ−α変態を有するため
、最終成品の集合組織及び結晶粒度の観点からはα域の
焼鈍が必要となる。

以上のことから、γ−α変態を有する鋼ではα域の最高
温度、α単相鋼では概ね９５０〜１１００℃が適切であ
る。

（実施例） 次に本発明の実施例を示す。

失意型上 Ｃ：Ｏ，Ｑ０２％、Ｓｉ：１．５％、Ｍｎ：０．２０％
、Ｐ：０．０１％、Ｓ：０，０１％及びＡｕ：０．２５
％を含有する鋼スラブを熱延後、酸洗し、冷延して０　
、５　ｍｒｎの板厚に仕上げた。この冷延板について７
００℃×１分の焼鈍を施した。その際、張力を約０．１
〜２．０ｋｇ／■１に変化させて付加し、磁束密度に及
ぼす塑性歪量の影響を調査した。その結果を第２表に示
す。

なお、塑性歪量は長手方向の伸び率で求め、磁束密度は
エプスタイン試験で求めた。

第２表 第２表より、塑性歪量が０．２％以下の場合（本発明例
）はＢ１．、の劣化は０．２Ｔ以下であるのに対して、
０．２％を超える場合（比較例）は磁束密度が大きく劣
化していることがわかる。

去１０４４ 実施例１と同一の冷延鋼板を用いて、９００”ＣＸ１分
の焼鈍を行った。焼鈍中の張力を０．１〜１−　Ｏｋｇ
ｆ／ａｍ”に変化させて付加し、塑性歪量（伸び率）及
びエプスタイン試験で磁気特性を測定した。

第４図は焼鈍中に導入される塑性歪量に及ぼす張力の影
響を示している。これより、張力の増加に伴ない塑性歪
量が増加し、０．６）ｃｇｆ／ａ＋ｍ”で０゜２％の塑
性歪が導入されていることがわかる。

第５図は塑性歪量と磁気特性の関係を示しており、０．
２％以下の塑性歪量では、磁気特性の劣化が極めて小さ
いことがわかる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、最終焼鈍の温度
並びに塑性歪量を規制するので、低磁場での磁束密度□
優れ、且つ低鉄損の無方向性電磁鋼板を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱サイクル及び応力負荷・除荷の高温引張試験
の要領を示す図、第２図は各種の焼鈍均熱温度での塑性
歪量と磁束密度及び鉄損の関係を示す図、第３図は各種
Ｓｉ含有量における焼鈍均熱温度と鉄損の関係を示す図
、第４図は塑性歪量（伸び率）と張力の関係を示す図、
第５図は塑性歪量（伸び率）と磁束密度及び鉄損の関係
を示す図である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｃ≦０．０１％、Ｓｉ≦３．
   ５％、Ａｌ≦１．０％、０．０５％≦Ｍｎ≦０．５０％
   、Ｐ≦０．１％及びＳ≦０．０１％を含有し、残部がＦ
   ｅ及び不可避的不純物からなる鋼スラブを熱間圧延後、
   必要に応じて熱延板焼鈍を施した後、引続いて酸洗し、
   冷延或いは中間焼鈍を挾んで２回冷延後、最終焼鈍する
   工程において、７００℃以上で最終焼鈍するに際し、鋼
   板に導入される塑性歪量を０．２％以下とすることを特
   徴とする無方向性電磁鋼板の連続焼鈍方法。