JPH036326A - 磁気特性の優れた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、磁気特性に優れ、特に磁束密度の高い無方向
性電磁鋼板の製造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）最近の世界的
な電力・エネルギー節減の動きの中で、一般家電製品に
おいては、省エネルギータイプの製品が主流を占めるよ
うになってきた。

この省エネタイプの製品としては、使用電力量の節減と
共に軽量化を図ることも重要な課題である。これらの課
題を解決するためには、使用部品である小型モーター、
トランス類の高効率化が達成されなければならない。こ
こに、鉄損が低く、磁束密度の高い鉄心材料の要求が強
まっている理由がある。

一方、電磁鋼板において８１含有量を増加すると、電磁
鋼板の固有抵抗が増加し、鉄損は低下することが一般に
知られている。ところが、その反面、Ｓｉ添加量の増加
は強磁性体である鉄の濃度を希薄化することになり、飽
和磁束密度の低下を招く。

故に、間欠的に使用されることが多く、軽量化ニーズの
強い小型モーター、トランス類の鉄心材料には、特に高
飽和磁束密度が要求されるため、Ｓｉ含有量の低い、低
グレード電磁鋼板が使用されてきた。

従来、このような電磁鋼板の製造に関して幾つかの提案
がなされている。

例えば、特開昭５８−１０４１５５号には、Ｓｉ含有量
の低い電磁鋼板中に適当量のＡｌを添加することによっ
て、電磁鋼板の集合組織を改善し、高磁束密度を有する
無方向性電磁鋼板を製造する方法が示されている。しか
し、この方法には以下に示すような問題点がある。

すなわち、無方向性電磁鋼板の鉄損は、ヒステリシス損
と渦電流損に分離することができるが、渦電流損は、固
有抵抗に反比例し、周波数の２乗に比例することが知ら
れている。したがって前記提案に示されているように、
Ｓｉ含有量を過度に低減させた場合は、固有抵抗が非常
に小さくなり、渦電流損が増大するため、モーター類で
特に重要となる高周波領域での鉄損が大きくなってしま
うという欠点がある。

したがって、ある程度のＳｊを含有させた電磁鋼板であ
って磁束密度を向上させる方法の開発が望まれるところ
である。

また、特開昭５８−１１７８２８号によれば、Ｓｉ含有
量が低く、適当量のＡｌを添加した電磁鋼板に多量のＭ
ｎ（０，７５〜１．５％）を添加することによって電磁
鋼板の集合組織の制御を行い、磁気特性の向上が図れる
ことが示されている。

しかし、この方法では、多量のＭｎを添加するため、合
金使用量の増加によるコストアップを招き、更にフェロ
マンガン中のＳが溶鋼中のＳ量の− 増加を引き起こすため、この提案に示されている程度の
微量Ｓとする際には、操業上の種々の手段を講じなけれ
ばならず、操業面でのコストアップも避は難い。

本発明は、上述の低Ｓｉ含有量の電磁鋼板の製造に伴う
問題点を解決し、鉄損が低く、磁束密度の高い優れた磁
気磁気特性を有する無方向性＠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。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、かＳる問題点を解決するために鋭意研究
を行った結果、Ｓｉを適当量含有させた銅スラブの熱間
圧延をα域仕上げ、低温巻取しこより熱延鋼板とし、更
に特定条件での連続焼鈍或いは箱焼鈍による熱延板焼鈍
を施すことにより、鉄損が低く、磁束密度の高い無方向
性電磁鋼板が製造できることを見い出し、ここに本発明
をなすに至ったものである。

すなわち、本発明に係る磁気特性の優れた無方向性電磁
鋼板の製造方法は、Ｃ≦０．０１％、０゜一 ３　（Ｓ　ｉ≦１．０％、０．１≦Ｍｎ≦０．７％、Ｐ
≦０．１％、Ｓ≦０．００８％及びＡＭ≦０．５％を含
み、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなるスラブを熱
延仕上げ温度６００℃以上、Ａｒ□点以下で圧延後、６
００℃以下の温度で巻取り製造した熱延鋼板に、８５０
℃以上、Ａｃ１点以下の温度範囲で２分以上の連続焼鈍
又は７５０℃以上、Ａｃｍ点以下の温度範囲で２時間以
上の箱焼鈍を施した後、１回の冷間圧延により最終製品
厚みとし、次いで仕上げ焼鈍を行うことを特徴とするも
のである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） まず、本発明における鋼の成分限定理由について説明す
る。

Ｃ： Ｃは磁気特性上有害な元素であって、少ない程鉄損が低
下し、また時効による磁気特性の劣化を防ぐために、０
．０１％以下とする。

Ｓｉ： Ｓｉは固有抵抗の増加によって鉄損を改善する元素であ
るが、その含有量が０．３％以下の場合、鉄損の改善効
果が小さく、特に高周波領域の鉄損が劣化してしまう。

しかし、１．０％を超えると磁束密度を低下させるので
、Ｓｉ量は０　、３　＜　Ｓ　ｊ≦１．０％とする。

Ｍｎ： Ｍｎは０．１％未満であると、熱間脆性が大きくなり、
一方、０．７％を超えると磁束密度が低下するので、Ｍ
ｎ量は０．１≦Ｍｎ≦０．７％とする。

Ｐ： Ｐは本発明鋼のようなＳｉ量の少ない軟質の鋼の打抜性
を良好とするために適当な硬度を付与する目的で添加さ
れる元素である。しかし、０．１％を超えて含有させる
と鋼板の脆化を生じるので好ましくない。したがって、
Ｐ量は０．１％以下とする。

Ｓ： Ｓは多量に含有すると磁気特性に有害なＭｎＳ等の析出
物を生じさせるので、少ない程良く、製造上の作り易さ
も考慮して、０．００８％以下とする。

Ａｌ： Ａｆｌにも、Ｓｉと同様、固有抵抗の増加による鉄損の
改善効果があるが、０．５％を超えて添加すると磁束密
度の低下を招き、更にコストアップにもつながるので、
０．５％以下とする。

次に本発明における製造条件の限定理由について説明す
る。

上記化学成分を有する鋼は、通常の方法により溶製、鋳
造し、スラブとする。このスラブは加熱し圧延して熱延
鋼板とするのであるが、その際のスラブ加熱温度は、鉄
損を劣化させるＭｎＳ等の析出物を無害な形とするため
、１１５０℃以下の低温とするのが望ましい。

次に熱延条件、熱延板焼鈍条件について説明する。

まず、熱延条件を限定する理由は以下のとおりである。

第１図は磁束密度の改善に及ぼす仕上げ温度の影響につ
いての基礎実験の結果を示したものである。実験では、
Ｃ：０．００４％、Ｓｉ：０．４２％、Ｍｎ：０．２５
％、Ｐ：０．０８０％、Ｓ：Ｏ，ＯＯ２％及びＡｎ：０
．２５％を含有する成分組成の鋼スラブを１１００℃に
加熱後、熱間圧延の仕上げ温度をα域である７００℃と
、γ域である９２０℃の２水準とし、４５０℃で巻取り
、板厚２　、０　ｍａｎの２種類の熱延鋼板を製造した
。次いで、これらの熱延鋼板を各種の条件で焼鈍（熱延
板焼鈍）し、続いて酸洗、冷間圧延、仕上げ焼鈍により
電磁鋼板を製造し、電磁鋼板における熱延板焼鈍後の結
晶粒径と磁束密度Ｂ　ｓｏの関係を調べた。第１図はそ
の結果を示している。なお、仕上げ焼鈍は８５０℃×１
分の条件で行った。

第１図に示すように、熱延焼鈍板の結晶粒径がどんな大
きさの場合でも、α域仕上げ材は、γ域仕上げ材に比べ
て高い磁束密度を有していることがわかる。すなわち、
α域仕上げの場合には、γ→α変態後に加工を受けるた
め、熱延板の組織には加工組織が残り、（１００）及び
（１１０）強度の強い状態となる。このような熱延板は
、後述する熱延板焼鈍後も（１００）、（１１０）強度
の強い状態が保たれ、最終製品の集合組織を高磁束密度
を発揮するのに適した状態に改善するのである。

一方、γ域仕上げの場合には、熱間圧延が全て終了した
後でγ→α変態が起こるため、熱延板の集合組織はラン
ダムな状態となり、最終製品における集合組織の改善効
果は現われない。

また、熱間圧延の仕上温度をα域から高くすると、二相
域に入り、一部γ変態が起こるため、熱延板集合組織の
ランダム化が始まり、特に（１００）強度が減少してい
く。更に二相域では、変態に伴う変形抵抗の急激な変化
が起こるため、板厚の変動が大きくなる。

よって、仕上げ温度はＡｒ１点以下とすることが必要で
ある。しかし、仕上げ温度が６００℃より低くなった場
合、変形抵抗が高くなりすぎ、従来の圧延機では製造に
困難を来すので望ましくない。

以上述べたような理由から、熱延仕上げ温度は６００℃
以上、Ａｒ□点以下とする。

巻取温度に関しては、巻取温度が６００°Ｃより高い場
合は、コイル冷却時のコイル内の温度のばらつきに起因
する組織の不均一化により磁気特性も不均一となるので
、６００℃以ドに限定する。

次に、熱延板焼鈍条件を限定する理由は以下のとおりで
ある。

第２図は、上記基礎実験と同一の成分組成を有する鋼ス
ラブを用い、同様の製造工程において、熱延板焼鈍とし
て各種条件の連続焼鈍或いは箱焼鈍を適用し、熱延板焼
鈍時の焼鈍温度と磁束密度Ｂ５ｏの関係を調べた結果を
示している。この時の熱延仕上げ温度は７００℃、巻取
温度は４５０℃、熱延板の板厚は２　、０　ｍｍとし、
仕上げ焼鈍条件は８５０℃×１分、最終製品の板厚は０
．５ｍｍである。

第２図より明らかなように、この成分系の場合、通常の
焼鈍温度では磁束密度は高々１．７６Ｔであるのに対し
て、熱延板の焼鈍温度を連続焼鈍の場合に８５０°Ｃ以
上にすることで高い磁束密度が得られる。この時、熱延
焼鈍板の結晶粒径は、Ｇ。

Ｓ６．Ｎｏが４以下の粗大粒となっており、第１図に示
すように、結晶粒が大きくなるにつれて、α域仕上げの
効果がより顕著となってくる。

つまり、熱延板焼鈍後の結晶粒径はＧ、Ｓ、Ｎα４以下
とすることが望ましく、８５０　’Ｃ以上での連続焼鈍
による熱延板焼鈍は、充分この条件を満たしているので
ある。

また、粗大な結晶粒を得るための熱延板焼鈍は、箱焼鈍
にて実施してもよく、その場合も連続焼鈍と同等の効果
が得られる。この場合には、第２図に示したように、焼
鈍温度を７５０　’Ｃ以上とすることが必要である。

以上のように、冷延前の素材を粗大粒とすることは、冷
延に続く仕上げ焼鈍時の結晶粒界からの（１１１）集合
組織をもつ結晶粒の核の発生を抑えることを意味し、前
述の集合組織の改善効果と相俟って最終製品での高磁束
密度化を達成できるものと考えられる。なお、焼鈍温度
がＡｃ工点を超えると、α→γ変態が起こり、混粒組織
となり、磁束密度の低下を来すので望ましくない。

１ したがって、熱延板焼鈍の温度範囲は、連続焼鈍の場合
は８５０℃以上、Ａｃ工点点以下し、箱焼鈍の場合は７
５０℃以上、Ａｃ工点点以下するのである。

なお、焼鈍時間については、連続焼鈍の場合、２分未満
では焼鈍の効果が充分得られないので、２分以上が必要
であり、また、箱焼鈍の場合も同様の理由から２時間以
上が必要である。

続いて、酸洗を行い、１回の冷間圧延により最終製品厚
みとする。その際、通常実施されている７０〜８５％の
冷間圧延率で、磁束密度を高くする効果は充分発揮され
る。

冷間圧延後、仕上げ焼鈍を行う。その条件は特に制限さ
れないが、最終製品において適度の結晶粒の大きさとす
るために８００℃〜Ａｃｍ点の温度範囲で実施すること
が望ましい。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分を有する鋼スラブを１１００℃に
加熱した後、同表に示す条件で熱間圧延２ 及び熱延板焼鈍を行った。その際の巻取温度は、４５０
〜５００℃で、熱延板の板厚はそれぞれ２ｍｍである。

その後、酸洗工程を経て、１回の冷間圧延によりＯ、，
５ｍｍの最終板厚に仕上げた。冷延後の仕」二げ焼鈍は
、８００〜８５０　’ＣＸ　１分の連続焼鈍にて行った
。

得られた電磁鋼板の鉄損（ＷｉＳ１５ｏ）及び磁束密度
（Ｂ１１）を第１表に併記する。

第１表において、Ｎａ　３、Ｎａ　６、Ｎｎ　８、Ｎｏ
、　１２が本発明による方法で製造した場合（本発明例
）であり、いずれの場合も鉄損が低く、磁束密度が高い
ことがわかる。

具体的には、Ｎｏ１〜Ｎα７の成分組成の鋼の場合、本
発明例のＮｏ、　３　（熱延板焼鈍：連続焼鈍）とＮα
６（熱延板焼鈍二箱焼鈍）はいずれも鉄損が低く、磁束
密度が高いのに対し、熱延板焼鈍を施さない比較例Ｎｏ
、　１はもとより、熱延板焼鈍温度が低い比較例Ｎα２
、Ｎα５は磁束密度が低く、熱延仕上げ温度が高い比較
例Ｎｏ、　４、Ｎｏ、　７も磁束密度が低い。

また、Ｎｏ、　８〜Ｎα１０はＰ無添加（微量Ｐ）の鋼
の場合であり、Ｎｏ、　１１〜Ｎ０１３は通常のＡ　Ｑ
キルド鋼レベルのＡｌ、を添加した場合であるが、いず
れの鋼種においても、本発明例Ｎｏ、　８、Ｎ０１２に
示すように、本発明による製造プロセスの効果が確認で
きる。

比較例Ｎ０１４はＳｉを多量に添加した場合であり、磁
束密度が本発明例に比較して低いことがわかる。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、Ｓｉを適当量含
有させた鋼スラブについて、熱間圧延をα域で仕上げ、
低温巻取りにより製造した熱延鋼板に特定条件の熱延板
焼鈍を施し１粒度Ｎｏ、　４以下の粗大粒とするので、
低鉄損、高磁束密度の優れた磁気特性の無方向性電磁鋼
板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁束密度Ｂ５ｏに及ぼす熱延板焼鈍後の結晶粒
径の影響を示す図、 第２図は磁束密度Ｂ５０に及ぼす熱延板焼鈍温度の影響
を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃ≦０．０１％、０．
   ３＜Ｓｉ≦１．０％、０．１≦Ｍｎ≦０．７％、Ｐ≦０
   ．１％、Ｓ≦０．００８％及びＡｌ≦０．５％を含み、
   残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなるスラブを熱延仕
   上げ温度６００℃以上、Ａｒ＿１点以下で圧延後、６０
   ０℃以下の温度で巻取り製造した熱延鋼板に、８５０℃
   以上、Ａｃ＿１点以下の温度範囲で２分以上の連続焼鈍
   を施し、１回の冷間圧延により最終製品厚みとし、次い
   で仕上げ焼鈍を行う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。
2. （２）Ｃ≦０．０１％、０．３＜Ｓｉ≦１．０％、０．
   １≦Ｍｎ≦０．７％、Ｐ≦０．１％、Ｓ≦０．００８％
   及びＡｌ≦０．５％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不
   純物よりなるスラブを熱延仕上げ温度６００℃以上、Ａ
   ｒ＿１点以下で圧延後、６００℃以下の温度で巻取り製
   造した熱延鋼板に、７５０℃以上、Ａｃ＿１点以下の温
   度範囲で２時間以上の箱焼鈍を施し、１回の冷間圧延に
   より最終製品厚みとし、次いで仕上げ焼鈍を行うことを
   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。