JPH0443981B2

JPH0443981B2 -

Info

Publication number: JPH0443981B2
Application number: JP15922887A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kaneko; Hiroyoshi Yashiki; Takashi Tanaka
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1987-06-25
Publication date: 1992-07-20
Also published as: JPS644455A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕この発明は、磁気特性の優れた、とくに磁束密
度の高い無方向性電磁鋼板に関する。〔従来の技術〕無方向性電磁鋼板は、主に小型モータや小型変
圧器等の鉄心材料として使用されるが、その基本
的特性としては、低鉄損でかつ磁束密度の高いこ
とが要求される。ところで、小型モータに関しては、電力効率を
上げて機器を小型化したいという要求が強く、こ
のことから小型モータの鉄心に供する無方向性電
磁鋼板には、一層良好な磁気特性が求められてき
ている。この場合、磁気特性としては、鉄損より
むしろ磁束密度の方がより重要な意味をもち、磁
束密度の改善が必要とされる。小型モータの鉄心材料としては、通常Si含有量
が１％以下のS30〜60クラスの低グレード品が多
く使用される。無方向性電磁鋼板はSi量を目安に
グレード分けされ、Si量の多いものほどグレード
が高く鉄損が良好とされている。ところがSi量の
多いものは一般に磁束密度が低い。磁束密度につ
いてみれば、むしろ低グレード品の方がよりすぐ
れたものとなつているのである。小型モータの鉄
心に低グレード品が使用されるのはこのためで、
かかる用途では機器の小型化のために、磁束密度
の方が優先されるのである。〔発明が解決しようとする問題点〕さて無方向性電磁鋼板の磁気特性の改善につい
ては、すでに種々の方法が明らかにされている。一般には、SiやAl等の合金元素の添加、お
よび結晶粒の粗大化等がよく知られている。し
かしながら、これらはいずれも鉄損に主眼をおく
もので、磁束密度についてはむしろ好ましくない
影響を与える。すなわちの方法は、SiやAl等の添加によつ
て鋼の固有電気抵抗を増大させるものであるが、
これらの合金元素の多量添加は、磁束密度を低下
させることになる。の方法としては、Alの添加量を増し粒成長
を阻害するAlN折出物を凝集粗大化させる方法
がよく知られている。しかしこの方法でも折出物
の量が増加するため磁束密度の低下が伴う。また、製造プロセスの面では、２回冷延法や２
回焼鈍法の採用が、結晶粒の粗大化や集合組織を
通じて磁気特性向上に有効であるとされている。
しかしこれらの方法は、製造工程が複雑になつて
コストが著しく上昇する上、やはり高磁束密度は
期待し難い。一方、最近になつて、CaやＢの有効性が確認
され、これを利用して磁気特性の良好な無方向性
電磁鋼板を製造する方法が種々提案されている。
（特公昭58−17249号、特開昭58−123825号、同58
−16472号）。これらは磁気特性の支配因子として
重要な意味をもつ粒成長性を改善するものであ
る。粒成長性に関しては、AlNやMnSなどの折
出物がインヒビターとして作用し有害とされてい
るが、これら折出物の生成を、CaやＢの添加に
よつて抑えるというものである。しかしながら、このようなものも、主眼はやは
り鉄損にあり、磁束密度については十分な配慮が
なされていない。磁束密度を高めるには圧延面に平行な｛100｝
結晶面の多い、いわゆるCube textureを発達さ
せればよいことが知られているが、従来において
はそのようなCube textureの発達を工業的にか
つ経済的に達成する具体的な手段が見い出されて
いないのである。本発明は、とくにS30〜60の無方向性電磁鋼板
に関し、磁束密度のきわめて良好なものを提供す
ることを目的とする。〔問題点を解決するための手段〕本発明者らは、とくにCa，Ｂの粒成長性に対
する有効性に注目し、組成面から総合的に実験、
研究を行つた結果、Caまたは更にＢを利用して
上記Cube textureの発達を促し磁束密度を向上
させる有効な手段を知見し、本発明の完成に至つ
たものである。本発明はかかる知見に基くものであつて、その
要旨とするところは、重量％で、C0.015％以下、
Si1.5％未満、Mn1.0％以下、P0.15％以下、Al0.3
％以下で、Ca0.001〜0.015％または更にB0.0003
〜0.0030％を含み、残部はFeおよび不可避的不純
物からなり、不純物としてのＳ，N.OはS0.010％
以下、N0.005％以下、O0.005％以下であり、か
つCa含有量が下記，の条件を満たし、Ｂ添
加ありの場合は更にＢ含有量が下記の条件を満
足することを特徴とする磁束密度の高い無方向性
電磁鋼板。 0.5≦〔Ca％〕²／3.125×〔Ｓ％〕・〔Ｏ％〕≦2.0… 〔Ca％〕／〔Ｓ％〕≧１ … 0.5≦〔Ｂ％〕／〔Ｎ％〕≦2.0 … 〔作用〕本発明の骨子とするところは、 CaをＳ，Ｏ量とのバランスを考慮して適正
量添加することにより、硫化物系介在物の折出
状態をコントロールして磁束密度の向上に有効
な｛100｝集合組織を効果的に発達させること、または更にＢの適量添加により窒化物系介在
物の分布状態を適正化することによつて、
｛100｝集合組織の生成を促し磁束密度の一層の
向上を図ること、にあり、これによつてきわめて良好な磁束密度が
実現されるものである。またこの場合、鉄損とし
てもすぐれたものが確保されることになる。以下、本発明における成分限定の理由について
述べる。Ｃ：磁気特性、とくに鉄損に影響し、鉄損低下
の観点から少ない方がよい。とくに、0.015％を
こえると、磁気時効による鉄損増加が大きくなる
ことから、0.015％以下とする必要があり、望ま
しくは0.005％以下とするのがよい。なお、下限
については、上記のとおりＣは少ないほどよいの
で、特に限定しない。 Si：電磁鋼板において最も重要な元素であり、
磁気特性に対し支配的影響を及ぼす。Siはその量
が多いほど、鉄損の面では有利であるが、磁束密
度にとつては不利となる。磁束密度を小型モータ
用として求められるレベルに維持するには、1.5
％未満とする必要がある。よつて、Siは1.5％未
満とした。 Siの添加量は、実際には用途上求められる磁気
特性を考慮し、その要素レベルに応じて選定され
る。なお、Siの下限値については、磁気特性の要求
レベルにより適正量が変化し一概に言えないので
特に規定しない。 Mn：Ｓによる熱間脆性を防止するとともに、
強度等機械的性質を確保するために添加される。
しかし1.0％をこえると、磁気特性を劣化させる。
よつて、Mnは1.0％以下とした。なお、Mnの下限については一般に熱間脆性防
止の観点から0.05％以上とするのが望ましいが、
本発明ではCa添加でＳを固定するので、それ以
下でも良く特に規定しない。Ｐ：鋼板の強度を高め鉄心打ち抜き時の加工性
を改善するのに有効であるが、0.15％をこえると
冷間圧延時の加工性が劣化する。よつて0.15％以
下とした。なお、下限については不可避的不純物
程度のＰ量でもとくに問題を生じないので、規定
しない。 Al：基本的には脱酸剤として必要とされる。
またAlは、磁気特性に対しても有効である。た
だし、このような効果は0.3％をこえると飽和す
る。よつて0.3％以下とした。なお、下限につい
ては、一般に結晶粒度調整の観点から0.1％以上
が望ましいが、Siなど他の元素で脱酸が十分行わ
れておればそれ以下でも良く、特に規定しない。 Ca：硫化物系介在物の形状および分布状態を
制御するために必要で、本発明の重要な構成因子
である。Caを含まない場合、鋼中ＳはMnとの間
でMnSを形成する。形成されたMnSは熱間圧延
時に一部が固溶し、爾後の過程において微細な形
で折出する。その結果、粒成長が阻害され、磁気
特性が劣化する。 CaはＳとの結合力が非常に強い。このため、
Mnに優先して鋼中Ｓと結合しCa系介在物を形成
する。こうしてCaはMnSの生成を抑え、微細な
MnSの折出による磁気特性の劣化を有効に防止
するのである。 Caのこのような効果は、添加量が0.001％以上
でないと発現しない。ただし、0.015％をこえる
と、硫化物介在物の量が増加し、かえつて磁気特
性が劣化する。よつてCaは、0.001〜0.015％に限
定した。 Caについてはまた、Ｓ量およびＯ量とのバラ
ンスが重要である。すなわち磁気特性改善に有効
な｛100｝集合組織を優先的に発達させるには、
非金属介在物の形状、量及び分布状態を適切に制
御する必要がある。本発明は硫化物系介在物に関
してその適正な制御範囲を知見したもので、球状
化した微細な介在物を均一に分散させることによ
つて効果を得るものである。介在物の形状制御の
ため、Ｓ量に対して一定量以上のCa添加が必要
であり、また介在物の分布を均一かつ微細にする
ため、Ca−Ｓ−Ｏのバランスを適正化する必要
がある。介在物の量は少なすぎても、多すぎても
効果がなく、ＳとＯの量に応じて適当量のCaを
添加する。このようなことから、すぐれた磁気特性を得る
ためには、まず第１に、Ｓ量との比〔Ca％〕／
〔Ｓ％〕（以下、Ca／Ｓと表記する）の値を考慮
する必要があり、Ca／Ｓ値として１以上を確保
することが必要となる。Ca／Ｓ＜１では、例え
添加量が本発明規定のレンジ内にあつても、良好
な特性が得られない。加えて、本発明が主眼をおく磁束密度の観点か
らは、Ｓ量およびＯ量との間に、一定の関係を設
定する必要がある。すなわち、高磁束密度を得る
ためには、｛100｝集合組織の形成を容易化するこ
とが大切で、このためにＳ，Ｏ量との関係を特定
することが必要となるのである。この意味での
Ca適正添加量は、本発明者らによる実験、解析
の結果、〔Ca％〕²／3.125×〔Ｓ％〕・〔Ｏ％〕（以下、Ａ値とする〕の値で規定できることが判
明した。第１図はこのＡ値と磁気特性の関係を示す実験
結果である。これは、0.003％Ｃ−0.5％Si−0.5％
Mn−0.05％Ｐ−0.2％Al−0.002％Ｎ系で、Ca，
Ｓ，Ｏをそれぞれ0.001％〜0.015％、0.001〜
0.010％、0.0005〜0.0050％の本発明請求の範囲内
で変化させて磁気特性への影響をみたもので、供
試材は後述実施例に示した製造プロセスによつた
0.5mm厚の冷延焼鈍材である。図の特性値は、鉄
損、磁束密度とも単板磁気測定器による測定値で
ある。図によると、磁束密度はＡ値が0.5未満、また
は２をこえるところでは、低下の傾向が認めら
れ、Ａ値0.5〜２の間においてのみ、高い値が得
られている。なお、鉄損については、Ａ値が大きくなるに従
い多少低減される傾向が読み取れるものの、明瞭
な相関は認められない。以上のことから、Ca量については、Ca／Ｓ≧
１でかつ0.5≦Ａ値≦2.0を満たす範囲に限定し
た。Ｂ：窒化物系折出物を形成し、磁気特性の改善
に寄与するもので、必要に応じ添加される。Ｂの添加がない場合、鋼中ＮがAlとの間で
AlNを形成し、微細に折出したAlNが粒成長を
阻害して、磁気特性を劣化させることがある。Ｂ
は、鋼中Ｎと優先的に結合し、AlNの成長をお
さえて上記の悪影響を取除く働きをするのであ
る。添加量としては、少なくとも0.0003％ないと、
上記の効果が発現しない。ただし0.0030％をこえ
ると折出物の量が増加し、磁気特性の劣化がみら
れる。よつて、0.0003〜0.0030％とした。このＢについても、Ｎ量とのバランスを考慮す
ることが必要で、とくに｛100｝集合組織形成を
容易にし高磁束密度を確保するという意味から
〔Ｂ％〕／〔Ｎ％〕（以下、Ｂ／Ｎと表記する）比
が重要な意味をもつてくる。第２図に、Ｂ／Ｎ値と磁気特性の関係を調査し
た結果を示す。このデータは、0.003％Ｃ−0.5％
Si−0.5％Mn−0.05％P0.2％Al−0.003％Ca−
0.002％Ｓ−0.002％Ｏ系で、Ｂ，Ｎをそれぞれ
0.0003〜0.0030％，−0.0005〜0.0050％の範囲で変
化させてＢ／Ｎ値の磁気特性への影響をみたもの
で、供試材は実施例に示した製造プロセスを適用
した0.5mm厚の冷延焼鈍材で、図の特性値は、単
板磁気測定器による測定値である。磁束密度についてみると、第１図のＢ無添加材
に対し全体が高いレベルにあるが、なかでもＢ／
N0.5〜2.0の範囲においてきわめてすぐれた値と
なつている。なお鉄損に関しては、第１図の場合同様、Ｂ／
Ｎとの間に相関が認められない。このようなことからＢ量については、Ｂ／
N0.5〜2.0の規定を付した。Ｓ：硫化物系介在物を生成し、磁気特性を劣化
させる元素であり、一般に少なければ少ないほど
よい。本発明の場合は特にＳが多量に含まれる
と、介在物の量を添加させるのみならず｛100｝
集合組織形成に有効な微細均一な介在物分布が得
られなくなる。このためＳ量は0.010％以下に限
定した。Ｎ：Alと結合して微細なAlNを生成し、磁気
特性を劣化させる元素であり、一般に少なければ
少ないほどよい。Ｂを添加する場合においても、
Ｎが多量に含まれると多量のＢ添加が必要とな
り、経済性を損なう上BN折出物が増加し、磁気
特性が劣化する。このためＮ量は0.005％以下に
限定した。Ｏ：酸化物系介在物を生成し、磁気特性を劣化
させる元素であり、一般に少なければ少ないほど
よい。本発明の場合は特にＯが多量に含まれる
と、介在物の量を増加させるのみならず、硫化物
系介在物の形状、分布を制御するのに有効なCa
を減少させる。このため、Ｏ量は0.005％以下に
限定した。本発明電磁鋼板の成分限定理由は以上のとおり
であるが、このような電磁鋼板は、工業的には通
常一回冷延法にて製造される。すなわち、一般的な製造法では、転炉で成分調
整した溶鋼を連続鋳造法で200mm厚程度の鋼片と
する。Ｃの調整に関しては、真空精錬法を用いる
場合が多いが、焼鈍工程など次工程で脱Ｃしても
よい。大型鋼塊に鋳込んだ後分塊圧延する方法も
あるが、経済性および偏折増大の観点から最近は
殆ど使われない。鋳込んだ鋼片は次に熱間圧延に
より２〜３mm圧程度のコイルとされる。加熱温度
は1100〜1300℃程度で十分均熱した後タンデム圧
延機で圧延される。圧延の仕上温度は800〜900
℃、コイルの巻取り温度は500〜700℃が普通であ
る。コイルに巻取つた後は、室温まで放冷され
る。次に鋼表面の酸化スケールを酸洗して除去す
る。必要に応じて酸洗いの前又は後に熱延板の焼
鈍を行う場合もある。これは熱延板の結晶組織を
再結晶させることを目的とするもので、冷間圧延
性や磁気特性の改善に効果がある。酸洗後は、冷
間圧延で0.35〜0.5mm厚の所定の板厚に仕上げる。
最終焼鈍は普通600〜1100℃の範囲で行なう。十
分再結晶させ、さらに結晶粒度を調整する必要が
あり、焼鈍温度は成分系によつても異なる。焼鈍
法は、バツチ式の箱焼鈍で行う場合もあるが、近
年は連続焼鈍が用いられるケースが多い。電磁鋼板は、この段階で客先に出荷される。フ
ルプロセス材は、打ち抜き加工後、そのまま鉄心
に組み立てられる。セミプロセス材は、打ち抜き
後、鉄心に組み立てられる前又は後に歪取り焼鈍
を施される。本発明鋼はいずれに適用しても良
い。実施例では、フルプロセス材について説明す
るが、セミプロセス材では、打ち抜き歪の解放や
結晶粒成長で磁気特性は更に向上する。〔実施例〕次に本発明の実施例について述べる。第１表に示す種々の組成の鋼を、50Kgの高周波
真空溶解炉を用いて溶製し、これを鋳型に鋳込ん
で鋳片となし、この鋳片を熱間鍛造により30mm厚
とし、その後1250℃に再加熱し仕上げ温度850℃
で2.3mm厚まで熱間圧延を行い、圧延後直ちに水
スプレーで650℃まで冷却し、次いで650℃の炉中
に装入炉冷した。このようにして得た熱延板を、酸洗後冷間圧延
により0.5mm厚に仕上げ、その後窒素雰囲気中で
750℃×1minの連続焼鈍パターンで最終焼鈍を行
つた。得られた最終焼鈍材について、磁気特性（鉄損
値、磁束密度）を単板磁気測定器により測定し、
また｛100｝面の極密度強度をＸ線回析により測
定した。結果を第１表右欄に示す。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明の無方向
性電磁鋼板は、磁束密度の点ですぐれた性能を示
し、かつ鉄損も良好なものであり、とくに小型モ
ータの鉄心に使用して電力効率の向上、機器小型
化に大いに寄与する。また、製造についても特別
の措置を必要とせず、工数の増加がなくコスト的
にも有利であり、その実用的利用価値はきわめて
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡ値と磁気特性との関係を示す実験結
果、第２図はＢ／Ｎ値と磁気特性との関係を示す
実験結果である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、C0.015％以下、Si1.5％未満、
Mn1.0％以下、P0.15％以下、Al0.3％以下、
Ca0.001〜0.015％を含み、残部はFeおよび不可避
的不純物からなり、不純物としての、Ｓ，Ｎ，Ｏ
はS0.010％以下、N0.005％以下、O0.005％以下
であり、かつCa含有量が下記、の条件を満
足することを特徴とする磁束密度の高い無方向性
電磁鋼板。 0.5≦〔Ca％〕²／3.125×〔Ｓ％〕・〔０％〕≦2.0… 〔Ca％〕／〔Ｓ％〕≧１ … ２重量％で、C0.015％以下、Si1.5％未満、
Mn1.0％以下、P0.15％以下、Al0.3％以下、
Ca0.001〜0.015％で、B0.0003〜0.0030％を含み、
残部はFeおよび不可避的不純物からなり、不純
物としてのＳ，Ｎ，ＯはS0.010％以下、N0.005
％以下、O0.005％以下であり、かつCa含有量が
下記、の条件を満足し、更にＢ含有量が下記
の条件を満足することを特徴とする磁束密度の
高い無方向性電磁鋼板。 0.5≦〔Ca％〕²／3.125×〔Ｓ％〕・〔０％〕≦2.0… 〔Ca％〕／〔Ｓ％〕≧１ … 0.5≦〔Ｂ％〕／〔Ｎ％〕≦2.0 …