JPH0580527B2

JPH0580527B2 -

Info

Publication number: JPH0580527B2
Application number: JP59043004A
Authority: JP
Inventors: Shuji Nakai; Seiichi Sugisawa
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-03-08
Filing date: 1984-03-08
Publication date: 1993-11-09
Also published as: JPS60190521A

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の分野）本発明は、無方向性電磁鋼板の製造方法、特
に、家庭用または小型の汎用モータなどに利用さ
れるある程度の鉄損の上昇を許容した安価なしか
も電磁性能にすぐれた無方向性電磁鋼板の製造方
法に関する。（従来技術）電磁鋼板は電気機器の鉄心材料として広く応用
されているが、鉄結晶の結晶方位が不特定方向
（ランダム）に配列された無方向性電磁鋼板にあ
つては、特に低級材の場合、経済性と電磁性能が
要求されるためそれらのかねあいが重要とされ
る。しかも、近年に至り家庭電気機器を中心に汎
用小型モータが多量に使用されるようになり、安
価な無方向性電磁鋼板が強く要望されるようにな
つた。特に、家庭用の場合、稼働時間が短く、負
荷も小さいことから、より安価な材料が求められ
ている。ところで、従来は電磁鋼板はAlNの析出の制
御と圧延技術との組合せにより所要特性を得てい
た。例えば、鋼組成の面からはAlは冷間圧延後、
再結晶前に微細AlNとなつて析出し、再結晶温
度の上昇またはその後の結晶粒成長を抑制するた
め、かかるAlの悪影響を除去するために、例え
ば、sol.AlのないSiキルド鋼を使用するか、ある
いはAlキルド鋼の場合であつてもAl添加量を
0.100％以上と極度に多くして、しかも大型の
AlNを形成させてその悪影響を除いていた。一
方、固溶Ｃは電磁性能を劣化させるから、Ｃ量も
0.010％以下に抑えるのが一般的であつた。しかしながら、以上からも分かるように、かか
る従来技術はいずれも費用のかかる処理工程を必
要とするものであつて、製造コストの上昇は免れ
ず、前述のような今日的要望を満足させることは
ない。例えば、特開昭58−171527号には、やはり低級
電磁鋼板の製造方法としてＣ：0.005〜0.08％、
Mn：0.15〜0.50％、sol.Al：0.002〜0.080％、さ
らに必要によりＮ：80ppm以下に制限した鋼を仕
上げ温度640〜860℃、巻取温度600〜760℃で連続
熱間圧延することが開示されている。この場合の
目的とする磁気特性は、鉄損（W15／50）が９〜
18（Ｗ／Kg）、磁束密度（B50）が1.50〜1.80(T)で
ある。確かにここに提案された方法は安価な低級
材を提供するには好ましいが、磁気特性があまり
にも低下し過ぎであつて、必ずしも満足のいくも
のではなかつた。しかも、実際にユーザーで使用
される時点までに電磁特性の時効をきたし一層の
電磁性能劣化が予想される。一方、Alを積極的に添加する同系統の鋼種に
は、例えば特開昭54−143719号に記載されている
方法のように、Ｃ：0.03％以下、Ｎ：20〜
60ppm、sol.Al：0.005〜0.025％の鋼組成を有す
るものを、熱間圧延後600℃以上の巻取温度で巻
取り放冷し、むしろ積極的に微細なAlNを析出
した後、再結晶温度以上、300℃以下の温度での
中間焼鈍を含む２回の冷間圧延を行う方法がずで
に提案されている。しかし、この方法は原理的に
も微細なAlNをむしろ積極的に析出させること
により電磁特性の向上をはかつているのであつ
て、しかもかなり処理操作が複雑で、したがつ
て、得られたで電磁鋼板も高価なものとなつてし
まう。（発明の目的）本発明の目的は、安価な無方向性電磁鋼板の製
造方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、安価であるばかりで
なく電磁特性もかなり改善された無方向性電磁鋼
板の製造方法を提供することである。（発明の要約）本発明者らは、上述の目的達成の手段について
種々検討をしたところ、まず、Siを0.05％以下と
することにより酸化物系介在物の存在による再結
晶の遅れあるいは表面酸化を防止し、同時にコス
ト低下をはかることが可能になることに着目し、
その場合の鋼組成と製造条件との組合せについて
実験を重ねたところ、Alを低減した組成の場合、
熱間圧延に先立つスラブ加熱温度が磁気特性に大
きく影響し、かかるスラブ加熱温度の制御と鋼組
成さらには熱間圧延条件および、焼鈍処理工程に
おける再結晶に引き続く過時効処理との組合せに
よる相乗効果により例えば鉄損が従来の約1/2に
なるなどすぐれた改善が達成されることを見い出
して、本発明を完成したのである。ここに、本発明は、重量％で、Ｃ：0.015〜0.080％、Si：0.05以下、 Mn：0.10〜0.40％、Ｐ：0.005〜0.150％、Ｓ：0.015％以下、Ｎ：0.0040％以下、 Al：0.005〜0.040％、 Al／Ｎ：３以上、残部Feおよび付随不純物から成る鋼組成のスラブを、直送圧延にあつては
少なくとも900℃以下にまで平均80℃／分以下で
徐冷した後、また、冷片または700℃以下の熱片
を再加熱するにあたつては、1150℃以下に加熱
後、Ar₃変態点以下の仕上げ温度で熱間圧延し、
次いで再結晶温度以上で巻取り、その後、冷間圧
延し、連続的に再結晶焼鈍を行つたのち、引き続
き過時効処理を350〜500℃で２〜10分間行うこと
を特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法であ
る。すなわち、AlNはスラブ加熱時に再固溶し、
熱間圧延後の巻取時あるいは冷間圧延後の焼鈍初
期に析出するが、本発明にあつてはかかる微細
AlNやMnSの析出は可及的に抑制する必要があ
るため、スラブ加熱時にあつては、次の処置を行
う。分塊あるいは連続鋳造工程からのスラブを直
接または復熱炉を経由して熱間圧延する直送圧
延においては、少なくとも900℃まで、平均80
℃／分以下で徐冷し、AlN、MnSなどの析出
を促す。その後、熱間圧延を行い、再結晶温度
以上の高温巻取を行うが、これらの相乗効果に
より固溶Al、Ｎ、Ｓは大型のAlN、MnSとし
て析出することにより、電磁性能（鉄損、磁束
密度）の向上が得られるものである。一方冷片または700℃以下の熱片スラブを用
いるときは、所定の熱延仕上温度を得るために
スラブの再加熱を行うが、このときの温度は最
高温度を1150℃とし、AlN、MnSなどの析出
物の再固溶を極力抑制する。これらの処置により、電磁性能（鉄損、磁束密
度）の向上および電磁鋼板製造時の熱エネルギー
の低下を図ることができる。さらに、本発明にあつては、鋼組成に関して
は、Al：0.005〜0.040％と少量添加し、脱酸によ
り介在物を除去するのである。一方、Al添加に
よるAlN析出はＮ：0.0040％以下に制限するとと
もに、Al／Ｎの比を３以上とすることによつて、
且つ前述のスラブ熱履歴と高温巻取を行うことに
より、少量析出するAlN、MnSを大型にするこ
とで、その悪影響を除去している。さらに、再結
晶粒を、電磁性能に好ましい面方位に制御するた
めに、熱間圧延仕上げ温度をAr₃点以下のフエラ
イト＋オーステナイト域またはフエライト域とす
る。かかる低温仕上げと再結晶温度以上での巻取
により（200）面が優先的に発生し、これにより
冷間圧延後の再結晶集合組織も（200）面の密度
が増し、磁束密度の向上および鉄損の低下を図る
ことができる。なお、高温巻取は、AlN、MnS
および炭化物などの析出物を大型にし、焼鈍時粒
成長を良くする。また、再結晶焼鈍後引き続き過
時効処理を行うが、炭化物の大型化との相乗的作
用効果により、固溶Ｃの減少を図り、得られた無
方向性電磁鋼板の電磁性能が、時効劣化とするこ
とを、最低減に抑制することができるのである。かくして、本発明によれば、スラブ加熱温度、
鋼組成さらには熱間圧延条件および連続焼鈍後の
過時効処理の組合せによる相乗効果により粒成長
性の向上、磁区壁の移動容易化が図られ、電磁性
能が飛躍的に改善されるのである。（発明の態様）次に、本発明において、鋼組成およびその製造
条件を上述のように限定した理由について説明す
る。炭素(C)：Ｃはその含有量が増加すると鉄損が増加する
ため、得られた電磁鋼板が実用に供し得る上限
として、本発明にあつてはＣを0.08％以下に制
限する。一方、Ｃ含有量が0.015％未満になる
と、磁気時効が大きくなるため、下限は0.015
％とする。ケイ素（Si）： Siは0.05％を越えて含有されると、スラブ加
熱時あるいは圧延時にケイ素スケールが発生
し、表面性状の劣化をもたらすばかりでなく、
場合によつては板厚精度が著しく低下してしま
う。したがつて、本発明にあつては、その上限
を0.05％とする。マンガン（Mn）： Mnは一種の脱酸剤として添加し、溶製時の
出鋼歩留の低下防止を図るとともにFeSによる
坂熱脆性の防止を図るために、さらに熱間圧延
前のスラブ温度で固溶するＳを減じ結果的に熱
間圧延後析出する微細MnSを抑制するため、
0.10％以上の添加を要する。一方、0.40％を越
えると細粒による電磁性能劣化が顕著になるた
め、上限は0.40％とする。リン(P)：Ｐ含有量は少なければ少ない程よいが、しか
し、需要家における打抜き性を確保するために
は、ある程度の硬さが要求されるため、その硬
さ調整用にある程度の電磁性能劣化を犠牲とし
てＰを添加することができる。但し、Ｐが0.15
％を越えると鉄損レベルが著しく劣化するので
0.15％を上限とした。また、Ｐは溶製時に不可
避的に入つてきてしまい、これを除去するのは
困難なため加減を0.005％とする。硫黄(S)：ＳはMnS、FeSの析出を防止するため0.015
％以下に制限する。アルミニウム（Al）： Alは脱酸剤として添加するため0.005％以上
の添加を必要とする。一方、0.040％を越える
とAlNの析出が増加して結晶粒の成長を抑制
するため、本発明にあつては、その上限を
0.040％に制限する。窒素(N)：Ｎは0.0040％を越えて存在するとAlNの析出
量が増加するため、0.0040％以下に制限する。
また、固溶Ｎの存在を可及的に少なくするため
にAl／Ｎの比を３以上とする。次に、本発明における各処理条件についてさら
に具体的に説明する。本発明にあつては、1150℃を越えた温度にまで
再加熱することなくスラブを熱間圧延するが、か
かるスラブは分塊あるいは連続鋳造工程のいずれ
の方法で得られたものであつてもよい。成分調整
には溶製時に真空脱ガス法などを併用してもよ
い。スラブの熱間圧延に当たつては、例えばCCス
ラブをそのまま熱間装入することも、直接連続的
に熱間圧延工程に送つてもよく、あるいは復熱炉
を経由して送つてもよい。これらの場合にはいず
れも900℃以下まで80℃／min以下の冷却速度で
スラブを徐冷することによりAlNの析出を図る。
一旦冷却したものを再加熱する場合には、1150℃
を越えないよう後に続く熱間圧延に必要な温度に
見合うよう880〜1150℃に均熱保持する。このよ
うにしてスラブの加熱段階で析出したAlNおよ
びMnSの溶体化を極力防止するためである。次いで、熱間圧延は仕上げ温度がAr₃変態点以
下、一般的にはＣ％に応じて880〜740℃の範囲の
温度で行う。通常、熱間圧延はAr₃変態点を越え
た温度で行うが、本発明によればAr₃変態点以下
で圧延することにより、再結晶温度以上の温度で
の巻取との組合せで粗大粒、粗大析出物（AlN、
MnS、セメンタイト）を生成させるためである。
なお、再結晶温度以上の温度とは一般的には540
℃以上である。かくして熱間圧延により得られた鋼板は冷間圧
延により所定寸法に加工されるが、その場合、板
厚精度および平坦度を向上させるには、冷間圧延
率を圧下量で40％以上とするのが好ましい。通常冷間圧延に続いて焼鈍を行うが、半加工品
（セミプロセス材）として利用する場合にはこの
焼鈍工程は必ずしも必要ではない。焼鈍をおこな
う場合には連続焼鈍を行うのが好ましく、一般に
は再結晶温度以上、900℃以下の温度で行い、再
結晶を促進し、冷却後、350〜500℃で２〜10分間
以上の過時効処理を行う。かかる再結晶焼鈍によ
り再結晶粒は容易に粗大化し、良好な電磁性能を
得ることができる。再結晶温度は高温度である
程、得られる電磁性能は向上するが、900℃以上
は、設備建設上きわめて費用増大をきたす。な
お、焼鈍中に固溶Ｃが増加するため、これが原因
となつて焼鈍後に電磁特性の時効劣下をきたす傾
向にある。このため優れた母材性能が得られても
実際にユーザーで使用される時点では、性能が劣
化している危険性が大きい。これを抑止するため、再結晶焼鈍に引き続き過
時効処理を、350〜500℃の間２〜10分間、好まし
くは400〜450℃×３〜６分間で、固溶Ｃ、すなわ
ち時効劣化が最低となり、これより高・低温では
いずれも固溶Ｃが増加する。また時間は、２分以
下では固溶Ｃの減少が不十分であり、10分以上で
は効果が飽和してしまう。実施例第１表に示す鋼組成の供試鋼を第２表に示す条
件下で加工して無方向性電磁鋼板を製造した。得
られた無方向性電磁鋼板の各磁気特性を同じく第
２表にまとめて示す。第２表に示す結果からも明らかなように、本発
明による方法により得られた電磁鋼板の特性は例
えばスラブ加熱温度制御を行わなかつた従来例と
比較して格段にすぐれたものであることが明らか
である。これはスラブ加熱温度制御と鋼組成さら
には熱間圧延条件との組合せによる相乗的効果と
考えられるものである。次に、鋼番号２の組成を基本組成としてＣ含有
量を種々変えて同様にして製造した供試鋼に連続
焼鈍をした後、200℃で100時間時効処理したとき
の鉄損の劣化を測定した。得られた結果をＣ含有
量についてグラフにまとめて第１図に示す。Ｃ：
0.015％以上で4.0〜3.0の鉄損の劣化がみられるこ
とが分かる。しかし、これに対し、本発明にした
がつて、連続焼鈍後430℃で４分間の過時効処理
を行つたものの鉄損の劣化は、同じく第１図にグ
ラフでまとめて示すように、ほとんどみられなか
つた。また、第２図には本例の鋼番号２の供試鋼につ
いてスラブ加熱温度を種々変えたときの鉄損との
関係をグラフで示す。スラブ加熱温度が1150℃を
越えると鉄損が著しく大きくなるのが分かる。こ
れは焼鈍材、冷間圧延まま材のいずれについても
同様であつた。

【表】 (注) ＊：本発明の範囲外

【表】 (注) ＊：本発明の範囲外
表面評価：◎ 良好、○ 良、× やや悪い、×
× 手入れ必要

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃ％と鉄損の時効劣化との関係を示
すグラフ；および第２図は、スラブ加熱温度と鉄
損との関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：0.015〜0.080％、Si：0.05％以下、 Mn：0.10〜0.40％、Ｐ：0.005〜0.150％、Ｓ：0.015％以下、Ｎ：0.0040％以下、 Al：0.005〜0.040％、 Al／Ｎ：３以上、残部Feおよび付随不純物から成る鋼組成のスラブを、直送圧延にあつては
少なくとも900℃以下にまで平均80℃／分以下で
徐冷した後、また、冷片または700℃以下の熱片
を再加熱するにあたつては、1150℃以下に加熱
後、Ar₃変態点以下の仕上げ温度で熱間圧延し、
次いで再結晶温度以上で巻取り、その後、冷間圧
延し、連続的に再結晶焼鈍を行つたのち、引き続
き過時効処理を350〜500℃で２〜10分間行うこと
を特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法。