JPH0617548B2 - 耐発錆性に優れた無方向性電磁鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 電磁鋼板は、一般に一方向性と無方向性の２種に分類さ
れる。一方向性電磁鋼板は特定の一方向（圧延方向）に
とくにすぐれた磁気特性を示すもの、無方向性電磁鋼板
とは磁気特性が方向に拘りなく一定のものを言う。

本発明はこのうち無方向性電磁鋼板を扱うもので、優れ
た耐発錆性を備え、かつ磁気特性の良好な無方向性電磁
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の鉄
心材料として使用される。そして磁気特性としては、低
鉄損であるとともに磁束密度の高いことが必要とされ
る。

ところで無方向性に限らず電磁鋼板は一般に、錆を生じ
易い。このため輸送・保管・使用に際しては発錆に対す
る十分な配慮が求められる。現在、発錆防止のため、例
えば輸送・保管に当たっては防錆紙で厳重に梱包しかつ
なるべく乾燥した場所に置く、また使用に当たっては塗
料や紡錆油を鋼板表面に塗布する等の措置がとられてい
る。

しかしながらかかる発錆対策は、実施が面倒でコストも
かかるのみならず、効果が必ずしも十分でない。

このようなことから、発錆対策を必要としない、すなわ
ち耐発錆性のすぐれた電磁鋼板が求められてくる。

電磁鋼板に耐発錆性（耐候性）を付与する方法について
は、特公昭５６−１５７０５号の提案がある。これは、
無方向性電磁鋼板に関しＣｒを１〜５．５％添加するこ
とにより耐発錆性を付与するというものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこれでは、Ｃｒの添加による磁気特性の劣
化を補償するために複雑な２回冷延が必須となり、コス
トアップが免れない。電磁鋼板は通常、比較的高圧下率
の一回の冷間圧延で製品厚とするが、冷延を２回にする
と磁気特性が改善されることが知られている。しかしな
がらこの２回冷延法では、２回の冷延工程の間に材料軟
化のための中間焼鈍を挟むことが必要で、工程が非常に
繋雑化し、コストが著しく嵩むことになるのである。

本発明は、特に無方向性電磁鋼板に関し、すぐれた耐発
錆性を有し、しかも通常の一回冷延材で良好な磁気特性
を示す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〕

一般に鋼の耐候性、なかんずく耐発錆性を改善するのに
有効な元素として、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐなどが公知である。
このような元素を添加した鋼板は、一般に耐候性鋼板と
して広く知られているが、周知の如く耐候性鋼板は構造
物の外板等の用途を意図するものであり、当然のことな
がら磁気特性については全く配慮されておらず、電磁鋼
板としては有用でない。

本発明者らは、上記Ｃｕ，Ｃｒ，Ｐの耐発錆性改善効果
に着目し、鋭意実験、研究を行った結果、その３元素を
使用して無方向性電磁鋼板に、その本来の磁気特性を劣
化させることなく良好な耐発錆性を付与する手段を知見
し、本発明の完成に至ったものである。

すなわち、本発明は、次のような無方向性電磁鋼板を要
旨とする。

重量％で、Ｃ０．０１５％以下、Ｓｉ３．５％以下、Ｍ
ｎ０．０５〜１．０％、Ｐ０．０１〜０．１５％、Ａｌ
０．５％以下で、Ｃｒ０．２０〜１．０％を含むか、ま
たはＣｒ０．１０〜１．０％とＣｕ０．０１〜０．２％
を含有し、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、Ｓ０．０１％以下、Ｎ
０．００５％以下、Ｏ０．００５％以下であり、かつＭ
ｎ＋Ｃｒ≦１．５％、Ｃｕ添加ありの場合は更にＣｒ＋
Ｃｕ≧０．２０％を満足することを特徴とする耐発錆性
に優れた無方向性電磁鋼板。

〔作 用〕

本発明の骨子とするところは、 Ｐを適量添加するとともに、ＣｒまたはＣｒとＣｕ
を特定量添加することによって優れた耐発錆性を確保
し、且つ熱間圧延時の脆化を防ぎ、 同時にＭｎとＣｒの量を総量規制で適正化すること
によって磁気特性、とくに鉄損を良好なレベルに保つ、 という点にあり、これによって１回冷延材で十分な耐発
錆性と良好な磁気特性とを同時に実現することを可能に
したものである。

以下、本発明における鋼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、０．０
１５％以下とした。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需要な元素であり、磁気特
性に対し支配的影響を及ぼす。３．５％までは、その量
が多いほど、より良好な鉄損値が得られるが、３．５％
をこえるとその効果は飽和し、また冷間加工性の劣化が
顕著となる。よって、３．５％以下とした。

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、その要求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：熱間圧延時のＳによる脆化割れを防止する意味に
おいて、少なくとも０．０５％は必要である。しかし
１．０％をこえると、磁気特性を劣化させる。よって、
Ｍｎは０．０５〜１．０％とした。なお、ＭｎはＣｒと
の合計量での規制も必要であるが、この点は後で述べ
る。

Ｐ：耐発錆性の向上に寄与する元素であり、その意味か
ら更に詳しくはＣｕの制限下で良好な耐発錆性を確保す
るために０．０５％以上必要である。耐発錆性の観点か
らは多いほど有効であるが、０．１５％をこえると加工
性が劣化する。よって、Ｐは０．０５〜０．１５％とし
た。

Ａｌ：脱酸剤として添加される。またＡｌは、磁気特性
に対しても有効である。ただし、このうような効果は
０．５％をこえると飽和する。

よって、０．５％以下とした。

なお、下限については、磁気特性と関係の深い結晶粒度
を調整する目的で０．１％以上が望ましいとされる場合
が多いが、Ｓｉなどによる脱酸が十分であればそれ以上
でも良く、特に限定しない。

Ｃｒ：耐発錆性の改善に有効な元素であり、その意味か
ら必要とされる。必要量は、同等効果をもつＣｕの添加
の有無によって変わっくる。Ｃｕ添加のない場合、十分
な耐発錆性を確保するには少なくとも０．２％の添加が
必要である。一方Ｃｕ添加がある場合には、Ｃｒは最低
限０．１％あればよい。ただしこの場合には、ＣｒとＣ
ｕの合計量が、０．２％以上であることが必要とされ
る。この点については後で詳述する。

Ｃｒはその量が多いほど耐発錆性には有効であるが、
１．０％をこえると、磁気特性に顕著な悪影響がみられ
る。また、磁気特性の観点からは、Ｍｎとの合計量が重
要な意味をもち、磁気特性を良好に保つためにはＭｎと
Ｃｒに総量規制を設けることが必要である。第１図は、
Ｍｎ＋Ｃｒ量と鉄損値との関係を示す実験結果である。
これは、Ｃ０．００３％，Ｓｉ０．５％，Ｐ０．０７
％，Ａｌ０．１５％，Ｓ０．００５％，Ｎ０．００２
％，Ｏ０．００２％系で、Ｍｎ＋Ｃｒ量を０．５〜２．
１％の範囲で変化させ鉄損値への影響をみたもので、供
試材は、後述実施例に示す製造プロセスによった０．５
mm厚の冷延焼鈍板である。鉄損値は、単板磁気測定器に
よる測定値である。

図によると、Ｃｒ＋Ｍｎ量が１．５％をこえたところで
は、鉄損が著しい上昇傾向を示している。すなわち、鉄
損を良好なレベルに保つには、Ｃｒ＋Ｍｎ量が１．５％
以下でなければならない。

よってＣｒは、Ｃｕ添加なしで０．２〜１．０％、Ｃｕ
添加ありの場合０．１〜１．０％でかつＣｒ＋Ｍｎ≦
１．５％を満足する範囲とした。

Ｃｕ：Ｃｒ同様、耐発錆性を改善する元素であり、必要
に応じ添加される。Ｃｒとの複合添加で、０．０１％以
上添加すると効果がある。効果は、Ｃｒと略々等価であ
る。Ｃｕを添加する場合、Ｃｒは０．１％まで下げるこ
とができるが、ＣｕとＣｒの合計量として０．２％以上
ないと、耐発錆性は十分なものが得られない。第２図に
Ｃｕ＋Ｃｒ量と耐発錆性との関係を調べた結果を示す。

このデータは、Ｃ０．００３％，Ｓｉ０．５％，Ｍｎ
０．２％，Ｐ０．０７％，Ａｌ０．１５％，Ｓ０．００
５％，Ｎ０．００２％，Ｏ０．００２％系で、Ｃｕ＋Ｃ
ｒ量を１．０％以下のレンジで種々に変化させて耐発錆
性への影響をみたもので、供試材は、実施例と同じ製造
プロセスによった０．５mm厚の冷延焼鈍板である。図の
発錆面積率は、実施例に示す方法で測定した値である。

図によると、Ｃｒ＋Ｃｕ量が０．２％未満になると、発
錆面積率が急激に上昇する傾向が認められ、良好な耐発
錆性を得るにはＣｒ＋Ｃｕ≧０．２％の条件が必要であ
ることが理解される。

なお、Ｃｕ量が０．２０％をこえると熱間圧延時に脆化
が生じ、これを防ぐために高価なＮｉの添加や低温加熱
などの対策をとることが必要となり、実用上問題とな
る。

したがって、Ｃｕは添加量０．０１〜０．２％とし、か
つＣｕ＋Ｃｒ≧０．２％の範囲とした。

Ｃｕ量が熱間圧延時に脆化を生じることのない０．２％
以下の少量でも、良好な耐発錆性が得られるのは、この
比較的多量のＰが有効に作用するからである。

Ｎ：Ａｌと結合して微細なＡｌＮを析出し、粒成長を劣
化させ磁気特性に悪影響を及ぼす元素であり、できるだ
け少なくするのが望ましい。この意味から、０．００５
％以下に限定した。

Ｓ：Ｍｎと結合してＭｎＳを析出し、Ｎ同様磁気特性を
劣化させる元素であり、少なければすくないほどよい。
この意味から、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、少なければ少ないほどよい。この意味から、
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、焼純
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、経済性および偏析増大の
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８００〜９０
０℃、コイルの巻取り温度は５００〜７００℃が普通で
ある。コイルに巻取った後は、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っても異な
る。焼鈍法は、バッ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、Ｓｉ量を０．５％，１．５％，２．５％
の３レベルとした種々の組成の鋼を、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５５０
℃まで冷却し、次いで５５０℃の炉中に装入炉冷した。
なお、熱間圧延時の脆化を防ぐために、鋼中のＣｕ量を
最大でも０．１８％に制限した。

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、０．５％
Ｓｉ系：７００℃×１ｍｉｎ、１．５％Ｓｉ系：８００
℃×１ｍｉｎ、２．５％Ｓｉ系：９００℃×１ｍｉｎの
連続焼鈍パターンで最終焼鈍を行った。

得られた最終焼鈍材について、磁気特性（鉄損値、磁束
密度）および耐発錆性を評価した。磁気特性は、単板磁
気測定器により調査し、耐発錆性については、温度５０
℃、湿度９０％の雰囲気中で４８時間の連続曝露湿潤試
験を行って発錆面積率を調査した。

結果を第１表右欄に示す。

試験結果を説明する。

○ ０．５％Ｓｉ系についていうと、本発明例は鉄損値
６．０２〜６．０５、磁束密度１．７３〜１．７５、発
錆面積率１６〜２２％を記録した。

これに対し、比較例４，５はＣｕ無添加材とＣｕ添加材
で、No.4はＣｒ量、No.5はＣｒ量とＣｕ＋Ｃｒ量が本発
明範囲を下まわるもので、いずれも発錆面積率が大きな
値となっている。

比較例６はＭｎ＋Ｃｒ量が本発明範囲をこえるもので、
磁気特性、とくに鉄損値が劣る。

比較例７はＣ量が本発明範囲をこえるもので、これも鉄
損値が高い。

○ １．５％Ｓｉ系では、本発明例は鉄損値４．１９〜
４．２８、磁束密度は１．７０〜１．７２、発錆面積率
は１５〜２０％を達成している。

これに対し、比較例１１はＣｒ量が高く本発明範囲外の
もので、鉄損値が高い。

比較例１２はＰが本発明範囲を下まわるもので、発錆面
積率が大きな値となっている。

比較例１３はＳ量が本発明範囲を上まわるもので、鉄損
値が大きい。

○ ２．５％Ｓｉ系については、本発明例は鉄損値３．
２６〜３．３０、磁束密度１．６８〜１．６９、発錆面
積率１６〜１９％を実現している。

これに対し、比較例１７，１８はそれぞれのＯ，Ｎが本
発明範囲をこえるもので、何れも鉄損値が高くなってい
る。

比較例１９はＭｎが本発明範囲をこえるもので、これも
鉄損値が高い。

〔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、磁気特性が良好で熱間圧延時の脆化も生じない上
に優れた耐発錆性を備えており、保管、運搬、実使用に
際し特別の発錆対策をとる必要がない。また一回冷延法
ですぐれた磁気特性を実現できる上、特別高価な元素を
必要としないという利点もあり、したがってその実用的
価値はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｒ＋Ｍｎ量と鉄損特性との関係を示す実験結
果、第２図はＣｕ＋Ｃｒ量と耐発錆性との関係を示す実
験結果である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、Ｃ０．０１５％以下、Ｓｉ３．
   ５％以下、Ｍｎ０．０５〜１．０％、Ｐ０．０５〜０．
   １５％、Ａｌ０．５％以下、Ｃｒ０．２０〜１．０％を
   含み、残部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、Ｓ０．０１％以下、Ｎ０．００
   ５％以下、Ｏ０．００５％以下であり、かつＭｎ＋Ｃｒ
   ≦１．５％を満足することを特徴とする耐発錆性に優れ
   た無方向性電磁鋼板。
2. 【請求項２】重量％で、Ｃ０．０１５％以下、Ｓｉ３．
   ５％以下、Ｍｎ０．０５〜１．０％、Ｐ０．０５〜０．
   １５％、Ａｌ０．５％以下、Ｃｒ０．１０〜１．０％、
   Ｃｕ０．０１〜０．２０％を含み、残部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、Ｓ
   ０．０１％以下、Ｎ０．００５％以下、Ｏ０．００５％
   以下であり、かつＣｒ＋Ｃｕ≧０．２０％、Ｍｎ＋Ｃｒ
   ≦１．５％を満足することを特徴とする耐発錆性に優れ
   た無方向性電磁鋼板。