JPH066779B2 - 磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents

磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板およびその製造方法

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JPH066779B2
JPH066779B2 JP1081639A JP8163989A JPH066779B2 JP H066779 B2 JPH066779 B2 JP H066779B2 JP 1081639 A JP1081639 A JP 1081639A JP 8163989 A JP8163989 A JP 8163989A JP H066779 B2 JPH066779 B2 JP H066779B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電気機器鉄心材料として使用される磁束密度が
高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板およびその製造方
法に関するものである。
(従来の技術) 近年、電気機器の高効率化は、世界的な電力・エネルギ
ー節減の動きの中で強く要望されている。このため、回
転機および中小型変圧器等の鉄心材料に広く使用されて
いる無方向性電磁鋼板においても、高磁束密度でかつ低
鉄損であることへの要請がますます強まってきている。
従来の無方向性電磁鋼板では、鉄損を低くする手段とし
て一般に、固有抵抗増加による渦電流損低下の観点か
ら、SiあるいはAl等の含有量を高める方法が用いら
れてきた。しかし、この方法では、磁束密度の低下は免
れ得ないという問題があった。
また、単に、SiあるいはAlの含有量を高めるのみで
なく、Cの低減、Sの低減、あるいは特開昭58−15143
号公報に記載されているようなBの添加などの成分的な
処置や、仕上焼鈍前の冷延圧下率を高くすること、仕上
焼鈍温度を高くすることなどの製造プロセス的な工夫が
なされてきたが、いずれも鉄損の低下は図られても、磁
束密度についてはそれ程の効果がなく、磁束密度が高く
かつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板を製造する要請に応え
ることはできなかった。
(発明が解決しようとする課題) 上記に鑑み本発明は、磁束密度が高くかつ鉄損が低い無
方向性電磁鋼板およびその製造方法を提供するものであ
る。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、製造プロセス条件の工夫との組み合わせ
による微量添加元素の積極的活用により、集合組織を磁
気的性質に望ましい{100}および{110}集合組織に発達さ
せ、かつ磁気的性質に望ましくない{111}集合組織を抑
制することにより、高磁束密度かつ低鉄損の無方向性電
磁鋼板が得られないかとの観点から鋭意研究を重ねてき
た。
その結果、鋼に、SnとCuを同時に小量含有させ、か
つ熱延板焼鈍等により熱延板の結晶粒径をある一定値以
上に大きくすることにより、磁束密度を高くし、かつ鉄
損を低くできることを究明した。
尚、SnとCuを同時に少量含有させ、磁気的性質を向
上させる方法としては、特開昭62−180014号公報にも記
載されているが、この場合には、Mnによる集合組織改
善効果を前提としているため、Mn含有量を高めること
が必要である。しかし、Mn含有量を高めることは、製
鋼での作業性を劣化させ、またコスト高にもなる。
さらに、材質上の根本的な問題として、フェライト−オ
ーステナイト変態温度が低下するため、熱延板焼鈍や仕
上焼鈍の際に、焼鈍温度の上限を高くとることができ
ず、比較的低温での長時間焼鈍を余儀なくされる。
これに対し本発明では、SnとCuを同時に少量含有さ
せるのみで、Mn含有量を高めることなく、高磁束密度
かつ低鉄損の無方向性電磁鋼板が得られる。
すなわち、熱延板焼鈍等により熱延板の結晶粒径を50μ
m以上に大きくするという製造プロセス的な工夫と、微
量添加元素であるSn,Cuの積極的活用との組み合わ
せが、磁束密度を高くし、かつ鉄損を低くすることに有
効であることを見出したのである。
本発明はこれらの知見に基いてなされたものであり、そ
の要旨は、重量%で、C:0.010%以下、Si:0.1%以
上2.0%以下、Mn:0.1%以上0.75%未満、Al:0.1
%以上1.0%以下、Sn:0.02%以上0.20%以下、C
u:0.1%以上1.0%以下を含有し、残部Feおよび不可避
不純物元素よりなり、B50≧1.78TかつW15/50≦3.50W
/kg、B50≧1.75TかつW15/50≦3.0W/kgの少なくとも
一方を満す磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁
鋼板にある。
又本発明は、前記成分を含有する鋼を、熱間圧延後、熱
延板焼鈍もしくは自己焼鈍を施して熱延板の平均結晶粒
径を50μm以上にし、次いで1回または中間焼鈍をはさ
んだ2回以上の冷間圧延をし、連続焼鈍するところにあ
り、冷延板の前記連続焼鈍の後に、圧下率:2〜12%で
スキンパス圧延するところにある。
以下本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の鋼成分の限定理由について述べる。
Cは鉄損を高める有害な成分で、磁気時効の原因となる
ので、0.010%以下とする。
Siは周知のように鉄損を低下させる作用のある成分で
あり、この作用を奏するためには、0.1%以上含有させ
る必要がある。一方、その含有量が増えると前述のよう
に磁束密度が低下し、また圧延作業性が劣化し、さらに
はコスト高ともなるので、2.0%以下とする。
AlはSiと同様に固有抵抗を高めて鉄損を下げる効果
がある。また、本発明の特徴とする熱延板焼鈍もしくは
自己焼鈍時の結晶粒成長を促進し、より短時間で結晶粒
を大きくすることにも効果がある。このためには0.1%
以上含有させる必要があり、また、1.0%を超えるとS
i同様に磁束密度が低下する。
Mnも固有抵抗を高めて鉄損を下げる効果があり、この
ためには0.1%以上含有させる必要がある。一方、その
含有量が増えると前述のようにフェライト−オーステナ
イト変態温度が低下するため、本発明の特徴とする熱延
板焼鈍もしくは自己焼鈍を十分に高温ですることができ
ず、比較的低温での長時間焼鈍が必要となり、生産性が
劣化する。また、製鋼での作業性を劣化させ、さらには
コスト高ともなるので、0.75%未満とする。
SnはCuとの複合含有により、磁束密度を高くし、か
つ鉄損を低くする作用を有するが、この作用を奏するた
めには0.02%以上含有することが必要である。一方、こ
の含有量が増えてもその作用は飽和し、逆に結晶粒成長
抑制等の悪影響をもたらし、またコスト高ともなるので
0.20%以下とする。
Cuは上記のSnとの複合含有により、磁束密度を高く
し、かつ鉄損を低くする作用を有するが、この作用を奏
するためには0.1%以上含有することが必要である。一
方、この含有量が増えても、熱間脆性等を招き作業性、
加工性に問題が生じるので1.0%以下とする。
上述の成分以外は鉄および不可避不純物元素である。
次に本発明の特徴とするSnとCuの複合作用および熱
延板の平均結晶粒径との関係について説明する。
まず、SnとCuの複合作用についてであるが、第1表
に示した成分の鋼のスラブを熱間圧延後、950℃で2.5分
の熱延板焼鈍を行い、次いで0.50mm厚みに冷間圧延した
後、900℃で30秒間、連続仕上焼鈍を施し、その後、エ
プスタイン試料に切断し、750℃×2時間の歪取焼鈍を
行い、磁気特性を測定した結果を第2表に示す。
SnおよびCuをいずれも含有しない鋼1に比べて、S
nのみを含有した鋼2は鉄損が低下し、かつ磁束密度の
向上も認められる。また、Cuのみを含有した鋼3で
は、磁束密度の向上はないものの、鉄損の低下が認めら
れる。
しかし、SnとCuを複合含有した鋼4は、鋼2および
鋼3よりもさらに一層の磁束密度の向上および鉄損の低
下が認められる。特に、磁束密度の向上については、S
nのみを含有した鋼2の効果と、Cuのみを含有した鋼
3の効果を単純に加え合わせたよりもはるかに大きな効
果が鋼4では認められ、SnとCuの複合効果が明らか
である。
このように、本発明の特徴は、SnとCuを同時に含有
することにより、その複合効果で、磁束密度が高くかつ
鉄損が低い無方向性電磁鋼板を製造することにある。そ
して、このSnとCuの複合効果は、以下に説明するよ
うに、熱延板の結晶粒径をある一定値以上に大きくする
ことにより現出する。
第1図は、上述の鋼4すなわち、SnとCuを複合含有
した鋼の熱延板を、熱延板焼鈍条件を変化させることに
より、その平均結晶粒径を種々に変化させ、製品板の磁
気特性との関係について示したものである。
尚、冷間圧延以降の条件は上述の場合と同様で、0.50mm
厚みに冷間圧延した後、900℃で30秒間、連続仕上焼鈍
を施し、その後、エプスタイン試料に切断し、750℃×
2時間の歪取焼鈍を行い、磁気特性を測定した。
第1図から明らかなように、熱延板の平均結晶粒径が50
μm以上の場合に、著しく磁気特性が改善され、高磁束
密度かつ低鉄損が達成できることがわかる。
次に本発明の製造方法について説明する。
前記成分からなる鋼は、転炉あるいは電気炉などで溶製
され、連続鋳造あるいは造塊後分塊圧延によりスラブと
される。次いで熱間圧延後、熱延板焼鈍もしくは自己焼
鈍を施して、熱延板の平均結晶粒径を50μm以上にす
る。熱延板の平均結晶粒径が50μm未満では、既に第1
図で説明したように、SnとCuの複合効果が少なく、
磁束密度を高くし、かつ鉄損を低くする作用が少ない。
次いで1回の冷間圧延または中間焼鈍をはさんで2回以
上の冷間圧延により所定の板厚とされ、再結晶および結
晶粒成長のための連続仕上焼鈍をする。
以上で無方向性電磁鋼板が製造され、その特性はB50
1.78TかつW15/50≦3.50W/kgを満足する。
ついでスキンパスを2〜12%の圧下率で行い、所定の形
状に打ち抜き後に歪取焼鈍が施されるいわゆるセミプロ
セスタイプの無方向性電磁鋼板が製造される。この様に
して製造された無方向性電磁鋼板はB50≧1.75TかつW
15/50≦3.0W/kgを満足する。
スキンパス圧延での圧下率を2〜12%とするのは、2%
未満では歪取焼鈍後に磁気特性が向上し難いからであ
り、また、12%を超えると磁気特性が劣化するためであ
る。
(実施例1) 第3表に示した成分の鋼を、熱間圧延後、同表に示す処
理条件で熱延板焼鈍し、次いで0.50mm厚みに冷間圧延し
た後、900℃で40秒間、連続仕上焼鈍を施し、その後、
エプスタイン試料に切断し、750℃×2時間の歪取焼鈍
を行い、磁気特性を測定した。
その測定結果も併せて同表に示した。
本発明により、著しく磁束密度が高く、かつ鉄損が低い
無方向性電磁鋼板の製造が可能であることが明らかであ
る。
(実施例2) 前記実施例1で用いた鋼No.11〜15を、熱延板焼鈍まで
を実施例1と同一条件で処理し、次いで0.55mm厚みに冷
間圧延した後、850℃で40秒間、連続仕上焼鈍を施し、
次いで圧下率:9%でスキンパス圧延を施し、0.50mm厚
みとした。その後、エプスタイン試料に切断し、750℃
×2時間の歪取焼鈍を行い、磁気特性を測定した。
その測定結果を第4表に示す。
本発明により、著しく磁束密度が高く、かつ鉄損が低い
無方向性電磁鋼板の製造が可能であることが明らかであ
る。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、磁束密度が高く、かつ
鉄損が低い無方向性電磁鋼板が得られ、電気機器の高効
率化に伴い、その鉄心材料として用いられる無方向性電
磁鋼板に対する要請に十分鋼応えることができ、その工
業的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、SnとCuを複合含有した鋼4の熱延板の平
均結晶粒径と、製品板の歪取焼鈍後の磁束密度B50およ
び鉄損W15/50の関係を示す図表である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で C :0.010%以下、 Si:0.1%以上2.0%以下、 Mn:0.1%以上0.75%未満、 Al:0.1%以上1.0%以下、 Sn:0.02%以上0.20%以下、 Cu:0.1%以上1.0%以下 残部Fe及び不可避的不純物よりなり、B50≧1.78Tか
    つW15/50≦3.50W/kg、B50≧1.75TかつW15/50≦3.0W
    /kgの少なくとも一方を満すことを特徴とする磁束密度
    が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板。
  2. 【請求項2】重量%で C :0.010%以下、 Si:0.1%以上2.0%以下、 Mn:0.1%以上0.75%未満、 Al:0.1%以上1.0%以下、 Sn:0.02%以上0.20%以下、 Cu:0.1%以上1.0%以下 残部Fe及び不可避的不純物よりなる鋼を、熱間圧延後
    熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍を施して熱延板の平均結晶
    粒径を50μm以上にし、ついで1回又は中間焼鈍をはさ
    む2回以上の冷間圧延をし、連続焼鈍を施すことを特徴
    とする磁束密度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板
    の製造方法。
  3. 【請求項3】連続焼鈍した後、2〜12%の圧下率でスキ
    ンパス圧延することを特徴とする請求項2記載の磁束密
    度が高くかつ鉄損が低い無方向性電磁鋼板の製造方法。
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