JPH07278667A - 磁束密度が高く、鉄損が低く表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁束密度が高く、鉄損が低く表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH07278667A
JPH07278667A JP7111094A JP7111094A JPH07278667A JP H07278667 A JPH07278667 A JP H07278667A JP 7111094 A JP7111094 A JP 7111094A JP 7111094 A JP7111094 A JP 7111094A JP H07278667 A JPH07278667 A JP H07278667A
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JP
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hot
steel sheet
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iron loss
temperature
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JP7111094A
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Ryutaro Kawamata
竜太郎 川又
Takeshi Kubota
猛 久保田
Tomoji Kumano
知二 熊野
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、無方向性電磁鋼板の磁束密度を向
上させ鉄損が低く表面性状の優れた材料を得ることを目
的とする。 【構成】 重量%で、Si≦2.50%、Al≦1.0
0%かつ(Si+2Al)≦2.50%、残部Feおよ
び不可避不純物からなる無方向性電磁鋼板の熱間圧延工
程におけるストリップ巻取り温度をAr3 点以上の温度
域とし、その後、Ar3 点からAr1 点までの平均冷却
速度を50℃/秒以下としてストリップコイルを冷却し
α相へ変態せしめ熱延板を製造し、このようにして製造
した熱延板の金属組織における平均粒度が粒度番号5番
以下でかつ、粒度番号7番以上の細粒の混粒率が板面垂
直方向の断面において20%以下であることを特徴とす
る磁束密度が高く、鉄損が低く、表面性状の優れた無方
向性電磁鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機器の鉄心材料と
して用いられる軟磁性材料である磁束密度が高く、鉄損
の低い優れた磁気特性を有する無方向性電磁鋼板の製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、省エネルギーの観点から無方向性
電磁鋼板の品質向上のニーズは高まってきている。これ
まで高磁束密度無方向性電磁鋼板としては低級グレード
の無方向性電磁鋼板が広く用いられてきている。これら
の無方向性電磁鋼板の磁束密度向上のために一般には熱
延時のコイル巻取り温度を高温化する、あるいは熱延板
焼鈍を施す、また特開昭54−76422号公報に記述
れているように自己焼鈍により熱延板の結晶粒の粗大化
をはかり冷延・仕上げ焼鈍後の磁束密度を向上させるこ
とが行われている。
【0003】しかし、熱延時のコイルの高温巻取り、熱
延板焼鈍、自己焼鈍等の方法ではいずれも熱延板温度分
布のムラを除去することが困難であり、その結果、熱延
板金属組織中の結晶粒が均一に粗大化せず、製品の磁気
特性がコイル位置によりばらつき、また、製品の表面に
リジングが発生するため積層して使用する無方向性電磁
鋼板においては大きな問題となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おけるこのような問題点を解決し、低鉄損かつ高磁束密
度であり、表面性状の優れた無方向性電磁鋼板を提供す
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の要旨とするところは以下の通りである。す
なわち、重量%でSi≦2.50%、Al≦1.00%
かつ(Si+2Al)≦2.50%、および残部がFe
ならびに不可避不純物からなるスラブを、熱間圧延し熱
延板とし、1回の冷間圧延工程で最終板厚とし、つい
で、仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、熱間圧延工程におけるストリップ巻取り温度をA
3 点以上の温度域とし、巻取り後、必要に応じAr3
点以上の温度にて20秒以上3時間以下保持した後、A
3 点からAr1 点までの平均冷却速度を50℃/秒以
下としてストリップコイルを冷却しα相へ変態せしめ熱
延板を製造することを特徴とする磁束密度が高く、鉄損
が低く、表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
である。
【0006】以下に、本発明を詳細に説明する。発明者
らは、従来技術における課題を解決すべく鋭意検討を重
ねた結果、変態を有する無方向性電磁鋼にあって、熱間
圧延時のいわゆる自己焼鈍条件を適切に採ることによっ
て、仕上げ焼鈍後の製品における磁気特性が極めて高
く、鉄損が良好(鉄損値が低い)でありかつ表面性状の
優れた無方向性電磁鋼板を得ることに成功した。すなわ
ち、熱間圧延条件(高温仕上げ、高温巻取りおよびその
後の徐冷)を適切に制御することにより、冷延前の熱延
板の金属組織を制御し、仕上げ焼鈍後の製品における集
合組織を制御し、磁束密度が極めて高く鉄損が良好で
(鉄損値が低い)、表面性状の優れた無方向性電磁鋼板
を製造するようにしたものである。
【0007】無方向性電磁鋼板製造プロセスにおける高
温仕上げ、高温巻取りそれ自体は、自己焼鈍とよばれ、
たとえば特開昭54−76422号公報に開示されてい
るように、既知である。発明者らは、鉄損値が低くか
つ、磁束密度が高い無方向性電磁鋼板を得るべく鋭意研
究を重ねた結果、α〜γ変態を有する無方向性電磁鋼板
の熱間圧延工程において、巻取り温度をAr3 点以上と
十分高くしかつ、熱延直後のストリップをAr3 点以上
に一定時間以上保持しさらに冷却速度を小さくすること
によって冷延前の熱延板の金属組織を適切に制御し、仕
上げ焼鈍後の製品における集合組織を制御し、磁束密度
が極めて高く鉄損が良好(鉄損値が低い)であるととも
に表面性状の優れた無方向性電磁鋼板を製造し得ること
を見いだした。
【0008】まず、成分について説明する。本発明にお
いて製品の機械的特性の向上、磁気的特性、耐錆性の向
上あるいはその他の目的のために、Mn,P,B,N
i,Cr,Sb,Sn,Cuの1種または2種以上を鋼
中に含有させても本発明の効果は損なわれない。
【0009】まずCは0.050%以下であれば本発明
の目的を達成することができる。低級グレードの無方向
性電磁鋼板は主として小型回転機であり、使用中の磁気
特性の劣化、すなわち磁気時効を回避することが重要で
ある。このためには、通常は鋼中のCの含有量を低濃度
に制限する必要があるが、本発明においては、熱間圧延
工程のストリップ巻取り温度をAr3 点以上とし、Ar
3 点以上の温度域にて20秒以上保持するとともにAr
3 点からAr1 点までの範囲を50℃/秒以下の平均冷
却速度で冷却するから、炭化物その他の析出物、介在物
は十分に凝集析出するため磁気時効は減少する。従っ
て、磁気時効防止のため極低炭素とすることは要求され
ず、Cは0.050%以下であれば良い。
【0010】Sは鋼の溶製段階で不可避的に混入する元
素であり、Nは含有量が多いと、熱間圧延工程における
スラブ加熱中に一部再固溶し、熱間圧延中にMnS,A
lN等の析出物を形成し、仕上げ焼鈍時に再結晶粒の成
長を妨げたり製品が磁化されるときに磁壁の移動を妨げ
るいわゆるピニング効果を発揮し製品の低鉄損化を妨げ
る原因となる。従って、従来S≦0.010%、N≦
0.010%とすべきところであるが、本発明において
はCと同様の理由により析出物の粗大凝集化による無害
化が図られるため、S≦0.020%、N≦0.010
%であれば良い。
【0011】Si,Alは鋼板の固有抵抗を増大させ渦
流損を低減させるために添加される。C≦0.02%の
条件下では、(Si+2Al)が2.50%を超える
と、変態を生じなくなるので、(Si+2Al)≦2.
50%でなくてはならない。
【0012】Mnはその含有量が0.1%より少ないと
熱間加工性が悪化するため含有させるが、2.0%以上
になると鉄損が悪化するため、2.0%以下とすること
が望ましい。Pは、製品の打ち抜き性を良好ならしめる
ために通常0.1%までの範囲内において添加される。
本発明ではP≦0.2%であれば、製品の磁気特性の観
点から問題がない。BはNを無害化させるために添加さ
れる。Nとの量のバランスが必要であるから最大含有量
を0.005%とする。本発明においては熱延後に析出
物の粗大凝集化が行われるから、B添加の必要性は必須
ではない。
【0013】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。従来から、相変態を有する無方向性電磁鋼板の熱間
圧延工程においては、製品の磁気特性向上の観点から、
熱延板結晶粒径の制御が行われてきた。これらは、熱延
板、すなわち冷延前の結晶粒径を極力粗大化することに
主眼がおかれており、熱延後のγ相からα相への変態は
熱延板の結晶粒径を微細化するために有害であるとみな
され、これまで本発明のごとき高温巻取り工程およびそ
れに続く冷却速度制御によるγ相からα相への変態の利
用は省みられなかった。
【0014】しかし発明者らは鋭意検討を進めた結果、
熱間圧延工程においてγ相でストリップを巻取り、Ar
3 点以上に一定時間保持することによりγ相からα相へ
の変態前のγ相における再結晶を十分に進行させ、かつ
γ相を粗大化させるとともに変態通過時の材料の冷却を
一定以下の速度に制御することによって熱延板の金属組
織が粗大化するとともに整粒化し、冷延時に鋼板の表面
に発生するリジングが著しく抑制され表面性状が改善さ
れ、かつ製品の磁気特性が改善されることを発見した。
しかして、本発明によれば、仕上げ焼鈍時の条件を従来
の焼鈍条件よりも高温にし時間を長くして粒成長させ製
品の鉄損を改善しても、磁束密度が低くなることはな
い。
【0015】本発明の成分系の無方向性電磁鋼板におい
ては、冷間圧延後の仕上げ焼鈍は通常α相域で行われ
る。この際、仕上げ焼鈍時に一次再結晶した結晶粒を十
分に粒成長させることが鉄損の低減のために重要であ
る。このためには、α相での溶解度の小さい不純物を熱
延工程において十分に粗大析出させ無害化することが重
要である。本発明においては、熱間圧延工程における巻
取り後の自己焼鈍での冷却速度が低いため、α相での溶
解度が小さい不純物の析出が十分に行われ、従って、仕
上げ焼鈍時の結晶粒成長が妨げられなくなり(不純物の
無害化)、従来の仕上げ焼鈍条件で処理しても鉄損が低
くかつ、磁束密度の高い製品を得ることができる。
【0016】前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製
され連続鋳造あるいは造塊−分塊圧延により製造され
る。鋼スラブは公知の方法で加熱される。このスラブに
熱間圧延を施し所定の厚みとする。この際、ストリップ
の巻取り温度をAr3 点以上の温度域とし、その後Ar
3 点からAr1 点までの平均冷却速度50℃/秒以下と
して、ストリップコイルを冷却しα相へと変態せしめ
る。
【0017】本発明においては、自己焼鈍中にAr3
以上に保持することによりγ相を粒成長させ、γ−α変
態のα核の核生成サイトとなる粒界を減らし、その後に
γ相からα相への変態を行わしめると同時に、γ相,α
相の粒成長をも行わしめることが肝要である。巻取り温
度がAr3 点以下では自己焼鈍に入る前にγ−α変態に
よりα相が多数核生成し熱延板の結晶粒が十分成長せず
磁束密度、鉄損ともに優れた製品が得られない。Ar3
点以上での保持時間が短かすぎてもγ相の粒成長が不十
分であり、α粒の核生成サイトとなる粒界が十分に減少
しないため、α相が多数核生成し熱延板の結晶粒が十分
成長せず不適切である。このため、熱延巻取り後Ar3
点以上の温度での保持時間は20秒以上確保することが
好ましい。一方、保持時間が長すぎても磁性を損なうも
のではないが、高温保持中の過度の酸化により後工程で
の酸洗性が著しく悪化し実用的でないので3時間以内と
した。
【0018】また、Ar3 点からAr1 点の間の冷却速
度が50℃/秒より大きくなると、γ相からα相が一時
に多数核生成し、これもまた熱延板の結晶粒が十分成長
せず不適切である。従って、Ar3 点からAr1 点の間
の冷却速度を50℃/秒以下に制御する必要がある。
【0019】本発明の高温巻取り、徐冷処理は、熱間圧
延工程において行われるから、変態点(Ar3 )が低い
材料が好ましいが、変態点が(Ar3 点)が高い材料で
ある場合には、熱間圧延機列の最終スタンドの直後に巻
取り機(リール)を設置することによって、Ar3 点以
上の温度域で巻取ることができる。その際、後工程での
酸洗性を良好にするため、保熱カバー内をN2 等不活性
ガス雰囲気あるいは減圧下とするか、もしくは減圧後N
2 等不活性ガス雰囲気で充填を行う。
【0020】本発明においては高温巻取り、高温自己焼
鈍によるため巻取り後のコイルは保熱カバーあるいは何
らかのコイルの温度低下を回避し得る装置により、所定
の温度範囲に所定の時間保持することが重要であるが、
変態点(Ar3 )が低くこのような保熱あるいは徐冷処
理をしなくても所定の熱履歴が得られる材料においては
この限りではない。また、巻取り後所定の自己焼鈍を経
た後のコイルは特段の処置なく放冷しても差し支えない
が、後工程での酸洗性を向上させるため、α+γ2相域
よりも温度が低下した時点でコイルを水槽への浸漬させ
る等の手段により冷却することも本発明の効果を何ら損
なうものではない。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。 〔実施例1〕表1の成分および変態点からなるスラブを
通常の方法にて加熱し、熱延により2.5mmに仕上げ、
1000℃で熱延を終了し950℃で巻取り、便宜的に
巻取り温度から850℃までの平均冷却速度を500
℃/秒(常温水に焼き入れ)、50℃/秒(強制空
冷)、10℃/秒(空冷)、1℃/秒(保温カバー
使用)、0.05℃/秒(保温カバー内で弱く加熱)
の各冷却速度で冷却した。その後、酸洗を施し、0.5
0mmの厚みに冷間圧延をした。冷間圧延された鋼板を脱
脂し、連続焼鈍炉にて、800℃で30秒焼鈍した。そ
の後、磁気特性(L+Cの平均、L:圧延方向、C:L
の90°方向)を測定した。これらの値を比較法である
(a)熱延750℃巻取り、熱延板焼鈍なし、(b)熱
延830℃巻取り後800℃で2時間保定の自己焼鈍
(特開昭54−76422)材、(c),(a)材を9
25℃で150秒の連続熱延板焼鈍した材料と比較して
表2,表3に示す。また、表2の比較例(b),(c)
と本発明例の製品板の表面を接触式の表面粗度計で測
定した表面プロファイルを図1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】このように本発明の方法を用いると、高磁
束密度でありながら鉄損が低く、しかも表面性状が優れ
た無方向性電磁鋼板を製造することが可能である。
【0026】〔実施例2〕表4の組成と他は不可避不純
物からなる無方向性電磁鋼用スラブを通常の方法にて加
熱し、熱延により2.5mmに仕上げた。
【0027】
【表4】
【0028】この時、熱延終了温度を1150℃とし9
80℃にて巻取った。また、この材料のAr3 点の測定
結果は936℃であった。この後コイルを直ちに保熱カ
バー内に挿入し、Ar3 点である936℃までコイルの
温度が低下するまでの時間を15秒から60分の間で変
化させた。その後、Ar3 点から850℃までの平均冷
却速度を0.05℃/秒に制御した。これに酸洗を施
し、冷間圧延により0.05mmに仕上げ、連続焼鈍炉に
て、800℃で30秒間焼鈍し、磁気特性を測定した。
また、比較材として巻取り温度850℃、保持温度80
0℃で60分の保持を行い、他の条件は同様にして磁気
特性を測定した。
【0029】表5に本発明と比較例の巻取り温度、保持
温度、保持時間、磁気測定結果をあわせて示す。熱延仕
上げ温度を高温に確保し、Ar3 点まで温度が低下する
までの時間を一定以上確保した後に冷却過程に入った本
発明例の材料においては何れも比較例よりも磁束密度の
値が高く、鉄損値の低い材料が得られている。
【0030】
【表5】
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、磁束密度が高く鉄損が
低く、表面性状にも優れた無方向性電磁鋼板を製造する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】表2における本発明材、比較材およびに
ついて、L方向の表面プロファイルを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%でSi≦2.50%、Al≦1.
    00%かつ(Si+2Al)≦2.50%、および残部
    がFeならびに不可避不純物からなるスラブを、熱間圧
    延し熱延板とし、1回の冷間圧延工程で最終板厚とし、
    ついで、仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法
    において、熱間圧延工程におけるストリップ巻取り温度
    をAr3 点以上の温度域とし、その後Ar3 点からAr
    1 までの平均冷却速度を50℃/秒以下としてストリッ
    プコイルを冷却しα相へ変態させることを特徴とする磁
    束密度が高く、鉄損が低く、表面性状の優れた無方向性
    電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%でSi≦2.50%、Al≦1.
    00%かつ(Si+2Al)≦2.50%、および残部
    がFeならびに不可避不純物からなるスラブを、熱間圧
    延し熱延板とし、1回の冷間圧延工程で最終板厚とし、
    ついで、仕上げ焼鈍を施す無方向性電磁鋼板の製造方法
    において、熱間圧延工程におけるストリップ巻取り温度
    をAr3 点以上の温度域とし、巻取り後、Ar3 点以上
    の温度にて20秒以上3時間以下保持し、その後Ar3
    点からAr1 点までの平均冷却速度を50℃/秒以下と
    してストリップコイルを冷却しα相へ変態させることを
    特徴とする磁束密度が高く、鉄損が低く、表面性状の優
    れた無方向性電磁鋼板の製造方法。
JP7111094A 1994-04-08 1994-04-08 磁束密度が高く、鉄損が低く表面性状の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 Withdrawn JPH07278667A (ja)

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