JPH0759725B2 - 磁気特性の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH0759725B2
JPH0759725B2 JP63333826A JP33382688A JPH0759725B2 JP H0759725 B2 JPH0759725 B2 JP H0759725B2 JP 63333826 A JP63333826 A JP 63333826A JP 33382688 A JP33382688 A JP 33382688A JP H0759725 B2 JPH0759725 B2 JP H0759725B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気特性の優れたセミプロセス無方向性電磁
鋼板の製造方法に関わり、特に板面に平行に磁化容易軸
がそろい磁束密度が高く、鉄損の低い回転機用素材を提
供する。
なお、セミプロセスとは一般に熱延板を、そのまままた
は熱延板焼鈍を行い、酸洗後冷間圧延し、中間焼鈍を施
したのちスキンパス圧延、打抜き次いで、750℃で2時
間均熱程度の最終磁性焼鈍をする工程からなり、打抜ち
工程以降は客先での処理となる。
〔従来の技術〕
回転機用素材としては、板面の各方向に磁化されること
から磁性に異方性がない、所謂面内無方向性材料が有利
である。このため、磁気特性はエプスタイン試料よりリ
ング試料での測定値が必要となる。
従来の技術としては、例えば特開昭58−117828号公報に
はMn量を増やしてMn:0.75%以上にすることにより高磁
束密度のセミプロセス無方向性電磁鋼板を得る方法が、
特公昭57−52410号公報には熱延において低温で仕上圧
延を終了させることにより磁気特性を向上させる方法
が、また、特開昭60−125325号公報や特開昭63−210237
号公報には熱延での低温仕上圧延により、所謂スキンパ
ス圧延のないフルプロセス無方向性電磁鋼板の磁気特性
を改善する方法が示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、特開昭58−117828号公報記載の発明にあ
っては、Mn量を増加する必要があるために合金添加コス
トが上昇するという難点がある。一方、特開昭57−5241
0号公報記載の発明にあっては仕上圧延終了温度(以
下、仕上温度)が750℃以上では回転機用材料としての
十分な特性が得られない。更に、特開昭60−125325号公
報、特開昭63−210237号公報記載の発明のフルプロセス
では鉄損特性に限界があり、客先での回転機特性に対す
る要求は更に強いものがあるため、異方性のより少なく
て磁性の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板が求めら
れている。
従来の技術は、前記のように工業的には実施困難か、効
果が十分でないという問題点があった。また、本発明者
らは先に特開昭62−130259号公報記載の発明で、スキン
パス圧延前の焼鈍で平均結晶粒径を6〜20μmとなすこ
とにより優れた材質特性を持つステッピングモータ用素
材を開発したが、本発明で更に鋼板の集合組織を大幅に
改善することにより、優れた磁気特性の無方向性電磁鋼
板を得たものである。すなわち、本発明の目的は回転機
用素材としてリングでの磁束密度と鉄損が優れたセミプ
ロセス無方向性電磁鋼板を工業的に製造する方法を提供
することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はかかる課題を解決するために、板面に平行に磁
化容易軸001を持つ結晶粒を増加させる方法について研
究した結果得られたものであり、その要旨は以下のとお
りである。
重量比にてC≦0.05%,(Si+Al)≦1.8%,Mn:0.1〜0.
7%,P≦0.2%,S≦0.01%,N≦0.01%を含み残部実質的に
Feよりなるスラブを熱間圧延するに際し、仕上圧延終了
温度を600℃以上、750℃未満として熱延板を造り、次い
で冷延したあと連続焼鈍を、再結晶以上〜平均結晶粒径
20μm未満となるような条件で行った後、3〜15%の最
終スキンパス冷延を施すことを特徴とする磁気特性の優
れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、まず3%Si鋼の熱延板の板厚中心部に存
在する未再結晶部分が主に{001}〈110〉方位粒である
ことに着眼した。この方向粒は一般に冷間圧延後の集合
組織の主方位の一つとして知られており、001軸が板面
に平行であるためリングの磁束密度を向上させる効果が
あると考えた。このため、鋼板の未再結晶領域を増やす
熱延を実施することによって{001}〈110〉方位粒を増
加させ、さらに中間焼鈍での結晶粒成長を極力抑えるこ
とによって、{111}〈112〉を主方位とする再結晶粒の
粒成長を抑制し、製品中{001}〈110〉方位粒の保存を
図ることができた。
以下、本発明の構成用件の限定理由について説明する。
まず、本発明鋼の化学成分において、Cは製品中では磁
気時効による鉄損劣化から0.005%以下が好ましいが、
中間焼鈍で脱炭できるので、熱延前のCは脱炭に支障が
ない範囲の0.05%以下にする。SiとAlは、鋼板の固有抵
抗を増加させ鉄損を低減させるため多いほど良いが、多
すぎると製品の磁束密度が低下するだけでなく、合金添
加コストも増加するので(Si+Al)≦1.8%とする。Mn
は熱延中の赤熱脆性を防止するため、0.1%以上必要で
あるが、多量に添加すると合金コストの上昇をもたらす
ことから上限を0.7%以下とする。Pは打抜き性を改善
するが、多量に添加すると硬くなりすぎて脆くなるので
0.2%以下とする。
SおよびNは、不純物を形成するため少ない方が好まし
く両者とも0.01%以下とする必要がある。なお、Sb,Sn,
Cu,Bなど公知の元素を添加しても磁性改善効果が認めら
れるので、これら元素を添加することは本発明の趣旨に
反しない。
次いで熱延条件であるが、スラブ加熱温度は通常の800
〜1300℃で行うことが好ましい。なお、連続鋳造スラブ
の持つ顕熱を利用し、加熱を省略することもできる。粗
圧延と仕上圧延は通常の方法で行うが、仕上温度は厳密
に制御されなければならない。即ち、750℃以上では鋼
反表層の再結晶部分が拡大し、結晶方位がランダム化す
るため目的の磁性が得られない。これに対して仕上温度
が750℃未満の場合には、中心部の未再結晶部分が拡大
して、好ましい{001}〈110〉方位粒を増加させること
ができる。なお、この未再結晶部を詳細に調査すると、
結晶方位は圧延方向を軸として{001}〈110〉方位を±
20゜以内で回転させたものとなっている。しかし、仕上
温度が600℃未満では、仕上圧延機ロールの肌荒れが大
き過ぎるため、仕上温度は600℃以上、750℃未満の範囲
に限定しなければならない。巻取温度は通常の温度400
〜700℃でよいが、巻取った後のコイルを自己焼鈍させ
ることなどは、熱延板中の未再結晶部を減少させるので
回避する必要がある。
このようにして得た熱延板を、熱延板焼鈍することなし
に酸洗後、冷延し0.3〜0.8mm厚とする。熱延板焼鈍を実
施すると再結晶のため集合組織が変化し、目的とする異
方性の少ない磁気特性のものが得られなくなるので省略
すべきである。
次の中間焼鈍は重要な工程である。中間焼鈍温度が低す
ぎ未再結晶部分が存在すると磁性焼鈍時に細粒となり鉄
損が劣化する。また温度が高すぎ平均結晶粒径が20μm
以上になると、{111}〈112〉又はその他の再結晶粒の
粒成長が大きくなると同時に鋼板の集合組織がランダム
化して目的とする{001}〈110〉方位粒が減少し、磁束
密度が著しく劣化するので好ましくない。このため中間
焼鈍は、その後の組織が再結晶以上で且つ平均結晶粒径
20μm未満となるよう温度制御されなければならない。
なお、中間焼鈍の温度または時間と結晶粒径の関係は、
一つの素材について厳密に存在するが、成分素材などが
変わった時にこの関係はずれて来る。例えばSi%により
再結晶開始温度や粒成長速度が変わるので、本発明にお
いては冶金的に意味のある結晶組織で中間焼鈍の条件を
規定する。
この関係について、実験した例を第1図に示す。実験に
用いたサンプルは、Siが重量比で0.1%,1.0%と1.8%の
3種類で、鉄以外のその他の元素は0.005%以下の成分
素材を仕上温度675℃で熱延し、続く冷延を圧下率82%
になるように実施して、中間焼鈍温度を変更したもので
ある。なお中間焼鈍の均熱時間は30秒に固定し、雰囲気
は非酸化性とした。この図から分かるように、結晶粒径
が例えば20μmの鋼板を得ようとしても成分素材によっ
て焼鈍温度が異なってくるため、焼鈍条件を厳密に管理
して目標の結晶組織にする必要がある。
引き続くスキンパス冷延の圧下率は3〜15%が必須であ
る。なぜなら、3%未満では歪導入エネルギーが不足す
るため磁性焼鈍時に粒成長が少なく、優れた鉄損が得ら
れない。また15%を越えると再結晶核の増加により磁性
焼鈍時に組織が細粒化して同様に鉄損が劣化するためで
ある。
〔実施例〕 実施例1 重量%でC:0.0025%,Si:0.11%,Mn:0.22%,P:0.065%,
S:0.008%,Al:0.002%,N:0.001%を含む溶鋼を連続鋳造
でスラブにし、1080℃で加熱したのち熱延し、仕上温度
が720℃と830℃の熱延コイル2.5mm厚を造った。なお、
巻取温度は550℃一定とした。次いで酸洗し、0.5mmに冷
延したのち、中間焼鈍を580〜770℃×30秒均熱、H2+N2
ドライ雰囲気中で行い、次いで6%のスキンパス冷延を
実施し磁性焼鈍を750℃×2時間均熱・N2中で行った。
結果の磁気特性(SST)を第2図に示す。第2図のA,B,C
はそれぞれ中間焼鈍温度が580℃,700℃,770℃である。
また●は仕上温度が720℃、○は830℃である。第1表に
リング特性を示す。これらから分かるように、本発明の
B材料(仕上温度720℃、中間焼鈍温度700℃)では、特
に圧延方向から45゜の方向に優れた磁性を持っているた
め、従来の高温仕上材料の圧延方向のみ磁性が良いもの
に比較して格段に優れた特徴的な角度別特性を有する。
このため、回転機用として面内に安定した磁気特性が期
待できる。なお、低温仕上材でも、中間焼鈍温度が600
℃以下のA材料(中間焼鈍温度580℃)では鋼板組織に
未再結晶領域が存在して磁性焼鈍時の結晶粒成長が鈍り
鉄損が劣化する。また中間焼鈍温度が高すぎるC材料
(中間焼鈍温度770℃)の結晶粒径30μmでは、磁束密
度が大きく劣化するため、中間焼鈍条件を管理する必要
があることが分かる。
実施例2 重量%でC:0.0015%,Si:0.22%,Mn:0.26%,P:0.065%,
S:0.003%,Al:0.001%,N:0.001%を含む鋼片を1150℃で
加熱したのち熱間圧延し、仕上温度を600℃から850℃ま
で変更し、580℃で巻き取り、2.8mm厚の熱延板を造っ
た。次いで、冷延し0.6mm厚とし中間焼鈍を700℃×1分
均熱,N2雰囲気中で行い、結晶粒径19μmを得た。その
後、5%のスキンパス圧延して750℃×2時間均熱の磁
性焼鈍をN2雰囲気中で行いリング特性を測定した。得ら
れた結果を第3図に示す。また、同上の仕上温度669℃
の冷延板を中間焼鈍温度と時間を変えて試験した結果を
第4図に示す。
第3図と第4図から明らかなように、本発明範囲の条件
で優れた磁気特性を持つものが得られた。
実施例3 各種成分を含む溶鋼をスラブに鋳造し、温度1150℃で加
熱した後、仕上温度を変更し巻取温度600℃、板厚3.0mm
で熱延コイルを製造した。次いで酸洗、冷延し中間焼鈍
条件を振らせた。その後、スキンパス圧下率も変えて試
験し、製品厚0.5mmを得た。磁性焼鈍を実施したのち、
磁気特性はリング試料で測定した。結果は第2表に示
す。
試料No.1と2は、S量の磁性の対する影響を示し、No.1
のように上限を外れると鉄損が悪くなる。また、試料N
o.3と4は、N量の磁性に対する影響を示し、No.3のよ
うに上限を外れると鉄損が悪くなる。試料No.5〜7は、
スキンパス圧下率の磁性に対する影響を示し、No.5のよ
うに圧下が弱いと鉄損が劣化する。一方、No.7のように
圧下が強すぎると鉄損、磁束密度ともに劣化する。更
に、試料No.8で、仕上温度が本発明範囲の上限を越えた
場合の磁性を示すが、鉄損と磁束密度が本発明材のNo.6
に比べて劣ることが分かる。試料No.9〜11は、中間結晶
粒径の磁性に及ぼす効果を示す。結晶粒径が粗大すぎ
(No.9)ても細かすぎ(No.11)ても、鉄損と磁束密度
の優れたものが得られない。以上述べたごとく本発明の
限定条件を満足しなければリング特性の優れたものが得
られないことが分かる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、回転機用として最適なセミプロセス無
方向性電磁鋼板を工業的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は中間焼鈍温度と結晶粒径の関係を示す図、第2
図は中間焼鈍条件を変えた時の製品の角度毎の磁気特性
を示す図、第3図は仕上圧延温度と磁気特性の関係を示
す図、第4図は結晶粒径と磁気特性の関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 信行 兵庫県姫路市広畑区富士町1番地 新日本 製鐵株式會社広畑製鐵所内 (72)発明者 住本 正勝 兵庫県姫路市広畑区富士町1番地 新日本 製鐵株式會社広畑製鐵所内 (56)参考文献 特開 昭63−317627(JP,A) 特開 昭60−106915(JP,A) 特開 昭60−190521(JP,A) 特開 昭62−177123(JP,A) 特公 昭57−52410(JP,B2) 特公 昭58−55210(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比にてC≦0.05%,(Si+Al)≦1.8
    %,Mn:0.1〜0.7%,P≦0.2%,S≦0.01%,N≦0.01%を含
    み残部実質的にFeよりなるスラブを熱間圧延するに際
    し、仕上圧延終了温度を600℃以上、750℃未満として熱
    延板を造り、次いで冷延したあと連続焼鈍を、再結晶以
    上〜平均結晶粒径20μm未満となるような条件で行った
    後、3〜15%の最終スキンパス冷延を施すことを特徴と
    する磁気特性の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の
    製造方法。
JP63333826A 1988-12-28 1988-12-28 磁気特性の優れたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法 Expired - Lifetime JPH0759725B2 (ja)

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