JPH0814017B2 - 磁気特性の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） 本発明は、鉄損が低く磁束密度の高い無方向性電磁鋼
板に関するものである。

（従来の技術） 無方向性電磁鋼板は、主にモーターやトランスの鉄心
材料として使用される軟磁性材料である。これらの電気
機器の効率を上げるためには、鉄損が低く磁束密度が高
いことが要求される。特に、近年の省エネルギーと機器
の小型化への強い要請に応えるためには、鉄損を低く保
ちつつ、従来以上に磁束密度の高い材料を開発する必要
がある。

ところが、低鉄損と高磁束密度を両立させることは極
めて難しい。従来、鉄損を低くする方法としては、Si含
有量を高め鋼板の比抵抗は上げることが一般に行われて
いるが、Si含有量の増加とともに磁束密度も低下してし
まう。一方、Si含有量の低い無方向性電磁鋼板は、比較
的高い磁束密度を示すものの鉄損も高い。

特公昭61−4892号公報には、Si含有量を0.2％以下に
抑えた鋼に、0.6〜3.0％のAlを含有させて低鉄損で高磁
束密度の無方向性電磁鋼板を製造する方法が提案されて
いる。AlはSiと同様に鋼板の比抵抗を上昇させて鉄損を
低下させることが知られているが、この発明によるとAl
には更に集合組織を改善する効果があって磁束密度を上
昇させるとある。しかし、このためには0.6％以上と多
量のAlを含有させなければならないので、製造コストが
上昇するという問題がある。しかも、Alを多量に添加す
るわりに鉄損の低下量と磁速密度の上昇量が少ない。

さらに、特開平２−61031号公報には、Si含有量を0.1
％以下に抑えた鋼に、0.1〜1.0％のAlと0.02〜0.15％の
Snを複合添加して低鉄損で高磁束密度の無方向性電磁鋼
板を製造する方法が提案されている。また、特開平２−
66138号公報には、Si含有量を0.1％以下に抑えた鋼に、
0.1〜1.0％のAlと0.1〜0.25％のＰを複合添加して低鉄
損で高磁束密度の無方向性電磁鋼板を製造する方法が提
案されている。しかし、鋼にSnや多量のＰを添加すると
鋼板が脆化するため、冷間圧延が困難で量産がしにくい
という問題があるうえに、これらの無方向性電磁鋼板も
磁気特性の改善効果は十分ではない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、冷間圧延が容易で、しかも電気機器
の省エネルギーと小型化を可能とするような低い鉄損と
高い磁束密度を有する無方向性電磁鋼板を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、高Al添加鋼の磁束密度に及ぼす各種合
金元素の影響を詳細に検討した結果、Si含有量を極力低
減した高Al鋼に、適量のＰとＢを複合添加することによ
り、単なる高Al鋼やＰを単独添加した高Al鋼では得られ
ないような著しい磁束密度の上昇が得られること、およ
びＰ添加による脆性の劣化がＢにより抑制されて冷間圧
延も問題なく行えることを見出した。

ここに本発明は「重量％で、C:0.005％以下、Si:0.1
％以下、Mn:0.1％以上0.7％以下、P:0.05％以上0.2％以
下、S:0.01％以下、Al:0.3％を超え2.0％以下、B:0.000
3％以上0.0040％以下、残部がFeおよび不可避不純物か
らなる磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板」を要旨とす
る。

本発明の無方向性電磁鋼板が、鉄損が低い上に高磁束
密度であるのは、主にＰとＢの相乗効果による。ＰとＢ
はいずれも粒界偏析元素として知られており、これら二
つの元素の粒界での偏析に対するなんらかの相互作用が
集合組織の改善につながり、磁束密度を上昇させている
ものと推定される。なお、特開昭62−222021号公報に、
Siが0.1％以下でAlを0.1〜1.0％含む高Al鋼の無方向性
電磁鋼板において、鋼板の脆化を防止する目的で0.0003
％以上のＢの添加する技術が開示されているが、この公
報にはＢがＰと複合添加されることによって磁束密度が
上昇することは開示されていない。

（作用） 以下に、本発明の無方向性電磁鋼板における合金元素
の作用効果とその含有量を前記のように限定した理由を
説明する。

C: Ｃは炭化物を形成して磁気特性に悪影響を及ぼす元素
であるので、できるだけ含有量を低くすることが望まし
い。特に磁気時効を防止するためには0.005％以下、そ
の効果を完全なものとするためには0.003％以下とする
ことが望ましい。

Si: Siは鋼板の比抵抗を上げて渦電流損を小さくし鉄損を
低減する有効な元素である。しかし、Siは一方で磁束密
度を低下させるので、多量の添加は好ましくない。Siが
0.1％以下であれば磁束密度が低下するといった問題は
生じない。

Mn: Mnは鋼板の熱間脆性を防止する効果がある。しかし、
0.1％未満では前記効果が小さく、0.7％を超えて含有す
ると磁束密度が低下するので、0.1〜0.7％の含有量とす
る。

P: Ｐは本発明ではＢとの複合添加により磁束密度を上昇
させる重要な元素である。この効果は0.05％より現れる
が、0.2％を超えると鋼板が脆化するので、0.005〜0.2
％の含有量とする。

S: Ｓは微細な硫化物を形成して結晶粒成長を抑制すると
ともに、硫化物自体が磁壁移動の障害となり磁気特性、
特に鉄損を増大させるので、できるだけ含有量を低くす
ることが望ましい。0.01％以下、望ましくは0.006％以
下に抑えれば上記の悪影響を回避することができる。

Al: Alは低鉄損化と高磁束密度化の両方に寄与する重要な
元素である。0.3％以下では鋼板の比抵抗が低く鉄損が
低減されないばかりか、集合組織の改善効果が小さいた
めに磁束密度が低くなる。一方、2.0％を超えると鉄損
は低くなるものの、磁速密度も低くなり所望の磁気特性
が得られなくなる。このことからAlの含有量は0.3％を
超え2.0％以下とする。

B: Ｂは磁束密度を上昇させるとともに、Ｐの添加による
鋼板の脆化を防止する効果がある。Al含有量が0.3％を
超えるような高Al鋼ではＢはBNのような窒化物を形成せ
ずに固溶状態で存在し、結晶粒界に偏析しやすい。この
粒界に偏析したＢが粒界を強化するためＰによる鋼板の
脆化を抑制し、また、Ｐとの相互作用により集合組織を
改善して磁束密度を上昇させるのではないかと考えられ
る。これらのＢの効果は0.0003％以上から現れるが、0.
0040％を超えて含有させても効果が飽和し、価格の上昇
を招くだけである。

本発明では、上記成分の他に不純物として混入するT
i、Zr、Nb、Ｖなどの炭窒化物形成元素はできるだけそ
の含有量を低く抑えることが、微細析出物による結晶粒
成長の不良に起因した鉄損増加を防止する上で望まし
い。

上記の組成を有する本発明の電磁鋼板は、一般的な無
方向性電磁鋼板の製造工程で製造することができる。例
えば下記のような製造方法である。

素材のスラブを所定温度に加熱した後、熱間圧延によ
り熱延板とする。この熱間圧延工程におけるスラブ加熱
温度は1100〜1250℃、熱間圧延の仕上げ温度は750〜950
℃が望ましい。熱間圧延後の巻取りは600℃以上の温度
で行うのが望ましいが、鋼板の脱スケール性の観点か
ら、600℃未満の低温で巻取ってもよい。なお、省エネ
ルギーの観点から最近行われ出した鋳造後の熱鋳片を直
ちに熱間圧延に供する直送圧延を採用する場合は、スラ
ブ加熱工程が省略できる。

次いで、熱延板を冷間圧延に供する。このとき、加工
組織の再結晶および結晶粒の粗大化による磁気特性の改
善のために熱延板焼鈍を施してから冷間圧延に供するよ
うにしてもよい。熱延板焼鈍の温度は、箱焼鈍で行う場
合は680〜900℃、連続焼鈍で行う場合は750〜1000℃が
適当である。冷間圧延は１回の冷間圧延法又は中間焼鈍
を挟む２回以上の冷間圧延法のいずれの方法でもよい。
冷間圧延後は仕上げ焼鈍により再結晶と結晶粒の粗大化
を図る。また、セミプロセス電磁鋼板として使用するも
のであれば、仕上げ焼鈍後に圧下率３〜15％の冷間圧延
を施して最終製品にしてもよい。

（実施例） 第１表に示す組成の鋼スラブを鋳造し、これらのスラ
ブを1150〜1200℃に加熱した後、仕上げ温度800〜850℃
で2.3mm厚まで熱間圧延した。熱間圧延後は同表に示す
条件により巻取り、熱延板焼鈍、冷間圧延および仕上げ
焼鈍を施して無方向性電磁鋼板とした。但し、No.8〜14
は酸洗のみで熱延板焼鈍は実施していない。

しかる後、これらの無方向性電磁鋼板より試験片を切
り出し、磁気特性を測定した。その測定結果も同表に示
す。

第１表において、試験No.1〜７はAl含有量以外はほぼ
同一組成で製造条件も同一のものである。試験No.8〜11
はＢ含有量以外はほぼ同一組成で製造条件も同一のもの
である。試験No.12〜14はＰ含有量以外はほぼ同一組成
で製造条件も同一のものである。試験No.15〜17はSiお
よびＳの含有量以外はほぼ同一で製造条件も同一のもの
である。試験No.18および19はMn含有量以外はNo.4とほ
ぼ同一組成で製造条件も同一のものである。No.20はＣ
含有量以外はNo.4とほぼ同一組成で製造条件も同一のも
のである。

本発明列はいずれも鉄損が低く磁束密度の高い磁気特
性である。これに対して、成分のいずれかが本発明で規
定する範囲外の比較例は鉄損又は磁束密度の一方又は両
方に劣る。なお、Ｂ含有量の低い比較例のNo.8は、例間
圧延時に破断するコイルもあった。

（発明の効果） 実施例に示したとおり、本発明の無方向性電磁鋼板は
鉄損と磁束密度の両方に優れている。また、この無方向
性電磁鋼板は、冷間圧延時に破断することもないので安
定して製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−66138（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−22442（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−225（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、C:0.005％以下、Si:0.1％以
   下、Mn:0.1％以上0.7％以下、P:0.05％以上0.2％以下、
   S:0.01％以下、Al:0.3％を超え2.0％以下、B:0.0003％
   以上0.0040％以下、残部がFeおよび不可避不純物からな
   る磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板。