JPH08283853A - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電気機器鉄心材料として使用される
磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法に関する
ものである。 【構成】 無方向性電磁鋼板の製造において、Ｃ：０．
００２５％以下、Ｓｉ：２．５〜４．０％、Ａｌ：１．
５％以下、Ｓ：０．００２０％以下、Ｎ：０．００２０
％以下、Ｔｉ：０．００３０％以下、Ｖ：０．００３０
％以下、Ｎｂ：０．００５０％以下、Ａｓ：０．００３
０％以下を含有する鋼を、熱間圧延後、熱延板焼鈍し、
１回または中間焼鈍をはさんだ２回以上の冷間圧延を行
い、その最終回冷間圧延の圧下率を６０〜８５％とし、
次いで９５０〜１１００℃で５〜３０秒間連続焼鈍する
ことにより、著しく鉄損の低い、磁気特性の優れた無方
向性電磁鋼板が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気機器鉄心材料として
使用される磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方
法に関するものであり、特にＪＩＳ規格で表わされる無
方向性電磁鋼板最高級グレード５０Ａ２７０〔鉄損Ｗ
_15/50 が２．７０w/kg以下（０．５０mm板厚）〕、およ
び３５Ａ２３０〔鉄損Ｗ_15/50 が２．３０w/kg以下
（０．３５mm板厚）〕よりもさらに優れた磁気特性を有
する最高級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】無方向性電磁鋼板の高級グレードは、一
般に、大型回転機の鉄心材料等として使用される。１９
７０年代の石油危機以来、電気機器、特に、無方向性電
磁鋼板がその鉄心材料として使用される回転機の分野に
おいては、世界的な電力・エネルギー節減の動きの中
で、高効率化の技術思想が全世界的に定着しつつある。
従って、大型回転機においてもこの動きは例外ではな
く、前述の５０Ａ２７０，３５Ａ２３０グレードよりも
さらに鉄損値の低い最高級無方向性電磁鋼板を、その鉄
心材料として使用することが強く要望されている。

【０００３】ところで、無方向性電磁鋼板においては、
従来より、低鉄損化の手段として一般に、電気抵抗増大
による渦電流損低減の観点から、ＳｉあるいはＡｌ等の
含有量を高める方法がとられてきた。しかし、この方法
では、冷間加工性等の点で、例えばＳｉの場合４．０％
以上の含有は通常の冷間圧延作業では脆化の問題で通板
が困難となるため、自ずと限界があった。また、鉄損は
低減できるものの、反面、磁束密度の低下は避け得ない
という問題点もあった。

【０００４】さらに、特開昭５８−２３４１０号公報や
特開昭６１−２３１１２０号公報に記載されているよう
に、無方向性電磁鋼板の仕上焼鈍工程は冷間圧延後の一
次再結晶により、結晶粒成長促進および結晶方位改善を
行わしめるものであり、ヒステリシス損低減の観点か
ら、仕上焼鈍工程にも工夫がなされてきた。しかしこれ
らはいずれも、仕上焼鈍の温度サイクルを２段〜３段と
する必要があり、仕上焼鈍の所要時間が長くなったり、
炉温設定が複雑になり、生産性の低下を余儀なくされて
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したような技術の
現状に鑑み本発明は、鉄損値の低い高級無方向性電磁鋼
板の製造方法を、磁束密度の低下や生産性の劣化を極力
抑えた製造プロセスで提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋼の特定
成分の高純度鋼化により、短時間かつ単純な温度サイク
ルの仕上焼鈍で、鉄損値の低い磁気特性の優れた高級無
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
積み重ねてきた。その結果、Ｓｉを２．５〜４．０％、
Ａｌを１．５％以下含有する鋼において、ＳおよびＮ含
有量を低減し、さらに、Ｔｉ，Ｖ，Ｎｂ，Ａｓ含有量を
も同時に低減して高純度鋼化すれば、短時間の単サイク
ル仕上焼鈍でも、鉄損値の低い無方向性電磁鋼板が得ら
れることを究明した。

【０００７】本発明は上記の知見に基づきなされたもの
であり、その要旨は、重量％で、Ｃ：０．００２５％以
下、Ｓｉ：２．５〜４．０％、Ａｌ：１．５％以下を含
有し、残部Ｆｅと０．００２０％以下のＳ、０．００２
０％以下のＮ、０．００３０％以下のＴｉ、０．００３
０％以下のＶ、０．００５０％以下のＮｂ、０．００３
０％以下のＡｓ、他の不可避不純物元素よりなる鋼を、
熱間圧延後、熱延板焼鈍し、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行い、９５０〜１１０
０℃の温度範囲で５〜３０秒間連続焼鈍するところにあ
る。尚、前記１回または中間焼鈍をはさんだ２回以上の
冷間圧延において、その最終回冷間圧延の圧下率を６０
〜８５％とすることが好ましい。

【０００８】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、特に磁気時効には極力注意をする必
要があり、０．００２５％以下とする。Ｓｉは前述のよ
うに電気抵抗を増大させて渦電流損を低減することによ
り鉄損を低下させる作用のある成分であり、この作用を
十分に奏ぜしめるためには２．５％以上含有させる必要
がある。一方、その含有量が増えると、前述のように冷
延等の作業性を劣化させ、また磁束密度の低下を招き、
さらにはコスト高ともなるので４．０％以下とする。Ａ
ｌは、Ｓｉと同様に電気抵抗を増大させて渦電流損を低
減することにより鉄損を低下させる作用のある成分であ
り、かつ鋼の脱酸のために添加する成分であるが、その
含有量が１．５％を超えると鋼が脆化し冷延等の作業性
を劣化させる。

【０００９】無方向性電磁鋼板の鉄損を低減するために
は、上記のように電気抵抗を増大させて渦電流損を低減
すると同時に、仕上焼鈍工程における一次再結晶によ
り、結晶粒成長を促進し、ヒステリシス損を低減するこ
とが重要である。このためには、結晶粒成長を阻害する
析出物等の要因を除去する必要がある。Ｓ含有量が０．
００２０％を超えるとＭｎＳ等の硫化物の析出が顕著と
なり、仕上焼鈍工程での結晶粒成長が阻害される。

【００１０】また、Ｎ含有量が０．００２０％を超えた
り、あるいは、Ｔｉ含有量、Ｖ含有量、Ｎｂ含有量がそ
れぞれ０．００３０％、０．００３０％、０．００５０
％を超えると、ＴｉＮ，ＶＮ，ＮｂＮ等の窒化物の析出
が顕著となり、硫化物の場合と同様に、仕上焼鈍工程で
の結晶粒成長が阻害される。

【００１１】さらに、結晶粒成長を阻害する析出物の形
成に影響を及ぼす要因として、Ａｓ含有量に注意をはら
う必要がある。Ａｓは、それ自体では、本発明の成分範
囲内の鋼では、上記の硫化物や窒化物等の析出物を形成
することはない。しかし、鋼中に、一定量以上のＡｓが
含有されると、硫化物の析出サイズが微細化される。す
なわち、鋼中の全硫化物量が一定であっても、Ａｓが含
有されている場合には、硫化物サイズが微細になるた
め、硫化物の総個数が増大し、仕上焼鈍工程での結晶粒
成長を著しく阻害する結果となる。硫化物の析出物微細
化を介しての、このようなＡｓによる結晶粒成長阻害を
防止するためには、Ａｓ含有量は０．００３０％以下に
する必要がある。

【００１２】上記の成分以外は鉄および不可避不純物元
素であるが、鋼の電気抵抗をより高めて鉄損を低減する
目的で、必要に応じてＭｎを添加してもよい。この場
合、Ｍｎは０．１％以上含有させる必要があり、一方、
その含有量が増えると、Ｓｉの場合と同様に磁束密度の
低下を招き、またコスト高ともなるので１．０％以下と
する。

【００１３】また、磁束密度の低下を極力抑えて鋼の電
気抵抗を高め、鉄損をより一層低減する目的で、必要に
応じてＮｉを添加してもよい。この場合、Ｎｉは０．１
％以上含有させる必要があり、一方、その含有量が増え
ると、著しくコスト高を招くので３．０％以下とする。

【００１４】前記成分からなる鋼は、転炉あるいは電気
炉等で溶製し、連続鋳造あるいは造塊後の分塊圧延によ
り鋼スラブとする。次いで、この鋼スラブは所望温度に
加熱後、熱間圧延する。熱間圧延後は、冷間圧延前の結
晶粒径を粗大化させ、冷間圧延後の一次再結晶焼鈍時の
結晶方位を磁気的性質に望ましい（１００）もしくは
（１１０）結晶方位に発達させ、かつ磁気的性質に望ま
しくない（１１１）結晶方位を抑制するために熱延板焼
鈍を施す。

【００１５】熱延板焼鈍の後、１回の冷間圧延により最
終板厚にするか、あるいは、中間に焼鈍をはさむ２回以
上の冷間圧延により最終板厚にする。この場合、最終回
冷間圧延の圧下率は６０〜８５％とするのが好ましく、
これにより、冷間圧延後の一次再結晶焼鈍時の結晶方位
を、磁気的性質に望ましい（１１０）結晶方位により一
層発達させることができる。

【００１６】冷間圧延の後、一次再結晶を行わしめるた
め連続仕上焼鈍を施す。仕上焼鈍は、温度が９５０℃未
満では結晶粒成長が十分に行われず、鉄損が低減できな
いので９５０℃以上とする。一方、その温度が１１００
℃を超えると鋼板表面に酸化層が生成し、著しく鉄損が
増大するので１１００℃以下とする。また、仕上焼鈍の
時間が５秒未満では結晶粒成長が十分に行われず、鉄損
が低減できないので５秒以上とする。一方、その時間が
３０秒を超えると、結晶粒成長が飽和し、むしろ鋼板表
面に酸化層が生成しやすくなり鉄損が増大し、さらに、
生産性が劣化するので３０秒以下とする。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。 〔実施例１〕表１に示した成分の鋼を、２．３mm厚に熱
間圧延後、９５０℃で１分間の熱延板焼鈍を施し、０．
５０mm厚に冷間圧延した後、１０００℃で１０秒間の連
続仕上焼鈍を施した。その後、エプスタイン試料に切断
し、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、鉄損値の著しく低い磁気特性の
優れた高級無方向性電磁鋼板が、短時間の単サイクル連
続仕上焼鈍で製造できることが明らかである。

【００１８】

【表１】

【００１９】〔実施例２〕表２に示した成分の鋼を、
２．０mm厚に熱間圧延後、９４０℃で１分間の熱延板焼
鈍を施し、０．３５mm厚に冷間圧延した後、９５０℃で
２０秒間の連続仕上焼鈍を施した。その後、エプスタイ
ン試料に切断し、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、鉄損値の極めて低
い磁気特性の優れた高級無方向性電磁鋼板の製造が可能
である。

【００２０】

【表２】

【００２１】〔実施例３〕Ｃ：０．００１７％、Ｓｉ：
３．１６％、Ｍｎ：０．１９％、Ａｌ：１．２１％、Ｎ
ｉ：０．９４％、Ｓ：０．０００８％、Ｎ：０．０００
９％、Ｔｉ：０．００２１％、Ｖ：０．００１８％、Ｎ
ｂ：０．００２１％、Ａｓ：０．００１９％を含有する
鋼を、表３に示した板厚に熱間圧延後、９７０℃で４０
秒間の熱延板焼鈍を施し、同じく表３に示した条件で冷
間圧延、および連続仕上焼鈍を施した。その後、エプス
タイン試料に切断し、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。本発明の連続仕上焼鈍条件に
より、鉄損値の著しく低い磁気特性の優れた高級無方向
性電磁鋼板の製造が可能であり、特に最終回冷間圧延の
圧下率が６０〜８５％の範囲である場合に、その効果が
顕著であることが明らかである。

【００２２】

【表３】

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ＪＩＳ
規格で表わされる無方向性電磁鋼板最高級グレード５０
Ａ２７０、および３５Ａ２３０よりもさらに低鉄損の高
級無方向性電磁鋼板を、短時間の単サイクル連続仕上焼
鈍により、生産性の低下をきたすことなく容易に製造す
ることができ、電気機器の高効率化の動きの中で、その
鉄心材料である無方向性電磁鋼板に対してなされる要請
に十分に応えることが可能である。従って、その工業的
価値は極めて高い。

フロントページの続き (72)発明者 妹尾 聖一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 金尾 真一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．００２５％以下、 Ｓｉ：２．５〜４．０
   ％、 Ａｌ：１．５％以下を含有し、残部Ｆｅと０．００２０
   ％以下のＳ、 ０．００２０％以下のＮ、 ０．００３０％以下のＴｉ、 ０．００３０％以下の
   Ｖ、 ０．００５０％以下のＮｂ、 ０．００３０％以下のＡ
   ｓ 他の不可避不純物元素よりなる鋼を、熱間圧延後、熱延
   板焼鈍し、次いで、１回または中間焼鈍をはさんだ２回
   以上の冷間圧延を行い、９５０〜１１００℃の温度範囲
   で５〜３０秒間連続焼鈍することを特徴とする磁気特性
   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、 Ｃ ：０．００２５％以下、 Ｓｉ：２．５〜４．０
   ％、 Ａｌ：１．５％以下を含有し、残部Ｆｅと０．００２０
   ％以下のＳ、 ０．００２０％以下のＮ、 ０．００３０％以下のＴｉ、 ０．００３０％以下の
   Ｖ、 ０．００５０％以下のＮｂ、 ０．００３０％以下のＡ
   ｓ 他の不可避不純物元素よりなる鋼を、熱間圧延後、熱延
   板焼鈍し、次いで、１回または中間焼鈍をはさんだ２回
   以上の冷間圧延を行い、その最終回冷間圧延の圧下率を
   ６０〜８５％とし、９５０〜１１００℃の温度範囲で５
   〜３０秒間連続焼鈍することを特徴とする磁気特性の優
   れた無方向性電磁鋼板の製造方法。