JPH09302413A - 低磁場特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents
低磁場特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法Info
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Abstract
いて、低磁場特性を劣化させることなく無方向性電磁鋼
板を製造する方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.01%以下、Si:
4%以下、Mn:0.1〜0.8%、Al:0.004
%以下を含有し、V:0.01%以下(0を含む)、
S:0.02%以下(0を含む)、N:0.005%以
下(0を含む)、P:0.2%以下(0を含む)である
冷間圧延鋼板を、鋼板張力が0.7kgf/mm2以上となる
縦型焼鈍炉にて仕上焼鈍を施すに際し、仕上焼鈍温度
を、T≧1380+120×log 〔V(%)×N
(%)〕(℃)として仕上焼鈍を行った後、仕上焼鈍温
度から500℃までの平均冷却速度を10〜50℃/s
として冷却する。
Description
有する無方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特に、冷蔵
庫、エアコン用などの小型モータ、小型制御用モータ、
インバータ駆動モータの鉄心材料として好適な電磁鋼板
を製造する方法に関するものである。
歩をとげ、その代表例であるインバーターが産業用の大
型機器から家電製品まで幅広く採用されるようになって
きた。インバーターの採用により、電気機器の省電力、
高効率、高性能、小型化などが実現されている。従来、
こうした大型モーターやコンプレッサーモーターの鉄心
材料には高磁束密度(B50で評価)、低鉄損(W15/
50)が要求されてきた。しかしながらインバーター駆
動による大型モーターやコンプレッサーモーターは、起
動時には1.2〜1.5T、安定状態では0.8〜1.
0T程度で励磁されることが多く、これまで以上に低磁
場での磁気特性が重要視されるようになってきた。さら
に小型モータ、特に交流モータ、インバータ駆動モー
タ、小型制御用モータなどは、応答性が重要視され、鉄
心材料として使用される電磁鋼板には、磁化曲線の立ち
上がりが鋭いこと、即ち、低磁場領域での磁束密度が高
いことが要求されている。
への歪みの導入が少ない横型炉で行われていた。しか
し、横型炉において能率を高めるためには炉長を長くす
る必要があり、このため炉の建設に長大なスペースが必
要となるという問題があった。これに対し、縦型炉にお
いては、炉長は十分に長くとれ、またそれに伴う設備ス
ペースの増大は生じない。このため、縦型炉においては
高能率で焼鈍を行うことが可能であり、また、炉の建設
費も安くなることからコスト的にも有利となる。
た場合には、鋼板の自重等により、横型炉よりも大きな
張力が鋼板に付与されるため、一般に、横型炉で製造さ
れた電磁鋼板よりも低磁場特性が劣化していた。
ものであり、電磁鋼板を縦型焼鈍炉にて製造する場合に
おいて、低磁場特性を劣化させることなく無方向性電磁
鋼板を製造する方法を提供することを目的としている。
で、C:0.01%以下、Si:4%以下、Mn:0.
1〜0.8%、Al:0.004%以下を含有し、V:
0.01%以下(0を含む)、S:0.02%以下(0
を含む)、N:0.005%以下(0を含む)、P:
0.2%以下(0を含む)である珪素鋼スラブを熱間圧
延して熱延鋼板を製造する工程、(2) 前記熱延鋼板を一
回または二回以上の冷間圧延によって冷延鋼板を製造す
る工程、(3) 前記冷延鋼板を、鋼板張力が0.7kgf/mm
2 以上となる縦型焼鈍炉にて、仕上焼鈍温度Tを T≧1380+120×log 〔V(%)×N(%)〕 (℃) として仕上焼鈍を行う工程、(4) 仕上焼鈍温度から50
0℃までの平均冷却速度を10〜50℃/sとして冷却
する工程、を有することを特徴とする低磁場特性に優れ
た無方向性電磁鋼板の製造方法により解決される。
定すれば、さらに低磁場特性に優れた無方向性電磁鋼板
を製造することができる。
鈍炉にて製造したtr. Al系の電磁鋼板の低磁場特性の向
上を妨げている原因に関し鋭意調査したところ、縦型焼
鈍炉においては鋼板の自重および張力により必然的に
0.7kgf/mm2 以上の応力が鋼板に付与され、特に、ロ
ールにより曲げ変形が加わる部分においては2〜5kgf/
mm2 程度の応力が加わっており、それに伴い、VNの微
細析出が促進されること、さらに、微細析出したVNが
磁壁の移動を妨げ、低磁場特性を悪化させることが判明
した。
めには、VNの析出を防止することが必要となる。VN
の析出を防止するためには、鋼中へのVの混入を防止す
ればよいが、Vは鉱石より不可避的に混入するため不可
能である。そこで本発明者らは、仕上焼鈍時にVNを鋼
中に完全に固溶させ、焼鈍後の冷却速度を制御すること
により、1.0kg/mm2 程度の張力下においてもVNの再析
出を防止することが可能となること、また、これにより
磁壁移動が容易になり、低磁場特性が非常に良好になる
ことを知見し、この知見に基づいて本発明を完成させ
た。以下、これらの経緯と各要素の限定理由について、
更に詳しく説明する。
ため、磁壁の移動を妨げる因子について調査を行った。
%,Mn:0.21%,P:0.100%,S:0.0
04%,tr. Alの鋼を5 チャージ溶製し、その後鋳造
してスラブとした。このスラブを熱間圧延、冷間圧延に
より板厚0.5mm とし、引き続き縦型炉にて850℃×2
分間の仕上焼鈍を施し、5 ℃/sの冷却速度で室温まで
冷却した。縦型炉の焼鈍時および冷却時の鋼板張力は
0.8kgf/mm2 であった。仕上焼鈍後の鋼板より、外径
45mm、内径33mmのリングサンプルを歪みの入らない
放電加工により切り出し、一次100turn、二次100
turn巻き線後、低磁場特性を測定した。
0A/mに磁化した場合の磁束密度B1 が0.5〜1.
0Tと大きくばらつくことが判明した。
出物の観察を行なった。観察は走査型電子顕微鏡(以下
SEMと呼ぶ)および透過型電子顕微鏡(以下TEMと
呼ぶ)を用いて行ない、SEM観察は鋼板断面を直接観
察し、TEM観察は抽出レプリカ観察とした。SEM観
察の結果、いずれのサンプルにおいても、1 〜5 μm程
度のSiO2 および0.1〜0.5μm程度のMnSが
観察され、低磁場特性によらず大きさ、量はほぼ同程度
であった。さらにTEM観察を行なったところ、低磁場
特性の低い材料においては、数十nm程度の極めて微細
な析出物が認められ、それらがVNであることが確認さ
れた。
数十nmのVNが大きく影響を及ぼしていることを知見
した。即ち、鋼板の中のVNを極力低減することが、磁
壁の移動を容易にして低磁場特性を高め、逆にVNが多
くなると磁壁移動の障害となって低磁場特性を悪化させ
ることが判明した。
する手法について検討を行なった。VNの析出を防止す
るためには、鋼中のVをtr. とすればよいが、Vは鉱石
より不可避的に混入するため不可能である。そこで本発
明者らは仕上焼鈍時にVNを鋼中に完全に固溶させ、焼
鈍後の冷却速度を制御することにより、1.0kgf/mm 2
程度の張力下においてもVNの再析出を防止する技術に
ついて検討した。以下にその検討内容を詳細に説明す
る。
なったところ、数十nmのVNが観察された。このた
め、VNの析出を抑さえるためには、仕上焼鈍時に再固
溶させる必要があると判断した。
度について検討した。本検討に用いたサンプルはC:
0.0025%、Si:1.05%、Mn:0.21
%、P:0.08%、tr. Al、S:0.004%、
V:0.001〜0.015%、N:0.0010〜
0.0060%の範囲で調整したもので、残部はFe及
び不可避不純物である。これらを冷間圧延により板厚
0.5mmとし、仕上焼鈍温度を650℃×2分間から9
00℃×2分間の範囲で変化させた。その後、平均冷速
100℃/sで室温まで急冷し、サンプルを得た。
観察結果を図1に示す。これより、仕上焼鈍温度Tが T≧1380+120×log 〔V(%)×N(%)〕 (℃) であればVNは完全に固溶することがわかる。
遅い場合には再析出してくるものと考えられる。そこ
で、仕上焼鈍後の冷却速度について検討した。
5%、Si:1.05%、Mn:0.21%、P:0.
08%、tr. Al、S:0.004%、V:0.007
%、N:0.0020%、残部はFe及び不可避不純物
である。これらを冷間圧延により板厚0.5mmとし、V
Nが完全に固溶する850℃×2分間の仕上焼鈍を施し
た。その後、2 〜15℃/sの冷却速度で室温まで急冷
し、サンプルを得た。なお、この際の鋼板張力は0.1
〜1.5kgf/mm2 の範囲で調整した。
観察を行った結果を図2に示す。図2より、横型焼鈍炉
において鋼板に付与される張力である0.5kgf/mm2 程
度においては、横型焼鈍炉における仕上焼鈍後の平均的
な冷却速度である5℃/s程度の冷却速度でもVNは観
察されないことがわかる。
0.7kgf/mm2以上となり、特にロール部においては2〜5
kgf/mm2 となる。このような場合には図2より明らかな
ように、VNの再析出を抑制するためには10℃/s以
上の急冷を行う必要がある。
再析出を抑制するためには、仕上焼鈍後の冷却速度を1
0℃/s以上とする必要があることが明らかとなった。
鋼板の成分は、C:0.0022%、Si:0.30
%、Mn:0.44%、P:0.112%、Al:tr.
、N:0.0025%、S:0.004%、V:0.
004%残部はFe及び不可避不純物である。これらを
冷間圧延により板厚0.5mmとし、鋼板に張力1.0kg
f/mm2 を付与した条件下で、VNが完全に固溶する85
0℃×2分間の仕上焼鈍を施し、焼鈍後速やかに30℃
/sの急冷を開始し、急冷終了温度を750℃から30
0℃まで変化させた。なお、急冷終了後は5℃/sの一
定冷却速度で室温まで冷却を行った。
態を調査するため、仕上焼鈍板を4%MS系(4%サリ
チル酸メチル−1%サリチル酸−1%塩化テトラメチル
アンモニウム−メタノール)電解液で1g定電位電解
し、得られた残渣をアルカリ融解して金属元素を定量す
ることにより、VNとしてのV量を求めた。得られた結
果を表1に示す。表1から明らかなように、500℃以
下で急冷を終了したサンプルにおいてはVNは全く認め
られなかった。これに対し、500℃超で急冷を終了し
たサンプルにおいてはVNが認められ、VNの量は、急
冷終了温度が500℃までは、急冷終了温度の上昇に伴
い多くなることが判明した。
ては、急冷を中止したとしてもVNは析出しないことも
明らかとなった。このことは、VNの析出は500℃以
上で終了していることを示しており、500℃以下で急
冷する必要は無いことを示している。
0℃まで行えばよく、500℃以下の冷却速度について
は特に規定する必要はない。
となったが、冷却速度が速くなると、それに伴い、鋼板
へ導入される冷却歪みも大きくなるものと考えられる。
そこで、次に、急冷速度の上限について検討を行った。
本検討に用いた鋼板の成分は、C:0.0022%、S
i:0.75%、Mn:0.45%、P:0.110
%、Al:tr. 、N:0.0022%、S:0.003
%、V:0.005%残部はFe及び不可避不純物であ
る。
し、鋼板に張力1.0kgf/mm2 を付与した条件下で、V
Nが完全に固溶する850℃×2分間の仕上焼鈍を施
し、焼鈍後速やかに500℃まで5〜70℃/sの冷却
を行い、500℃から300℃まで5℃/sの徐冷を行
った。図3にこのようにして得られた鋼板の830℃か
ら500℃までの平均冷却速度VQとB1 の関係を示
す。図3より冷却速度VQが10〜50℃/sの範囲に
おいてはB1 が1.0T以上の良好な値を示している。
これに対し、10℃/s未満および50℃/s超におい
てはB1 は大きく低下している。この10℃/s未満に
おける低磁場特性の低下は、前述したようにVNが析出
するためである。10℃/s超においては鋼板中へ冷却
歪みが導入されるようになるものの、一方でVNの析出
が抑制されるため低磁場特性は良好となる。しかし、冷
却速度が50℃/sを超えた場合には、鋼板中へ導入さ
れる冷却歪みが非常に大きくなるため低磁場特性が著し
く劣化する。以上のことより、急冷速度は10〜50℃
/sとする。
のより好ましい範囲は、10〜30℃/sである。
た。
後の磁束密度B1 の関係を示している。図4において、
鋼板中の成分は、C:0.0021%、Si:2.05
%、Mn:0.45%、P:0.100%、Al:t
r、S:0.0020%、V:0.001〜0.015
%、N:0.0010〜0.0070%であり、残部は
Fe及び不可避不純物である。これらを冷間圧延により
板厚0.5mmとし、鋼板に張力1.0kgf/mm2 を付与し
た条件下で、920℃×2分間の仕上焼鈍を施し、80
0℃から500℃までの平均冷却速度を25℃/sと
し、500℃から300℃までの平均冷速を5℃/s一
定としサンプルを得た。
005%以下にすることで、磁束密度B1 は1.00T
以上と高くなるが、Vが0.01%超又はNが0.00
5%超となった場合には本発明の仕上焼鈍条件及び冷却
速度条件においても低磁場特性は向上しないことがわか
る。
%、Nが0.002%の鋼板と、Vが0.003%、N
が0.006%の鋼板のTEM観察を行った。その結
果、いずれの鋼板においても微細なVN多数観察され
た。すなわち、Vが0.01%超又はNが0.005%
超となった場合には、本発明の冷却速度においてもVN
が再析出し、冷却速度をさらに大きくする必要があるこ
とが明らかとなった。
sよりも大きくした場合には鋼板中に冷却歪みが導入さ
れるため低磁場特性は低下する。以上のことより、Vは
0.01%以下、Nは0.005%以下とする。
なるので0.01%以下とするが、より好ましくは0.
005%以下とする。
するのに有効な成分であるが、4%を超えると冷間圧延
が困難となるため上限を4%とする。
くするのに有効な成分であるため0.1%以上とし、一
方、多すぎると磁束密度が低下するため0.8%以下と
する。
Nを生じ、磁気特性を劣化させる。このため0.004
%以下とする。
効な成分であるのである程度含まれている方が好ましい
が、0.2%を超えて添加すると鋼板の加工性が低下す
るため0.2%以下とする。
するため、上限を0.02%とする。
特性向上のために添加することは何らさしつかえない。
からなる。ここに、「実質的に」というのは、本発明の
技術的思想を害さない範囲で、任意の微量成分が添加さ
れたものをも含む趣旨である。
とおりである。
は電気炉で溶製し、脱ガス処理して所定の成分に調整
し、造塊鋳造、連続鋳造あるいはストリップキャスタで
鋳造し、熱間加工を行う。熱間加工は、分塊圧延、粗圧
延、仕上熱延の内、仕上熱延は必須であるが、分塊圧
延、粗圧延は鋳造後の鋼塊、鋼片、鋳造板などの厚さ寸
法、リジング抑制の要求などにより選択する。
必須ではない。その他、熱間圧延と冷間圧延の間に任意
の付加的な工程(酸洗等)を介在させてもよい。次い
で、一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ2回
以上の冷間圧延により所定の板厚とした後に、縦型炉に
て仕上焼鈍し所定の冷却速度で冷却する。冷間圧延と仕
上焼鈍の間にも、任意の付加的な工程(洗浄等)を介在
させてもよい。
練した後に、脱ガス処理して所定の成分に調整後、鋳造
し、熱間圧延で板厚2mmの鋼板を得た。次いで、酸洗
し、板厚0.5mmまで冷間圧延し、縦型炉にて表2、表
3の条件の仕上焼鈍および冷却を行った。仕上焼鈍後の
鋼板より、外径45mm、内径33mmのリングサンプル
を、歪みの入らない放電加工により切り出し、一次10
0turn、二次100turn巻き線後、低磁場特性を測定し
た。
20×log 〔V(%)×N(%)〕の値を示す。また、
張力は縦型炉における鋼板張力、TFは急冷終了温度、
VQは仕上焼鈍温度から急冷終了温度までの平均冷却速
度を示す。
約0.3%)の珪素鋼についてのデータであり、表3
は、Siの範囲が約2%以上の珪素鋼についてのデータ
である。
発明の実施例であり、6〜12のものは比較例である。
Siの含有量が低いので、実施例の中にもB1 が0.8
(T)と低いものもあるが、いずれの実施例も比較例に
比べて高い値を示している。また、実施例においては、
W10/50の値も比較例に比べて低い。
のが本発明の実施例であり、21〜31のものが比較例
である。実施例においては、B1 がいずれも約1(T)
以上となっており、比較例に比べて高い値を示してい
る。また、W10/50の値も、一部の例外を除いて比較例
に比べて低い。
iのレベルで比較した場合、本発明の電磁鋼板は、比較
例に比して良好な低磁場特性を示している。
素鋼板の成分値と仕上焼鈍温度、仕上焼鈍後の冷却速度
を規定することにより、鋼板張力が高い縦型焼鈍炉を使
用する場合でも、低磁場特性の優れた無方向性電磁鋼板
を得ることができる。
と、VNの有無の関係を示す図である。
と、VNの有無の関係を示す図である。
る。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 (1) 重量%で、C:0.01%以下、S
i:4%以下、Mn:0.1〜0.8%、Al:0.0
04%以下を含有し、V:0.01%以下(0を含
む)、S:0.02%以下(0を含む)、N:0.00
5%以下(0を含む)、P:0.2%以下(0を含む)
である珪素鋼スラブを熱間圧延して熱延鋼板を製造する
工程、(2) 前記熱延鋼板を一回または二回以上の冷間圧
延によって冷延鋼板を製造する工程、(3) 前記冷延鋼板
を、鋼板張力が0.7kgf/mm2 以上となる縦型焼鈍炉に
て、仕上焼鈍温度Tを T≧1380+120×log 〔V(%)×N(%)〕 (℃) として仕上焼鈍を行う工程、(4) 仕上焼鈍温度から50
0℃までの平均冷却速度を10〜50℃/sとして冷却
する工程、を有することを特徴とする低磁場特性に優れ
た無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項2】 重量%で、Cの含有量が0.005%以
下である他は成分が請求項1に記載の範囲である珪素鋼
スラブを使用する請求項1に記載の低磁場特性に優れた
無方向性電磁鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11992396A JP3575167B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 低磁場特性に優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 |
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JPH09302413A true JPH09302413A (ja) | 1997-11-25 |
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Cited By (4)
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-
1996
- 1996-05-15 JP JP11992396A patent/JP3575167B2/ja not_active Expired - Fee Related
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