JPH10237545A

JPH10237545A - 磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法及び磁気異方性の小さな低級電磁鋼板

Info

Publication number: JPH10237545A
Application number: JP9063948A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Iizuka; 俊治飯塚; Akira Hiura; 昭日裏
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JP3533655B2

Abstract

(57)【要約】【課題】汎用モータ、小型モータ等の鉄心材料に好適
な、磁気異方性の小さな低級無方向性電磁鋼板を提供す
る。【解決手段】重量％で、Ｃ：0.01〜0.06％、Si：0.05
〜0.3 ％、Al：0.004%以下（０を含む）、Mn：0.2 〜0.
5 ％、Ｓ：0.005 〜0.02％、Ti：0.005 ％以下（０を含
む）、Nb：0.001 ％以下（０を含む）、残部実質的にFe
からなるスラブを６００℃未満まで冷却し、当該スラブ
を1140〜1250℃に再加熱し、Ar₃ 変態点以上の仕上温度
で熱間圧延して巻取り、その後冷間圧延し、仕上焼鈍す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、汎用モータ、小
型モーター等の鉄心材料として好適な安価で磁気異方性
の小さな低級電磁鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無方向性電磁鋼板は、磁気特性の板面内
異方性が小さいという特徴を活かしてモーター等の回転
機の鉄心材料に多く用いられており、磁気特性として鉄
損と磁束密度が重視される。近年、これらの無方向性電
磁鋼板に対する品質向上の要求は、電気機器の省電力、
高効率、小型化の観点から益々強くなってきている。周
知のごとく、電磁鋼板としてはSi添加等により磁気特性
を向上させたものが一般的であるが、家電用または小型
の汎用モータ等では、稼働時間が短く、負荷も小さいこ
とから、それほどの低鉄損材は必要としない。

【０００３】このような家電用または小型の汎用モータ
等に用いられる電磁鋼板には、経済性と電磁特性とのか
ねあいが重視されてきており、ある程度の鉄損の上昇を
許容した安価な低級電磁鋼板（本明細書においては、鉄
損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）が９〜11Ｗ／Kgの電磁鋼板のことをい
う）が求められている。

【０００４】低級電磁鋼板の製造方法として、特公平５
ー８０５２７号公報には、Ｃ：0.015 〜0.08％、Si：0.
05％以下、Al：0.005 〜0.040 ％、Al／Ｎ：3 以上のAl
キルド鋼を1150℃以下に加熱し、熱延、冷延、連続焼鈍
後に過時効処理を350 〜500℃で2 〜10分行うことが開
示されている。

【０００５】また、特開昭５８ー１７１５２７号公報に
は、Ｃ：0.005 〜0.08％、sol.Al：0.002 〜0.080 ％を
含有する鋼材を、熱延仕上げ温度640 〜860 ℃、巻取り
温度600 〜760 ℃で熱延することが開示されている。

【０００６】更に特開昭６４ー５５３３７号公報には、
Ｃ：0.006 〜0.08％、Si：1.5 ％以下を含有する鋼板
を、連続焼鈍後に450 〜750 ℃の急冷開始温度から、10
00℃／sec を超える冷却速度で急冷開始し、次いで300
〜550 ℃にて60秒以上の過時効処理を行うことが開示さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】回転機器鉄心向けの電
磁鋼板には、磁気異方性が少なく、板面のあらゆる方向
の平均値の磁気特性が均一であることが求められてい
る。従って、回転機器を対象とした鋼板の鉄損、磁束密
度の評価方法としては、その励磁状態に近いリング試料
での磁気特性の評価が適切であり、この試験法で良好な
特性が得られることが重要である。

【０００８】しかしながら、上述の製造方法による鋼板
は、圧延方向と圧延直角方向からエプスタイン試料を採
取して測定するＪＩＳーＣ２５５０法では目標特性が得
られても、リング試料により測定した場合には必ずしも
良好な特性が得られない。また、いずれも磁束密度（Ｂ
₅₀）のばらつきが大きい。

【０００９】近年、リング試料で測定しても良好な磁気
特性が得られる無方向性電磁鋼板の開発が進められてい
るが、上述のようなＣ：0.01％以上を含む電磁鋼板につ
いてはこれまで検討されておらず、従来技術では充分で
はない。

【００１０】本発明は、このような課題を解決するため
になされたもので、磁気異方性の小さな低級無方向性電
磁鋼板の製造方法、及び磁気異方性の小さな低級無方向
性電磁鋼板を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題は、重量％で、
Ｃ：0.01〜0.06％、Si：0.05〜0.3 ％、Al：0.004%以下
（０を含む）、Mn：0.2 〜0.5 ％、Ｓ：0.005 〜0.02
％、Ti：0.005 ％以下（０を含む）、Nb：0.001 ％以下
（０を含む）、残部実質的にFeからなるスラブを６００
℃未満まで冷却し、該当スラブを1140〜1250℃に再加熱
し、Ar₃ 変態点以上の仕上温度で熱間圧延して巻取り、
その後冷間圧延し、仕上焼鈍することを特徴とする磁気
異方性の小さな低級電磁鋼板の製造方法、及びこの方法
によって製造される磁気異方性の小さな低級電磁鋼板に
よって解決される。

【００１２】ここに、「低級電磁鋼板」とは、前述のよ
うに鉄損Ｗ₁₅ _／ ₅₀ が９〜11Ｗ／Kgの電磁鋼板のことを
いう。また、「残部実質的にFeからなる」というのは、
Feの他に不可避不純物及び本発明の作用効果に実質的に
影響を与えない微量の他の元素を含みうることをいう。
なお、以下の説明において成分割合を示す％は、すべて
重量％である。

【００１３】（発明に至る経緯）本発明者らは、磁気異
方性の小さな低級電磁鋼板を得るために、Alを添加しな
いSiキルド鋼をベースに鋼成分、熱延条件、焼鈍条件の
観点から種々実験、検討を行った。

【００１４】従来、変態を有する極低炭素（0.005 ％以
下）の低Si鋼では、磁束密度向上やゲージ変動低減のた
めに、熱延仕上温度は、Ar₃ 変態点以下のα域とされて
きた。また、上述のような0.01％以上の炭素を含有する
電磁鋼板の熱間圧延においても熱延仕上温度はα域とさ
れている。この理由は、熱延仕上温度をAr₃ 変態点以上
にすると、熱延組織が細粒化し粒界から核発生する（１
１１）粒が増加するために磁束密度が低下するとされて
いるためである。

【００１５】しかしながら、本発明者らは、鉄損（Ｗ₁₅
_／ ₅₀ ）が９〜11Ｗ／kgクラスの低級電磁鋼板の製造方
法を詳細に検討し、0.01％以上の炭素を含有する電磁鋼
板の磁気異方性の改善、即ちリング特性のＷ₁₅ _／ ₅₀ を
９〜11Ｗ／kgの範囲としながら良好な磁束密度（Ｂ₅₀で
1.74Ｔ以上）を得るためには、MnＳの析出状態を決定付
けるMn、Ｓ量及び熱延加熱温度を制御した上で、熱延仕
上げ圧延をAr₃ 変態点以上のγ域で行うことが有効であ
ることを見出した。

【００１６】以下に本発明における鋼板成分、熱延条件
等の限定理由を述べる。

【００１７】＜Mn、Ｓ量＞Ｃ、Ｓ、Al含有量がそれぞ
れ、Ｃ:0.021〜0.042 ％、Ｓ：0.10〜0.17％、Al：0.01
％以下の範囲にあり、Mn量、Ｓ量の異なる鋼（Ar₃ 変態
点が840 〜851 ℃の範囲にあるもの) を溶製し、加熱温
度1200℃、仕上温度870 ℃（γ域）、巻取温度670 ℃で
熱間圧延し板厚2.3mm 厚とした。酸洗後、冷間圧延にて
0.5mm 厚とした後、720 ℃で２分間の連続焼鈍を行っ
た。焼鈍板より外径45mm−内径33mmのリング試料を打ち
抜き、5 枚重ねにより磁気特性を測定した。

【００１８】図１にこの結果を示す。図１は、Ｓ量とリ
ング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）及びリング磁束密度（Ｂ₅₀）の
関係をMn量レベルをパラメータとして整理したものであ
る。図１によると、Mn量レベルが0.21〜0.25％、0.45〜
0.49％の場合、Ｓ量を0.005〜0.02％とすることによ
り、リング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）、リング磁束密度
（Ｂ₅₀）が臨界的に変化し、９〜11Ｗ／kgの範囲のリン
グ鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）及び1.74Ｔ以上のリング磁束密度
（Ｂ₅₀）を得ることができることがわかる。

【００１９】これに対し、Mnレベルが0.05〜0.09％、0.
57〜0.63％の場合は、いずれのＳ量でもリング鉄損（Ｗ
₁₅ _／ ₅₀ ）が11Ｗ／kg越えとなり、目標である９〜11Ｗ
／kgの範囲のリング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）を得ることがで
きないばかりでなく、リング磁束密度（Ｂ₅₀）も1.74Ｔ
未満の低い値しか得ることができない。

【００２０】以上の結果より、本発明においては、Mn量
を0.2 〜0.5 ％、Ｓ量を0.005 〜0.02％に限定する。

【００２１】＜熱延条件＞Ｃ：0.030 ％、Si：0.13％、
Al：0.001 ％、Mn：0.30％、Ｓ：0.007 ％を含有する鋼
（Ar₃ 変態点850 ℃）を溶製し、種々の加熱温度で熱間
圧延し、板厚2.3mmの熱延鋼板を得た。この熱間圧延時
の仕上温度は、800 ℃（α域）及び870 ℃（γ域）の２
水準とし、巻取温度は670 ℃とした。これらの熱延鋼板
を酸洗後、冷間圧延にて0.5mm 厚とし、720 ℃で２分間
の連続焼鈍を行った。焼鈍板より外径45mm−内径33mmの
リング試料を打ち抜き、5 枚重ねにより磁気特性を測定
した。

【００２２】図２にこの結果を示す。図２は、加熱温度
とリング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）及びリング磁束密度
（Ｂ₅₀）の関係を仕上温度をパラメータとして整理した
ものである。図２によると、加熱温度が1140〜1250℃の
範囲にあるときには、仕上温度がAr₃ 変態点以上、即ち
γ域となるとリング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）、リング磁束密
度（Ｂ₅₀）が臨界的に変化し、９〜11Ｗ／kgの範囲のリ
ング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）及び1.74Ｔ以上のリング磁束密
度（Ｂ₅₀）を得ることができることがわかる。

【００２３】これに対し、仕上温度がAr₃ 変態点未満、
即ちα域の場合には、加熱温度によらず、リング鉄損
（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）が11Ｗ／kg越えとなり、目標である９〜1
1Ｗ／kgの範囲のリング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）を得ることが
できないばかりでなく、リング磁束密度（Ｂ₅₀）も1.74
Ｔ未満の低い値しか得ることができない。

【００２４】以上の結果より、本発明においては、熱間
圧延における加熱温度を1140〜1250℃、仕上温度をAr₃
変態点以上の温度に限定する。

【００２５】また、本願における検討は、連続鋳造され
たスラブを一旦冷却し再加熱することを前提として行わ
れたものである。したがって連続鋳造スラブを６００℃
未満に一旦冷却する限定を行なう。６００℃以上の温度
にしか冷却しない場合には、スラブ中心部にオーステナ
イト相が存在する危険があり、混合組織を呈する危険性
がある。

【００２６】上述のMn量及びＳ量、熱間圧延における加
熱温度及び仕上温度の組み合わせにより磁気異方性の小
さな低級電磁鋼板を得ることができる理由は定かではな
いが、Mn量、Ｓ量及び加熱温度の組み合わせにより達成
されたMnＳの析出状態のもとでγ域で仕上圧延を実施す
ることにより、リング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）を９〜11Ｗ／k
gの範囲としながら1.74Ｔ以上の良好なリング磁束密度
（Ｂ₅₀）を得ることのできる熱延鋼板の組織が確保され
たためであると考えられる。

【００２７】一般に、熱延の巻取温度は熱延鋼板の組織
形成に大きく寄与し、最終製品の磁束密度に影響を及ぼ
すが、本発明にかかる磁性鋼板においては、巻取温度が
変化しても、リング鉄損とリング磁束密度はほとんど変
化しなかった。従って、仕上圧延後の急冷により形状を
著しく損なわない範囲であれば、低温の巻取を実施して
もよい。逆に巻取温度が高温となり750 ℃を越えると鋼
板表面のスケール生成量が多くなり、酸洗性が著しく劣
化するので、巻取温度は750 ℃以下とすることが好まし
い。

【００２８】＜冷間圧延、仕上焼鈍＞熱延鋼帯は常法に
したがい１回もしくは中間焼鈍をはさむ２回以上の冷間
圧延を経て、再結晶温度以上Ａｃ₃点以下の温度で焼鈍
される。上記中間焼鈍は通常７５０〜９００℃程度の均
熱温度で行われ、この焼鈍方式はコイル状焼鈍、連続焼
鈍のいずれでもよい。一方仕上焼鈍は経済性の観点から
連続焼鈍が好ましい。

【００２９】＜成分＞次に本発明にかかる電磁鋼板の化
学成分の限定理由について説明する。

【００３０】Ｃ：0.01〜0.06％９Ｗ／kg以上の鉄損Ｗ₁₅ _／ ₅₀ を許容する場合は、Ｃは
0.01％未満とする必要がない。Ｃを0.01％未満とするた
めには、転炉出鋼後に２次精錬による脱ガス処理が必要
となり、又、添加原料であるフェロMn、フェロSi等も低
Ｃの高品位なものが必要となって製鋼コストの上昇を招
く。よって、本発明においてはＣを0.01％以上に規定す
る。一方、Ｃが0.06％を超えると磁気時効による鉄損劣
化率が大きくなり、稼働時間の短い家電、汎用モータ用
といえども現実の使用環境に耐えない鋼板となる。よっ
て、Ｃを0.06％以下に規定する。

【００３１】Ｓｉ：0.05〜0.3 ％ Siは、固有抵抗増加による鉄損改善のために必要な元素
であるが、本願Ｗ₁₅ _／ ₅₀ が９〜11Ｗ／kgクラスの低級
材が対象であり、過剰のSi添加は経済的に不利であるの
で0.3 ％を上限とする。また、酸化物系介在物を低減す
るための最低脱酸Si量として0.05％以上が必要である。

【００３２】Ａｌ：0.004%以下（０を含む） Alは、0.004%以上含まれるとAlＮの微細析出が生じて粒
成長性が著しく劣化するため、鉄損制御の観点から規定
する。

【００３３】Ｔｉ：0.005 ％以下（０を含む） 0.005 ％を越えるとTiＮの影響が顕在化してリング磁気
特性を劣化させる。よって、0.005 ％以下、好ましくは
0.003 ％以下とする。

【００３４】Ｎｂ：0.001 ％以下（０を含む） Nb(C,N) を形成し、粒成長性を著しく劣化させるので、
0.001 ％以下に規定する。

【００３５】さらに、他の元素について好ましい範囲を
以下に記載する。Ｎ：0.005 ％以下ＮはAlＮ等の窒化物となり鉄損を悪化させるので、0.00
5 ％以下とすることが好ましい。Ｏ：0.02％以下ＯはAl、Si、Mnと結合して酸化物を形成し磁気特性を悪
化させるので、0.02％以下とすることが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明においては、鋼の成分とスラブ加
熱温度、熱延仕上温度を前記のように規定しているの
で、汎用モータ、小型モータ等の、高度の低鉄損を必要
としない鉄心材料に好適な磁気異方性の小さな低級無方
向性電磁鋼板を得ることができる。

【００３７】

【実施例】表１に示す組成のスラブを表２に示す種々の
熱延条件（加熱温度、仕上温度、巻取温度）により圧延
し、板厚2.3mm の熱延鋼板を得た。酸洗後、板厚0.5mm
まで冷間圧延し、鋼板番号１〜14の鋼板は720 ℃×２分
の焼鈍、鋼板番号15、16の鋼板は810 ℃×２分の焼鈍を
それぞれ施し、焼鈍コイルを作製した。次に、放電加工
により外径45mm、内径33mmのリング試料を打ち抜き、5
枚重ねによるリング磁気特性を測定した。

【００３８】その結果を表２に示す。表２において、Ｂ
₅₀、Ｗ₁₅ _／ ₅₀ はそれぞれリング磁束密度、リング鉄損
を示す。また、鋼板番号４のもののみがAr₃ 変態点未満
の仕上温度、即ちα域で圧延されている。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】鋼板番号１、５、６、７の本発明鋼板で
は、リング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）は９〜11Ｗ／kgの範囲に
入っており、リング磁束密度（Ｂ₅₀）も1.74Ｔ以上であ
る。これに対し、加熱温度が本発明の範囲を外れている
鋼板番号２、３の鋼板、仕上温度Ar₃ 変態点未満である
鋼板番号４の鋼板では、いずれもリング鉄損
（Ｗ₁₅ _／ ₅₀）が11以上となっており、リング磁束密度
（Ｂ₅₀）が小さい。

【００４２】鋼板番号８の鋼板では、Ｃの範囲が本発明
の範囲を下回っているため、リング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）
が９を下回っている。鋼板番号９の鋼板では、Ｃの範囲
が本発明の範囲を上回っているため、リング鉄損（Ｗ₁₅
_／ ₅₀ ）が11以上となっており、リング磁束密度
（Ｂ₅₀）が小さい。

【００４３】鋼板番号10、11の鋼板ではMnの範囲が、鋼
板番号12、13の鋼板ではＳの範囲が、それぞれ本発明の
範囲を外れているためリング鉄損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）が11以
上となっており、リング磁束密度（Ｂ₅₀）が小さい。

【００４４】鋼板番号14、15、16のものは、それぞれA
l、Ti、Nbが本発明の範囲を外れているため、リング鉄
損（Ｗ₁₅ _／ ₅₀ ）が11を上回わると共に、リング磁束密
度（Ｂ₅₀）が小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】Mn、Ｓの含有量とリング鉄損、リング磁束密度
の関係を示す図である。

【図２】熱延加熱温度、仕上温度とリング鉄損、リング
磁束密度の関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：0.01〜0.06％、Si：0.05
〜0.3 ％、Al：0.004%以下（０を含む）、Mn：0.2 〜0.
5 ％、Ｓ：0.005 〜0.02％、Ti：0.005 ％以下（０を含
む）、Nb：0.001 ％以下（０を含む）、残部実質的にFe
からなるスラブを６００℃未満まで冷却し、該当スラブ
を1140〜1250℃に再加熱し、Ar₃ 変態点以上の仕上温度
で熱間圧延して巻取り、その後冷間圧延し、仕上焼鈍す
ることを特徴とする磁気異方性の小さな低級電磁鋼板の
製造方法。
【請求項２】請求項１に記載される方法によって製造
された磁気異方性の小さな低級電磁鋼板。