JPH1088298A - 無方向性電磁鋼板 - Google Patents
無方向性電磁鋼板Info
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- JPH1088298A JPH1088298A JP8247628A JP24762896A JPH1088298A JP H1088298 A JPH1088298 A JP H1088298A JP 8247628 A JP8247628 A JP 8247628A JP 24762896 A JP24762896 A JP 24762896A JP H1088298 A JPH1088298 A JP H1088298A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
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- H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
- H01F1/147—Alloys characterised by their composition
- H01F1/14766—Fe-Si based alloys
- H01F1/14775—Fe-Si based alloys in the form of sheets
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄損と磁束密度のバランスに優れ、磁気異方
性の小さな無方向性珪素鋼板とその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.005%、Zr:
0.02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0
を含む)、Nb:0.0010%以下(0を含む)を含
有し、残部が実質的に鉄および不可避的不純物からな
り、鋼中に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1
〜1.0μmのものが500〜4000個/mm2 、直径
が1μm超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含ま
れることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
性の小さな無方向性珪素鋼板とその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.005%、Zr:
0.02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0
を含む)、Nb:0.0010%以下(0を含む)を含
有し、残部が実質的に鉄および不可避的不純物からな
り、鋼中に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1
〜1.0μmのものが500〜4000個/mm2 、直径
が1μm超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含ま
れることを特徴とする無方向性電磁鋼板。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、モーター等の鉄
心材料に好適な、鉄損と磁束密度のバランスに優れ、磁
気異方性の小さな無方向性電磁鋼板に関するものであ
る。
心材料に好適な、鉄損と磁束密度のバランスに優れ、磁
気異方性の小さな無方向性電磁鋼板に関するものであ
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。
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。
【0003】低鉄損の電磁鋼板は一般にSiが多く添加
されている。このため、鉄損が低減する一方で磁束密度
が低下し、回転機鉄心の設計磁束密度が高くなると励磁
電流の増加が予想される。このため、回転機鉄心材料と
しての好適な電磁鋼板は、鉄損だけではなく磁束密度も
考慮する必要がある。
されている。このため、鉄損が低減する一方で磁束密度
が低下し、回転機鉄心の設計磁束密度が高くなると励磁
電流の増加が予想される。このため、回転機鉄心材料と
しての好適な電磁鋼板は、鉄損だけではなく磁束密度も
考慮する必要がある。
【0004】電気機器の設計では、一部の産業用の大型
回転機(大型モータや発電機)を除けば、鉄損を低減さ
せるよりも励磁磁束密度を高く設定して鉄心の小型化を
目指す動きが盛んになっている。
回転機(大型モータや発電機)を除けば、鉄損を低減さ
せるよりも励磁磁束密度を高く設定して鉄心の小型化を
目指す動きが盛んになっている。
【0005】これまで、無方向性電磁鋼板の鉄損を低減
するために、種々の方法が開示されている。
するために、種々の方法が開示されている。
【0006】第1に、最も一般的に行われている方法
は、SiおよびAlの添加量を増やし電気抵抗を高める
方法である。
は、SiおよびAlの添加量を増やし電気抵抗を高める
方法である。
【0007】第2に、仕上焼鈍において温度・時間を充
分に確保する方法が、特公平6ー86647号公報に記
載されている。
分に確保する方法が、特公平6ー86647号公報に記
載されている。
【0008】第3に、鋼をその溶製段階でS、N、O等
の鋼中不純物の低減により高純度化し粒成長性を向上す
ることにより鉄損を低減する方法が、特公平2ー501
90号公報に記載されている。これはW15/50 ≦2.5
W/kgクラスの高級電磁鋼板の低鉄損化のために、S
i、Al量を大幅に高め(3.2%Si〜0.6%A
l)、不純物元素をS≦15ppm、O≦20ppm、
N≦25ppmにまで高純度化することで結晶粒の粗大
化を図るものである。
の鋼中不純物の低減により高純度化し粒成長性を向上す
ることにより鉄損を低減する方法が、特公平2ー501
90号公報に記載されている。これはW15/50 ≦2.5
W/kgクラスの高級電磁鋼板の低鉄損化のために、S
i、Al量を大幅に高め(3.2%Si〜0.6%A
l)、不純物元素をS≦15ppm、O≦20ppm、
N≦25ppmにまで高純度化することで結晶粒の粗大
化を図るものである。
【0009】第4に、介在物や析出物個数を低減する方
法が、例えば特開平7ー1405456号公報、特開平
6ー108149号公報に記載されている。特開平6ー
108149号公報に記載される方法は、Si:0.0
5〜2.0%を対象とした低級電磁鋼板において、T
i、Zr、Nb、Vの炭素化物を形成するすべての元素
の混入を50ppm以下に制御することで、析出物の発
生を抑制して需要家焼鈍(750℃×2時間)後の鉄損
を低減するものである。
法が、例えば特開平7ー1405456号公報、特開平
6ー108149号公報に記載されている。特開平6ー
108149号公報に記載される方法は、Si:0.0
5〜2.0%を対象とした低級電磁鋼板において、T
i、Zr、Nb、Vの炭素化物を形成するすべての元素
の混入を50ppm以下に制御することで、析出物の発
生を抑制して需要家焼鈍(750℃×2時間)後の鉄損
を低減するものである。
【0010】一方、無方向性電磁鋼板の鉄損と同時に磁
束密度の改善を図る観点からは、例えば、特開昭58ー
151453号公報、特開昭59ー157259号公
報、特開昭61ー067753号公報、特開昭62ー1
80014号公報等に記載されているようにSn、S
b、Cu等の微量添加と製造条件の組み合わせにより、
特性向上を図る方法が提案されている。
束密度の改善を図る観点からは、例えば、特開昭58ー
151453号公報、特開昭59ー157259号公
報、特開昭61ー067753号公報、特開昭62ー1
80014号公報等に記載されているようにSn、S
b、Cu等の微量添加と製造条件の組み合わせにより、
特性向上を図る方法が提案されている。
【0011】しかし、これらの方法では、磁気特性に好
ましくない{111}集合組織は抑制されるものの、
{100}方位の発達はそれほどではなく{110}方
位の方が発達しやすいという問題点があった。このた
め、L方向とC方向の磁気特性の差(異方性)が著しく
大きくなる欠点があった。
ましくない{111}集合組織は抑制されるものの、
{100}方位の発達はそれほどではなく{110}方
位の方が発達しやすいという問題点があった。このた
め、L方向とC方向の磁気特性の差(異方性)が著しく
大きくなる欠点があった。
【0012】一方、回転機器鉄心向けの無方向性電磁鋼
板としては、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高磁束密度、低鉄損であることが
求められている。従って、回転機器を対象とした場合に
は、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。
板としては、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高磁束密度、低鉄損であることが
求められている。従って、回転機器を対象とした場合に
は、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。
【0013】上述の製造方法による鋼板の磁気特性は、
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法では良好な特性が得ら
れても、異方性が大きいため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ことが多かっ
た。このような事から近年、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
られるようになり、その製造方法が提案されている。
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法では良好な特性が得ら
れても、異方性が大きいため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ことが多かっ
た。このような事から近年、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
られるようになり、その製造方法が提案されている。
【0014】第1に、Si+Al<1.5%、熱延終了
温度600〜700℃と冷間圧延率75〜85%を組み
合わせる方法が、特開昭59ー104429号公報、特
開昭60ー125325号公報に記載されている。
温度600〜700℃と冷間圧延率75〜85%を組み
合わせる方法が、特開昭59ー104429号公報、特
開昭60ー125325号公報に記載されている。
【0015】第2に、Si<4.0%、Al<1.0
%、巻取温度700〜950℃にして粒度番号4以下と
し、圧下率85%以上の強冷延とする方法が、特開昭5
9ー123715号公報に記載されている。
%、巻取温度700〜950℃にして粒度番号4以下と
し、圧下率85%以上の強冷延とする方法が、特開昭5
9ー123715号公報に記載されている。
【0016】第3に、Si<4.0%、Mn<0.2
%、S<0.006%、Al<0.002%、巻取温度
600℃以下とし次いで700〜1000℃の温度で焼
鈍し、圧下率85%以上の強冷延とする方法が、特公平
6ー104865号公報に記載されている。
%、S<0.006%、Al<0.002%、巻取温度
600℃以下とし次いで700〜1000℃の温度で焼
鈍し、圧下率85%以上の強冷延とする方法が、特公平
6ー104865号公報に記載されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiおよびA
lの添加量を増すことにより電気抵抗を高める方法は、
磁束密度の低下を招き、かつ冷間圧延性が劣化するので
限界がある。また、1.7%Si以上の高Si材では熱
延での未再結晶組織に起因するリジング発生防止のため
に熱延板焼鈍が必要となりコストの上昇を招く。
lの添加量を増すことにより電気抵抗を高める方法は、
磁束密度の低下を招き、かつ冷間圧延性が劣化するので
限界がある。また、1.7%Si以上の高Si材では熱
延での未再結晶組織に起因するリジング発生防止のため
に熱延板焼鈍が必要となりコストの上昇を招く。
【0018】特公平6ー86647号公報に記載されて
いる仕上焼鈍温度を高めて結晶粒を成長させる方法は、
磁気的に不利な集合組織が発達しやすく、磁束密度が低
下する。また、高温焼鈍での鋼板表層の窒化や酸化防止
のために、B、Sb、Sn等の添加を必要とする。
いる仕上焼鈍温度を高めて結晶粒を成長させる方法は、
磁気的に不利な集合組織が発達しやすく、磁束密度が低
下する。また、高温焼鈍での鋼板表層の窒化や酸化防止
のために、B、Sb、Sn等の添加を必要とする。
【0019】特公平2ー50190等に提案されている
方法による製品特性は、鉄損は非常に低いものの本質的
に高Si・高Al含有鋼のため磁束密度の低下は避けら
れない。また、リジング防止のための熱延板焼鈍や中間
焼鈍を挟んだ2回冷延等、複雑な工程によるコスト上昇
の欠点がある。
方法による製品特性は、鉄損は非常に低いものの本質的
に高Si・高Al含有鋼のため磁束密度の低下は避けら
れない。また、リジング防止のための熱延板焼鈍や中間
焼鈍を挟んだ2回冷延等、複雑な工程によるコスト上昇
の欠点がある。
【0020】特開平6ー108149号公報に記載され
る方法については以下のような問題点がある。即ち、実
操業では、Zrは取鍋等の耐火物中の酸化Zrが溶鋼中
のAlに還元されて100ppm程度混入し、Vは鉱石
から100ppm程度混入する。さらに、Nb、Tiを
含むIF鋼溶製の増大に伴い前チャージの残湯からのこ
れら元素の混入もある。すべての元素を厳密に管理する
には、製造コストの上昇を招く。
る方法については以下のような問題点がある。即ち、実
操業では、Zrは取鍋等の耐火物中の酸化Zrが溶鋼中
のAlに還元されて100ppm程度混入し、Vは鉱石
から100ppm程度混入する。さらに、Nb、Tiを
含むIF鋼溶製の増大に伴い前チャージの残湯からのこ
れら元素の混入もある。すべての元素を厳密に管理する
には、製造コストの上昇を招く。
【0021】このように、従来の鉄損低減方法は、いず
れも磁束密度の観点、及び製造コストの観点からは不利
な方向にある。
れも磁束密度の観点、及び製造コストの観点からは不利
な方向にある。
【0022】また、リング試料で測定しても良好な磁気
特性が得られる従来の無方向性電磁鋼板の製造方法につ
いては、いずれの方法にも以下のような問題点がある。
特性が得られる従来の無方向性電磁鋼板の製造方法につ
いては、いずれの方法にも以下のような問題点がある。
【0023】特開昭59ー104429号公報、特開昭
60ー125325号公報に記載されている方法では、
低温熱延を行うことが必須であり、現状の熱間圧延機で
はミルパワーの観点から実現するのが難しい。また、
1.7%Si以上ではリジングの観点から適用できない
という欠点がある。
60ー125325号公報に記載されている方法では、
低温熱延を行うことが必須であり、現状の熱間圧延機で
はミルパワーの観点から実現するのが難しい。また、
1.7%Si以上ではリジングの観点から適用できない
という欠点がある。
【0024】特開昭59ー123715号公報に記載さ
れている方法では、成分系の問題から熱延板粒径を安定
的に粗大化することが難しく、磁束密度、異方性とも不
十分である。また、85%以上の強冷延を必要とするた
めに熱延板厚は4〜5mmとなり、高Si材では冷間圧延
機のミルパワーの観点から実現するのが難しい。
れている方法では、成分系の問題から熱延板粒径を安定
的に粗大化することが難しく、磁束密度、異方性とも不
十分である。また、85%以上の強冷延を必要とするた
めに熱延板厚は4〜5mmとなり、高Si材では冷間圧延
機のミルパワーの観点から実現するのが難しい。
【0025】特公平6ー104865号公報に記載され
ている方法では、異方性が小さく、リング特性も良好な
鋼板が得られるが、85%以上の強冷延を必要とするた
め、高Si鋼では冷間圧延機のミルパワーの観点から実
現するのが難しい。
ている方法では、異方性が小さく、リング特性も良好な
鋼板が得られるが、85%以上の強冷延を必要とするた
め、高Si鋼では冷間圧延機のミルパワーの観点から実
現するのが難しい。
【0026】このように、設計磁束密度が高くなって
も、急激な励磁電流の増加(銅損の増大)や鉄損の増大
が起こりにくい電磁鋼板、すなわち、鉄損と磁束密度の
バランスに優れ、かつ磁気異方性の小さな電磁鋼板は、
これまでの従来技術では必ずしも満足のいくものが得ら
れていない。
も、急激な励磁電流の増加(銅損の増大)や鉄損の増大
が起こりにくい電磁鋼板、すなわち、鉄損と磁束密度の
バランスに優れ、かつ磁気異方性の小さな電磁鋼板は、
これまでの従来技術では必ずしも満足のいくものが得ら
れていない。
【0027】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、鉄損と磁束密度のバランスに優
れ、磁気異方性の小さな無方向性珪素鋼板とその製造方
法を提供することを目的とする。
めになされたもので、鉄損と磁束密度のバランスに優
れ、磁気異方性の小さな無方向性珪素鋼板とその製造方
法を提供することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】前記課題は、重量%で、
C:0.005%以下、Si:0.7〜3.5%、A
l:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.7%、S:
0.0015%以下(0を含む)、Ti:0.0005
〜0.005%、Zr:0.02%以下(0を含む)、
V:0.02%以下(0を含む)、Nb:0.001%
以下(0を含む)を含有し、残部が実質的に鉄および不
可避的不純物からなり、鋼中に含まれる介在物・析出物
のうち直径が0.1〜1.0μmのものが500〜40
00個/mm 2 、直径が1μm超のものが200個/mm2
以下、それぞれ含まれることを特徴とする無方向性電磁
鋼板により解決される。
C:0.005%以下、Si:0.7〜3.5%、A
l:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.7%、S:
0.0015%以下(0を含む)、Ti:0.0005
〜0.005%、Zr:0.02%以下(0を含む)、
V:0.02%以下(0を含む)、Nb:0.001%
以下(0を含む)を含有し、残部が実質的に鉄および不
可避的不純物からなり、鋼中に含まれる介在物・析出物
のうち直径が0.1〜1.0μmのものが500〜40
00個/mm 2 、直径が1μm超のものが200個/mm2
以下、それぞれ含まれることを特徴とする無方向性電磁
鋼板により解決される。
【0029】前記成分中と介在物・析出物の個数の内、
Tiの重量%の範囲を、0.0005〜0.003%に
更に限定し、又は鋼中に含まれる介在物・析出物のうち
直径が0.1〜1.0μmのものの個数を500〜30
00個/mm2 に限定することにより、鉄損と磁束密度の
バランスが更に向上し、磁気異方性が更に小さくなる。
Tiの重量%の範囲を、0.0005〜0.003%に
更に限定し、又は鋼中に含まれる介在物・析出物のうち
直径が0.1〜1.0μmのものの個数を500〜30
00個/mm2 に限定することにより、鉄損と磁束密度の
バランスが更に向上し、磁気異方性が更に小さくなる。
【0030】[各数値の限定理由]本発明者らは、鉄損
と磁束密度のバランスに優れ、かつ低い磁気異方性を得
るために、3.5%Si以下、Si+Al=0.7〜
3.5%の範囲内において、鋼成分、介在物および析出
物の数と大きさ、種類、組成の観点から種々実験、検討
を行った。
と磁束密度のバランスに優れ、かつ低い磁気異方性を得
るために、3.5%Si以下、Si+Al=0.7〜
3.5%の範囲内において、鋼成分、介在物および析出
物の数と大きさ、種類、組成の観点から種々実験、検討
を行った。
【0031】(1)介在物・析出物の大きさと数量 初めに、0.7〜3.5%Si、0.3%Alを主成分
とする電磁鋼板製品について、鋼板中の介在物と析出物
の大きさ毎に、数、種類の詳細な調査を行った。結果を
表1に示す。介在物や析出物の大きさは、直径0.1μ
m以下、0.1〜1.0μm、1μm超で分類した。
とする電磁鋼板製品について、鋼板中の介在物と析出物
の大きさ毎に、数、種類の詳細な調査を行った。結果を
表1に示す。介在物や析出物の大きさは、直径0.1μ
m以下、0.1〜1.0μm、1μm超で分類した。
【0032】
【表1】
【0033】その結果、直径0.1μm以下は、TiN
の窒化物とCuSの硫化物が主体、直径0.1〜1.0
μmは、AlNの窒化物とMnS、CuSの硫化物、お
よびAl2 O3 、MnOの酸化物が主体、直径1.0μ
m超はAl2 O3 、SiO2−MnOの酸化物が主体で
あることが判明した。また、V、Zrは100ppm程
度の含有にもかかわらず、析出物としては認めらなかっ
た。
の窒化物とCuSの硫化物が主体、直径0.1〜1.0
μmは、AlNの窒化物とMnS、CuSの硫化物、お
よびAl2 O3 、MnOの酸化物が主体、直径1.0μ
m超はAl2 O3 、SiO2−MnOの酸化物が主体で
あることが判明した。また、V、Zrは100ppm程
度の含有にもかかわらず、析出物としては認めらなかっ
た。
【0034】そこで、鋼中の介在物・析出物を制御する
には、Ti、V、Nb、Zrの炭窒化物、Mn−Cu系
硫化物、Al、Si、Mn系酸化物等、すべてを制御す
る必要はなく、特定の組成、種類に的を絞って、それら
の大きさと数をコントロールすることが有効であるとの
観点から、以下の実験を行った。
には、Ti、V、Nb、Zrの炭窒化物、Mn−Cu系
硫化物、Al、Si、Mn系酸化物等、すべてを制御す
る必要はなく、特定の組成、種類に的を絞って、それら
の大きさと数をコントロールすることが有効であるとの
観点から、以下の実験を行った。
【0035】初めに、直径1μm以下の析出物の影響を
調査するために、Ti系窒化物とCu系硫化物の制御を
目的として、表2に示す成分の鋼を作成した。なお、溶
製ー鋳造過程において脱ガス時間、真空度、スラブ冷却
速度を調整して1次脱酸生成物および凝固冷却時に溶解
度の低下により晶出する2次脱酸生成物の大きさと数の
制御を行った。主に、鋳造前の溶鋼の脱ガス時間を変化
させて、仕上げ焼鈍後の直径1.0μm超の介在物・析
出物の個数を調整した。また、鋳造時の冷却速度を変化
させて、直径0.1〜1.0μm の介在物・析出物個
数を調整した。
調査するために、Ti系窒化物とCu系硫化物の制御を
目的として、表2に示す成分の鋼を作成した。なお、溶
製ー鋳造過程において脱ガス時間、真空度、スラブ冷却
速度を調整して1次脱酸生成物および凝固冷却時に溶解
度の低下により晶出する2次脱酸生成物の大きさと数の
制御を行った。主に、鋳造前の溶鋼の脱ガス時間を変化
させて、仕上げ焼鈍後の直径1.0μm超の介在物・析
出物の個数を調整した。また、鋳造時の冷却速度を変化
させて、直径0.1〜1.0μm の介在物・析出物個
数を調整した。
【0036】熱間圧延および熱延板焼鈍により冷延前組
織を調整し、冷間圧延により0.35mm厚とした後、9
00℃で1minの連続焼鈍を行い、リングサンプル
(外径70mm〜内径50mm)に加工後、リング磁気特性
を評価した。
織を調整し、冷間圧延により0.35mm厚とした後、9
00℃で1minの連続焼鈍を行い、リングサンプル
(外径70mm〜内径50mm)に加工後、リング磁気特性
を評価した。
【0037】
【表2】
【0038】図1に、直径1μm超の介在物・析出物数
が40〜180個/mm2 のサンプルについて、リング鉄
損と直径0.1〜1.0μmの介在物・析出物数との関
係を整理した。このときの直径0.1〜1.0μmの介
在物・析出物は、Al2 O3、AlN、MnS、MnO
が主体の単体およびこれらの複合析出物であった。
が40〜180個/mm2 のサンプルについて、リング鉄
損と直径0.1〜1.0μmの介在物・析出物数との関
係を整理した。このときの直径0.1〜1.0μmの介
在物・析出物は、Al2 O3、AlN、MnS、MnO
が主体の単体およびこれらの複合析出物であった。
【0039】図1より、直径0.1〜1.0μmの介在
物・析出物が4000個/mm2 以下になるとリング鉄損
が向上することがわかる。また、鋼B(極低S)、鋼C
(低Ti-極低S)では、鉄損はさらに低減する。
物・析出物が4000個/mm2 以下になるとリング鉄損
が向上することがわかる。また、鋼B(極低S)、鋼C
(低Ti-極低S)では、鉄損はさらに低減する。
【0040】図2に、同様のサンプルに関して、リング
磁束密度(B50)と直径0.1〜1.0μmの介在物・
析出物数との関係を整理した。介在物・析出物数が50
00個/mm2 以下になると、磁束密度の上昇が認めら
れ、特に鋼Cでの磁束密度の上昇が顕著である。
磁束密度(B50)と直径0.1〜1.0μmの介在物・
析出物数との関係を整理した。介在物・析出物数が50
00個/mm2 以下になると、磁束密度の上昇が認めら
れ、特に鋼Cでの磁束密度の上昇が顕著である。
【0041】この原因を調査するために、透過型電子顕
微鏡(TEM)および走査型電子顕微鏡(SEM)によ
る直径0.1μm以下の介在物・析出物の観察を実施し
た。その結果、鋼Aでは直径0.05μm程度のTiN
と直径0.02μm程度のCuSが、鋼Bには直径0.
05μm程度のTiNが多数認められた。一方、鋼Cに
はこれらの析出物はほとんど認められなかった。このこ
とから、直径0.1μm 以下の析出物と直径0.1〜
1.0μmの介在物・析出物を制御すると、単純に粒成
長性が向上するだけではなく、通常は優先的に成長する
{111}方位の発達が抑制されて{100}方位の残
留確率が高くなり、このため集合組織が良好になったと
考えられる。
微鏡(TEM)および走査型電子顕微鏡(SEM)によ
る直径0.1μm以下の介在物・析出物の観察を実施し
た。その結果、鋼Aでは直径0.05μm程度のTiN
と直径0.02μm程度のCuSが、鋼Bには直径0.
05μm程度のTiNが多数認められた。一方、鋼Cに
はこれらの析出物はほとんど認められなかった。このこ
とから、直径0.1μm 以下の析出物と直径0.1〜
1.0μmの介在物・析出物を制御すると、単純に粒成
長性が向上するだけではなく、通常は優先的に成長する
{111}方位の発達が抑制されて{100}方位の残
留確率が高くなり、このため集合組織が良好になったと
考えられる。
【0042】図3は、直径0.1〜1.0μm の介在
物・析出物数が500〜2000個/mm2 のサンプルに
ついて、直径1μm超の介在物・析出物数の影響を示し
たものである。いずれも200個/mm2 を越えると、リ
ング鉄損は増大する。1μm超の介在物・析出物は、介
在物・析出物の存在により複雑な磁区を生成・増加させ
て静磁エネルギーを低減させる効果のために、鉄損が増
大すると考えられる。
物・析出物数が500〜2000個/mm2 のサンプルに
ついて、直径1μm超の介在物・析出物数の影響を示し
たものである。いずれも200個/mm2 を越えると、リ
ング鉄損は増大する。1μm超の介在物・析出物は、介
在物・析出物の存在により複雑な磁区を生成・増加させ
て静磁エネルギーを低減させる効果のために、鉄損が増
大すると考えられる。
【0043】以上の実験結果より、直径が0.1μm
〜1.0μmの介在物・析出物の数を500〜4000
個/mm2 、直径が1μm超の介在物・析出物の数を20
0個/mm2 以下に規定する。
〜1.0μmの介在物・析出物の数を500〜4000
個/mm2 、直径が1μm超の介在物・析出物の数を20
0個/mm2 以下に規定する。
【0044】なお、直径0.1μm〜1.0μmの介在
物・析出物の数を500個/mm2 以下にするには、酸
素、窒素レベルを10ppm以下に超高純度化する必要
があるため、工業的にコストが上昇する。従って、直径
0.1μm〜1.0μmの介在物・析出物の数は、50
0個/mm2 以上と規定する。
物・析出物の数を500個/mm2 以下にするには、酸
素、窒素レベルを10ppm以下に超高純度化する必要
があるため、工業的にコストが上昇する。従って、直径
0.1μm〜1.0μmの介在物・析出物の数は、50
0個/mm2 以上と規定する。
【0045】直径0.1μm以下の介在物・析出物につ
いては、後に述べるようにTiとSの含有量を調節する
ことによって制御できる。
いては、後に述べるようにTiとSの含有量を調節する
ことによって制御できる。
【0046】(2)成分 次にこの発明に従う電磁鋼板の化学成分の限定理由につ
いて説明する。
いて説明する。
【0047】Si:0.7〜3.5% Siは、固有抵抗増加による鉄損改善のために必要な元
素であり、本願では0.7%以上必要であるが、3.5
%を越えると磁束密度が低下するため、Si量は3.5
%以下とする。
素であり、本願では0.7%以上必要であるが、3.5
%を越えると磁束密度が低下するため、Si量は3.5
%以下とする。
【0048】Al:0.1〜0.5% Alは、Siと同様に固有抵抗増加による鉄損改善とA
lNの微細析出を抑制するために必要な元素である。
0.1%未満ではAlNが粗大化されずに、直径0.1
μm〜1.0μmの析出物が増大するため、充分な粒成
長性が得られず、良好な磁気特性が得られない。一方、
0.5%を越えると磁束密度が低下する。よって、この
範囲に限定する。
lNの微細析出を抑制するために必要な元素である。
0.1%未満ではAlNが粗大化されずに、直径0.1
μm〜1.0μmの析出物が増大するため、充分な粒成
長性が得られず、良好な磁気特性が得られない。一方、
0.5%を越えると磁束密度が低下する。よって、この
範囲に限定する。
【0049】Mn:0.1〜0.7% Mnは熱間延性の改善に有効な元素であり、0.1%未
満ではその効果がない。含有量が多くなると磁束密度が
低下するので、その上限は0.7%とする。
満ではその効果がない。含有量が多くなると磁束密度が
低下するので、その上限は0.7%とする。
【0050】S:0.0015%以下(0を含む) 磁気特性に有害なMnS、CuS等の硫化物を生成させ
る元素であり、これらが、直径0.1μm以下の介在物
・析出物を生じる。よって、0.0015%以下、好ま
しくは0.0010%以下(0%を含む)とする。
る元素であり、これらが、直径0.1μm以下の介在物
・析出物を生じる。よって、0.0015%以下、好ま
しくは0.0010%以下(0%を含む)とする。
【0051】C:0.005%以下 Cは磁気時効による鉄損特性劣化を招くために、0.0
05%以下に限定する。
05%以下に限定する。
【0052】Ti:0.0005〜0.005% 前述したように、直径0.1μm以下の介在物・析出物
には、TiNが含まれるので、Tiの含有量はなるべく
少なくする必要がある。Tiは、耐火物や極低S化処理
時の侵せきノズル等から溶鋼中のAlによる還元あるい
はTi添加鋼の残湯等から混入する。このため、脱S処
理時間、吹き込みガス量の調整によるノズル溶損の防止
やチャージ編成の工夫により、微量Tiの混入を防止す
る必要がある。
には、TiNが含まれるので、Tiの含有量はなるべく
少なくする必要がある。Tiは、耐火物や極低S化処理
時の侵せきノズル等から溶鋼中のAlによる還元あるい
はTi添加鋼の残湯等から混入する。このため、脱S処
理時間、吹き込みガス量の調整によるノズル溶損の防止
やチャージ編成の工夫により、微量Tiの混入を防止す
る必要がある。
【0053】微細な硫化物が存在しない状態でのTiの
影響を調査した。図4は、直径が0.1〜1.0μm
と1μm超の介在物・析出物を、それぞれ500〜20
00個/mm2 、20〜150個/mm2 の範囲に調整し、
リング磁気特性に及ぼす微量Tiの効果を整理した結果
を示す図である。
影響を調査した。図4は、直径が0.1〜1.0μm
と1μm超の介在物・析出物を、それぞれ500〜20
00個/mm2 、20〜150個/mm2 の範囲に調整し、
リング磁気特性に及ぼす微量Tiの効果を整理した結果
を示す図である。
【0054】Tiは50ppm以下になると、リング特
性が向上する。これは、微細な硫化物が存在しない状態
では、Tiが50ppmを超えると直径0.1μm以下
の介在物・析出物であるTiNの影響が健在化してリン
グ特性を劣化させるが、TiNの低減とともに粒成長過
程において、通常の{111}方位の優先成長が抑制さ
れて、{100}方位の残留確率が高くなるためであ
る。なお、Tiの効果は30ppm以下になると著しく
現れる。一方、4ppm以下では、Zr系の窒化物が形
成されるためリング特性は低下するので、Tiの下限は
5ppmとする。
性が向上する。これは、微細な硫化物が存在しない状態
では、Tiが50ppmを超えると直径0.1μm以下
の介在物・析出物であるTiNの影響が健在化してリン
グ特性を劣化させるが、TiNの低減とともに粒成長過
程において、通常の{111}方位の優先成長が抑制さ
れて、{100}方位の残留確率が高くなるためであ
る。なお、Tiの効果は30ppm以下になると著しく
現れる。一方、4ppm以下では、Zr系の窒化物が形
成されるためリング特性は低下するので、Tiの下限は
5ppmとする。
【0055】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。
以下に記載する。
【0056】N:0.003%以下(0を含む) NはAlN等の窒化物となり鉄損を悪化させるので0.
003%以下が好ましい。
003%以下が好ましい。
【0057】O:0.003%以下(0を含む) OはAl、Si、Mnと結合して酸化物を形成するが、
本願では0.003%以下であれば、特に問題にはなら
ない。
本願では0.003%以下であれば、特に問題にはなら
ない。
【0058】Nb:0.001%以下(0を含む) IF鋼の溶製の増加とともに前チャージの残湯等から混
入することがあるが、Nb(C、N)を形成し、粒成長
性を劣化させるので、0.001%以下が好ましい。
入することがあるが、Nb(C、N)を形成し、粒成長
性を劣化させるので、0.001%以下が好ましい。
【0059】V:0.02%以下(0を含む) Vは鉱石から混入する元素であり、窒化物であるVNを
形成して粒成長性を劣化させる。本願では0.1%以上
のAl添加をベースとしており、窒化物はAlNの形態
をとるため、0.02%以下であれば、特に問題にはな
らない。
形成して粒成長性を劣化させる。本願では0.1%以上
のAl添加をベースとしており、窒化物はAlNの形態
をとるため、0.02%以下であれば、特に問題にはな
らない。
【0060】Zr:0.02%以下(0を含む) Zrは取鍋等の耐火物中の酸化Zrが溶鋼中のAlに還
元されて、100ppm程度混入するが、本願では0.
02%以下であれば、特に問題にはならない。0.02
%を超えると窒化物を形成し,粒成長性を阻害し,磁気
特性を劣化させるので上限を0.02%とする。
元されて、100ppm程度混入するが、本願では0.
02%以下であれば、特に問題にはならない。0.02
%を超えると窒化物を形成し,粒成長性を阻害し,磁気
特性を劣化させるので上限を0.02%とする。
【0061】Cu:0.01%〜0.03以下 Cuは、CuSの微細硫化物を形成し鉄損特性を劣化さ
せるが、極低S状態では、金属Cuが粒界に偏析し、
{111}粒の核発生を抑制し磁気異方性が低下するの
で0.03%が好ましい。
せるが、極低S状態では、金属Cuが粒界に偏析し、
{111}粒の核発生を抑制し磁気異方性が低下するの
で0.03%が好ましい。
【0062】
【発明の効果】本発明によれば、以上のように構成を有
することにより、鉄損と磁束密度のバランスに優れ、磁
気異方性が小さな無方向性電磁鋼板を得ることができ
る。この無方向性電磁鋼板は、モーター等の鉄心材料に
使用するのに好適である。
することにより、鉄損と磁束密度のバランスに優れ、磁
気異方性が小さな無方向性電磁鋼板を得ることができ
る。この無方向性電磁鋼板は、モーター等の鉄心材料に
使用するのに好適である。
【0063】
【発明の実施の形態】本発明では鋼板中の介在物・析出
物の形態を所定の範囲とするためには、製造方法には特
に制約はない。この発明による電磁鋼板は、例えば次の
ような工程で製造される。
物の形態を所定の範囲とするためには、製造方法には特
に制約はない。この発明による電磁鋼板は、例えば次の
ような工程で製造される。
【0064】主に1次脱酸生成物である1.0μm超の
介在物・析出物の制御は、転炉での精練後の溶鋼脱ガス
処理の際に成分調整と同時に脱ガス処理還流時間を長く
するとか、またはスラグ組成の調整によりスラグからの
再酸化を調整することなどにより行う。
介在物・析出物の制御は、転炉での精練後の溶鋼脱ガス
処理の際に成分調整と同時に脱ガス処理還流時間を長く
するとか、またはスラグ組成の調整によりスラグからの
再酸化を調整することなどにより行う。
【0065】主に2次脱酸生成物である直径0.1〜
1.0μmの介在物・析出物の制御は、鋳造速度、鋳造
時の加熱、補助加熱、保熱、鋳造厚さ、冷却条件などの
溶鋼の凝固冷却速度を調整することにより行う。
1.0μmの介在物・析出物の制御は、鋳造速度、鋳造
時の加熱、補助加熱、保熱、鋳造厚さ、冷却条件などの
溶鋼の凝固冷却速度を調整することにより行う。
【0066】このようにして製造されたスラブは、熱片
状態での直送圧延あるいはスラブ再加熱後に熱間圧延し
熱延コイルとする。次いで、酸洗後、必要に応じて熱延
板焼鈍を行った後、60〜85%程度の圧下率で冷間圧
延した後、700℃〜1000℃の温度範囲において仕
上焼鈍を行う。
状態での直送圧延あるいはスラブ再加熱後に熱間圧延し
熱延コイルとする。次いで、酸洗後、必要に応じて熱延
板焼鈍を行った後、60〜85%程度の圧下率で冷間圧
延した後、700℃〜1000℃の温度範囲において仕
上焼鈍を行う。
【0067】必要により打抜き加工や剪断加工後に磁性
焼鈍を行うことで、より磁気特性の優れた無方向性珪素
鋼板を製造する。
焼鈍を行うことで、より磁気特性の優れた無方向性珪素
鋼板を製造する。
【0068】
【実施例】表3に示すような組成のスラブを得るため
に、表4に示すような溶鋼鋳造前の脱ガス処理時間、溶
鋼鋳造の凝固時の冷却速度で脱ガス処理、鋳造を行っ
た。このスラブを、熱間圧延し板厚2mmの鋼板を得た。
熱延巻取温度は、成分番号1は720℃、2〜4は73
0℃、5〜11は、560℃であった。酸洗し、鋼板成
分番号5〜11については800℃×3時間の熱延板焼
鈍を行った。次いで、板厚0.5mmまで冷間圧延し、表
4に示す条件で仕上げ焼鈍を行った。
に、表4に示すような溶鋼鋳造前の脱ガス処理時間、溶
鋼鋳造の凝固時の冷却速度で脱ガス処理、鋳造を行っ
た。このスラブを、熱間圧延し板厚2mmの鋼板を得た。
熱延巻取温度は、成分番号1は720℃、2〜4は73
0℃、5〜11は、560℃であった。酸洗し、鋼板成
分番号5〜11については800℃×3時間の熱延板焼
鈍を行った。次いで、板厚0.5mmまで冷間圧延し、表
4に示す条件で仕上げ焼鈍を行った。
【0069】
【表3】
【0070】
【表4】
【0071】表4に、介在物・析出物の大きさと個数、
リング磁気特性を示す。同じ鋼板成分のものを比較した
場合(鋼板成分1、2、5)、本発明鋼板の方が直径直
径0.1〜1.0μmの介在物・析出物、直径1.0μ
m超の介在物・析出物の個数が本発明範囲を外れている
ものよりも、リング鉄損が低い。
リング磁気特性を示す。同じ鋼板成分のものを比較した
場合(鋼板成分1、2、5)、本発明鋼板の方が直径直
径0.1〜1.0μmの介在物・析出物、直径1.0μ
m超の介在物・析出物の個数が本発明範囲を外れている
ものよりも、リング鉄損が低い。
【0072】また、鋼板成分3、4のもの(鋼板番号
6、7)は、それぞれTiとSを除く他の成分値が鋼板
成分2と同レベルにあるが、Ti又はSの成分値が本発
明範囲を外れているため、本発明項である鋼板番号3の
鋼板に比してリング鉄損が高い。
6、7)は、それぞれTiとSを除く他の成分値が鋼板
成分2と同レベルにあるが、Ti又はSの成分値が本発
明範囲を外れているため、本発明項である鋼板番号3の
鋼板に比してリング鉄損が高い。
【0073】同様に、鋼板成分6、7のもの(鋼板番号
11、12)は、それぞれTiとSを除く他の成分値が
鋼板成分5と同レベルにあるが、Ti又はSの成分値が
本発明範囲を外れているため、本発明項である鋼板番号
8の鋼板に比してリング鉄損が高い。
11、12)は、それぞれTiとSを除く他の成分値が
鋼板成分5と同レベルにあるが、Ti又はSの成分値が
本発明範囲を外れているため、本発明項である鋼板番号
8の鋼板に比してリング鉄損が高い。
【0074】鋼板成分が9である鋼板番号14のもの、
鋼板成分が10である鋼板番号15のもの、及び鋼板成
分が11である鋼板番号16のものについては、それぞ
れSi、Al、Mnが本発明の範囲を外れているため,
他の条件がほぼ同一レベルにある鋼板番号13の本発明
鋼板より、リング磁束密度が低くなっている。
鋼板成分が10である鋼板番号15のもの、及び鋼板成
分が11である鋼板番号16のものについては、それぞ
れSi、Al、Mnが本発明の範囲を外れているため,
他の条件がほぼ同一レベルにある鋼板番号13の本発明
鋼板より、リング磁束密度が低くなっている。
【図1】 直径0.1〜1.0μmの介在物・析出物数
と鉄損リング特性の関係を示す図である。
と鉄損リング特性の関係を示す図である。
【図2】 直径0.1〜1.0μmの介在物・析出物数
と磁束密度リング特性の関係を示す図である。
と磁束密度リング特性の関係を示す図である。
【図3】 直径1μm超えの介在物・析出物数と鉄損リ
ング特性の関係を示す図である。
ング特性の関係を示す図である。
【図4】 Ti含有量と鉄損リング特性の関係を示す図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 晋一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山田 克美 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.005%、Zr:
0.02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0
を含む)、Nb:0.001%以下(0を含む)を含有
し、残部が実質的に鉄および不可避的不純物からなり、
鋼中に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1〜
1.0μmのものが500〜4000個/mm2 、直径が
1μm超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含まれ
ることを特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.003%、Zr0.
02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0を含
む)、Nb:0.001%以下(0を含む)を含有し、
残部が実質的に鉄および不可避的不純物からなり,鋼中
に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1〜1.0
μmのものが500〜4000個/mm2 、直径が1μm
超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含まれること
を特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.005%、Zr0.
02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0を含
む)、Nb:0.001%以下(0を含む)を含有し、
残部が実質的に鉄および不可避的不純物からなり,鋼中
に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1〜1.0
μmのものが500〜3000個/mm2 、直径が1μm
超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含まれること
を特徴とする無方向性電磁鋼板。 - 【請求項4】 重量%で、C:0.005%以下、S
i:0.7〜3.5%、Al:0.1〜0.5%、M
n:0.1〜0.7%、S:0.0015%以下(0を
含む)、Ti:0.0005〜0.003%、Zr0.
02%以下(0を含む)、V:0.02%以下(0を含
む)、Nb:0.001%以下(0を含む)を含有し、
残部が実質的に鉄および不可避的不純物からなり,鋼中
に含まれる介在物・析出物のうち直径が0.1〜1.0
μmのものが500〜3000個/mm2 、直径が1μm
超のものが200個/mm2 以下、それぞれ含まれること
を特徴とする無方向性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8247628A JPH1088298A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 無方向性電磁鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8247628A JPH1088298A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 無方向性電磁鋼板 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1088298A true JPH1088298A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17166345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8247628A Pending JPH1088298A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 無方向性電磁鋼板 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1088298A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005100627A1 (ja) * | 2004-04-16 | 2005-10-27 | Nippon Steel Corporation | 打抜き加工性と歪取焼鈍後の磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板とその製造方法 |
JP2009220175A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-10-01 | Nippon Steel Corp | 磁束密度の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法 |
WO2013024899A1 (ja) | 2011-08-18 | 2013-02-21 | 新日鐵住金株式会社 | 無方向性電磁鋼板、その製造方法、モータ鉄心用積層体及びその製造方法 |
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