JPH1171650A - 鉄損の低い無方向性電磁鋼板 - Google Patents
鉄損の低い無方向性電磁鋼板Info
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- JPH1171650A JPH1171650A JP9341993A JP34199397A JPH1171650A JP H1171650 A JPH1171650 A JP H1171650A JP 9341993 A JP9341993 A JP 9341993A JP 34199397 A JP34199397 A JP 34199397A JP H1171650 A JPH1171650 A JP H1171650A
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Abstract
板を提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.005%以下、Si:4.0%
以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2%以下、N:0.005%
以下(0を含む)、Al:0.1〜1.0%、S:0.001%以下
(0を含む)を含有し、さらにSeおよびTeを一種もしく
は二種合計で0.0005〜0.01%含み、残部が実質的にFeで
あることを特徴とする鉄損の低い無方向性電磁鋼板。
Description
いられるのに好適な、鉄損の低い無方向性電磁鋼板に関
するものである。
り、より鉄損の低い電磁鋼板が求められるようになって
いる。この鉄損を低減するためには結晶粒の粗大化が効
果的であり、低鉄損が特に要求されるSi+Al量が1〜3%
程度の中・高級グレードの無方向性電磁鋼板において
は、仕上焼鈍温度を1000℃程度まで高めたり、焼鈍時の
ラインスピードを下げ、焼鈍時間を長くすることにより
結晶粒の粗大化を図っている。
めには、鋼板中の介在物、析出物量を低減することが効
果的である。このため、これまで介在物、析出物を無害
化することが試みられており、特に高級材ではMnSの析
出防止の観点からS量を低減させる試みがなされてき
た。
は、Si:2.5〜3.5%、Al:0.3〜1.0%の鋼においてS:
50ppm以下、O:25ppm以下とすることにより鉄損を低下
させる技術が開示されている。
Si:2.5〜3.5%、Al:0.25〜1.0%の鋼においてS:15p
pm以下、O:20ppm以下、N:25ppm以下とすることによ
り鉄損を低下させる技術が開示されている。
は、Si:2.0〜4.0%、Al:0.10〜2.0%の鋼において
S:30ppm以下、Ti、Zr、Nb、Vをそれぞれ50ppm以下と
することにより鉄損を低下させる技術が開示されてい
る。
の技術においても、Si、Al量がトータルで3〜3.5%程
度、S量を10ppm以下とした高級グレードの鋼板の鉄損
値は、W15/50=2.4(W/kg)程度(板厚0.5mm)であ
り、これ以上の低鉄損は達成されていないのが現状であ
る。本発明はこのような問題点を解決するためになされ
たものであり、仕上焼鈍後の鉄損のより低い無方向性電
磁鋼板を提供することを目的とする。
ppm以下の極低S材において、SeもしくはTeを一種また
は二種合計で0.0005〜0.01%の範囲で含有させることに
より、無方向性電磁鋼板の鉄損を大幅に低下させるこ
と、および鋼板表面近傍でのAlおよびNの濃度変調領域
を限定することにより、無方向性電磁鋼板の鉄損を大幅
に低下させることにある。
005%以下、Si:4.0%以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2
%以下、N:0.005%以下(0を含む)、Al:0.1〜1.0
%、S:0.001%以下(0を含む)を含有し、さらにSe
およびTeを一種もしくは二種合計で0.0005〜0.01%含
み、残部が実質的にFeであることを特徴とする鉄損の低
い無方向性電磁鋼板により解決される。
で0.0005〜0.002%含むように限定することで、より低
い鉄損が得られる。
およびNの濃度変調領域が10μm以下である鉄損の低い
無方向性電磁鋼板により解決される。
は、不可避不純物の他、本発明の作用効果を妨げない範
囲で他の微量元素を添加したものも、本発明の範囲に含
まれる趣旨である。なお、以下の説明において、鋼の成
分を示す%は全て重量%であり、ppmも重量ppmである。
ppm以下の極低S材において鉄損低減を阻害している要
因を詳細に調査した。その結果、S量の低減に伴い、鋼
板表層部に顕著な窒化層が認められ、この窒化層が鉄損
低減を阻害していることが明らかとなった。
損をさらに低減させる手法に関し鋭意検討した結果、Se
もしくはTeを一種または二種合計で0.0005〜0.01%の範
囲で添加することにより、極低S材の鉄損が大幅に低下
することを見いだした。また、鋼板表層でのAlとNの極
端な濃化を防止することで窒化層の生成を抑制し、結晶
粒の成長を促して鉄損を低下させるという着想を抱い
た。
度変調領域の限定理由)本発明を実験結果に基づいて詳
細に説明する。最初に、鉄損に及ぼすSの影響を調査す
るため、C:0.0025%、Si:2.85%、Mn:0.20%、P:
0.01%、Al:0.31%、N:0.0021%とし、S量をtr.〜1
5ppmの範囲で変化させた鋼をラボ溶解し、熱延後、酸洗
を行った。引き続きこの熱延板に75%H2−25%N2雰囲
気で830℃×3hrの熱延板焼鈍を施し、その後、板厚0.5
mmまで冷間圧延し、10%H2-90%N2雰囲気で900℃×1m
in間の仕上焼鈍を行った。
のS量と鉄損W15/50の関係を示す(図中×印)。図1
より、Sを10ppm以下とした場合に大幅な鉄損低減が達
成されW15/50=2.5W/kgが達成されることがわかる。
これは、S低減により粒成長性が向上したためである。
以上のことより本発明においては、S量の範囲を10ppm
以下、望ましくは5ppm以下に限定する。
低下は緩やかとなり、S量をさらに低減したとしても鉄
損は2.4W/kg程度にしかならない。本発明者らは、S
≦10ppmの極低S材において鉄損の低減が阻害されるの
は、MnS以外の未知の要因によるものではないかと考
え、光学顕微鏡にて組織観察を行った。その結果、S≦
10ppmの領域で鋼板表層に顕著な細粒組織が認められ
た。さらにEPMA分析を行った結果、鋼板表層50μm
程度までの部分で、AlとNの極端な濃化が起こってい
ることが判明した。これに対し、S>10ppmの領域では
細粒組織の形成は軽微となっていた。この窒化層は窒化
雰囲気で行った熱延板焼鈍時および仕上焼鈍時に生じた
ものと考えられる。
しては次のように考えられる。すなわち、Sは表面およ
び粒界に濃化しやすい元素であることから、S>10ppm
の領域では、Sが鋼板表面へ濃化し、熱延板焼鈍時およ
び仕上焼鈍時の窒素の吸着を抑制しており、一方、S≦
10ppmの領域ではSによる窒素吸着の抑制効果が低下す
るため、雰囲気からの窒素侵入が起こる。これに伴っ
て、鋼中の窒化物形成元素であるAlも表層に濃化し、結
果的に窒化層が鋼板表層に生成する。
に生じる窒化層が鋼板表層部の結晶粒の成長を妨げ、鉄
損の低下を抑制するのではないかと考えた。このような
考えの下に、窒素吸着の抑制が可能でかつ極低S材の優
れた粒成長性を妨げることのない元素を含有させること
により、鋼板表層でのAlとNの極端な濃化を防止して窒
化層の生成を抑制し、結晶粒の成長を促して鉄損を低下
させるという着想を抱き、種々の検討を加えた結果、Se
の極微量含有が有効であることを発見した。
に10ppmのSeを添加したサンプルについて同一の条件で
試験をした結果を○印で示す。Seの鉄損低減効果に着目
すると、S>10ppmの領域では、Se添加により鉄損は0.0
2〜0.04W/kg程度しか低下しないが、S≦10ppmの領域
では、Se添加により鉄損は0.20W/kg程度低下してお
り、S量が少ない場合にSeの鉄損低減効果は顕著に認め
られる。
表層近傍でのAlおよびNの濃化は顕著でなく、窒化層は
認められなかった。このことから、Seが鋼板表層部に濃
化して窒素の吸着を抑制し、その結果、結晶粒の成長が
妨げられなかったので、鉄損が低下したものと考えられ
る。
及びNの分布に及ぼすSe添加の効果を示す図である。図
2において、Se添加の場合の添加量は、18ppmである。A
l、NはいずれもSe無添加の場合に鋼板表層30μm程度
までに極度の濃化が認められ、窒化現象が示唆される。
一方、Se添加材ではほぼ均一な分布状態となる。このこ
とは後で述べるTe添加材についても同様である。
した場合には、鋼板表面近傍でのAlおよびNの濃度変調
領域が10μm以下となっている。後に述べるように、Se
をこれだけの量添加した場合には、鉄損を低下させると
いう効果が得られるが、これは、鋼板表面近傍でのAlお
よびNの濃度変調領域が10μm以下となっていることに
起因するものと考えられる。よって、本発明において
は、鋼板表面近傍でのAlおよびNの濃度変調領域を10μ
m以下に限定する。
0.0026%、Si:2.70%、Mn:0.20%、P:0.020%、A
l:0.30%、S:0.0004%、N:0.0020%とし、Se量をt
r.〜130ppmの範囲で変化させた鋼をラボ溶解し、熱延
後、酸洗を行った。引き続きこの熱延板に75%H2-25%
N2雰囲気で830℃×3hrの熱延板焼鈍を施し、その後、
板厚0.5mmまで冷間圧延し、10%H2-90%N2雰囲気で90
0℃×1min間の仕上焼鈍を行った。
す。図3より、Se添加量が5ppm以上の領域で鉄損が低
下し、従来のSi+Al=3〜3.5%程度の電磁鋼板では得ら
れなかったW15/50=2.25W/kgが達成されることがわ
かる。しかし、Seをさらに添加し、Se>20ppmとなった
場合には、鉄損は再び増大することもわかる。
調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行った。そ
の結果、表層細粒組織は認められなかったものの、平均
結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は明確では
ないが、Seが粒界に偏析しやすい元素であるため、Seの
粒界ドラッグ効果により粒成長性が低下したものと考え
られる。
鋼と比べると鉄損は良好である。以上のことよりSeは5p
pm以上とし、コストの問題から上限を100ppmとする。ま
た鉄損の観点より、望ましくは5ppm以上、20ppm以下と
する。
も同様に認められた。このことよりTeもSe同様5ppm以上
とし、コストの問題から上限を100ppmとする。また鉄損
の観点より、望ましくは5ppm以上、20ppm以下とする。
様の効果が確認された。このことよりSeとTeを複合添加
した場合には合計で5ppm以上とし、コストの問題から上
限を100ppmとする。また鉄損の観点より、望ましくは5p
pm以上、20ppm以下とする。
の成分の限定理由について説明する。 C: Cは磁気時効の問題があるため0.005%以下とし
た。 Si: Siは鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素で
あるが、4.0%を超えると飽和磁束密度の低下に伴い磁
束密度が低下するため上限を4.0%とした。 Mn: Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.
05%以上必要であるが、1.0%以上になると磁束密度を
低下させるので0.05〜1.0%とした。 P: Pは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元
素であるが、0.2%を超えて添加すると鋼板が脆化する
ため0.2%以下とした。 N: Nは、含有量が多い場合にはAlNの析出量が多く
なり、鉄損を増大させるため0.005%以下とした。 Al: AlはSiと同様、固有抵抗を上げるために有効な元
素であるが、1.0%を超えると飽和磁束密度の低下に伴
い磁束密度が低下するため上限を1.0%とした。また、
0.1%未満の場合にはAlNが微細化し粒成長性が低下す
るため下限を0.1%とした。
よびTeが所定の範囲内であれば、製造方法は通常の無方
向性電磁鋼板の製造方法でかまわない。すなわち、転炉
で吹練した溶鋼を脱ガス処理し所定の成分に調整し、引
き続き鋳造、熱間圧延を行う。熱間圧延時の仕上焼鈍温
度、巻取り温度は特に規定する必要はなく、通常でかま
わない。また、熱延後の熱延板焼鈍は行っても良いが必
須ではない。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、最終焼鈍を行う。
ガス処理を行うことにより所定の成分に調整後鋳造し、
スラブを1200℃で1hr加熱した後、板厚2.0mmまで熱間
圧延を行った。熱延仕上げ温度は800℃とした。巻取り
温度はNo.1〜6の鋼板については670℃とし、その他の
鋼板は550℃とした。また、No.7〜35の鋼板には表2に
示す条件で熱延板焼鈍を施した。その後、板厚0.5mmま
で冷間圧延を行い、表2に示す仕上焼鈍条件で焼鈍を行
った。表1と表2のNo.が同じ物は同じ鋼板を示す。
て行った。各鋼板の磁気特性を表2に併せて示す。
1.0〜1.1%、No.7〜11がSiのレベルが1.8〜1.9%、No.
12〜35が、少数の例外を除いてSiのレベルが2.7〜3.0%
のものである。同じSiのレベルで比較した場合、本発明
鋼は、比較鋼に比して鉄損W 15/50が低いことがわか
る。これより、鋼板成分を本発明のS、Se、Te量に制御
した場合に、仕上焼鈍後の鉄損の非常に低い鋼板が得ら
れることがわかる。
が本発明の範囲に入らず、No.5の鋼板は、Sが本発明
の範囲に入らず、No.6の鋼板は、Se+Teが本発明の範
囲に入らない。よって、鉄損W15/50が高くなってい
る。同様に、No.10の鋼板は、S、Se+Teが本発明の範
囲に入らず、No.11の鋼板は、Se+Teが本発明の範囲に
入らない。よって、鉄損W15/50が高くなっている。
明の範囲に入らず、No.28の鋼板は、Sが本発明の範囲
に入らず、No.29、30の鋼板は、Se+Teが本発明の範囲
に入らない。よって、鉄損W15/50が高くなっている。
ているので、磁気時効の問題がある。No.32の鋼板は、S
iが本発明の範囲を超えているので、鉄損W15/50は低い
が、磁束密度B50が小さくなっている。No.33の鋼板
は、Mnが本発明の範囲を超えているので、磁束密度B50
が小さくなっている。No.34の鋼板は、Alが本発明の範
囲を超えているので、鉄損W15/50は低いが、磁束密度
B50が小さくなっている。No.35の鋼板は、Nが本発明
の範囲を超えているので、鉄損W15/50が大きくなって
いる。
変調領域をEPMAによって調べた結果を表3に示す。
表3において、No.は表1、表2におけるものと共通で
ある。
鋼として示されているものは、いずれも、濃度変調領域
が10μm以下であり、比較鋼として示されているもの
は、いずれも、濃度変調領域が10μmを超えている。逆
にいえば、濃度変調領域が10μm以下であれば、鉄損の
低い無方向性電磁鋼板が得られることが分かる。
で、C:0.005%以下、Si:4.0%以下、Mn:0.05〜1.0
%、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、A
l:0.1〜1.0%、S:0.001%以下(0を含む)、さらに
SeおよびTeを一種もしくは二種合計で0.0005〜0.01%含
み、残部が実質的にFeであることを特徴とするものであ
るので、鉄損の低い無方向性電磁鋼板を得ることができ
る。
で0.0005〜0.002%含むように限定することで、より低
い鉄損が得られる。
変調領域を10μm以下とすることにより、鉄損の低い無
方向性電磁鋼板を得ることができる。
低いことが要求される電気材料として、トランスの鉄
心、モータのコア等、広く種々の用途に使用することが
できる。
である。
布に及ぼすSe添加の効果を示す図である。
である。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、Si:4.0%
以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2%以下、N:0.005%
以下(0を含む)、Al:0.1〜1.0%、S:0.001%以下
(0を含む)を含有し、さらにSeおよびTeを一種もしく
は二種合計で0.0005〜0.01%含み、残部が実質的にFeで
あることを特徴とする鉄損の低い無方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 重量%で、C:0.005%以下、Si:4.0%
以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2%以下、N:0.005%
以下(0を含む)、Al:0.1〜1.0%、S:0.001%以下
(0を含む)を含有し、さらにSeおよびTeを一種もしく
は二種合計で0.0005〜0.002%含み、残部が実質的にFe
であることを特徴とする鉄損の低い無方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 鋼板表面近傍でのAlおよびNの濃度変調
領域が10μm以下であることを特徴とする鉄損の低い
無方向性電磁鋼板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34199397A JP4264987B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-11-28 | 無方向性電磁鋼板 |
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JP9-186053 | 1997-06-27 | ||
JP34199397A JP4264987B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-11-28 | 無方向性電磁鋼板 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1171650A true JPH1171650A (ja) | 1999-03-16 |
JP4264987B2 JP4264987B2 (ja) | 2009-05-20 |
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ID=26503507
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP4264987B2 (ja) |
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1997
- 1997-11-28 JP JP34199397A patent/JP4264987B2/ja not_active Expired - Fee Related
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