JPS5823414A - 鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板及びその製造方法 - Google Patents

鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板及びその製造方法

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JPS5823414A
JPS5823414A JP56122727A JP12272781A JPS5823414A JP S5823414 A JPS5823414 A JP S5823414A JP 56122727 A JP56122727 A JP 56122727A JP 12272781 A JP12272781 A JP 12272781A JP S5823414 A JPS5823414 A JP S5823414A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板及び
その製造方法１／Ｃｒａするものである。
一方向性電磁鋼板は軟磁性材料として主にトランス、そ
の他の電気機器の鉄心材料として使用されるもので磁気
特性として励磁特性と鉄損特性が良好でなくてはならな
い。磁気特性の優れた材料を得るには磁化答１軸である
（００１＞＠が圧延方向に高度に揃う事が重要であるが
、この他に結晶粒度、固有抵抗、表面被膜等が大きく影
響してくる。方向性の向上は一回圧延法の一発によシ大
巾に伸び現在では磁束密度が理論値の９６ｇ６程度のも
のまで製造されるようになって来てｈる。これに伴なっ
て鉄損特性も大巾に向上したが今後史に改善していくに
はこの方向性の向上だけでは暦訣出米ず、固有抵抗の増
大及び２次再結晶粒の微細化をはかる技術が必要となり
て米ている。中でも２次再結晶粒の微細化は一回圧延法
のような最終圧＃、峯の高い材料では非常に重要な問題
で折角の方向性の向上による鉄損の改善も結晶粒径の増
加によって打ち消されるため、意外に鉄損特性が向上し
ないと１４５Ｊｉｌ！点がある。
こうした難点を解決するため４Ｉ開昭５３−１３４７２
２号公報に示される様な微量のＡｔを含んだ珪素鋼中に
ａｎを添加する方法が提案された。
ところがζこで問題となるのが８ｎＫよって生じる表面
被膜の劣化である０表面積Ｍは周知の如く珪Ｘｗ４板を
トランス等に積層して使用する場合の絶縁被膜として重
要な役割を果すばかシでなく鋼板と被膜の膨張係数の差
によって鋼板に張力を付与し鉄損低減に大きく役立つも
のでこの効果は方向性の優れ良材料程大きり、従って、
ａｎ添加による結晶粒のａｎ化も、一方では被膜特性を
劣化させるため鉄損特性に充分往かされてｈるとはｈえ
なり。
本発明者等はこうした問題を解決するため種々検討した
結果、微量のムｔとａｎを含んだ珪素鋼溶鋼中にＣｕを
添加する仁とによって、珪素鋼板Ｉ／ｃ優れた表面被膜
が形成され、しかも方向性をそこなう事なく結晶粒が微
細化されることを見い出した。
このように本発明の特徴とするところは溶鋼中に被膜形
成に有５ｃｂな元素を添加する鴫のでｂるが、従来から
の被膜の改善方法は仕上げ焼鈍前に塗布される焼鈍分離
剤中への元素添加が一般的であった。ところがＳｎを含
んだ材料では脱炭焼鈍後の酸化層の生成から影響が出て
くるためこの様な方法だけでは抜本的な改善にはつなが
らないと考え溶鋼中に元素を添加しこの働きを利用する
方法ｔ−試みたものである。この橡な方法は一般に２次
再結晶組織への影響が大き−ためこれまではとんど行な
われてｂなかりたが、幸いＣｕとＳｓの複合添加は各々
の元素の長所を生かし短所をうち消すと一９結果につな
がった。
以下本発明を詳細に述べる。
不発ＦＪＡＫシいて用いる珪素鋼素材の成分は次の通シ
である。すなわち、Ｃ：　０．０８５１以下、ｓｌ：２
、５〜４．　ＯＳ　％酸可溶ＡＡ：　０．０１０〜０．
０５０　’１４、Ｍｎ：０．０３〜０．１５１ｓ１８　
：　０．０１０〜０．０５０−を基本成分として且つ本
発明の特徴である１３ｎを０．０３〜０．Ｓｓ％Ｃｍを
０．０２　九０゜３−含むものである。
Ｃ＃ｉ０．０８５−を超すと後工程の脱炭焼鈍に長時間
を賛するので好ましくない。
Ｓ１＃ｉ２．５％未満では本発明の目的である低鉄損が
得られなく一方４．０　％　ｋ超すと冷延が困難となシ
好ましくない、１！！ＩＩ可溶Ａｊは本成分系の基本元
素であｊ）　０．０１０〜ｏ、　ｏ　ｓ　ｏ　＊の範囲
を逸脱すると２次再結晶の生成が不安定となる。
胤及びＳはＭｎ８を形成させるために必要な元素であｐ
ｈｌｈａの適量はα０３〜０．１５　％、好ましくは０
．０５〜０．１０１の範囲がよい。Ｓは０．０５％を超
すと純化焼鈍時での脱硫が困難とな）好ましくない、一
方０．０１　’ＩＩ未満ではインヒビターとしてのＭｎ
８の量が不足する。
本発明の特徴であるＳｍの添加量は０．０３　Ｓｏ、　
５優、好ましくは０．０５〜０．２０１でまたＣｕは０
．０２〜０．３１好ましくは０．０５〜０．１５％ノ範
囲で複合添加する必要がある。
５ｎｉｊ前述した様に２次再結晶粒の微細化に役立つも
のでこの量Ｆｉ０．０３−未満ては効果が弱く一方０．
５チを超すとＣｕとの複合添加であることもあって圧延
性及び酸洗性が劣化する。
一方Ｃｕ＃ｆ被膜の形成には非常に優れた元素で密着性
の良い良質の被膜が得られるが単独で添加すると２次再
結晶粒を粗大化させるため鉄損特性が劣化する。この様
にそれぞれ一長一短を有しているが、これを適量な割合
で複合添加すると各々の元素の長所が生かされ短所は打
ち消されるという新しい知見を得えものである。このＣ
ｕＯ量は０．０２饅未満では被膜改善に効果が少なく、
一方０．３チを超す、ことは磁気特性の面から好ましく
ない。
ＳｎとＣｕの添加割合ｕｓｅの比率が増えすぎると結晶
粒は微細化されるが被膜形成に不利となシ、反対にＣｕ
Ｏ比軍比率えると結晶粒のａｎ化の効果が弱くなる。第
１図ｕ　ＳｎとＣｕの比率と鉄損、被膜の張力及び２次
再結晶粒粒度の関係を示したものである。
珪素鋼素材成分は、ＣＯ，０５６％、　　８１２．９６
１１゜Ｍｎ　Ｏ，０７６−１Ｓ０．０２５Ｉｌｊ％酸可
溶ＡＩ　０．０２７優、Ｎ　Ｏ，００７５％、Ｓｎ０．
２％を含有する素材にＣｕの添加ｆを変えたものである
。ここで鉄構は磁束密度１．７テスラ、５０ヘルツにお
ける値を示しており結晶粒径はＡＳＴＭＡＩ倍で示して
いる。また被膜の張力は仕上は焼鈍後の板にリン酸、無
水クロム酸、リン酸アルン二つＡｆ：主成分としたコー
テイング液を塗布し平板化焼鈍を行なった後の鋼板の片
面の被膜を酸により除去することによりて生じるわん態
量から計算で求めたものである。この結果から鉄損特性
がよく向上している範囲は製品に含有するＳｎとＣａの
比率がｌ：ｌ−１＝１のところであるが、この範囲では
結晶粒度も小さくなってお多しかも被膜の張力も得られ
ている。これはＳｎの量が異なり九場合Ｖｈ同じ傾向を
示す。
Ｃｕが珪素鋼板の表向に良質の被ａを形成させる効果を
萎する理由については明らかではないが良質な被膜を得
るにはその下地となる脱炭焼鈍後の酸化層が良好でなく
てはならない。実験結果からみるとＣ日ｔ−ｍ加したも
のはａｈ単独添加のものに比べて均一な厚みの酸化層が
形成されている。そしてこの酸化層は恐らくＦ・、８１
．Ａｔ（ＤＨ化物の他Ｋ　Ｓｎ　＃　Ｃｕ　Ｏ＃！化物
を含んでいると考えられるがＣｕがその下地となる酸化
層の状態を良好にすると同時にその酸化物が良質な被膜
形成に役立っているものと推察される。
第２図は３％珪累鋼にＳｎ０．２−を単独破割した材料
（ａ）と、Ｓｎ　Ｏ，２１ｉとＣｕ　Ｏ，１１’Ｉｋｔ
−複合添加した材料（ｂ）とについて仕上げ焼鈍後の被
膜の形成状態を比較した鋼板断面の光学顕微鏡写真であ
る。これは鋼板の断面ｆ：１０００倍で観察したもので
黒い部分が表面被膜であ夛この上部はｋＩ証するために
用すた当板である０図（＆）では被膜がところどころで
切れておシこれは被膜が形成されていないことを示して
いる。一方図（ｂ）では均一な厚みの被膜ができておシ
、Ｃｕ添加によ）大巾に改善されていることを示してい
る＠ 以上ＳｎとＣｕの役割について述べて来たが本発明の上
記成分の他に０．００４５〜０．０１２％ＯＮをも基本
成分とする。これはＡＩＤを有効に析出させるために必
要な元素である。この他Ｎｌ　＃　Ｃｒ　ｒ　Ｔｉ等の
不可避元素を微量含有し得る。
上記の如き成分を有する珪素鋼素材は通常の如何なる溶
解法、造塊法、分塊法を用すた場合でも本発明の素材と
することが出来る。次すでこの珪素綱巣材は通常の熱間
圧延にょシ熟延コイルに圧延される。ｊｉ！に引き続り
てｌステージの冷間圧延又鉱中間焼鈍を含む複数ステー
ジの冷間圧延によってＩＩＩｋＭ板厚とするが亮磁束密
度一方向性電磁鋼板を得ることから最終冷延ステージの
圧延率６５〜９５％、好ましくは８０Ｓ９２％の強圧下
が必要でめる。破終圧延以外のステージの圧＃；率は別
に現定しなくてもよ匹。
なお、本発明において冷間圧延工程での複数パス間に％
公明５４−１３８６６号公報あるいは特公昭５４−２９
１８２号公報による５ｏへ６０００の時効処理を行なう
と一段と優れ次磁気特性が得られる。
１ＩＩｋ終冷延前には必要に応じて、例えば特公昭４゜
−１５６６４号公報ニ示され、６ｊう６９５０５１２０
０℃で３０秒１３０分間の焼鈍を行な一急冷にょシＡｔ
Ｎの析出状態のコントロールを行なう。
最終板厚に圧延した冷延板は続いて通常の方法で脱炭焼
鈍を行なう、脱炭焼鈍は脱炭及び−次男結晶を行なわせ
ると同時に被膜形成に必要な酸化層を生成させる役割を
もつものであるが、この焼鈍条件如何では最終焼鈍後の
被膜特性ばかシでなく磁気特性にまで大きく影響を及ぼ
してくる０本発明の場合この温度は８００〜９００℃で
３０秒から１０分間湿水素又は窒素又はそれらの混合雰
囲気で行なうのが好ましい。脱炭焼鈍後の鋼板表面には
仕上げ焼鈍における焼付防止及び表面被膜生成のために
焼鈍分離剤を塗布する。＃１鈍分離剤はとぐにこだわる
ものではないがＭｇＯとＴｉＯ２を主成分としたものが
好ましい。仕上げ焼鈍は１１００’Ｃ以上で５時間以上
水素又はこれらの混合雰囲気で行なう。この焼鈍後の鋼
板表面には無機質の被膜が形成されるがこの後リン酸、
無水クロム酸、リン酸アルミニウムを主成分としたコー
テイング液を塗布し平板化焼鈍を行なう。ここ１表面被
膜は更に強固でかつ張力の大きい被膜に改質される。
こうして得られた製品の結晶粒度はＳｎ　、　Ｃｕを含
まな込従来の製品に比べ少なくともＡＳＴＭ　Ａ　ｘ　
１で１番以上小さくなっている。しかも結晶粒の微細化
による方向性の低下はみられず被膜の張力も従来品と同
等である。従って高磁場、中磁場における鉄損特性がと
もに改善される。この製品の鋼ＥｆｌＯａ分Ｆｉ１１２
．５％ＪＭ上４．０’！４未満、Ｍｎ　０．０３−以上
０．１５ｄ満、８ｎ　Ｏ，０３−以上０．５９４未満、
Ｃｕ　Ｏ，０２１以上０．３−未満含有しその他Ｆ＠及
び倣量の不可避元素からなって騒る。
ここで８１は固有抵抗を得るための元素であシＭｎ　＃
ｉ２次再結晶粒を発達させるために必要な元素である。
また８ｎ　ａ　Ｃｕ　ｕ前述した様に２次再結晶粒の微
細化及び良質な表面被成を得るための元素でこれらは製
品となっ走鋼板中にその量はわずかに減少するもののほ
とんど残存して込る。従って製品での８１　、　Ｍｎ　
、　８ｍ　、　Ｃｕの限定範囲は製造上の制約から定め
たものである。
この他の成分、例えばＣ，Ｓ、Ｎ、Ａｔ等はそれぞれ役
割ｔ−果した後各焼鈍工程において除去されるためＨ品
にはわずかに不純物として残るのみである。これらの元
素はできるだけ少なくする事が製品としての価値を高め
ることになる。
以下、実施例について説明する。
実施例１ んへを主インヒビターとして製造された高磁束密度一方
向性電磁鋼板（、）と、１司じ＜　ＡｔＮを主インヒビ
ターとし更にＳｎとＣｕを添加して人造された高磁束密
度一方向性電磁鋼板（ｂ）との磁束密度と鉄損の関係を
ａｇａ図に示す。
製品の鋼中に含まれている成分は表１０通りである。又
この第３図から判るように製品（ｂ）の方が製品（ａ）
に比し鉄損が少くなっておル、また磁束密度が高くなる
程製品（ａ）と伽）との鉄損値の差が大きくなっている
。これは結晶粒度の鉄損への影響が磁束密度の高い材料
程はっきシ出ることを示している。
表　　１ 実施？１１２ Ｃ：　　０．０　５６　優、　８１　　：　　３．０　
５　ＩｓｌＭｎ　　：０．０７５係、Ｓ：０．０２３５
Ｇ、酸可溶Ａｌ　：　０．０２７俤、Ｎ：０、０８０１
　を含む鋼塊と、これに８ｎ及びａｎとＣｕを複合添加
した鋼塊３棟類を造った。成分は表２に示す、これを１
３５０℃で加熱した後、熱延し２、３　ＩＩｍ犀の熱延
板にした０次に析出焼鈍ｔ−１１５０℃で２分間焼鈍し
た倣、１００℃の湯中に急冷する条件て行なった。
この猿酸洗し、次いで０．３０−まで冷延を行なった。
この冷延ＫｗＡしては各パス間で２５０℃、５分間の時
効処理をした６次いで脱炭焼鈍を８５０℃、１５０秒、
水ｇ７５％％ｆｌ素２５１露点６２℃の雰囲気中で行な
った０次にＭｇＯとＴＩＯ，を混合した焼鈍分離剤を温
布し、１２００℃、２０ｈｒの仕上げ焼鈍を行なった。
この後リン酸、無水クロム酸、リン酸アルミニウムを主
成分としたコーテイング液を１布し平板化焼鈍を行なっ
た。焼鈍後の磁気特性と被ｊ［％性を表３に示す、被膜
の密着試験は２０１１ｍ−の曲げによるはぐり状態を見
たものでまた張力は鋼板のπ面の被膜を酸によシ除去し
その結果によって生じるわん態量から計算によシ求めた
。
表　３ なおこの製品の鋼板に含有している成分は次の第４表の
通シであった。
”　　　　　　　　　　　　　　（１１）実施例３ Ｃ：０．０５８１ＩＩ％８１　：３．１８９１、Ｍｎ：
　０．０７５−１ｓ　：　ｏ、　０２５９１、酸可溶ｈ
Ｌ：ｏ、０２Ｂ−１Ｎ：０．００８３ｓ％　８ｎ：０．
１３−を含んだ溶鋼にＣｕを−）０．０３ｇｂ１（ｂ）
０．０８　嘩、（ｅ）０．２０％の３水準涙えて添加し
た鋼塊を造った。これを熱延し、次いで１１５０℃で３
０秒焼鈍した後、９３０℃まで徐冷しこの温度から１０
０℃の湯の中に急冷する析出焼鈍を行なった。この後、
酸洗しパス間で２００℃、５分間の時効処理をしながら
０．３０■まで冷延し念０次りで脱炭焼鈍を８５０℃で
１５（＞秒間水素７５チ、窒素２５優、篇点６２℃の雰
囲気中で行なうた０次にＭｇＯとＴｌＯ２を混合した焼
鈍分離剤ｔ−造温布１２００℃、２０　ｈｒの仕上げ焼
鈍を行なった。この磁気特性と結晶粒度並びに被膜の外
観評価を表５に示す、これからａｎとＣｕの添加量は本
発明の範囲内で／ｆｉあるけれどもＳｎ　：　Ｃｕでみ
ると１：０．６の比率である（ｂ）が最も優れていると
いえる。
表　　５
【図面の簡単な説明】
第１図はＳｎ、とＣｕの添加比重と鉄損、被−の張力及
び結晶粒度の関係を示す図、＃！２図はＳｍ銑加材と８
ｎと（’ｕ　［合添加材の仕上げ焼鈍後の被膜の状ｍを
示す鋼板断面の光字顕微鏡写真図、第３図は従来の高磁
束密度一方何性電磁鋼板と本発明の方法によって製造さ
れた高磁束ｌｙｆ一方向性電磁鋼板との磁束密度と鉄損
の関係を示す図である。 第７図 ５ｎとＣηＩ）比率 第２図 （ａｌ （ｂ） 誦 （Ｘ　１０００） 第３区 石也永富度Ｂｔｔ　ｆｆう 手続補正書　（自発） 昭和５７年９月６日 特許庁長官若　杉　和　夫　殿 事件の表示 昭和５６年特許願第１２２７２７号 発明の名称 鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板及びその製造
方法 補ＩＥをする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式会社 代表者　武　　１）　　　豊 代理人〒１００ 東京都千代口Ｊ区丸の内二丁目４番１号５゜ ６、　補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の橢 ７、　補正の内容 （１）明細書５頁１行［哄を基本成分として」を「チ、
Ｎ　：　０．００４５〜０．０１２−を基本成分として
」に補正する。 （２）同５頁１６行と１７行の間に下記を挿入する。 ｒ　Ｎ　ＦｉｋｔＮを有効に析出させるために必要、な
元素で、０．００４５〜０．０１２％＋７）範囲テ添加
スル。Ｎは０．００４５Ｇ未満ではＡｔＮを十分析出す
るための量が不足し、０．０１２１を超すと造塊時、ブ
リスター等が発生し、操業上問題が生ずる。」（３）同
８頁１８行〜９頁１行「以上ＳｎとＣｕ・・・・・・必
要な元素である。」を削除する。 （４）同１６頁表５め次に下記を挿入する。 「実施例４ Ｃ：　ｏ、ｏｓｓｓ、　ｓｔ　：　３．２０＊、　Ｍｎ
　：ｏ、ｏ’ｙａ＊、Ｓ：０．０２５９Ｇ、酸可溶Ａｔ
：　０．０２５チ、Ｎ　：　０．００８５係、Ｓｎ：０
．０８％、Ｃｕ：０．０７＊を含んだ鋼塊を熱延し、２
．０ｍの熱延板を造った。これを１１３０℃、２分間の
焼鈍をした後１００℃の湯の中に急冷する析出焼鈍を行
なりた。この後酸洗し、次いで冷間圧延は２５０℃、５
分間の時効処理を施しながら０．２２ｍまで圧延した。 次いで脱炭焼鈍を８５０℃、１２０秒間、水素７５１．
窒素２５チ、露点６２℃の雰囲気中で行なった。次Ｋ　
ＭｇＯとＴｉＯ２を混合し丸焼鈍分離剤を塗布し１２０
０℃、２０ｈｒの仕上げ焼鈍を行なった後張力コーティ
ングを施した。この磁気特性と結晶粒度は次の通ねであ
る。 磁気特性　Ｂ、：１．９２（’Ｉ５　Ｗ、ｓ、４ｏ：０
．６３ｖ／＃、Ｗ、ｙ、Ａ。：０．８８ｗ／に９結晶粒
度　Ａ８ＴＭ雇５．０′−Ｊ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　Ｓｌ：２．５％以上４．０　’１！未満、ｋ
    ｈ　：　０．０３−以上０．１５　Ｓ未満、８ｎ：０．
    ０３’−以上０．５％Ｓ未満Ｃｍ　：　０．０２　％以
    上０．３−未満を含み、残部Ｆ＠及び黴蓋の不可避元素
    からなる鉄損の優れた高磁束密度一方向性電磁鋼板。
  2. （２）　　ｇｎとＣｕの北本が１　：　ｘ＝ｌ：”の範
    囲でめることｔ−特徴とした特ＦＦ−請求の範囲１Ｉｉ
    １項記載の電磁鋼板。
  3. （３）Ｃ：αｏｓｓｓ以下、Ｓｌ：２．５〜４．０鴨、
    Ｍｎ：α０３〜０．１５Ｌｓ、　ＩＩ　：　０．０１０
    〜０．０５０％、鐵’Ｅ＝１溶＊ｚ：ｏ、ｏｔｏ〜０．
    ０５０−１Ｎ　：　０．００４５〜０．０１２９６ｔ−
    基本成分とする珪素鋼業材に、０、０３〜０．５−の８
    ｍと０．０２〜０．３−のＣ１１を複合務加した珪素鋼
    鋼塊を熱延し、析出焼鈍をし、蝋終冷蝙峯８〇−以上の
    冷延と脱炭焼鈍、仕上げ焼鈍工程を施すことを特徴とす
    る鉄損の−れた高磁束！ｙＲ一方向性電磁鋼板のＪｕ造
    方法。
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