JPS5834531B2 - 磁気特性の優れた無方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁束密度に優れ且鉄損の低い高級無方向性珪素
鋼板の製造方法に関する。

近年、大型回転機用電磁鋼板としての無方向性珪素鋼板
に対するグレードアップの要求は電気機器メーカー間に
おいて益々強くなって来ている。

鉄鋼メーカーの間でもこれらの要望に答えるべく鋭意そ
の研究が進められており、工業的にもＪＩＳに規定され
ているＳ９迄の高級グレードの無方向性珪素鋼板の製造
が行なわれる様になった。

この種の高級グレードの無方向性珪素鋼板の製造におい
ては磁気時効を起さない事と高磁場での急激な磁性劣化
を起さない様な製品を得る条件を選択することが不可欠
であり、この両者の特性が具備されないことには、大型
電気機器用としての価値はなくなってしまう。

例えば脱炭に際して、高磁場に悪い酸化層を如何にして
作らない様にするか等について種々の研究が行なわれ提
案されている。

電磁鋼板の脱炭処理については熱延板の状態で磁気時効
のないＣ量即ちＣ ： ＜０．０ ０ ３％に脱炭する
方法が例えば特公昭４１−１２３３９号公報或は特開昭
５０−９８４２３号公報において提案されているが、一
般的には冷延板の状態での脱炭処理が多く実施されてい
る。

此の様な公知の方法ではＳ８相当品を得ることは不可能
であり、例えば米国特許第３１１６１７９号明細書記載
の方法ではたかだかＳ１２相当品が限界である。

又、特開昭５３−６６８１６号公報には８７〜８相当品
を得るには２回以上の冷延を行うことが不可欠であり、
而もこの場合、鋼スラブ中の硫黄と酸素は、極力低く却
制されるべきことが述べられているが、この様な磁性に
有害な元素を極力低含量に制限しても唯１回の冷延では
Ｓ７〜８相当品はおろか８９〜１０相当品さえも製造す
ることは不可能であるとされている。

元来、高級グレードの無方向性珪素鋼板の製造において
は、窒素、硫黄、酸素等の磁性に有害な不純物を極力少
くシ、又処理工程で土族する窒化物、硫化物、酸化物に
ついても極力少く押えることが知られている。

しかし、之等の鋼中の不純物量を単に規制するのみでは
高級グレードの無方向性珪素鋼板をうることはできない
。

本発明者等は安価に８８相当品を得る方法について種々
研究を重ねた結果、素材成分中の或る成分量を特定する
と共に、熱延板の焼鈍条件をも特定することにより唯一
回の冷延で、Ｓ９〜１０相当品は勿論のことＳ８相当品
の無方向性電磁鋼板の製造を可能にした。

無方向性珪素鋼板においても特に高級グレードのもので
は、その結晶配列はランダムではなく、所謂ゴス方位と
称される結晶配列である方が有効であり、特に大型回転
機等セグメント状コアーにおいては圧延方向に平行な方
向に良い磁性を示すことを利用して機器の総合特性を高
める方法がとられている。

この場合、中間焼鈍を含む２回以上の冷延により製造さ
れるプロセスでは中間焼鈍及び最終冷延の圧下率を特定
する等の調整で圧延方向に良好な磁性を得ていることは
周知である。

本発明の基本思想は特定された鋼素材を用いしかも熱延
板の焼鈍条件を規定することにより圧延方向と直角方向
の磁性バランスを最適にし良好な磁気特性を付与せしめ
んとするものである。

大型回転電気機器用電磁材料としては、高磁場特性と優
れた非時効性を示すことが要求されることは前にも述べ
たが、非時効性の向上のために必要に応じて行う脱炭焼
鈍において鋼板表面への酸化層の生成を防止することに
苦慮しており、特に珪素、アルミニウムを含む鋼板の場
合にその対策に著しく苦慮している。

本発明は唯一回の冷延で８８〜９相当品を得べく鋼スラ
ブ成分中、特に窒素と硫黄の含有量を規定すると共に、
磁性が最適となる様な熱延板の焼鈍条件を明確に規定し
、更に仕上げ焼鈍に際しては鋼板表面に酸化層を形成し
ない様な条件を設定することにより、その目的を達成し
得たものである。

以下本発明について詳細に述べる。

本発明の出発珪素鋼は、例えば転炉溶製法等の種々の溶
製手段により溶製され、更に必要に応じて取鍋精錬成は
真空脱ガス等の精錬工程が附加されうる。

かくして溶製された鋼はついで製塊法、或は連続鋳造法
等の塊成化手段により塊成化され、鋼スラブとされる。

この鋼スラブは、本発明に従ってＣ：≦０．０２０％、
Ｓｉ：１．５〜３．５％、Ｓ：≦０．０ ０ ５ ％、
ＡＡ ： ０．１〜１．５％、Ｎ二＜０．００４優
、残部実質的にＦｅからなる。

鋼中のＣは非時効性に影響があるので溶製段階で必要あ
らば真空脱ガス等の脱炭手段を用いて極低炭素含有量に
すべきである。

Ｃ量が０．００３％以下の場合は冷延板での仕上げ焼鈍
において脱炭を強いて行う必要はなく雰囲気を非酸化性
とし焼鈍するが、Ｃ量が０．００３％以上の場合は脱炭
焼鈍が必要になる。

この場合鋼板表面に酸化層を生成することのない条件、
例えば本発明者等の一部によって開発された特願昭５２
−１３２６６８号（特開昭５４−６６３２０号）明細書
に述べられている如き脱炭条件を用いて脱炭し、Ｃ量を
０．００３％以下にすることができる。

しかし、鋼スラブ中のＣ量が０．０２０％以上になると
以後の処理工程中において優れた非時効性を得る事は出
来なくなる。

鋼スラブ中のＮは磁性に有害なｋｌＮの固溶を防止する
ために０．００４％以下にしなければならない。

第１図はＳ、Ｎ含有量と鉄損値との関係を示したもので
あるが、Ｎが０．００４％を超すと鉄損値が悪くなる。

これはＡ７Ｎの微小介在物の増加により結晶粒の生成が
阻害され鉄損値の劣化を示すものと思われる。

鋼スラブ中のＳはＮの含有量の規制に関連して０．００
５％以下とすることが必要で、０．００５％を超えると
磁性が劣化し本発明の目的とする高級グレードの成品が
得られなくなる。

Ｓｉは１．５係未満になると固有抵抗の減少により鉄損
値の向上は少くなる。

一方３．５饅を超えると冷延性が悪くなる。

Ｓｉの含有量を２．５〜３．２係とした場合最も好まし
い結果を得ることが出来る。

Ａｌは１．５饅を超えると冷延性が悪く、又０．１係未
満ではＡＡＮの固溶が増大するので０．１係以上にすべ
きである。

又更に希土類元素又はＣａ等の元素を添加して介在物の
凝集無害化をはかることも出来る。

上記した成分の鋼スラブは１２００℃以下の温度に加熱
され、中間寸法に熱間圧延されるがこれ以上の温度に加
熱されるとＡｌＮの固溶化が進む。

本発明における最適の加熱温度は１１５０℃以下である
。

熱延板の厚みは特に限定されるものではないが最適の磁
気特性を有する製品を得るためには冷間圧延率を７０〜
８０％とするのが好ましく、このために製品板厚との関
係において適宜に定める。

上記の如くして得られた熱延板は非酸化性雰囲気で連続
焼鈍されるが製品のグレードにより所望の結晶粒が得ら
れる様に９００〜１０００℃の温度範囲で１〜７分間の
時間範囲で適宜の組合せにより焼鈍を行うが、一般に高
温側では短時間側を、低温側では長時間側を採用する。

しかしながら必ずしもこの組合せに限定される必要はな
い。

焼鈍後の熱延板の結晶粒の大きさは限定されるものでは
ないが目標とする製品グレードによって変化し、例えば
Ｓ９相当品ならば粒径０．１０１ｍ以上、Ｓ８相当品で
は０．１３〜０．１５ｍｍとなる様に熱延板の焼鈍条件
を選択することが好ましい。

第１表に熱延板の焼鈍条件と磁性との関係を例示した。

上記の如くして得られた熱延板はついで製品板厚まで一
回の冷間圧延により圧延されるが圧延方式はクンデム圧
延方式或はリバース圧延方式の倒れでもよい。

この場合の冷延圧下率は特に限定はしないが７０〜８０
咎が最も好ましい。

かくして唯一回の冷延により製品板厚とされた冷延板は
優れた磁気特性を付与するため焼鈍されるが、高級グレ
ードの製品とするために９５０℃〜ｔ ｉｏｏ℃の温度
範囲に１〜５分間の時間範囲で適宜の温度一時間の組合
せで焼鈍される。

焼鈍温度が９５０°Ｃ未満では所望の再結晶組織が得ら
れず又鉄損値が劣化する。

又焼鈍時間が１分未満では充分な焼鈍効果が得られなく
なり、他方５分を超える焼鈍時間は不経済であると共に
板面性状を劣化させる。

この焼鈍においては、特に製品の高磁場特性の劣化を招
くことがないように、鋼板表面に酸化層を形成させない
様にしなければならない。

従って製品ゲージで脱炭の必要のない例えば素材中Ｃ量
が０．００３％以下の場合、この焼鈍雰囲気は非酸化性
、好ましくはＰ Ｈ２０／ Ｐ Ｈ２＜ ０． を以下
（但しＰＨ２ｏ；水蒸気分圧、ＰＨ２；水素分圧）とな
る様な雰囲気とすることが望ましい。

一方この焼鈍において脱炭を必要とする場合は鋼板表面
に酸化層が生じない様に脱炭焼鈍を行うべきで、例えば
特願昭５２−１３２６６８号明細書に示されている如く
アルカリ金属塩溶液を鋼板面に予め塗布乾燥後、適当な
脱炭雰囲気で脱炭焼鈍を行う。

本発明の高級グレードの無方向性電磁鋼は上記の如くし
て得られるものであるが、以下更にその実施例について
述べる。

実施例 １゜ 転炉溶製された溶鋼を真空脱ガス後連続鋳造により鋼ス
ラブとなした。

この鋼スラブは、Ｃ：０．００２７％、Ｓｉ：３．１０
係、Ｓ：０．００１９饅ｊ ｋｌ ： ０．６６％、Ｎ
：０．００２１％、残部Ｆｅ及び不可避不純物であった
。

上記成分の□スラブを１１５０’Ｃで３時間加熱後１．
８ｍｍの厚みの熱延板となし、連続焼鈍炉で９５０℃に
２．５分焼鈍し結晶粒径０．１５ｍｍとし、これを酸洗
したあと板厚０．５ ｍｍに唯一回で冷間圧延し、つい
で非酸化性雰囲気中で１０７５℃に１分間焼鈍し鉄損（
Ｗ１５／ ５０ ） ：２．５３Ｗ／ｋｇｔ磁束密度（
Ｂ５０） ：１．６８ＴのＳ、８相当品が得られた。

実施例 ２゜ 実施例１と同様にして溶製し塊成化した、Ｃ：０．００
４％、Ｓｉ：３．０４咎、Ｓ：０．００１９饅。

Ａｇ ： ０．６５％、Ｎ： ｏ、ｏｏｔｓ％、残部Ｆ
ｅ及び不純物からなる鋼スラブを、１１５０℃の温度に
３時間加熱後、１．８ｍｍ厚みの熱延板となし、連続焼
鈍炉で９５０℃に２．５分焼鈍して結晶粒径０．１５間
とし、これを酸洗したあと唯一回の冷延で０．５關の冷
延板となし、その表面にアルカリ金属塩水溶液を塗布し
乾燥した後、Ｄ−Ｐ、３００Ｃ、Ｈ２： ７５φ、Ｎ２
：２５％の酸化脱炭雰囲気中で９８０℃で２分間焼鈍し
、鉄損（Ｗ１５１５゜）：２．５３Ｗ／ｋｇ。

磁束密度（Ｂ５ｏ） ： １．６８ＴのＳ、８相当品が
得られた。

【図面の簡単な説明】

図は鋼中Ｎ、Ｓ含有量と鉄損値との関係を示す図表であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：≦０．０２０％、Ｓｉ：１．５〜３．５％、Ｓ
   ：＜ ０．０ ０ ５ ％、Ａｄ 二 ０．１〜１．
   ５％、Ｎ： ≦０．００４優、残部実質的にＦｅからな
   る珪素鋼スラブを１２００°Ｃ以下の圧延温度に加熱し
   、中間寸法に熱間圧延し、得られた熱延板を９００〜１
   ０００℃の温度にて１〜７分間焼鈍し、酸洗後、唯１回
   の冷間圧延により最終寸法になし、ついで９５０〜１１
   ００℃の温度で１〜５分間焼鈍することを特徴とする特
   許 製造方法。