JPS5974223A - 磁気特性に優れた無方向性珪素鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性に優れた無方向性珪素鋼板の製造方法

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JPS5974223A
JPS5974223A JP18416282A JP18416282A JPS5974223A JP S5974223 A JPS5974223 A JP S5974223A JP 18416282 A JP18416282 A JP 18416282A JP 18416282 A JP18416282 A JP 18416282A JP S5974223 A JPS5974223 A JP S5974223A
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JP
Japan
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silicon steel
steel sheet
iron loss
annealing
ppm
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Pending
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JP18416282A
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English (en)
Inventor
Bunjiro Fukuda
福田 文二郎
Michiro Komatsubara
道郎 小松原
Hiroto Nakamura
中村 広登
Hiroshi Matsumura
松村 洽
Isao Ito
伊藤 庸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing Of Steel Electrode Plates (AREA)

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】 この発明は、磁気特性に優れた無方向性珪素鋼板の製造
方法に関し、とくに低鉄損特性の有利な改善を図ろうと
する、ものである。
無方向性珪素鋼板は、主に発電機、電動機などの回転機
の鉄心として使用されている。大型の回転機では、鋼板
が励磁された時に発生する熱損失すなわち鉄損による鉄
心の発熱を少なくするために、鉄損の低い高級グレード
の無方向性珪素鋼板が使用されている。現在JIS規格
の最高グレードはS9であるが、省エネルギ一時代の昨
今さらに鉄損の低いS7〜S8グレード相当の材料開発
が要求されている。
この発明は、上記の要請に有利に応えるもので、S9グ
レードよりも優れた87〜S8グレード相当、すなわち
50HZ,1.5テスラにおける鉄損W1′//5oが
、製品厚0.85mmで2 、 2 0 %49以下、
また製品厚0.50mmで2.7oViAg以下程度に
低鉄損化した無方向性珪素鋼板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
ところで無方向性珪素鋼板は一般に次に示したような工
程で製造される。
まず転炉などで溶製した溶鋼に81やAll’などの合
金元素を添加し、連続鋳造または造塊−分塊圧延でスラ
ブとし、次いで熱間圧延を施して、2rrLrrL前後
の厚さの熱延鋼板とする。その後−回または中間焼鈍を
挟む二回の冷間圧延を施して最終板厚としたのち、この
冷延鋼板に連続的に10分以下程度の焼鈍すなわち連続
仕上焼鈍を施して最終製品とする。
さて冷延鋼板は連続焼鈍時に再結晶及び再結晶粒の成長
が起きる。そして鋼板の鉄損は、再結晶粒の粒径および
その再結晶集合組織の影響を受ける。良好な鉄損特性を
得るには、結晶粒径に関してはある程度外以上の大きさ
が必要であって、連続焼鈍という短時間の焼鈍で十分な
結晶粒の成長をおこさせるには結晶粒の成長を妨げるA
INやMn8等の微細介在物が少ないことが必要である
また鉄損は製品のなかに含まれる介在物、析出物の量に
依存し、その量が多いと磁化の際の磁壁の移動の妨げと
なり鉄損が増大するので、この意味からも介在物や析出
物の量を極力低減することが望ましい。一方集合組織に
関しては板面に(200)面が揃うことが望ましい。こ
の他に鉄損は材料の電気比抵抗が増大すると減少するの
で、冷延性を損なわない範囲で81やAl等を添加して
比抵抗を増大させるのが望ましい。
ところで最近、製鋼技術の長足の進歩に伴い、鋼中に不
可避的に混入する不純物を従来に較べ著しく低減するこ
とができるようになった。
そこで発明者らは、かような新技術を背景として、これ
までの無方向性珪素鋼板につき、幅広い再検討を行った
。その結果、不純物中とくにいおう(以下Sで示す)、
酸素(同0)および窒素(同N)を極低化した上で、最
終仕上焼鈍を適切に制御した場合、従来とは再結晶の挙
動が異なって優れた磁気特性が得られることを新たに究
明し、この新規知見に基いてこの発明を完成させたので
ある。
すなわちこの発明は、c : 0.005重量%以下、
si : 2.5〜4.0重量%、A4 : 0.25
〜1.00重景%お1びMn : 0.1〜1.0重量
%を含む珪素鋼用素材を、常法に従って熱間圧延し、つ
いで−回または中間焼鈍をはさむ二回の冷間圧延によっ
て最終板厚としたのち、連続仕上焼鈍を行って無方向性
珪素鋼板を製造するに際し、 (イ)素材中に不可避に混入する不純物のうちS。
0およびNにつきそれぞれ、S:15ppm以下、O:
20ppm以下およびN:25ppm以下に抑制する、 (ロ) 連続仕上焼鈍時における昇温速度を、aOO’
C/min以上とする、 ことを特徴とする特許 鋼板の製造方法である。
一以下この発明を具体的に説明する。
さて無方向性珪素鋼板の介在物析出物の多くは硫化物系
、酸化物系および窒化物系であることが、X線マイクロ
アナライザーや発光分析などにより明らかにされている
。このような観点から発明者らは先に特公昭56−12
981号公報において鉄損特性改善の一手段として、不
可避不純物のうち8;50ppm以下、O;25ppm
以下に規制することを提案した。また特開昭57−85
626号公報では8,0,Nがそれぞれ8 0 ppm
以下に規制することが提案されている。
そこでこの発明でもこれらのi中不純物を低減した場合
の影響を見るため、供試鋼として表1に示した如(S,
OおよびNのレベルを種々に変え他の成分はほぼ同一に
した7種類のスラブを製造した。なおSは最低!! p
pmで0は最低7ppm,Nは1 4 ppmである これらの810およびNを減少させた材料では、析出物
、介在物の減少により当然のことなから鉄損向上が期待
されるが、この発明では析出物、介在物を徹底的に減少
させた場合における再結晶の挙動についてもとくに注意
を払って、上記スラブを使用し次に示す実験を行った。
再結晶挙動の影響を調べるために、各スラブを2 mm
まで熱間圧延し、ついで950℃×2分の焼鈍をした後
、1スケール除去を行い、引続き0.5mmまで冷間圧
延し、再結晶時すなわち連続焼鈍時の昇温速度を100
℃/minから800°C/minの範囲で種々に変化
させて980℃×8分の連続焼鈍を行った。雰囲気は乾
燥した水素−)窒素雰囲気中である、 連続焼鈍後得られた各鋼板から25crrL工プスタイ
ン試片を切出し、圧延方向およびそれと直角方向の試片
を半量づつ用いエプスタイン試験により磁気特性を測定
した。第1図に、昇温速度と鉄損値(WII150 )
の関係を示す。
8.0.N共高レベルのスラブNo 6および0は低い
が8.Hのレベルの高い&7では、鉄損、磁束密度共昇
温速度にほとんど依存しない。またOlSは低いがNが
80 ppmのスラブNo 8およびS、Nは低いが0
が25 ppmの轟4も同様にほとんど昇温速度に関係
しないが、鉄損はスラブNo 6および7よりもやや良
い値を示している。これに対しS;15ppm以下、O
;20ppm以下、N;25ppm以下に低減したスラ
ブNo 1 、2および5ではスラブNo 8 + 4
 + 6および7とは異なり昇温速度がa o o ’
C/min以上になると、磁気特性とくに鉄損特性は飛
躍的に向上し、その鉄損値はS7〜S8グレードとなっ
た。
スラブNo 1 、2および5のように、S ; 15
ppm以下、Qi20ppm以下、N;25ppm以下
と、S、OおよびNを徹底的に低減した場合、従来全く
予見できなかった鉄損の昇温速度依存性が生じ、とくに
昇温速度を800°C/min以上とした場合に鉄損低
域に著しい効果があることが新たに知見されたのである
鉄損低減の理由は定かではないが、極点図等により再結
晶集合組織を調べると8 <: 15 ppm 。
−O<20 ppm 、N <、 25 ppmでかつ
昇温速度が3001℃/min以上のものでは他のもの
に較べ(200)成分が多い傾向にあり、再結晶の挙動
の違いによる集合組織の差が原因の一つとして考えられ
る。
この発明の珪素鋼板は製鋼段階でS、OlNを徹底的に
低減する必要がある。
脱硫のためには溶銑脱硫、脱硫フラックス、REM%C
aおよびMgなどの溶鋼への単一または複合添加や溶鋼
のDH’PRHを用いた脱ガス処理の併用などが有効で
ある。脱酸のためには、鮒やDHなどを用いた真空処理
によりリムド処理を行い、次いでSiやAg添加により
十分なキルド処理を行った後取鍋精錬にて酸化物の浮上
を促進させるのが好ましい。窒素に関しては溶銑での低
減および造塊時にアルゴンシールなどを行うことがとり
わけ有利である。また連続鋳造に際して垂直部の長い連
鋳機を用いるのも介在物の浮上に効果がある。
要はどのような方法を用いるにしても凝固したスラブな
いし熱延鋼板の段階で8:15ppm以下、0;20p
pm以下、N ; 25ppm以下に低減することが不
可欠である。
なお製鋼段階ではSl、Ag、Mnなどの合金添加も行
うがこれらも不純物の少ないものを使用する必要がある
次に溶鋼は鋼塊又は連鋳スラブに鋳造し熱間圧延を行っ
て通T、 2 mm程度の厚さの熱延鋼板にする。熱延
鋼板は必要に応じて焼鈍を行った後スケールを除去し、
−回または中間焼鈍をはさむ二回の冷延を行って最終製
品厚みとする。冷延の圧下率は特に限定しないが最終の
冷延圧下率を50%以上にすることが磁気特性上好まし
い。ついで冷間圧延後再結晶のための連続焼鈍を行うが
、上述した如くこの時の昇温速度を300℃/min以
上にすることが肝要である。また焼鈍温度は900〜1
100℃の範囲が好ましく最終冷延圧下率を高くした場
合高温側での焼鈍が望ましい。さらに焼鈍雰囲気は酸化
膜の生成を防止するため非酸化性雰囲気で行うことが望
ましい。
次にC,Si、AdlMnのjνツ誓暑〒γ理由を述べ
る。
Cは0.005%を超えて含有されるとエージングによ
る磁性劣化を起すので0.005%以下とした。
Slは、比抵抗を増大させ鉄損を減少させるために添加
される成分であり、2.5%より少ないと87〜88ク
ラスの鉄損が得られず、一方4.0%を超えると冷間圧
延が困難になるので2.5〜4.0%とした。
A6’は、鉄損を向上させるため0.25%以上が必要
であり、増加させるに従って鉄損は良くなるが、。
1.00%を超えると加工性に問題が生じるために0.
25〜1.00%とした。
Mnは加工性の点から0.1%以上必要で、1.0%を
超えると磁気特性が劣化するので0.1〜1.0%とし
た。
以下実施例について説明する。
皇1旦−ユ 転炉で溶製した後RH脱ガスを施し、次いで合金元素を
添加して成分調整した溶鋼を、連鋳機で造塊しスラブ(
スラブ161)とした。スラブの分析成分値は次のとう
りであった。
c ; o、ooa%、si; a、1s%、Mn ;
 0.16%、Pp 0−011%、s ; 0.00
05%、A/ ; 0.57%、o ; 0.0010
%、N ; 0.0017%このスラブを熱間圧延によ
り厚さ2.orrLrrLの熱間圧延板にした後、95
00G、2分の焼鈍を行い、スケール除去後0.50m
mまで冷間圧延した。次いでH,;70%、N、;80
%の乾燥雰囲気中で1000℃、8分間の連続焼鈍を行
った。昇温速度は250℃/minと600 ℃/mi
nの二通りである。
なお比較例として次の成分のスラブ(スラブ/162)
を同一工程で処理した。
c ; 0.005%、81 ; 3.20%、Mn 
; 0.20%、P ; 0.015%、s ; o、
ooao%、A/ ; 0.55%、o ; 0.00
24%、N ; 0.0028%得られた各鋼板の磁気
特性について調べた結果を比較して表2に示す。
表2 この発明の要件を満たす、スラブ/f61の成分組成に
なり、昇温速度600℃/minの条件で最終仕上焼鈍
を行ったものはS7クラ、スの特性が得られた。
実施例 2 実施例1と同様の方法で成分調整した溶鋼を、連鋳機に
より造塊しスラブとした。(スラブ/163)スラブの
成分は次の通りであった。
c : 0.002%、Si ; L15%、Mn;、
0.20%、p ; 0.015%、S ; (1,0
003%、AIl; 0.61%、0 ; 0.000
7%、N ; 0.0014%次にこのスラブを熱間圧
延し2.0mmの熱間圧延板にした。スケール除去後冷
間圧延により1゜Ommまで圧延し、950℃、8分間
の中間焼鈍を乾燥した水素+窒素中で行い、その後0.
85mmまで冷間圧延し、ついで980℃、3分間の連
続焼鈍を乾燥した水素+窒素中で行った。最終仕上焼鈍
における昇温速度は250℃/minと470°に/m
inの二通りである。
なお比較のため下記成分のスラブ(スラブ/164)も
同一工程で処理した。
C; 0.005%、sl; 8.20%、Mn ; 
0.21%、p ; o、ola%、S ; 0.00
18%、Ag ; 0.57%、0 ; 0.0029
%、N ; 0.0081%得られた各鋼板の磁気特性
について調べた結果を比較して表8に示す。
表8 発明例は比較例にくらべて鉄損が大巾に改善されており
、87クラスの鉄損値を示している。また比較例に比べ
てB5oにおける磁束密度も優れている。
以上述べたようにこの発明によれば、磁気特性中でも鉄
損特性を著しく改善して、87〜8クラスの無方向珪素
鋼板を得ることができ、有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は最終仕上焼鈍時の昇温速度が鉄損値に与える影
響を示したグラフである。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L  C: 0.005重量%以下、st : 2.5
    〜4.0重量%、Ag : 0.25〜1.00重ft
    %およびMn二0.1〜1.0亜酸%を含む珪素鋼用素
    材を、常法に従って熱間圧延し、ついで−回または中間
    焼鈍をはさむ二回の冷間圧延によって最終板厚としたの
    ち、連続仕上焼鈍を行って無方向性珪素鋼板を製造する
    に際し、 (イ)素材中に不可避に混入する不純物のうちいおう、
    酸素および窒素につき、それぞれいおう:15ppm以
    下、酸素:20ppm以下および窒素:25ppm以下
    に抑制する、(ロ)連続仕上焼鈍時における昇温速度を
    、300°Q/min以上とする、 ことを特徴とする特許 珪素鋼板の製造方法。
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