JPS5974256A - 鉄損の少ない無方向性珪素鋼板 - Google Patents

鉄損の少ない無方向性珪素鋼板

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JPS5974256A
JPS5974256A JP57184161A JP18416182A JPS5974256A JP S5974256 A JPS5974256 A JP S5974256A JP 57184161 A JP57184161 A JP 57184161A JP 18416182 A JP18416182 A JP 18416182A JP S5974256 A JPS5974256 A JP S5974256A
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JP
Japan
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inclusions
iron loss
grain size
silicon steel
steel plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP57184161A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiro Komatsubara
道郎 小松原
Isao Ito
伊藤 庸
Hiroshi Matsumura
松村 洽
Bunjiro Fukuda
福田 文二郎
Hiroto Nakamura
中村 広登
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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Publication of JPS5974256A publication Critical patent/JPS5974256A/ja
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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】 この発明は、鉄損の少ない無方向性珪素鋼板関し、特に
鋼中介在物数量と平均結晶粒径とを所定の範囲内のもの
としたものよりなる、極めて小さい鉄損値を示す87級
相当の無方向性珪素鋼板について提案するものである。
無方向性珪素鋼板は、発電機、電動機あるいは小型変圧
器などの電気機器に広く使用されており、日本工業規格
(JIBC2552,2554)によれば、鉄損値によ
り、89かも860までの記号で分級されている。この
うち、最も鉄損値が低い89級は主として、発電機等の
大型回転機の鉄心材料として用いられるが、近年これら
の機器については、省エネルギーの見地から電力消費量
をさらに低減させるため、より鉄損値の低い材料の開発
が強く望まれている現状にある。
ところで、従来無方向性珪素鋼板の鉄損を低くするため
に、SlおよびAeの添加量を増やし、電気抵抗を高め
て鉄損を低下させる方法が一般的な方法として知られて
いる。しかし、鉄損を現在の水準よりさらに向上させる
必要があるときに、今以上に81やAJの添加量を増す
と、冷間加工性が劣化するので、現行の水準以上に添加
量を増すことは困難である。また熱間加工性を改善する
ために添加されている通については、磁気特性に与える
影響が小さく、多量に添加すると、逆に磁気特性を劣化
させるので鉄損値を低下させる元素として不適当である
その他、鉄損値低減のため、冷間圧延工程の条件を改善
することにより鉄損値を低減する方法として、特公昭5
6−22981号に開示の技術があるが、この技術はあ
くまでも集合組織を改善して鉄損値を低減する方法であ
り、1.5Tの高磁場における鉄損W1%0の改善には
顕著であっても、1.0Tの低磁場における鉄損WIC
y5oの改善には効果が小さく、本発明者らの意図する
鉄損値の極めて低い、Wxo15o<0.85 ”Au
g、W”150 (2、00−9という87級相当の材
料を得ることはできない。
そこで、本発明者らは、上述した従来技術の問題点の解
決のために、単に成分組成の選択や冷間圧延条件の改善
によることなく、鋼中介在物ならびに平均結晶粒径が鉄
損に及ぼす影響が強いという新規な知見に基づき、これ
らの調節によって例えば機械的諸性質の低下を招くこと
なく87級相当の低鉄損を示す無方向性珪素鋼板を提供
するものである。以下に本発明の構成の詳細を説明する
本発明者らの新規に知見した内容というのは、鋼中の介
在物を低減し、さらにこうした介在物の少ない材料にお
いては、最良の鉄損をもたらす結晶粒径が、実は従来最
適と考えられていた粒径の値とは甚しく異なることを見
出し、本発明の完成を見たのである。
周知のように珪素鋼板の鉄損は、懸重、流損とヒステリ
シス損からなる。このうち鋼中の介在物の存在は上記ヒ
ステリシス損を増大させるので有害であることが知られ
ている。そこで、3.2%S1.0.60%Ae、 0
.20%Mnを含有する多数の無性珪Xm板の鋼中の介
在物を、gPMA(Electron Pr−obe 
X−ray Microanalyzer)を用いて、
調べた結果、棹々の硫化物、酸化物、窒化物が検出され
た−さらに、鉄損とこれらの介在物の関係を調査したと
ころ、介在物の面積率よりもむしろ該介在物の数:即ち
分散葉と強い相関があることがわかった。
なお、上述の調査において介在物は鋼板の板厚方向の断
面について光学顕微鏡により観察したものであつ【、介
在物の大きさとしては、顕微鏡像より面積を求め、面積
が等価とな厄日の直径を用いた。また、測定にあたって
は、研磨きずや、錆が出ないように、試料を調整し、測
定の全視野面倒が、10 in になるまで測定し、介
在物の数量(好適数量表現として以下試料i mm”あ
たりの介在物の個数で表す)と、介在物の面積率(全視
野面積に対する介在物の総面積の割合:百分率)を求め
た。こうし【得られた介在物についての数量・面積率は
、介在物の分布が、鋼板面内方向において等方向である
と思われるので、試料の平均特性を十分に代表している
ものと考えられる。
また、介在物の大きさについては、1μm未満の介在物
を観察することは、光学顕微鏡では原理的に難しく、測
定値に誤差が多く含まれるため困難である。一方、電子
顕微鏡を用いる方法では、十分な視野面積が得られない
ので、これも正確な値を得ることができない。したがっ
て、現在の技術水準で測定し得る介在物は1μmの大き
さのものになるから、1μm以上の大きさの介在物の個
数を測定ずれば、それが定量的に測定し得る介在物の総
個数に当るものと考えてよい。猶、本発明中の介在物と
は上述した測定方法からも明らかなように、鋼中の非鉄
介在物のすべてをさしており、析出物等をも含むことは
いうまでもない。
さて、本発明者らは、上述した事情のもとで介在物の数
量を低減すべく、溶製段階で、酸化物、硫化物、窒化物
の介在物の原因となる鋼中N、S。
O含有量を極力低減し、その一方でスラブ加熱、熱延工
程で、これらの介在物の粗大化をはかつて、0.35 
mm板厚の81 : 3.2%、Ae: 0.60%、
Mn0.20%の無方向性珪素鋼板を製造し、鉄損と1
μm以上の大きさの介在物の数量との関係を調べた。そ
の結果、両者の関係は、介在物の数量が120個/mm
2以上の領域とそれ以下の領域では異なり、例えば12
0個/mm2以上の領域にあっては介在物数量と鉄損は
比例関係にあり、従って1μm以上の大きさの介在物の
個数を低減させれば、鉄損も改善されることが判るつと
ころが、介在物の数量が120個/mm”以下の領域で
は、両者の比例関係は見られず介在物の数量を低減して
も、鉄損改善効果がなくなり頭打ち現象を示した。すな
わち、鉄損値にして、W ”%o ”’; 0−90 
”Ag、W 1515o = 2−20 %程度の89
級の材料しか得られないことがわかった。
そこで、本発明者らが、その原因を調査したところ、仕
上焼鈍温度に起因する結晶粒度の大きさが、こうした介
在物の少ない材料に対しては、従来の常識(最適結晶粒
径)がそのまま適用できないという全く新しい現象を見
出したのである。第1図は、従来の最適結晶粒径を得る
ために最も適切であるとされている仕上焼鈍と、それよ
り70℃焼鈍温度を高めた結晶粒径を粗大化させる高温
焼鈍の2種類の焼鈍を、介在物の数量が異なる材料に施
して鉄損な調べたものである。この図に示されるように
、介在物の数量が120個/ILTn2より多い従来の
材料については、従来の仕上焼鈍条件が適切である。こ
れに対し、介在物の数量を低減し、1μm以上の大きさ
の介在物の数量が1go+5Th−以下とした本発明材
料については、従来の仕上焼鈍条件よりも、高い温度で
焼鈍して最適結晶粒径を粗粒側に移行させるべきである
ことがわかる。
要するに、鉄損に対して上述のような影響を及ぼしてい
るものは、単に仕上げ焼鈍条件ではなく、本質的には鋼
板の結晶粒径であることを見出した点に本発明の特徴が
ある。
第2図は、介在物の多い従来材ta+と、介在物を低減
した本発明が対象とする材料fb)におり・て、鋼板の
平均結晶粒径と鉄損の関係を調べたものである。第2図
から判るように、介在物数量を151個/m−から65
個/mm”へと低減させた本発明の材料(b)では、最
良の鉄損なもたらす最適平均結晶粒径(μm)が大幅に
粗粒側に移行して〜・る。
このように、介在物の量を低減した本発明のような材料
で、最適平均結晶粒径(I5)が粗粒側に移行するどい
lう理由は、次のように考えられる。すなわち、一般に
鉄損は渦電流損とヒステリシス損からなっており、その
うち渦電流損は、結晶粒の粗大化とともに増加するのに
対し、ヒステリシス損の方は、粒界密度の低減のため結
晶粒の粗大化とともに減少してくる。この相反する両者
の作用のかねあいのもとで、鉄損値はある結晶粒径で極
小値を示し、これを最適平均結晶粒径(最適結晶粒径)
と呼称している。
マタ、ヒステリシス損は粒界密度だけでなく介在物にも
依存しており、介在物が減少するとヒステリシス損も減
少する。しかしながら、粒界密度の高い細粒側では、粒
界密度の影響が大きいため、介在物低減の効果が少なく
、逆に粒界密度の低い粗粒側では、介在物低減の効果が
直接大きく現われてくると予想される。このように介在
物を低減することによるヒステリシス減少の効果が、粗
粒側で大きく細粒側で小さいことが、介在物低減にとも
なって、最適平均結晶粒径を粗粒側に移行させたものと
推定されるのである。
かかる最適平均結晶粒径は、slやAgの含有量によっ
て変化することが知られている。そこで、本発明者らは
、5iJPA#の含有量を変えて、最適平均結晶粒径に
及ぼす介在物の数量の影響を調査し、第3図を得た。第
3図によれば、介在物数量の多い従来の材料に比べて、
1μm以上の大きさの介在物の数量を120個/7FL
m2以下に低減した本発明の対象とする材料においては
、最適平均結晶粒径D(μm)が粗粒側に移行しており
、100+、3.5X(Si+M%〕2く石<170+
5.0X(Si+Alt%〕2でi己される範囲にある
ことがわかる。
本発明は上述したような新知見のもとで板厚0−35 
mm 、  8.2%S1.0.6゛%AJ、  0.
20%Mn含有の無方向性珪素鋼板にあってW1%oり
0.85、W1%o<2.00の87級相当の極低鉄損
材料を開発することができた。
なお本発明の特徴のひとつである介在物については、1
μm以上の大きさの介在物の数量を指標とするのが、前
述した理由から最も好ましいと思われるが、その他の、
例えば介在物の大きさを変えた数量や、介在物の面積率
等を指標とすることも可能である。本発明の対象とする
材料の介在物は、第4図に示されるような粒度分布をし
ており、介在物の数量が減少すると、全サイズについて
、その数量が一定の関係のもとに減少し、また介在物の
面積率も減少する傾向を示す。
第4図の(4)の材料では、5μm以上の介在物の・9
i1s、2個/mm2+面積率0.093%、(B)の
材料では5μm以上の介在物の数量2.8個/mm” 
+面積率0.026%であるので、[1μm以上の介在
物の数量120個/mm”Jを指標とする代わりに、例
えば[5μm以上の介在物の数量16個/mm2Jであ
るとか、「面積率0009%」を指標とすることも可能
であり、これらの介在物数量表示は、いずれも実質的に
同一の内容を表わすものである。
本発明の対象とする無方向性珪素鋼板は、鋼中介在物の
低減に留意したものであれば、常法に従って製造された
ものでよい。すなわち、吹錬を行った溶鋼を脱ガス処理
し、所定の成分に調整後、造塊を柱てインゴットにした
後分塊圧延を行いスラブとするか、連続鋳造法によりス
ラブにした後、熱同圧延を行い、つづいて1回ないし中
間焼鈍をはさむ2回の冷間圧延を経て最終仕上焼鈍によ
って1棟品とするものである 次に本発明鋼で限定される成分組成の範囲について述べ
る。
C含有鎖は、0.005重量%を超えると時効を起こし
、特性を劣化させるので0.005重景ラリ下とする。
S1含有量は、4..0重量%を超えると冷延性が悪く
なり、2.5重量%未満では、電気抵抗が低く、鉄損が
増加して本発明の目的とする低鉄損珪素鋼板を提供する
ことより逸脱するので、2.5重量%を下限とする。
A4含有量は、Slと同様、電気抵抗を高めて低鉄損化
に効果があるが、1.0重量%を超えると81同様冷間
加工性が悪くなり、0゜25重量%未満では鉄損が大幅
に劣化するので、0.25重量%から1.0重量%まで
とする。
Mn含有量は、熱間加工性の面から0.1重液%以上必
要であるが、■。0重量%を超えると磁性が劣化するの
で、0.1重量%から1゜0重量%までとする。
本発明は、以上の成分組成に溶製した鋼について、その
鋼中01μm以上の大きさの介在物数量が、12020
mm”以下であることが必要であり、その上最終製品板
におけるその平均結晶粒径D(μm)が、 100+3.5X(Si+A(?%〕2く石<:170
+5.0X[Si+A11%〕2であることが要求され
、これによって本発明が所期した極めて低い鉄損の無方
向性珪素鋼板を得ることができるのである。
実施例 転炉で吹錬した溶鋼を脱ガス処理し、次いでSi : 
L2%・、A/ : 0.60%、Mn : 0.20
%を目標にして合金成分を添加し、調整したその溶鋼を
連続鋳造によりスラブとした。この際、一部のものには
脱酸処理、脱硫処理を強化し、また鋳込み時の大気によ
る酸化、窒化をArシールで防ぎ、また脱ガス処理時間
を長くして介在物の浮上をはかる等、介在物の低減に努
めた。これらのスラブを1200℃で加熱した後、熱間
圧延で2゜o m、mの板厚のコイルとし、酸洗後VC
2分割し、一方は950℃×3分の連続焼鈍後に0.5
07F17FLの板厚に冷間圧延し、残る一方は、冷間
圧延により0.70TrLmの板厚とした後に950℃
×8分の連続焼鈍後、さらに冷間圧延により0.85m
mの最終板厚とした。
これら、o、5ommとo、s’ammの板厚の冷間圧
延コイルは、さらに2分割し、一方を180μmの結晶
粒径の大きさにする従来の適正条件であった930℃×
5分間の仕上焼鈍を施し、他の一方は200μm程度の
平均結晶粒径とするのに好適な50℃高温仕上である9
80℃×5分間の仕上焼鈍を施した。これらの鋼板の磁
気測定の結果と介在物、平均結晶粒径の測定結果を第1
表に示す。
猶、介在物や平均結晶粒径は板厚断面についてなされた
ものである。
第1表において符号1.I[は本発明の範囲内にあるも
ので、平均結晶粒径を150〜250μmとすることに
より、0.85mmの鋼板でwlo/6o<0.85+
W1%0<2.00と極めて良好な鉄損を示すものであ
る。符号■の材料は介在物の数量が本発明の範囲を外れ
て高(、最適結晶粒径である場合で本発明の材料に比較
して鉄損が著しく劣っている、以上説明したように本発
明鋼板にあっては、介在物量の制限と最適平均結晶粒径
との調整により、従来程度を著しく超える87級の極低
鉄損の無方向性珪素鋼板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、板厚0.85 mm、 Si : L2%、
Mn:0.2%、l : 0.6%を含有する無方向性
珪素鋼板について、鋼中介在物の数量と鉄損の関係を示
したグラフである。 第2図は、鉄損と平均結晶粒径との関係を介在物の多い
材料と少ない材料について示したグラフである。 第8図は、最良の鉄損値を得るための最適平均粒径と(
Si+Ae)含有量の関係を示すグラフである。 第4図は、本発明の材料の介在物のサイズ別分布を示し
たグラフである。 第1図 第2図 +F?均糸吉晶沫立径(νり 第3図 0  2   3     4 8□・+A) (%ン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重量%で、C: 0.005%以下、Si : 2
    .5〜4.0%、Ag : 0.25〜1.0%、Mn
     : 0.1〜l。0%を含み、残部が実質高にFeよ
    りなる組成の鋼にあって、1μm以上の大きさの鋼中介
    在物の数量を120個/mm”以下に当る量にし、かつ
    上記Bi 、 A#含有量との関係で示される平均結晶
    粒径りが、 10叶a 、 5x(si%+A1%〕2く石り17叶
    5.OX[:Si%+A1%〕2の範囲内の値を示すも
    のよりなる鉄損の少ない無方向性珪素鋼板。
JP57184161A 1982-10-20 1982-10-20 鉄損の少ない無方向性珪素鋼板 Pending JPS5974256A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61266059A (ja) * 1985-05-20 1986-11-25 Kawasaki Steel Corp 角度精度の優れたステッピングモーター用電磁鋼板
EP0655509A1 (en) * 1993-09-29 1995-05-31 Kawasaki Steel Corporation Non-oriented silicon steel sheet and method
JPH1088298A (ja) * 1996-09-19 1998-04-07 Nkk Corp 無方向性電磁鋼板
US10724121B2 (en) 2003-01-25 2020-07-28 Schmidt + Clemens Gmbh + Co. Kg Thermostable and corrosion-resistant cast nickel-chromium alloy

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