JPS60190521A - 無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPS60190521A
JPS60190521A JP59043004A JP4300484A JPS60190521A JP S60190521 A JPS60190521 A JP S60190521A JP 59043004 A JP59043004 A JP 59043004A JP 4300484 A JP4300484 A JP 4300484A JP S60190521 A JPS60190521 A JP S60190521A
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Shuji Nakai
中居 修二
Seiichi Sugisawa
杉沢 精一
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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

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】 (発明の分野) 本発明は、無方向性電磁鋼板の製造方法、特に、家庭用
または小型の汎用モータなどに利用されるある程度の鉄
損の上昇を許容した安価なしかも電磁性能にすぐれた無
方向性電磁鋼板の製造方法に関する。
(従来技術) 電磁鋼板は電気機器の鉄心材料として広く応用されてい
るが、鉄結晶の結晶方位が不特定方向(ランダム)に配
列された無方向性電磁鋼板にあっては、特に低級材の場
合、経済性と電磁性能が要求されるためそれらのかねあ
いが重要とされる。しかも、近年に至り家庭電気機器を
中心に汎用小型モータが多量に使用されるようになり、
安価な無方向性電磁鋼板が強く要望されるようになった
。特に、家庭用の場合、稼働時間が短く、負荷も小さい
ことから、より安価な材料がめられている。
ところで、従来は電磁鋼板はAQNの析出の制御と圧延
技術との組合せにより所要特性を17でいた。例えば、
鋼組成の面からはAQは冷間圧延後、再結晶前に微細A
QNとなって析出し、再結晶温度の上昇またはその後の
結晶粒成長を抑制するため、かかるAQの悪影響を除去
するために、例えば、sol、AQのないSiキルド鋼
を使用するか、あるいはへQキルド鋼の場合てあっても
AQ添加量をo、ioo%以上と極度に多くして、しか
も大型のAQNを形成させてその悪影響を除いていた。
一方、固溶Cは電磁性能を劣化させるから、cHも0.
010%以下に抑えるのが一般的であった。
しかしながら、以上からも分かるように、かかる従来技
術はいずれも費用のかかる処理工程を必要とするもので
あって、鰭痕1ストの上昇は免れず、前述のような今日
的要望を満足させることはない。
例えば、特開昭58−171527号には、やはり低級
電磁鋼板の製造方法として、C: 0.005〜0.0
40、Mn: 0.15〜0.040板ol、AQ: 
0.002〜0.040%、さらに必要によりN : 
80ppm以下に制限した鋼を仕上げ温度640〜86
0℃、巻取温度600〜760℃で連続熱間圧延するこ
とが開示されている。この場合の目的とする磁気特性は
、鉄損(W15150)が9〜18(w/kg)、磁束
密度(B 50)が1.50〜1.80 (T)である
。確かにここに提案された方法は安価な低級材を提供す
るには好ましいが、磁気特性があまりにも低下し過ぎで
あって、必ずしも満足のいくものではなかった。しかも
、実際にユーザーで使用される時点までに電磁特性の時
効をきたし一層の電磁性能劣化一方、AQを積極的に添
加する同系統の鋼種には、例えば特開昭54−1437
19号に記載されている方法のように、C: 0.03
%以下、N : 20〜60ppm 、 sol、AQ
: 0.005〜0.025%の鋼組成を有するものを
、熱間圧延後600°C以上の巻取温度で巻取り放冷し
、むしろ積極的に微細なAQNを析出した後、再結晶温
度以」二、300℃以下の温度での中間焼鈍を含む2回
の冷間圧延を行う方法がすでに提案されている。しかし
、この方法は原理的にも微細なAQNをむしろ積極的に
析出させるごとにより電磁特性の向上をはかっているの
であって、しかもかなり処理操作が複雑で、したがって
、得られた電磁鋼板も高価なものとなってしまう。
(発明の目的) 本発明の目的は、安価な無方向性電磁鋼板の製造方法を
提供することである。
さらに、本発明の目的は、安価であるばかりでなく電磁
特性もかなり改善された無方向性電磁鋼板の製造方法を
提供することである。
(発明の要約) 本発明者らは、上述の目的達成の手段について種々検G
・jをしたところ、まず、Siを0.05%以下とする
ことにより酸化物系介在物の存在による再結晶の遅れあ
るいは表面酸化を防止し、同時にコスト低下をはかるこ
とが可1jヒになることに着目し、その場合の鋼組成と
製造条件との組合せについて実験を重ねたところ、AQ
を低減した組成の場合、熱間圧延に先立つスラブ加熱温
度が磁気特性に大きく影響し、かかるスラブ加熱温度の
制御と鋼組成さらには熱間圧延条件および、焼鈍処理工
程における再結晶に引き続く過時効処理との組合せによ
る相乗効果により例えば鉄11が従来の約1/2になる
などすぐれた改善が達成されることを見い出して、本発
明を完成したのである。
ここに、本発明は、重量%で、 C: 0.015〜(1(ooo%、St : 0.0
5%以下、Mn:0.IO〜0..10%、 P : 
0.005〜0.150%、S:0.015%以下、 
N : 0.0040%以下、八Q : 0.005 
〜0.040 %、AQ/N:3以上、 残部Feおよび何階不純物 から成る鋼組成のスラブを、直送圧延にあっては少なく
とも900°C以下にまで平均80℃/分以下で徐冷し
た後、また、冷片または700’C以下の熱片を再加熱
するにあたっては、1150℃以下に加熱後、Ar3変
態点以下の仕上げ温度で熱間圧延し、次いで再結晶温度
以上で巻取り、その後、冷間圧延し、連続的に再結晶焼
鈍を行ったのち、引き続き過時効処理を350〜500
℃で2〜10分間行うことを特徴とする無方向性電磁鋼
板の製造方法である。
ずなわぢ、AQNはスラブ加熱時に再固溶し、熱間圧延
後の巻取時あるいは冷間圧延後の焼鈍初期に析出するが
、本発明にあってはかかる微細へQNやMnSの析出は
可及的に抑制する必要があるため、スラブ加熱時にあっ
ては、次の処置を行う。
■分塊あるいは連続鋳造工程からのスラブを直接または
復熱炉を経由して熱間圧延する直送圧延においては、少
なくとも900℃まで、平均80℃/分ツ下で徐冷し、
A(7N 、 MnSなどの析出を促す。その後、熱間
圧延を行い、再結晶温度以上の高温巻取を行うが、これ
らの相乗効果により固溶AQ、N、Sは大型のAQN 
、 MnSとして析出することにより、電磁性能(鉄損
、磁束密度)の向上が得られるものである。
■一方冷片または700℃以下の熱片スラブを用いると
きば、所定の熱延仕上温度を得るためにスラブの再加熱
を行うが、このときの温度は最高温度を1150℃とし
、AQN 、 MnSなどの析出物の再固溶を極力抑制
する。
これらの処置により、電磁性能(鉄損、磁束密度)の向
上および電磁鋼板製造時の熱エネルギーの低下を図るこ
とができる。
さらに、本発明にあっては、鋼組成に関しては、AQ 
: 0.005〜0.040%と少量添加し、脱酸によ
り介在物を除去するのである。一方、AQ添加によるへ
QN析出はN :o、oo4o%以下に制限するととも
に、ΔQ/Nの比を3以上とすることによって、且つ前
述のスラブ熱履歴と高温巻取を行うことにより、少量析
出するAQN 、、MnSを大型にすることで、その悪
影響を除去している。さらに、H結晶粒を、電磁性能に
好ましい面方位に制御するために、熱間圧延仕上げ温度
をAr3点以下のフェライト十オーステナイト域または
フェライト域とする。かかる低温仕上げと再結晶温度以
上での巻取により(200)面が優先的に発生し、これ
により冷間圧延後の再結晶集合組織も(200)面の密
度が増し、磁束密度の向上および鉄損の低下を図ること
ができる。なお、高温巻取は、AQN、、 MnSおよ
び炭化物などの析出物を大型にし、焼鈍時粒成長を良く
する。また、再結晶焼鈍後引き続き過時効処理を行うが
、炭化物の大型化との相乗的作用効果により、固?′8
Cの減少を図り、得られた無方向性電磁鋼板の電磁性能
が、時効劣化することを、最低域に抑制することができ
るのである。
かくして、本発明によれば、スラブ加熱温度、鋼組成さ
らには熱間圧延条件および連続焼鈍後の過時効処理の組
合せによる相乗効果により粒成長性の向上、磁区壁の移
動容易化が図られ、電磁性能が飛躍的に改善されるので
ある。
(発明の態様) 次に、本発明において、鋼組成およびその製造条件を上
述のように限定した理由について説明する。
炭素(C): Cはその含有量が増加すると鉄損が増加するため、得ら
れた電磁鋼板が実用に供し得る上限として、本発明にあ
ってはCを0.08%以下に制限する。一方、C含有量
が0.015%未満になると、磁気時効が大きくなるた
め、下限は0.015%とする。
ケイ素(St) : Stは0.05%を越えて含有されると、スラブ加熱時
あるいは圧延時にゲイ素スケールが発生し、表面性状の
劣化をもたらすばかりでなく、場合によ゛っては板厚精
度が著しく低下してしまう。したがって、本発明にあっ
ては、その上限を0.05%とする。
マンガン(Mn) : Mnは一種の脱酸剤として添加し、溶製時の出鋼歩留の
低下防止を図るとともにFeSによる赤熱脆性の防止を
図るために、さらに熱間圧延前のスラブ温度で固溶する
Sを減じ結果的に熱間圧延後析出する微細MnSを抑制
するため、0.10%以上の添加を要する。
一方、0.40%を越えると細粒による電磁性能劣化が
顕著になるため、上限は0.40%とする。
リン(P): P含有量は少なければ少ない程よいが、しかし、需要家
における打抜き性を確保するためには、ある程度の硬さ
が要求されるため、その硬さ調整用にある程度の電磁性
能劣化を犠牲としてPを添加することができる。但し、
Pが0.15%を越えると鉄mレベルが著しく劣化する
ので0.15%を上限とした。また、Pは溶製時に不可
避的に入ってきてしまい、これを除去するのは困難なた
め下限を0.005%とする。
硫黄(S): SはMnS 、 FcSの析出を防止するため0.01
5%以下に制限する。
アルミニウム(AQ) : AQは脱酸剤として添加するため0.005%以上′の
添加を必要とする。一方、0.040%を越えるとAQ
Nの析出が増加して結晶粒の成長を抑制するため、本発
明にあっては、その上限を0.040%に制限する。
窒素(N); Nは0.0040%を越えて存在するとAQNの析出量
が増加するため、0.0040%以下に制限する。また
、固溶Nの存在を可及的に少なくするためにAQ/Hの
比を3以上とする。
次に、本発明におりる各処理条件についてさらに具体的
に説明する。
本発明にあっては、1150°Cを越えた温度にまで再
加熱することなくスラブを熱間圧延するが、かかるスラ
ブは分塊あるいは連続鋳造工程のいずれの方法で得られ
たものであってもよい。成分調整には溶製時に真空脱ガ
ス法などを併用してもよい。
スラブの熱間圧延に当たっては、例えばCCスラブをそ
のまま熱間装入することも、直接連続的に熱間圧延工程
に送ってもよく、あるいは復熱炉を経由して送ってもよ
い。これらの場合にはいずれも900℃以下まで80°
C/min以下の冷却速度でスラブを徐冷することによ
りAINの析出を図る。一旦冷却したものを再加熱する
場合には、1150℃を越えないよう後に続く熱間圧延
に必要な温度に見合うよう880〜1150’cに均熱
保1ろする。このようにしてスラブの加熱段階で析出し
たAQNおよびMnSの溶体化を極力防止するためであ
る。
次いで、熱間圧延は仕上げ温度がAr3変態点以下、一
般的には0%に応じて880〜740℃の範囲の温度で
行う。通常、熱闘圧延ばAr3変態点を越えた温度で行
うが、本発明によればAr3変態点以下で圧延すること
により、再結晶温度以上の温度での巻取との組合せで1
11大粒、粗大析出物(へQN8MnS+セメンタイト
)を生成させるためである。なお、再結晶温度以上の温
度とは一般的には540℃以上である。
かくして熱間圧延により得られた鋼板は冷間圧延により
所定1法に加工されるが、その場合、板厚精度および平
均度を向上させるには、冷間圧延率を圧下量で40%以
」−とするのが好ましい。
1ffl當冷間圧延に続いて焼鈍を行うが、半加工品(
セミプロセス月)として利用する場合にはこの焼鈍工程
は必ずしも必要ではない。焼鈍をおこなう場合には連続
焼鈍を行うのが好ましく、一般には再結晶温度以上、9
00℃以下の温度で行い、再結晶を促進し、冷却後、3
50〜500℃で2〜10分間以分間ニー1−5効処理
を行う。かかる再結晶焼鈍により再結晶粒は容易に粗大
化し、良好な電磁性能を1!7るごとができる。再結晶
温度は高温度である程、得られる電磁性能は向上するが
、900℃以上は、設備建設」二きわめて費用増大をき
たす。なお、焼鈍中に固/8Cが増加するため、これが
原因となって焼鈍後に電磁特性の時効劣化をきたす傾向
にある。このため優れたISJS仕材が得られても実際
にユーザーで使用される時点では、性能が劣化している
危険性が大きい。
これを抑止するため、再結晶焼鈍に引き続き過時効処理
を、350〜500℃の間2〜10分間、好ましくは4
00〜b 時効劣化が最低となり、これより高・低温ではいずれも
固溶Cが増加する。また時間は、2分以下では固溶Cの
減少が不十分であり、10分以上では効果が飽和してし
まう。
実施玉 第1表に示す鋼組成の供試鋼を第2表に示す条件下で加
工して無方向性電磁鋼板を製造した。得られた無方向性
電(a iM tiの各磁気特性を同じく第2表にまと
めて示す。
第2表に示す結果からも明らかなように、本発明による
方法により得られた電磁Bl板の特性は例えばスラブ加
熱温度制御を行わなかった従来例と比較して1h段にず
ぐれゾこものであることが明らかである。
これはスラブ加4!5温度制御と鋼組成さらには熱間圧
延条件との組合−仕による相乗的効果と考えられるもの
である。
次に、鋼番号2の組成を基本組成としてC含有量を種々
変えて同様にして製造した供試鋼に連続焼鈍をした後、
200°Cで100時間時効処理したときの鉄損の劣化
を測定した。得られた結果をC含有量についてグラフに
まとめて第1図に示す。C; 0.015%以上で4.
0〜3.0の鉄損の劣化がみられることが分かる。しか
し、これに対し、本発明にしたがって、連続焼鈍後43
0°Cで4分間の適時すJ処理を行ったものの鉄損の劣
化は、同じく第1図にグラフでまとめて示すように、は
とんどみられなかった。
また、第2図には本例の鋼番号2の供試鋼についてスラ
ブ加熱温度を種に変えたときの鉄損との関係をグラフで
示す。スラブ加熱温度が1150℃を越えると鉄11が
著しく太き(なるのが分かる。これは焼鈍材、冷間圧延
まま祠のいずれについても同様であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、0%と鉄損の時効劣化との関係を示゛邊グラ
フ;および 第2図は、スラブ加熱温度と鉄mとの関係を示すグラフ
である。 出願人 住友金属工業株式会社 代理人 弁理士 広 瀬 章 − #I閉 #2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 重量%で、 C: 0.015〜0.080%、St : 0.05
    %以下、Mll: 0.10〜0.40%、 P : 
    0.005〜0.150%、S : 0.015%以下
    、 N : 0.0040%以下、八Q 7 0.00
    5 〜0.040 %、AQ/N:3 以」二、 残部Feおよび付随不純物 から成る鋼組成のスラブを、直送圧延にあっては少なく
    とも900℃以下にまで平均80℃/分以下で徐冷した
    後、また、冷片または700℃以下の熱片を再加熱する
    にあたっては、1150℃以下に加熱後、Ar3変態点
    以下の仕上げ温度で熱間圧延し、次いで再結晶温度以上
    で巻取り、その後、冷間圧延し、連続的に再結晶焼鈍を
    行ったのち、引き続き過時効処理を350〜500℃で
    2〜10分間行うことを特徴とする無方向性電磁鋼板の
    製造方法。
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