JPS6056403B2 - 磁気特性の極めてすぐれたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄損、磁束密度とも極めてすくれたセミプロ
セス無方向性電磁鋼板の製造法に関するものである。

無方向性電磁鋼板はモーターや変圧器の鉄心などに使
用されるが、その製造法によりフルプロセス材とセミプ
ロセス材とがある。

フルプロセス材は鋼板製造者側で１回以上の冷延および
焼鈍を施したものて、いわゆる最終仕上焼鈍まて行なわ
れたものである。一方セミプロセス材は１回以上の冷延
及び必要により焼鈍を鋼板製造者側で行ない、鋼板需要
者側て所定の形状に打抜きや剪断加工後に手取焼鈍を施
し所定の磁気特性を現出させるものである。このセミプ
ロセス材は打抜きや、切断加工による歪が手取焼鈍によ
り除かれかつこ゜の焼鈍で結晶粒の成長などがあること
から、一般にフルプロセス材より鉄損が低い。 ところ
で、最近ではモーター、変圧器等の電気機器は省エネル
ギータイプとすること、高性能化することが要請されて
いる。

このためこ６れらモーター、変圧器の鉄心などに供され
る無方向性電磁鋼板は従来に比して鉄損が低くかつ磁束
密度も高いものが要求される。かかる要求をみたす無方
向性電磁鋼板は使用中に磁気的性質が劣化しない所謂磁
気時効性の少ないことも具備すべき条件の１つである。

磁気時効性を少なくするため、従来は鋼板製造者側にお
いては製造工程中に脱炭焼鈍が行なわれ、一方需要者で
は歪取焼鈍を脱炭雰囲気にて行なつて炭素を出来るだけ
低減している。しかし、製造工程中あるいは需要者側て
脱炭焼鈍を行なうには焼鈍温度、時間、雰囲気の厳格な
管理が要求される作業の面倒さのほかに、しばしば脱炭
焼鈍された製品の磁気特性がばらつくと云う問題がある
。

これは鋼の成分偏析のほかに、脱炭焼鈍て脱炭の程度に
むらが生じ脱炭不足の箇所があつたり、あるいは過度に
脱炭雰囲気にさらされた箇所に内部酸化が生じ、磁気特
性のばらつきおよび磁気時効性のばらつきを惹起するこ
とに起因している。更に鋼板の表面に絶縁皮膜等の表面
処理が施されている場合、歪取焼鈍に際し脱炭雰囲気て
焼鈍しても、脱炭され難く、表面皮膜の性質を損うとい
う問題も生ずる。かかる現状から本発明は歪取焼鈍後の
鉄損値Ｗｌ５ｌ５Ｏが４．０Ｗ／Ｋ９以下（板厚０．５
喘）の低鉄損で歪取焼鈍での雰囲気を中性的にして脱炭
しなくても磁気時効性が殆んどなく、かつ磁束密度Ｂ５
Ｏが１．７０Ｗｂ／イ以上の高磁束密度をもつセミプロ
セ．ス無方向性電磁鋼板の製造法の提供を目的とする。

従来、鉄損が低く磁束密度も優れたセミプロセス無方向
性電磁鋼板の製造方法としては例えば特開昭５１−２１
５１８号公報記載の方法があり、４％以．下のＳｉを含
む鋼を熱間圧延の後、冷間圧延し次いで中間焼鈍をはさ
んで２回以上の冷間圧延を行つて最終板厚とし、次いて
歪取焼鈍を施す製造方法において最終冷間圧延を６５〜
７０％の圧下率で圧延し、次いで７００〜８００℃で歪
取焼鈍を行なう方法が，提案されている。

これは最終冷間圧延の圧下率を６５〜７０％と高くし、
次いて歪取焼鈍温度を低目とした組合せによつて磁気特
性に適した優先方位を形成せしめ、鉄損、磁束密度の改
善を計つたものであるが、中間焼鈍を含む２回以上の冷
間圧延を必須要件とするので製造工程が長くなること、
最終冷間圧延の圧下率が６５〜７０％と高圧下率てある
ため鋼板が硬くなり、その後の剪断加工、打抜加工等の
作業を難しくすると懸念される。本発明はこれまでの製
造法と異なる新規な製造法であつて鉄損値Ｗｌ５ｌ５Ｏ
が４．０Ｗ／Ｋ９以下（板厚０．５Ｗ！ｉの場合）、か
つ磁束密度Ｂ５Ｏが１．７０Ｗｂ／７７１″以上で鉄損
、磁束密度とも優れ、歪取焼鈍において・脱炭させなく
ても磁気時効性の殆んどないセミプロセス無方向性電磁
鋼板の製造方法を提供するものであつてその要旨とする
ところは連続鋳造により製造されたＣ：０．００５％以
下、Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｓ：０．０１０％以下、
Ｐ：０．０８０％以下、及ひＡｌ：０．１５％以上を含
むかまたはＡ１：０．００５〜０．１％、Ｂ：０．００
１０−０．００５０％を含む電磁鋼スラブを熱間圧延し
、その後８００′Ｃ以上て熱延板焼鈍し、次いで冷間圧
延し、８００′Ｃ以上の温度で２分以内の高温短時間焼
鈍を行ない、次いでスキンバス圧延し、打抜き、剪断加
工後、歪取焼鈍を行なうことを特徴とする磁気特性の極
めてすぐれたセミプロセス無方向性電磁鋼板の製造方法
にある。

以下本発明を詳細に述べる。

セミプロセス電磁鋼板の鉄損がフルプロセス材より低い
のは、冷延し、焼鈍し、次いて約１〜８％のスキンバス
圧延したものを、打抜き、剪断加工の後、歪取焼鈍して
歪除去と結晶粒を大きくしたことによると考えられる。

しかし、スキンバス圧延を行うと磁束密度は高くないと
云う問題がある。一方、磁束密度の改善を計るには最終
冷間圧延の圧下率を４０％以上に高くする方法があるが
、これによると前記の問題がある。

また焼鈍温度を低目に抑えて磁束密度を改善する試みが
あるけれども、これでは鉄損が低くならないと云う問題
がある。この相反する問題を解決し、鉄損が低くかつ磁
束密度も優れたものを製造するために、成分を含めた製
造法全般にわたつて検討したところ、Ｃを０．００５％
以下の極低炭素含有量とし、Ｓを低減した０．３〜２．
０％Ｓｉを含む電磁鋼スラブを熱間圧延した後、熱延板
焼鈍を８００℃以上で行ない−、次いで冷延後、８００
′Ｃ以上２分以内の高温短時間焼鈍し、スキンバス圧延
し、歪取焼鈍を行なうと、鉄損値Ｗｌ５ｌ５Ｏが４．０
Ｗ／Ｋ９以下で磁束密度Ｂ５Ｏが１．７０Ｗｂ／ｄ以上
の鉄損、磁束密度ともすぐれたセミプロセス無方向性電
磁鋼板が製造されることを見出した。

その際中性雰囲気を用いて脱炭しない歪取焼鈍をしても
磁気時効性が殆んどなくまた磁気特性のばらつきのない
ものが製造される。ここでの中性雰囲気とは乾燥Ｎ２、
あるいは少量例えば３〜１０％のＨ２を加えた乾燥Ｎ２
や、ＨＮＸガス、ＤＸガスである。本発明に従つて得ら
れた電磁鋼板が鉄損、磁束密度ともすぐれている理由は
、現在まての研究では明らかでないが、極低炭素電磁鋼
用熱延板を８００゜Ｃ以上で熱延板焼鈍するとすぐれた
磁気特性を発現する結晶集合組織が形成されること、又
成分を限定したことにより、冷延後の高温短時間焼鈍で
比較的大きな結晶粒が得られること、更にスキンバス圧
延することで歪取焼鈍後の再結晶集合組織が改善される
こと、かつ脱炭雰囲気で焼鈍しないため内部酸化が殆ん
どない等多くの要因の総合効果であろうと推察される。

Ｃは磁気特性を劣化させる成分で、その含有量が多いと
鉄損を高くし、また磁気時効の原因となる。

本発明では鉄損が抵くかつ磁束密度の高い高級グレード
の電磁鋼板の製造を目標とするので０．００５％以下と
する。なお磁気時効を完全に防止するにはＣＯ．ＯＯ３
％以下が好ましい。本発明の鋼は極低炭素てあるから、
その後の焼鈍工程で積極的な脱炭は必要でなく、さらに
スキンバス圧延前の焼鈍は短時間でよい。

歪取焼鈍において脱炭の必要がないこと及びＣが非常に
低いことて焼鈍時間を大巾に短縮することができるはか
りでなく、焼鈍雰囲気を中性とすることができるため内
部酸化も生せす、磁気特性が安定してかつすぐれている
。Ｓ１は所要の磁気特性を得るために含有されるもので
、少なくとも０．３％以上は必要であり、これ以下では
鉄損が高くなる。

一方、本発明ではセミプロセス無方向性電磁鋼板を対象
としているので低コストとすることおよび作業性の面か
ら上限は２．０％とする。Ｓは鉄損を劣化させるので、
の含有量は０．０１０％以下に少なくする必要がある。

これ以上であると所要の磁気特性が得られない。Ｐは鉄
損および磁束密度の両方を劣化させるので鋼板の硬度調
整に添加される程度を上限とし０．０８０％以下に規制
する。

Ａｌは脱酸のために必要な成分で、また磁気特性を改善
する作用もあるのて０．１５％以上含有させる。

ただしＢを０．００１０〜０．００５０％含有させたと
きはＡＩ含有量は少なくてよく、酸可溶性Ａ１として０
．００５〜０．１％含有される。この含有量範囲内であ
れば脱酸は十分になされ、また磁気特性も改善される。
Ａ１及びＢを前記の如く含有させるのは、本発明の対象
とする電磁鋼はＮが０．００７０％を越えない程度含ま
れているので、該Ｎの磁性に及ぼす有害性を除去するた
めである。

Ｍｎは本発明では規制成分でないけれども熱間圧延時の
脆化割れ防止のために通常０．１〜０．５％含有せしめ
る。

溶製後連続鋳造された前記成分からなるスラブは、次い
て常法により熱間圧延される。

熱間圧延した後、熱延板焼鈍を行なう。

この熱延板焼鈍は鉄損を低減し、かつ磁束密度を高める
作用があり、このために８００℃以上の温度で焼鈍する
。この焼鈍工程において、本発明の対象鋼は極低炭素鋼
であるから積極的に脱炭する必要はなく、例えばＮ２あ
るいはＮ２に少量のＨ２を加えた雰囲気にて行なうのが
良い。また熱延板の捲取温度を利用した自己焼鈍も熱延
板焼鈍と同様な効果を有する。次いて冷間圧延した後は
高温短時間焼鈍する。

この焼鈍は本発明の重要な要件てあつて、高温短時間の
焼鈍により鉄損が低くかつ磁束密度の高いすぐれた磁気
特性が得られる。これを第１図を参照してさらに詳細に
述べる。

この図は高温短時間焼鈍が歪取焼鈍後の製品の鉄損およ
び磁束密度に及ほす影響を示す一実験結果てあり、この
供試材の鋼成分はＣ：０．００２％、Ｓｉ：０．５０％
、Ｓ：０．００５％、Ｐ：０．０４８％、ＳＯｌ，Ａ］
：０．０２１％、Ｂ：０．００２６％、Ｎ：０．００３
３％てあり、熱延板焼鈍を９００′Ｃで行ない、次いで
冷間圧延し、高温短時間焼鈍を行ない、４，１０，１５
％のスキンバス後７５０℃の５％Ｈ２を含む乾燥Ｎ２中
で歪取焼鈍を行つたものである。この図からも明らかな
如く、鉄損をＷｌ５ｌ５Ｏて４．０Ｗ／Ｋｇ以下と低く
し、かつ磁束密度をＢ５Ｏで１．７Ｗｂ／Ｒｌｌ以上と
高くするには８００℃以上の温度て焼鈍する必要がある
。

焼鈍温度が低くなると磁束密度は向上するが鉄損は高く
なる。また焼鈍時間は長くしてもその効果はなく、生産
能率の低下、コスト高を招くので２分以内とする。とこ
ろで従来のセミプロセス材の鉄損を低くする技術として
、冷間圧延後の焼鈍を比較的低い温度、例えは７００℃
近傍或はそれ以下で行ない、次いで１〜４％の比較的圧
下率の低いスキンバス圧延により歪を与え、歪取焼鈍に
よつて前記歪エネルギーを利用して結晶粒を大きくし鉄
損を低下せしめると共に脱炭する方法がある。

これに対して本発明ては、極低炭素化しかつＳ量を低く
規制し、Ａ１又はＡ１とＢを含有せしめた鋼を、冷延後
に高温短時間焼鈍することにより結晶粒を大きくし、こ
の大きな結晶粒に適した圧下率約４〜１５％のスキンバ
ス圧延を行なうことにより、歪取焼鈍後の鉄損を低く、
かつ磁束密度を高くせしめるものである。

本発明によれば高温短時間焼鈍後にＡＳＴＭＮＯｌＯ（
×１００）より小さな結晶粒が存在せず、すべてが大き
な結晶粒となる。歪取焼鈍では鋼板を積極的に脱炭させ
る必要がないため、雰囲気は前記中性雰囲気でよく、鋼
板の内部酸化が殆んど生じず磁性の優れたものが得られ
る。焼鈍温度は通常７００〜８５０℃の範囲が用いられ
る。実施例 第１表に示す鋼成分からなる電磁鋼スラブを第２表の条
件で製造し７５０℃、２時間（均熱）の歪取焼鈍（雰囲
気は５％のＨ２を含む乾燥Ｎ２）後、磁気特性を測定し
た。

Ｃが高い場合（鋼２）、熱延板焼鈍を省略した場合（＃
１５ｂ）、焼鈍温度が低い場合（鋼１ｂ，４ｂ）、或は
スキンバス圧延を行わない場合（鋼３ｂ）は鉄損或は／
及ひ磁束密度が劣つておソー方本発明の方法によれば鉄
損が低くかつ磁束密度の高く磁気特性の優れたものが得
られる。以上詳述した如く、本発明によると鉄損が低く
かつ磁束密度の高いセミプロセス無方向性電磁鋼板が安
定して製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は高温短時間焼鈍が磁束密度、鉄損に及ぼす影響
を示す図てある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造により製造されたＣ：０．００５％以下、
   Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：
   ０．０８０％以下、Ａｌ：０１５％以上を含む電磁鋼ス
   ラブを、熱間圧延した後、８００℃以上の温度で熱延板
   焼鈍し、次いで冷間圧延し、８００℃以上の温度で２分
   以内の高温短時間焼鈍を行ない、次いでスキンパス圧延
   し、打抜き、剪断加工後、歪取焼鈍を行なうことを特徴
   とする磁気特性の極めてすぐれたセミプロセス無方向性
   電磁鋼板の製造方法。 ２ 歪取焼鈍の雰囲気は、脱炭、滲炭、酸化および窒化
   をおこさない中性雰囲気である特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 連続鋳造により製造されたＣ：０．００５％以下、
   Ｓｉ：０．３〜２．０％、Ｓ：０．０１０％以下、Ｐ：
   ０．０８０％以下、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｂ：
   ０．００１０〜０．００５０％を含む電磁鋼スラブを、
   熱間圧延した後、８００℃以上の温度で熱延板焼鈍し、
   次いで冷間圧延し、８００℃以上の温度で２分以内の高
   温短時間焼鈍を行ない、次いでスキンパス圧延し、打抜
   き、剪断加工後、歪取焼鈍を行なうことを特徴とする磁
   気特性の極めてすぐれたセミプロセス無方向性電磁鋼板
   の製造方法。 ４ 歪取焼鈍の雰囲気は、脱炭、滲炭、酸化および窒化
   をおこさない中性雰囲気である特許請求の範囲第３項記
   載の方法。