JPS608294B2 - 磁気特性の安定した無方向性珪素鋼板 - Google Patents

磁気特性の安定した無方向性珪素鋼板

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JPS608294B2
JPS608294B2 JP55002105A JP210580A JPS608294B2 JP S608294 B2 JPS608294 B2 JP S608294B2 JP 55002105 A JP55002105 A JP 55002105A JP 210580 A JP210580 A JP 210580A JP S608294 B2 JPS608294 B2 JP S608294B2
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美明 下山
重信 古賀
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【発明の詳細な説明】 この発明は高級無方向性珪素鋼板に係わり「詳しくはC
:0.015%以下、酸可溶AI(以下Sol山という
):0.08%以下でSiを1.5〜3.5%含む鋼に
、Bを含有N量とのバランス比で含有させ、かつ希±類
元素を含有させて磁気特性の優れた無方向性珪素鋼板に
関する。
軟磁性材料としての珪素鋼板には結晶学的に所謂(11
0)(001)で示される再結晶集合組織、即ち圧延面
に110面をもち、圧延方向に001方向が揃った組織
をもつ一方向性珪素鋼板と、方向性がそれほど問題とな
らない無方向性珪素鋼板とがあり、各々その磁性、機械
的性質、価格等の特性に応じて電気機器の鉄芯材料等に
使用されている。
例えば一方向性珪素鋼板は圧延方向別ち001方向が極
めて磁化容易な方向であり、鉄損値も極めて低く且つ透
磁率が高い優れた磁気特性をもっているので価格が高い
にもか)わらず、主として大容量の変圧器、ポールトラ
ンス等に使用されている。一方無方向性珪素鋼板は珪素
含有量が殆んど零のものから約1.5%以下の所謂低級
無方向性珪素鋼板と、珪素含有量が1.5%以上の所謂
高級無方向性珪素鋼板とがあり、方向性が余り問題とな
らない位に小さいという特徴と、価格が比較的安いこと
により小型電動機、中型変圧器から中〜大型の回転機等
に広範囲に使用されている。
無方向性珪素鋼板に要求される特性は主に鉄損が低いこ
とである。
鉄損は主にヒステレシス損と渦流損とからなる。ヒステ
レシス損は無方向性珪素鋼板の場合、主に結晶粒径を大
きくすることによって減少し、又渦流損は鋼の固有抵抗
を高めること、即ちSi等の合金元素の添加によって減
少するものである。結晶粒径を大きくする一つの方法は
焼鈍を高温長時間行うことであるが、経済的に不利であ
る上無方向性珪素鋼板は通常達続焼鎚法であるから短時
間暁錨となり実行はむづかしい。
結晶粒の成長を阻害する原因として介在物、析出物等分
散相が関係していることは良く知られており、これらの
サイズ、分散状態が重要で、一般に微細なものが多いの
は結晶粒成長に良くないとされている。
これらの分散相として無方向性珪素鋼板では各種酸化物
、例えば山203、Si02など、又各種の硫化物や窒
化物、例えばMnSやAINなどが挙げられる。このう
ち酸化物は製鋼段階で脱酸生成物として凝集浮上されれ
ばよく、又鋳型への注入時の酸化を防止すればよく、最
近の製鋼技術の進歩により問題は少くなった。硫化物に
関しては製鋼段階で脱硫を徹底して行うと同時に、Mn
等を適当量含有させ熱間圧延に先立って行うスラブ加熱
において、加熱温度を比較的低温に保持することでMh
Sを結晶成長に対して無害な形態とする方法が広く行わ
れておりはゞ問題はない。
窒化物についてはまず製鋼段階で窒素を出来るだけ低く
すればよいが、珪素鋼中の窒素レベルを安定してIQ岬
以下とすることは困難で、通常3の風前后含まれている
この窒素と脱酸に使用するAIや珪素合金に附随して入
る山とが結合してAINを形成し、N含有量が0.00
5%〜0.15%では結晶成長に有害な形態となるため
、珪素含有量が約1.0〜1.5%以下の低級無方向性
珪素鋼板では、脱酸に使用するAIを出来るだけ少くし
て、AIO.005%以下となるようにし、又Siを1
.0〜1.5%以上含む高級な無方向性珪素鋼板では、
山を0.15%以上含有させてスラブ加熱時にNNを結
晶成長に対し無害な形態として析出するようにAI含有
量のコントロールが行われている。
しかるにこれらの方法による場合前者では、脱酸不足に
よる製鋼上のトラブルや鋼板に癖を発生するという問題
があり、後者では高価なAIを大量使用するためのコス
トアップを余儀なくされていた。
製鋼の脱酸を安定させAI多量添加によるコストアップ
をさげる方法として、先に本出願人はボロソを添加する
方法を特磯昭3一72097号及び特磯昭53−120
43y号で提案している。
このボロンを添加する方法によって安価に且つ鉄損値の
優れた無方向性珪素鋼板の製造に成功したが、Cが0.
015%以下の極低炭素城においては磁気特性に若干の
バラッキが散見されたので、その点を解決すべく更に研
究を重ねた結果、ボロンと希士類元素例えばセリウムの
共存が一層の鉄損値の低下と、特に極低炭素域における
磁気特性の安定に効果のあることが判明した。この点に
ついて詳述する。
Cが0.015%以下の極低炭素城における窒化物の析
出挙動を詳細に研究した結果、Sil.5%以上、特に
2.0%以上含む鋼でCが0.010%以下では熱延板
で窒化物として析出するN量が第1図に示す如く少ない
ことが見出された。
第1図は全窒素に対する窒化物析出割合(%)とSi含
有量(%)との関係をグラフで示している。
試料の化学成分はC<0.010%トSol.MO.0
08〜0.050%、Nく0.005%「BO.001
0〜0.0050%である。即ちこの熱延板での窒化物
析出不足が極低炭素域で鉄損値が変動する原因と推定さ
れた。
そこで種々実験・研究を行ったところ極低炭素−低So
IAI−珪素鋼に、Bを含有N量と一定の範囲内でバラ
ンスさせて含有させ、かつ徴量の希土類元素を共合させ
ることにより、鉄損値に若干のバラッキを生じる傾向が
あったものを解消し、磁気特性を安定化させることをつ
きとめこの発明をなしたものである。
そしてこの発明の要旨はC:0.015%以下、好まし
くは0.010%以下、Si;1.5〜3.5%、Mn
:0.05〜1.0%、SoIAI:0.005〜0.
08%、S:0.015%以下「 0:0.010%以
下〜 N:0.005%以下、B:B/Nで0.4〜2
.0、希±類元素:0.001〜0.020%、残部鉄
および不可避的不純物からなる磁気特性の安定した無方
向性珪素鋼板にあり、鉄損の低い高級無方向性珪素鋼板
が製造される。
次に本発明を詳細に説明する。本発明の電磁材料として
の鋼は電気炉、平炉、転炉等の鋼精錬炉で溶製され、更
に必要に応じて真空精錬炉で精錬を行い、C含有量を0
.015%以下とし、これに必要なAI,Si,Mn,
B,希土類元素等が添加される。
まずCは0.015%以下に制限される。
Cは磁気特性および磁気時効に悪い影響をもたらすため
後工程でも脱炭するが、0.015%以上の含有量は脱
炭所要時間を長びかせ経済的に不利となる。Siは所要
鉄損レベルに応じて含有されるが、3.5%を超えると
冷延性が悪くなり、又1.5%以下では後記する希±頚
元素を添加しなくても所要特性を満足させることが出来
るので1.5〜3.5%とする。山は鋼の脱酸の為に含
有させるが、Sol山0.005%未満では脱酸が不充
分であり、鋳造時のトラブル、成品のへケー癖の増加等
の問題を生じ、またB、希士類元素の歩蟹を悪くするの
で0.005%以上必要であり、一方AI含有量が多く
なるとコスト上昇を招くとともにB、希±類元素の添加
効果が薄らぐので0.08%以下とする。
好ましい含有量は0.015〜0.050%である。M
nは熱間圧延での脆性割れを防ぐためと、前記AI含有
量の低下による鋼の固有抵抗を補って鉄損を低下させる
ように0.05%以上含有させる。
一方多過ぎると磁性を害するため上限を1.0%とする
。Sは磁性に有害であるので0.015%以下とする。
望ましくは0.007%以下である。0は一般に磁気特
性を劣化させると共に添加されるB、希土類元素の無用
な消費を招くので0.010%以下とする。
Nは0.005%を越えると磁気特性が劣化し、又後記
するBの含有量が増え経済的にも不利となるから上限を
0.005%とする。
Bは鋼中の含有N量と重量比で一定範囲内になるように
含有されるもので、Bと含有Nの重量比B/Nで0.4
〜2.0の範囲内に含有される。
B/Nが0.4〆下および2.0以上では鉄損が増える
ので前記の如く規定した。後記の希土類元素と共存のも
とで鉄損を低くするうえで好ましいB/Nの範囲は0.
6〜1.5である。希±頚元素は前記Bとともに重要な
元素で、極低炭素−低SoINの珪素鋼に若干みられる
磁気特性のばらつきを防止するために0.001%以上
必要であり、一方含有量が0.020%を超えると介在
物の量が増え磁性の劣化を招くので、0.001〜0.
020%と規定する。
希土類元素であるCeをBとともに極低炭素−低SoI
AIの珪素鋼に共存させ、鉄損値を調査した結果を第2
図に示す。
この調査した鋼はC:0.003〜0.008%、So
IN:0.005〜0.0080%、Si:2.2%含
有していた。
図中x印 B(ボロン) 添加せず △ B/N O.4未満父は2.0超○ B/N
O.4〜2.0を示す。
この図から明かなように、Bを8/Nで0.4〜2.ぴ
含有し、かつCeも含有したものは鉄損値が低い。
ことにCeo.001〜0.020%程度を含有したも
のは鉄指値が小で磁気特性がすぐれている。このBとC
eの共存効果はC含有量が約0.005%以下の極低炭
素材に強く認められる。一方Ceのみを含有したものあ
るいはBのB/Nでの含有量が0.年末満または2.0
超のものは鉄損値が高くなっている。
この希土類元素とは原子番号57〜71の金属形の混合
物のことであり、一般に比較的安価に使用されているミ
ツシュメタルは約50%のセリウムを含有し、残りは主
としてランタンおよびネオジムである。
好ましくはCeがよい。希士類元素の添加は脱酸が充分
になされ成分調整がほゞ完了した時点で行うのが有効で
ある。
本発明は上記の成分に調整された溶鋼を連続鋳造により
鋼スラブとするか或は鋳型にて鋼塊に鋳造し分塊圧延に
て鋼スラブに形成される。連続鋳造スラブをサィジング
圧延した鋼スラブでもよい。この鋼スラブは加熱炉で通
常1050〜1250ooの範囲で加熱され、厚み1.
5〜3.0肋程度に圧延される。
熱延板は表面酸化層を除去された後袷間圧延により所定
の成品厚みにまで圧延される。また熱延板を暁鈍しても
良く、中間暁錨をはさむ二回冷延工程によることも、こ
れらを粗合せてもよい。冷延板は連続暁鎚を行い、表面
に絶縁被膜を塗布され成品となる。上記熔製鋼の塊成化
及びこの塊成鋼の加工は上記した如く本発明の目的を逸
脱しない範囲内において任意に選ぶことが出来る。
実施例 1 転炉で溶製し真空脱ガス槽で精錬し、蓮銭によりスラブ
とした第1表の成分鋼スラブを、加熱炉で115000
に加熱し、これを2.3側の厚さに熱間圧延し、必要に
応じて熱延板を900qoの温度で焼鈍し、酸洗後袷間
圧延によって厚さ0.5肌に圧延后、6硯砂間9000
0又は950qCの温度で暁鈍を行った。
ェプスタィン試験片による磁性を第2表に記す。ム・− 2 (注)TはTESLAを示す。
第3表 実施例 2 実施例1の内からC含有量の非常に低い試料No.3と
No.11について各20試料ずつ熱延板を酸洗袷延し
、板厚0.5肋とし、900こ○×6硯砂の嘘鈍を行い
、鉄損値の平均値及びばらつきを求めた。
分析値と鉄損の平均値及び試料標準偏差を第3表に併記
した。第3図に鉄損値の頻度分布を試料3(白)と試料
11(ハッチ引)について示した。実施例1、実施例2
の結果よりも明らかな如く本発明によると鉄損が低く、
かつその偏差も少ない無方向性珪素鋼板が製造される。
【図面の簡単な説明】
第1図はSi含有量と全窒素に対する窒化物析出割合と
の関係グラフ、第2図はCe含有量と鉄損値との関係グ
ラフ、第3図は鉄損値の頻度分布図を示す。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.015%以下、Si:1.5〜3.5%、
    Mn:0.05〜1.0%、酸可容Al:0.005〜
    0.08%、S:0.015%以下、O:0.010以
    下、N:0.005%以下、B:B/Nで0.4〜2.
    0、希土類元素:0.001〜0.020%残部鉄およ
    び不可避的不純物からなる磁気特性の安定した無方向性
    珪素鋼板。 2 C:0.010%以下を含有する特許請求の範囲第
    1項記載の磁気特性の安定した無方向性珪素鋼板。
JP55002105A 1980-01-14 1980-01-14 磁気特性の安定した無方向性珪素鋼板 Expired JPS608294B2 (ja)

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