JPS619520A - 高抗張力無方向性急冷薄帯の製造方法 - Google Patents

高抗張力無方向性急冷薄帯の製造方法

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JPS619520A
JPS619520A JP12730284A JP12730284A JPS619520A JP S619520 A JPS619520 A JP S619520A JP 12730284 A JP12730284 A JP 12730284A JP 12730284 A JP12730284 A JP 12730284A JP S619520 A JPS619520 A JP S619520A
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JP
Japan
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weight
tensile strength
thin strip
rapidly
high tensile
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Pending
Application number
JP12730284A
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English (en)
Inventor
Satoshi Goto
聡志 後藤
Hiroshi Shishido
宍戸 浩
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
    • C21D8/1205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties involving a particular fabrication or treatment of ingot or slab
    • C21D8/1211Rapid solidification; Thin strip casting

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Continuous Casting (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】 (技術分野) 本発明は、高抗張力を有しかつ高周波鉄損の低い高抗捕
力軟磁性急冷薄帯の製造方法に関するものである。
(従来技術) 従来、電動機の回転子は主として電磁鋼板を積層したも
のが用いられている。必要とされる回転子の回転数は、
規行では高々10万rpm以下で、回転子の素材として
は磁気特性が優れた高級無方向性けい素鋼板が主として
用いられてきた。
最近電動機の高速回転が必要とされ、その回転数は20
〜30万ppmあるいはそれ以上を要請されるようにな
った。電動機の回転子が20〜30万ppmの高速回転
すると、回転子に加わる遠心力が増大し材料が破壊する
危険がある。回転時の遠心力による応力を第1図を参照
して見積もると以下のようになる。すなわち、第1図に
示す形状の円板が回転した場合、円板の外周方向に加わ
る応力Fは以下のように表わせる。
ここで、γは材料密度、r工は円板外径、r2は円板内
径、Wは角速度、gは重力加速度、mはポアソン比であ
る。従って、円板に加わる応力は外径および回転数の二
乗に比例する。このように電動機が高速回転化すると、
回転子に加わる応力は相当大きくなり、場合によっては
100kg/ll1m2を越えるような高い抗張力材料
も必要とされる。
他方、電動機の回転子は軟磁′気特性の優れていること
が重要である。特に高速回転の場合の回転子は、高周波
特性の優れていることが必要とされる。回転子の回転数
(N)と周波数(f )との関係は次式で表わされる。
ここで、Pは極数、Sは滑りである。従って、20〜3
0万rplの回転数の場合は、数K)tz〜数10K 
)fzの周波数範囲で鉄損の低い軟磁性材料を用いなけ
ればならない。
一般に、機械的強度と軟磁気特性は相反することが知ら
れている。すなわち機械的強度を増加させる方法として
は、合金添加による固溶体強化、合金添加または熱処理
による析出強化、細粒化強化、組織強化および加工強化
などがあるが、軟磁気特性は劣化する場合が多い。また
、磁壁移動を容易にして軟磁性を向上させるため、結晶
粒の粗大化や転位、析出物、介在物をできるだけ減少さ
せる方法がとられるが、これは機械的強度や張力を減少
させる方法となっている。さらにまた、例えばKS鋼、
+ M K鋼などは機械的に高強度であるが、硬磁性材
料であり脆性が大きい欠点がある。
従来のけい素鋼板は、熱間圧延および中間焼鈍を含む冷
間圧延によって製造され、さらに高品質のものはより複
雑な圧延、焼鈍工程になるため、製造コストは非常に高
くなっている。また、脆性が大きいため、従来の圧延技
術では3.5重量%以上の3iを含有する素材について
は工業的規模での製造は不可能な欠点があった。
上述した各方法に関する研究の結果、本発明者らは急冷
凝固法を用いた直接製板による固溶体強化法あるいは細
粒化強化法が、軟磁気特性を損なわず靭性も劣化させな
い方法であることを見い出した。
(発明の目的) 本発明の目的は、急冷凝固法による直接製板法を用いて
、高周波特性が良好で高抗張力を有する材料を容易かつ
低コストで製造する方法を提供しようとするものである
本発明の他の目的は、機械的強度と軟磁気特性の相反す
る性質を兼ね具えた、磁束密度で850≧1.5T 、
鉄損でW +o /   <’ 150W / kgを
示し、さらに抗張力が50kg / nn+2以上を示
す高抗張力無方向性急冷薄帯の製造方法を提供しようと
するものである。
(発明の構成) 本発明は、3i  2.5〜1.0重量%と、Ti  
O,05〜 3.0重量%、 W  0.05〜3.0重量%、 MO0,05〜3.0重量%、 Ni0.1〜20.0重量%および Aβ 0.5〜13.0重量% のうちから選ばれる1種または2種以上を1.0〜20
.0重量%の範囲において含有する溶鋼を、冷却面が高
速で更新移動する冷却体上に連続して供給し、急冷凝固
させて薄帯化したのち、得られた薄帯を10〜90%の
圧下率で温間または冷間圧延して最終板厚とし、さらに
仕上げ焼鈍を施すことを特徴とするものである。
従来のけい素鋼板は脆性が大きいため、従来の圧延技術
では3.5重量%以上の3iを含有する素材については
工業的規模での製造は不可能であったが、上記急冷凝固
法を用いると3.5重量%以上の3iならびにW、Mo
 、Ti 、Mn 、Ni 。
Anを上記範囲内で加えても容易に薄帯化することがで
き、またひき続いて温間あるいは冷間圧延を施して必要
な板厚に調整することができる。
(実施例) 以下本発明を図面を参照して詳細に説明する。
本発明の急冷薄帯を造るには、まずSiを2.5〜7.
0重量%と、7i0.05〜3.0重量%、WO005
〜 3.0重量%、1ylo  0.05〜3.0重量
%、Mn  O,1〜11.5重量%、Nj0.1〜2
0.0重量%、/10.5〜13.0重量%のうちから
選ばれる1種または2種以上の合計1.0〜20.0重
量%とを含み、残部実質的にFeの適当量を溶解する。
次に30kgの溶湯を双ロール法により急冷凝固し、例
えば厚さ0.15IllIllの薄帯を得る。得られた
薄帯に10〜90%・の圧下率で温間(100℃〜60
0℃)あるいは冷間圧延を施して所望の板厚(0,02
IlllD〜0.351)とした後、例えば950℃、
10分間で仕上焼鈍を施して所望の高抗張力無方向性急
冷薄帯を得る。さらにその性質を調べるため、焼鈍後の
薄帯の鉄損(W +、/1000 )をエプスタイン法
により測定する。
さらに、抗張力はJISI号試験片を用いて測定する。
第2図は、3重量%3i−Fe合金にW、MO。
Ti、Mn、Ni、AJ!をそれぞれ添加して得た板厚
0.121111の薄帯の添加元素量と鉄損(W10/
1oo。)との関係を示す図であり、第3図は同じく添
加元素量と抗張力との関係を示す図である。第2図およ
び第3図から、3%3i−FeにTi、W、M0.Mn
、Niを添加スルト、抗張力が増大するとともに鉄損は
劣化することがわかった。また、Si量を変えて同様の
実験を行なった結果から、鉄損劣化を防ぐためには5i
ffiをさらに上げればよいことがわかった。
次に成分範囲の限定理由について説明する。
Siは2.5重量%より少なくなるとγ→α相変態をお
こし、電磁特性が著しく劣化するとともに機械的にも脆
性が大きくなる。また電気抵抗が低下し、高周波鉄損が
増大する。逆に7重量%を越えると、急冷凝固した後で
も脆性が極めて大きくなり、生産性が悪くなる。さらに
磁束密度も低下する。W、MO、r;はそれぞれ0.0
5重量%より少ない場合高抗張力は期待できない。逆に
3.0重量%より多くなると磁気特性が劣化する。N1
は0.1重量%より少量であると高抗張力は期待できな
い。逆に20重量%より多量に添加するとα→γ相変態
をおこし、非磁性γ相の割合が増加して磁気特性が著し
く損われる。Mnは0.1%より少ないと抗張力を高め
る効果はほとんどない。また、11.5重量%より多く
なるとα→γ変態をおこし、非磁性γ相が増加して磁気
特性が著しく劣化すると同時に脆性が非常に大きくなる
。Anは0.5重量%より少量であると高抗張力は期待
できない。
逆に13重量%より多量であると熱処理等の方法では規
則格子を形成し著しく脆くなり取り扱いが困難となる。
次に板厚と仕上げ焼鈍について説明する。液体急冷法で
は、例えば使用するロール材質、ロール回転数、ノズル
形状などを適当に選ぶことによって0.02〜0.5m
mの厚さの薄帯を得ることができる。続いて10〜90
%の圧下率で温間あるいは冷間圧延を施すことにより、
加工強化して必要な抗張力が得られる。この圧下率は1
0%以下では効果がなく、また90%以上では圧延が困
難となる。さらに板厚については、本発明では高周波鉄
損を下げる必要があるため最終板厚は0.35m1ll
以下が望ましい。仕上焼鈍は700〜1300℃の範囲
とする。その理由は、700℃以下では目的とする磁気
特性を得るのに長時間かかり、1300℃以上ではそれ
以上焼鈍しても結晶粒の大きさがほとんど変化しないこ
とや、■業的規模ではコストが極めて高くなるためであ
る。
以下、本発明の実施例について説明する。
11九二 3.0重量%5i−Fe合金に対し、各種副成分を添加
した溶湯から双ロール法により0.2111111厚さ
の薄帯を得た。これらの薄帯に50%の冷間圧延を施し
た後、1000℃で1分間の仕上焼鈍を行なって試料を
得た。また、比較材として副成分を添加しない3.0重
量%si −Feを従来の熱間圧延と冷間圧延によって
作成した試料も準備した。各試料に対して、鉄損(W1
o/1ooo)をエプスタイン法により測定し、抗張力
をJISI号試験片により測定し、さらに磁束密度B5
0を測定した。第1表本発明の高抗張力無方向性急冷薄
、帯の製造方法によれば、急冷凝固法により相反する性
質である鉄損の低い軟磁気特性と高抗張力とを兼ね具え
る材料を、容易かつ低コストで得ることができる。また
、本発明の製造方法で作られた材料は上述したように高
抗張力と軟磁気特性とを有するため、高速回転が必要な
電動機の回転子や磁気軸受等の部材に好適に用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は円板が回転した場合の外周方向に加わる応力F
を計算するための線図、 第2図は3重量%−Fe合金の磁性(鉄損)に及ぼす添
加元素の影響を示す図、 第3図は3重量%−Fe合金の抗張力に及ぼす添加元素
の影響を示す図である。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、Si 2.5〜7.0重量%と、 Ti 0.05〜3.0重量%、 W 0.05〜3.0重量%、 Mo 0.05〜3.0重量%、 Ni 0.1〜20.0重量%および Al 0.5〜13.0重量% のうちから選ばれる1種または2種以上を 1.0〜20.0重量%の範囲において含有する溶鋼を
    、冷却面が高速で更新移動する冷却体上に連続して供給
    し、急冷凝固させて薄帯化したのち、得られた薄帯を1
    0〜90%の圧下率で温間または冷間圧延して最終板厚
    とし、さらに仕上げ焼鈍を施すことを特徴とする高抗張
    力無方向性急冷薄帯の製造方法。
JP12730284A 1984-06-22 1984-06-22 高抗張力無方向性急冷薄帯の製造方法 Pending JPS619520A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5084112A (en) * 1988-07-12 1992-01-28 Nippon Steel Corporation High strength non-oriented electrical steel sheet and method of manufacturing same
WO1993013231A1 (en) * 1991-12-27 1993-07-08 Nippon Steel Corporation Non-oriented electromagnetic steel sheet having very good magnetic characteristics and method of manufacturing the same
US9637812B2 (en) 2009-09-03 2017-05-02 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Non-oriented electrical steel sheet

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WO1993013231A1 (en) * 1991-12-27 1993-07-08 Nippon Steel Corporation Non-oriented electromagnetic steel sheet having very good magnetic characteristics and method of manufacturing the same
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