JPH01227A - 高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法に係わ
り、高速回転機用の低鉄損で強度の高い磁性材料および
電磁開閉器用の耐摩耗性に優れた磁性材料として好適な
ものを製造する方法に関する。

（従来の技術） 従来、回転機器に要求されていた回転数は、高々１０万
ｒｐ−程度であり、ローター（回転子）用材料には積層
された電磁鋼板が用いられてきた。

最近、２０〜３０万ｒｐ■もの超高速回転が要求される
ようになり、ローターに加わる遠心力が、電磁調板の強
度を上回る可能性が出てきた。

このため超高速回転機には、通常、電磁鋼板の代わりに
充分な強度を持つ鋳鋼型のソリッドローターが使用され
る。しかし、この場合、鋳鋼ブロックからローターを削
り出すという複雑な加工工程が必要になるためコストが
高く、しかも積層タイプに比べ渦電流損失が大きく、電
動機の効率が著しく低下するという問題が生じている。

また、電磁開閉器はその用途上、使用するにつれ接触面
が摩耗するため、磁気特性だけでなく耐摩耗性の優れた
磁性材料が望まれる。

このようなニーズに対応して、最近では高抗張力を有す
る無方向性電磁鋼板について検討され、いくつか提案さ
れている０例えば＼・特開昭６０−２３８４２１号公報
は、Ｓｔを３．５〜７．０％と高め、さらにＭｎ　：　
０．１〜１１．５％、Ｎｉ：０．１〜２０．０％、Ｃｏ
　：　０．５〜２０．０％、Ｔｉ：０．０５〜３．０％
、Ｗ：０．０５〜３．０％、Ｍｏ：０．０５〜３．０％
、Ａｌ：０．５〜１３．０％の固溶体強化成分の１種ま
たは２種以上を１．０〜２０．０％含有させたスラブを
素材とし、熱延後、熱延板に１００〜６００℃の温間圧
延を繰返して最終板厚に圧延し焼鈍し、抗張力が５０ｋ
ｇ／ｍ”以上の高抗張力無方向性電磁鋼板を製造する方
法である。

これは圧延の困難な高Ｓｔ含有量としているので、面倒
な温間圧延を必須としているが、圧延時に板破断の発生
が多くなる恐れがあり、生産性の低下、歩留りの低下を
もたらすなど改善の余地がある。

特開昭６１−８４３６０号公報ではＮｉ：８〜２０％、
Ｍｏ　：　０．２〜５．０％、Ａｌ　：　０．１〜２．
０％、Ｔ　ｉ　：　Ｏ，１〜１．０％、Ｃｒ　：　１．
０〜ｌ　Ｏ，０％を含有する高速回転電動機用の高抗張
力軟磁性材料が提案されている。これは特にＮｉを、ま
たＭｏ、Ｃｒを多量に含有しているために極めて高価な
材料となる。

さらに特開昭６１−９５２０号公報はＳｉ：２．５〜７
．０％と、Ｔｉ：０．０５〜３．０％、Ｗ：Ｑ、Ｑ５〜
３．０％、Ｍｏ　：　０．０５〜３．０％、Ｎｉ：０．
１〜２０．０％、ｐ、ｔｔ：０．５〜１３．０％の１種
または２１１以上を１．０〜２０．０％含有する溶鋼か
ら急冷凝固法により高抗張力無方向性電磁鋼板を製造せ
んとするものである。これはプロセスが特殊であるため
に、通常の電磁鋼板の製造設備では製造できず、工業的
に生産することが難しいと考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） このように、高抗張力の無方向性電磁鋼板の製造につい
て提案がなされているが、通常の電磁鋼板製造設備を用
いて、工業的に安定して製造するまでに到っていないと
いうのが実情である。

さらに高抗張力無方向性電磁鋼板は、前述の如く超高速
回転電動機器および電磁開閉器用材料として使用される
ので、高抗張力である他に、鉄損が低く、かつ磁束密度
がすぐれる必要がある。

本発明は、超高速回転機および電磁開閉器用材料として
好適な、降伏強さＹＰ≧５５ｋｇ／ａｍ”、抗張力ＴＳ
≧５　Ｑ　ｋｇ／ｍ”　、硬度ＨＪＪＶ≧１５０の高強
度、耐摩耗性を持つとともに、磁束密度Ｂ５０≧１．６
０Ｔの優れた磁気特性を兼ね備えた高抗張力無方向性電
磁鋼板を、圧延時や、その他の工程ラインを通板時に、
板破断等を生じることなく工業的規模で安定して製造す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明者達は、前記目的を達成すべく種々実験し検討を
重ねてきた。即ち本発明はＣ：０．０１％以下、Ｓｉ：
２．０％以上３．５％以下、Ｍｎ：０．１％以上ｌ０１
０％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ａ１：０．１０％以上
１．５０％以下、ｓ：ｏ、ｏｏｓ％以下さらに必要に応
じＮｌを６．０％以下を含有し、残部が鉄および不可避
的不純物からなるスラブを、熱間圧延するにさいして、
熱延板厚（Ｌ；ｍｍｓ）との関係の次式で示される巻取
温度（ＣＴ　；　℃）以下で巻取り、さらに巻取り後５
時間以内に冷却を開始して、３００℃までを平均冷却速
度１００℃／時間以上となるように冷却し、次いで無焼
鈍のまま、あるいは熱延板焼鈍し、冷間圧延し、焼鈍し
て、高抗張力および磁気特性のすぐれた無方向性電磁鋼
板を製造する方法である。

ＣＴ　（℃）≦−２００ｘｔ　　（ａｍ）＋１０００た
だし０．５≦ｔ≦２．５ まず鋼成分について述べる。

Ｃは磁気特性を劣化させる成分で、０．０１（重ｉｔ）
％を超えて含有すると鉄損を増大させるため、０．０１
％以下とする。なお、Ｃは製鋼で脱炭する代わりに熱延
板または冷延板で脱炭して上記範囲に入れてもよい。

Ｓｉは鋼の固有抵抗を高めて渦電流を減らし、鉄損を低
下せしめるとともに、抗張力を高めるが、含存量が２．
０％未満ではその効果が小さい、また３、５％を超える
と鋼を脆化させ、さらに製品の磁束密度を低下させるた
め３．５％以下とする。

Ｍｎは鋼の抗張力を高めるとともに、固有抵抗を高め鉄
損を低下させるが、０．１％未満では効果が少なく、好
ましくは１．０％超から５．０％である。

１０．０％を超えると成品の磁束密度が低下するので、
０．１〜１０．０％とする。

Ｐは抗張力を高める効果の著しい元素であるが、０．２
０％を超えると脆化が激しく、工業的規模での熱延、冷
延等の処理が困難になるため、上限を０．２０％とする
。

なお、製品を打抜き、または剪断ままの端面で使用する
場合、１５０℃以上の雰囲気に長時間さらされるとＰｏ
、０３％超で見掛は上伸び劣化を生じることがある。こ
れは高抗張力鋼板の破断面が比較的マイクロクランクを
内在しやすいこと、および歪時効等に起因すると考えら
れる。

従って用途上、時効後の伸びが問題になる場合、■平滑
かつ歪の残らない端面加工法を採用する。

■サンドペーパーで打抜き、剪断の表面層を除去する等
が有効である。また成分的にＰｏ、０３％以下とすれば
、上記問題は生じない。

Ａｌは脱酸材として、少なくとも０．１０％は必要であ
り、またＡ６を含有させることにより、強度が向上し、
固有抵抗増加により鉄損も低下するが、１．５０％を超
えると脆化が問題になるため、０、ＩＯ〜１．５０％と
する。

Ｂは結晶粒界に偏析し、Ｐの粒界偏析による脆化を抑制
する効果があるが、０．００８％を超えると著しく脆化
するため、上限を０．００８％とする。

さらに必要に応じてＮｉを含有する。Ｎｉば磁気特性へ
の悪影響が少なく、抗張力向上に有効であるが、６．０
％超では磁束密度の低下が大きいので６．０％以下とす
る。

前記成分を含み、残部が鉄および不可避的不純物からな
る鋼スラブは、転炉で溶製され連続鋳造あるいは造塊−
分塊圧延により製造される。

鋼スラブは公知の方法で加熱され、ついで例えば０．５
〜３．５龍の板厚に熱間圧延される。熱間圧延の巻取温
度と熱延板厚との関係および巻取り後の冷却条件は、鋼
板の圧延性や加工性を高めるため′に重要であり、先に
延べた関係式に従って、熱延板厚に応じた巻取温度以下
で巻取り、巻取り後、５時間以内に冷却を開始して、３
００℃まで、平均冷却速度１００℃／時間以上で冷却す
る。

熱間圧延において、巻取温度（ＣＴ）を熱延板厚（ｔＨ
鰭）との関係式 ％式％ して巻取る。

その理由はこの式で示される板厚（１）に対応した巻取
温度（ＣＴ）超で巻取ると、脆化し、圧延時などに板破
断が多発するから、これを防止するためである。

巻取り後、冷却開始までに長い時間を経過し、また冷却
速度が遅いと、鋼が脆化するので、これを防止するには
巻取り後、５時間以内に冷却を開始する必要があり、そ
の冷却速度は１００℃／時間以上の平均冷却速度とする
必要がある。

この冷却終点が高いと、圧延性などの加工性が劣化する
ので、３００℃までを前記平均冷却速度で冷却する。熱
間圧延後は焼鈍せずに冷間圧延するか、あるいは磁気特
性の向上をさらに図る必要がある場合には、熱延板焼鈍
を５００〜１０００℃で５秒〜１５分間にて行い、その
後、冷間圧延する。

熱延板焼鈍を上記温度、時間の範囲で行うのは、５００
℃より低温または５秒より短ε）と、磁気特性をより高
める焼鈍効果があられれないためであり、一方、１００
０℃または１５分間を超えると結晶粒が粗大化し、冷延
で板破断を生じたり、最終製品の強度を低下せしめる。

冷間圧延後は７００〜９００℃で５秒〜１５分間の焼鈍
を行う、その理由は７００℃未満または５秒未満では、
鉄損の低下と磁束密度の向上を図る十分な焼鈍効果があ
られれず、また圧延組織が残ったり平坦度が改善されな
いまま残る。９００℃超または１５分を超えると結晶粒
が粗大化するため強度が低下し、高抗張力鋼板とならな
い。

この冷延板の焼鈍においては、必要によっては脱炭雰囲
気として脱炭を行なっても差しつかえない。

（実施例） 実施例１ Ｃ：０．００２５％、Ｓｉ：３．０５％、Ｍ　ｎ　：　
１．４０％、ｐ＋ｏ、ｏｘｏ％、’ｒ、Ａ＊：ｏ。５０
％、Ｂ：０．００２５％を含有し、残部が鉄および不可
避的不純物からなる鋼スラブをを熱延板厚０．５〜３．
５鶴、熱延巻取り温度２００〜１０００℃で熱延し、巻
取り後、冷却開始までの時間を０〜６時間まで変え、平
均冷却速度１００℃／時間で２５０℃まで冷却した熱延
板の繰返し曲げ試験を行った。

′結果を第１図に示す、同図から、本成分系の場合、熱
延板板厚、巻取り温度、巻取り〜毎時１００℃の冷却開
始までの時間と熱延板脆性の間には、明らかな相関が認
められる。下式を満足する場合、繰返し曲げ回数≧３と
なる。

ＣＴ　（℃）　≦−２００ｘｔ　　（ｗ）＋１０００た
だし０．５≦ｔ≦２．５ しかも、（巻取り〜毎時１００℃以上の冷却開始までの
時間）５５時間熱延に引き続き、熱延板焼鈍なし、また
は熱延板焼鈍条件を（４００〜１１００）ｔＸ　（５〜
９００）秒間の範囲で変化させて処理し、冷間圧延で板
厚０．５−にしたあと、（６５０〜９２５）’ｔ：Ｘ３
０秒間の焼鈍を行い、機械的性賀およびＷｌ　５１５０
の鉄損とＢ５０の磁束密度を測定した。

なお、磁気測定には３０薗Ｘ３２０Ｍのエプスタイン試
験片（圧延方向、直角方向半量ずつ）を用いた。

結果を第１表に示す。

脆化破断のため冷延できなかった磁１．４．５．７．８
．９．１１．１２．１４．１７．１８．１９．２０，２
１，２２のうち、１２は熱延板焼鈍温度が高く、その他
はすべて熱延巻取温度が先に述べた板厚と巻取温度の関
係式を満足せず、熱延板の繰返し曲げ回数が２回以下の
ものである。

本発明の条件にて製造した磁２．３．６．１０、Ｉ３．
１５．１６は板破断を生じることなく圧延され、降伏強
さＹＰは５５〜６８ｋｇ／墓■２、高抗張力ＴＳは６０
〜７６　ｋｇ　／　ｓｓ”　と高い強度特性をもち、さ
らに鉄損Ｗｌ　５１５０．磁束密度Ｂ５０とも優れてい
る。

実施例２ 重量％でＣ：０．００１５〜０．００４５％、ｓｉ７２
．８〜３．２３％、Ｍｎ：０．０４％〜３．０５％、ｐ
：０．００５〜０．５０％、Ａ１：０．５０〜２．００
％、ｎ：ｏ、ｏｏｏ〜０．０１００％、Ｎｉ：０．７５
〜１．８０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物
からなる鋼スラブ供試材を熱間圧延で、Ｆｉ厚２．０１
とし、熱延巻取温度を４００℃巻取り後、冷却開始（平
均冷却速度１００℃／時間）までの時間を３０分で処理
し、８００℃Ｘ３０秒間の熱延板焼鈍を実施したあと、
冷間圧延でＦｉＪγ０．５ｍｍにし、７５０℃×３０秒
間の焼鈍を施した鋼板の機械的性質および磁気特性を測
定した。

なお、磁気特性は３０龍Ｘ　３２０　＋ｕのエプスタイ
ン試験片を圧延方向および直角方向からそれぞれ半量ず
つ剪断してＷｌ　５１５０の鉄損と８５０の磁束密度を
測定した。

結果を第２表に示す。

（以下余白、次頁へつづく） 第２表に示された結果から明らかなように、本発明の条
件で製造した試料１〜９は、板破断を生じることなく圧
延され、降伏強さＹＰは６３〜７２ｋｇ／龍３、抗張力
ＴＳは７１〜８２ｋｇ／龍２で高い強度特性をもち、さ
らに鉄損Ｗ１５１５０、磁束密度Ｂ５０とも優れて−い
る。

（発明の効果） 以上のように、本発明によると、超高速回転電動機およ
び電磁開閉器用材料として、好適な高強度性と磁気特性
のすぐれた一方向性電磁鋼板が、圧延時などに板破断等
のトラブルを生じることなく、安定して製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において、熱延板の繰返し曲
げ回数に及ぼす巻取温度と熱延板厚の調査結果を示す図
表である。 代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを熱間圧延するに際して、熱延板厚（ｔ；ｍｍ）との
   関係を次式で示される巻取温度（ＣＴ；℃）以下で巻取
   りしたのち、さらに巻取り後５時間以内に冷却を開始し
   て、３００℃までを平均冷却速度が毎時１００℃以上と
   なるように冷却し、無焼鈍のままあるいは５００℃以上
   １０００℃以下の温度で５秒以上１５分以下の焼鈍をし
   、冷延し、さらに７００℃以上９００℃以下の温度で５
   秒以上１５分間以内の焼鈍を行うことを特徴とする高抗
   張力無方向性電磁鋼板の製造方法。 ＣＴ（℃）≦−２００×ｔ（ｍｍ）＋１０００ただし０
   ．５≦ｔ≦２．５
2. （２）重量％で Ｃ：０．０１％以下 Ｓｉ：２．０％以上３．５％以下 Ｍｎ：０．１％以上１０．０％以下 Ｐ：０．２０％以下 Ａｌ：０．１０％以上１．５０％以下 Ｂ：０．００８％以下 Ｎｉ：６．０％以下 を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなるスラ
   ブを熱間圧延するに際して、熱延板厚（ｔ；ｍｍ）との
   関係を次式で示される巻取温度（ＣＴ；℃）以下で巻取
   りしたのち、さらに巻取り後５時間以内に冷却を開始し
   、３００℃までを平均冷却速度が毎時１００℃以上とな
   るように冷却し、無焼鈍のままあるいは５００℃以上１
   ０００℃以下の温度で５秒以上１５分間以下の焼鈍をし
   、冷延し、さらに７００℃以上９００℃以下の温度で５
   秒以上１５分以内の焼鈍を行うことを特徴とする高抗張
   力無方向性電磁鋼板の製造法。 ＣＴ（℃）≦−２００×ｔ（ｍｍ）＋１０００ただし０
   ．５≦ｔ≦２．５