JPH01228A - 抗張力の高い無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

抗張力の高い無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH01228A
JPH01228A JP62-328814A JP32881487A JPH01228A JP H01228 A JPH01228 A JP H01228A JP 32881487 A JP32881487 A JP 32881487A JP H01228 A JPH01228 A JP H01228A
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high tensile
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猛 久保田
中元 正弘
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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、抗張力の高い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、ローグーに加わる遠心力が、電磁鋼板の強
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製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点が生じる また、電磁開閉器はその用途上、使用するにつれて接触
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
、Si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%、A
10.5〜13.0%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50kg/
w”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Si含存量としているので、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N i 、: 8〜
20%、Mo:0.2〜5.0%、Al:o、t〜2.
0%、T i : 0.1〜1.0%、Cr 1.0〜
10.0%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:0.05〜
3.0%、Mo:Q、Q5〜3.0%、Ni:0.1〜
20.・0%、A1:0.5〜13.0%の1種または
2種以上を1.0〜20.0%含有する溶鋼を、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、鉄頃が低く、かつ磁束密度
がすぐれている必要がある。
本発明は、超高遠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/as”、抗張力TS≧
6Qkg/w’、硬度Hpv≧150の高強度、耐摩耗
性を持つとともに磁束密度B50≧1.60T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、冷
間圧延時などに2板破断等を生じることなく作業性よく
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1O30
%以下、P:0.20%以下、Al170.10%以上
1.50%以下、B二0.008%以下さらに必要に応
しNiを6.0%以下含有し、残部が鉄および不可避的
不純物からなるスラブを、熱間圧延し、熱延仕上出口か
ら巻取り間を平均冷却速度で1000℃/分以上で急冷
し、550″’CJi650℃以下の温度で巻取り、結
晶粒界のP偏析を制1IaL、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。
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l)%
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、含有量が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%
を超えると製品の磁束密度が低下するので、0.1−1
0.0%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
%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。
鋼板から鉄心などの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
かつ歪ののこ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。
AI+は脱酸材として、少なくともo、io%は必要で
あり、またAl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、lO〜1.50%
とする。
Bは結晶粒界に偏析、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は磁気特徴へ
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
〜3.5fiの板厚に熱間圧延される。熱間圧延の仕上
出口から巻取りまでの冷却速度、引き続く巻取温度、巻
取り後の冷却条件は、鋼板の冷却延性を高めるために重
要である。
まず仕上出口から巻取り間を1000℃/分以上の平均
冷却速度で冷却する。この冷却速度が遅<1000℃/
分未満では結晶粒界にPが偏析するために脆化する。
引き続いて550℃超650℃以下の温度で巻取り、平
均冷却速度100℃/時間以上の冷却速度で少なくとも
300℃まで冷却する。このように巻取り後の冷却速度
を100℃/時間以上として、少なくとも300℃まで
冷却することにより、巻取温度を低温にせず巻取作業に
を利な550℃超650℃以下とし得て、かつ鋼の脆化
が防止される。
巻取温度を550℃超とするのは、コイルに巻取り時に
巻つき不良等を生じることなく作業性を高めるためであ
る。一方650’C超で巻取った場合には、その後冷却
速度を規定しても、結晶粒界にPが偏析したり、結晶粒
径が大きくなりその後の圧延時などに板破断が多発する
巻取り後の、冷却速度が遅い鋼が脆化するので、これを
防止するには平均冷却速度100℃/時間以上で冷却す
る。またこの冷却はすくなくとも300℃まで行う必要
があり、この冷却速度を規定した冷却終点の温度が高い
と冷却性が劣化する。
熱間圧延後に次いで冷間圧延するか、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秒より短い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、1000℃
超または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70.0〜900’Cで5秒〜15分間の
焼鈍を行う、その理由は700℃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、また圧龜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I C:0.0021%、Si:3.2%、Mn:1.4%
、P:0.095%、Al 70.670%、B:0.
0040%を含み、残部が鉄および不可避的不純物から
なる鋼スラブ供試材Aと、さらにNiを1.45%含有
させた鋼スラブ供試材Bを、熱間圧延で板厚2.3鶴と
し、熱延仕上げ圧延〜巻取までの平均冷却速度を500
〜b 度を400〜800℃、巻取り〜300℃までの冷却速
度を50〜b 板焼鈍なし、または熱延板焼鈍条件を(400〜110
0)℃x(5〜900)秒間の範囲で変化させて処理し
、冷間圧延で板厚0.5mにしたあと、(650〜92
5)’CX30秒間の焼鈍を行い、機械的性質およびW
l 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鶴X320mのエプスタイン試
験片(圧延方向および直角方向半量ずつ)を用いた。
(以下余白、次頁へつづく) 第1表に示された結果から明らかなように、本発明の条
件にて製造した試料A5、A7、B9、Bll、B14
は板破断を生じることなく圧延され、降伏強さYPは6
4〜67 kg/w” 、抗張力TSは73〜76 k
g/w”で高い強度特性をもち、さらに鉄tJW151
50.磁束密度B50とも優れている。
実施例2 重量%でc:o、oot3〜0.0043%、Si:2
.8〜3.23%、Mn:Q、Q4%〜3.01%、p
:0.008〜0.500%、At’:0.50〜2.
00%、B:0.000〜0.0108%、Ni:0.
75〜1.90%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、板厚2.3
mmとし、熱延仕上げ圧延〜巻取までの平均冷却速度を
毎分2000℃、巻取温度を600℃、巻取〜300℃
までの平均冷却速度を毎時100℃で処理し、800℃
×30秒間の熱延板焼鈍を実施したあと、冷間圧延で板
厚0.5fl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301mX320tm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B50の鉄損とB50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62〜72kg/鶴3、抗張力
TSは70〜82kg/m”、で高い強度特性をもち、
さらに鉄損Wl 515 G、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、高強度で磁気特性も良
好な超高速回転機、および電磁開閉器用の抗張力の高い
無方向性電磁鋼板が作業性よく安定して製造される。
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、熱間圧延するにさいして、熱延仕上出口から巻取
    り間の平均冷却速度を1000℃/分以上として冷却し
    、550℃超650℃以下の温度で巻取った後、平均冷
    却速度100℃/時間以上の冷却速度で、少なくとも3
    00℃まで冷却して、結晶粒界へのP偏析を抑制し、次
    いで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分間以下の焼鈍をし、冷間圧延し
    、700℃以上900℃以下の温度で、5秒以上15分
    間以下の焼鈍を行うことを特徴とする抗張力の高い無方
    向性電磁鋼板の製造方法。
  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、熱間圧延するにさいして、熱延仕上出口から巻取
    り間の平均冷却速度を1000℃/分以上として冷却し
    、550℃超650以下の温度で巻取った後、平均冷却
    速度100℃/時間以上の冷却速度で、少なくとも30
    0℃まで冷却して、結晶粒界へのP偏析を抑制し、次い
    で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、冷間圧延し、7
    00℃以上900℃以下の温度で5秒以上15分間以下
    の焼鈍を行うことを特徴とする抗張力の高い無方向性電
    磁鋼板の製造方法。
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