JPH03120316A

JPH03120316A - 無方向性電磁鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH03120316A
Application number: JP25750689A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kaneko; 金子　輝雄; Hiroyoshi Yashiki; 裕義屋鋪; Takashi Tanaka; 隆田中
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1991-05-22

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、Ｓｉと八ｌを合計で１．８重世％以上含有す
るいわゆる高級無方向性電磁鋼板の製造方法に係わり、
特に磁束密度の優れた低鉄損の無方向性電磁鋼板の製造
方法に関する。

（従来の技術）無方向性電磁鋼板は、主としてモーターやトランスなど
の鉄心として用いられている磁気材料であり、高級無方
向性電磁ｗ４Ｆｉ、の場合、昔通は素材の鋼スラブを熱
間圧延した後、脱スケールの前或いは後に再結晶焼鈍を
行い、１回又は中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延又は
温間圧延で最終板厚になした後、仕上げ焼鈍を行うプロ
セスで製造されている。そして、前記熱間圧延、冷間圧
延又は温間圧延は、普通は生産性に優れた連続式のタン
デムミルで行われている。

ところで、無方向性電磁鋼板は前述のような用途に使用
されるので、その特性として低鉄ｔｉと高磁束密度が求
められる。鉄損とは鉄心を磁化するときに発生ずる熱を
貝失で、熱損失を鉄心の単位重量当たりで表したものが
鉄損値である。この値が小さいものほど電力ロスが少な
く、一般に冷却が困難な大型の機器や発熱による回路の
安定性が問題となる機器では鉄損の小さい高級電磁鋼板
が用いられている。磁束密度とは鉄心への磁気エネルギ
ーの集中度を・示すもので、この値が大きいものほど鉄
心のサイズを小さくすることができるので、機器の小型
化をはかるうえで有利となる。

前者の鉄を員は渦電流損とヒステリシス１貝の二つの要
因に支配されることが知られており、渦電流１！とは磁
化によって誘起される渦電流によるＩＩ失で、鋼の電気
抵抗と板厚に依存する。即ち、電気抵抗が大きく又は板
厚が薄いほど渦電流損は小さい、従って、鉄損の低減を
図るには板厚をｈ４くするか、鋼の電気抵抗を高めてや
るのがを効である。

板厚に関してはあまり薄くすると鉄心の積層作業に手間
がかかるなどの問題があるので、ＪＩＳ規格では０．３
５−一、０．５０−一および０．６５ｍｍの三種が規定
されているｅｆｆｉ気抵抗に関しては、鋼中にＳｉ、Ａ
ｌ。

Ｍｅ等の各種合金元素を添加して高めている。その中で
も効果が大きく、しかも安価であるＳｉが多く添加され
ている。電磁鋼板が別名珪素鋼板といわれる所以であり
、８１含存量の多いものほど低鉄ＩＱの高級電磁鋼板と
されている。

ヒステリシスを貝は磁化の過程において、石壁移動の妨
げとなる微細な炭化物、窒化物、硫化物および酸化物等
の析出物や結晶粒界が少ないほど小さい、このため、高
級’ｉａ磁鋼板の製造においては、不純物の少ない鋼を
使用し、結晶粒が成長しやすい製造条件がとられている
０例えば、ＣおよびＮの含有量を低くしたＴｉ、　Ｎｂ
、■等の炭窒化物形成元素を含まない鋼を使用して炭化
物や窒化物の生成を抑えている。低級ｉｔ＆ｉｉｗＪ板
ではＡｌを添加しないのが普通であるのに対して、高級
電磁鋼板では渦電流損を低減する目的で多量の＾２が添
加されているのであるが、八ｌＮを粗大化することで悪
影響を避けている。Ｐｉ化物および酸化物については、
鋼中のＳおよび酸素を極力少なくすることで対処してい
る。さらに、焼鈍条件を調整することで、結晶粒を十分
成長させるとともに適性な粒径にコントロールしている
。

ところが、以上述べた方法はいずれも磁束密度を下げる
方向にある。渦電流…の低減を目的にＳｉなどの合金元
素を多量添加すると、鉄の含有量がその分だけ減少する
ので磁束密度が低くなる。ヒステリシス頃の低減を目的
に不純物の少ない鋼を使用し、結晶粒を成長させると、
通常は磁気特性に好ましくない集合組織（結晶の配向）
が発達して磁束密度が低下する。

このようなことから高磁束密度と低鉄損を両立させる方
法が種々検討されており、一般に集合組織を制Ｈする方
法が有効であるといわれている。

方向性電磁鋼板は、この方法を最大限に活用したもので
あって、磁化が容易なく１００＞軸を圧延方向に揃える
ことで、その方向の鉄損と磁束密度の両方がともに優れ
ているのである。しかし、無方向性電磁鋼板の場合は、
方向性電磁鋼板とは異なり圧延方向だけでなく板面内の
あらゆる方向に＜１００＞軸が多く存在することが必要
であり、板面に平行な（１００１面をもった結晶粒がよ
り多くあるほど特性にすぐれている。ところが、前記す
るような仕上げ焼鈍で結晶粒を大きくすると（１００１
面の結晶粒が少なくなり、磁束密度が低下する。

一方、無方向性１ｉ磁鋼板の集合組織を改良する方法も
種々提案されている０例えば、仕上げ焼鈍の加熱速度を
非常に速くする（特開昭５９−７４２２３号）、仕上げ
焼鈍を二段階で行う（特開昭６０−１５２６２８号）、
冷間圧延に代えて温間で圧延を行う（特開昭５８−１８
１８２２号）、等の方法である。これらの方法は集合組
織をある程度は改善することができるものの、その効果
は期待するほど大きくはなく、且つ、これらの方法はい
ずれも工業的に実施が困難である。

このように、従来の方法では低鉄１員と高磁束密度を両
立させるのが難しく、特にＳｉと＾Ｅを多く含む高級電
磁鋼板になるほど困難であった。このため鉄損は低くて
も磁束密度が低いため鉄心のすイズを小さくすることが
できず、ＮＨＫの製造コストの上昇を招くなど高級材料
を使用する利点がｔｐなわれていた。仮に、磁束密度の
低いものを無理に高い磁束密度で使用すると、励磁電流
の増加により鉄損が増え機器全体の損失がむしろ大きく
なる場合がある。

（発明が解決しようとする課題）本発明の課題は、鉄損の低減と磁束密度の向上を両立さ
せることができる工業的に実施可能な方法を提供するこ
とにある。即ち、本発明の目的は■１重密度の高い低鉄
損の無方向性電磁鋼板を容易に製造することができる方
法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）従来、無方向性ｉｉｔ磁鋼板の製造では熱間圧延工程お
よび冷間圧延工程はともに生産性のよい連続式のタンデ
ムミルで行うのがｔａであるが、本発明者らはこれらの
工程のいずれか一方又は両方をレバース圧延で行うと、
製品の磁束密度が著しく向上すること、および素材にＳ
ｉ、ＡＰおよびＨｎの含有量を特定した不純物の少ない
鋼を使■ずれば、更に特性が改善されることを見出した
。

本発明は、上記知見をもとに完成したものであって、そ
の要旨は「ＳｉとＡｌを合計で１．８重蓋％以上含有す
る鋼スラブを出発材料とし、これを熱間圧延する工程、
脱スケールの前又は後で再結晶焼鈍する工程、１回又は
中間焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延又は温間圧延で最終
板厚にする工程、および仕上げｖｅ錬を施す工程を経る
ことによって無方向性電磁鋼板を製造する方法において
、前記熱間圧延工程、冷間圧延工程又は温間圧延工程の
少なくとも一工程の圧延をレバース圧延で行うことを特
徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法」にある。

本発明において、上記出発材料にＳｉとＡ２を合計で１
．８重蓋％以上、−１を０．５〜２．０重世％含み、且
つ、ＳＮ、ＡｌおよびＭｎの含有■が下記０式を満足す
る鋼スラブを使用すれば、−段と特性に優れた無方向性
電磁鋼板を製造することができる。

Ｓｉ（％）＋Ａｌ（％）　　０．５％Ｍｎ（％）−１，
８〜３．０Ｃ％）・　・■ 但し、式中元素の「％」は「１鼠％」である。

（作用）本発明では出発材料にＳｉとＡｌ！、を合計で１．８重
量％以上含有する鋼スラブを使用する。

ＳｉとＡ２の合計含有量が１，８重蓋％未満のいわゆる
低級な材料でも、後述するレバース圧延の効果が得られ
ないわけではないが、このものはα／Ｔ変態を有するこ
とから熱間圧延工程での圧延方向の影響を受は難く、し
かも仕上げ焼鈍の上限が変態点で規制されるため、結晶
粒がネ■粒化し難いことなどからレバース圧延を行って
も効果が小さい。

また、低級の無方向性ｉｔ　ｕｉ　ｍ仮は、一般に磁束
密度が高く問題が少ないうえ、経済性の要求の方が強い
材料でもあるので敢えて本発明を採用し、鉄損と磁束密
度を改善する必要性が少ない、このようなことからＳｉ
とＡｌを合計で１．８重蓋％以上含有する鋼スラブを出
発材料としたのである。

出発材料として、少なくともＳｉと＾ｉを合計で１．８
重量％以上含有し、不純物の少ない鋼スラブを使用し、
後述する方法で製造すれば高磁束密度を有する低鉄損の
無方向性！磁鋼板を得ることができる。更に、素材とし
てＭｎを０．５〜２．０１１１置％含み、且つ、ＳＩ、
　　ＡＮおよびＭｎの含有量が前記０式を満たする鋼ス
ラブを使用すると、−段と磁束密度に優れた低鉄損の無
方向性電磁鋼板を製造することができる。

Ｍｎは単位面積当たりの電気抵抗増加率がＳｉやＡｌの
約半分で渦電流損低減の効果が小さいため、従来あまり
使用されていなかったが、本発明者らの検討結果による
と、ＭｎはＳｉやＡｌに比べて磁束密度に対する悪影響
が少なく、ＳｌおよびＡ２の含有量に応じ適性な範囲で
添加すると、高磁束密度と低鉄損の両立を図れることが
判明した。この理由については今のところ不明であるが
、集合組織の改善効果によるもの、或いは合金元素の種
類による原子半径や電子構造の差によるものなどが考え
られる。しかし、Ｍｎの含有量が０．５重鼠％未満では
前記の効果が得られず、２．０重量％を趙えて含有させ
ると綱が脆化するのみならず結晶粒の成長も悪くなる。

また、Ｈｎを０．５〜２．０重吋％の範囲で含ませても
、［Ｓｉ％十Ａ１％−〇、５　×Ｍｎ％］で示す値が１
．８％未満の場合は、変態点が現れ結晶粒の粒径を制御
ｎするのが難しくなるため、低鉄損を確保するのが困難
となる。一方、［Ｓｉ％＋八Ｐ％へ０．５×Ｍｎ％］で
示す値が３．０％を超えると！イ１束密東回確保が難し
くなる。

本発明で使用する鋼スラブは、少なくともＳｉと＾２を
合計で１．８重量％以上含んだものであるが、合計含有
量が１．８重量％以上であってもどちらか一方が過度に
少ないと十分な特性が得られず、多いと弊害が発生する
場合がある。望ましい個々の含有量は下記のとおりであ
る。

Ｓｉは前述したように鋼の電気抵抗を増して渦電流損を
低減する作用があるが、少ないと高級無方向性電磁鋼板
として必要な鉄１員レベルを確保するのが難しく、過度
に多いと冷間圧延性が著しく損なわれるので、１．５〜
３．５重置％程度の含有量とするのが°よい、＾２も高
級無方向性１を磁鋼板では電気抵抗の増加およびｌ！Ｎ
の粗大化を目的に添加されるが、少ないと効果が小さく
、多く添加してもより大きな効果が得られずにコストの
みが上昇するから、０．１〜１．Ｏ重量％程度の含有量
とするのがよい。

なお、本発明が対象とするような高級無方向性電磁鋼板
には、以上述べた成分の他にＣ，Ｐ、Ｓ。

Ｎ等の成分が含まれている。

Ｃは炭化物を形成してあらゆる磁気特性を劣化させる成
分であるので、含有量はできるだけ少ない方がよい、特
に磁気時効を防止するには０．００５重景１以下、望ま
しくは０．００３重世％以下とするのがよい。

Ｐは強度の調整および電気抵抗を増加させる目的で含ま
せてもよいが、多く添加すると冷間圧延性を阻害するの
で、０．１重量％以下の含有ｉＡが望ましい。

Ｓは硫化物系の析出物を形成して磁気特性を劣化させる
成分であるので、含有量ば０．００５重足％以下、望ま
しくは０．００２重量％以下とするのがよい。

Ｎも窒化物を形成して磁気特性を劣化させる成分である
ので、含有量はｏ、ｏｏｓ重量％以下、望ましくは０．
００３重量％以下とするのがよい。

本発明方法では、以上述べた成分を含む鋼スラブを出発
材料とし、これを熱間圧延する工程、脱スケールの前又
は後で再結晶焼鈍する工程、１回又は中間焼鈍を挟む２
回以上の冷間圧延又は温間圧延で最終板厚にする工程、
および仕上げ焼鈍を施す工程を経て無方向性電磁鋼板を
製造するのであるが、重要なことは熱間圧延工程、冷間
圧延工程又は温間圧延工程の少なくとも一工程の圧延を
レバース圧延で行うことである。

熱間圧延工程、冷間圧延工程又は温間圧延工程の少なく
とも一工程の圧延をレバース圧延で行えば「１東回度が
著しく向上する。この詳細な機構については今のところ
不明であるが、タンデムミルによる連続圧延では圧延方
向が一方向であるのに対し、レバース式のミルでは圧延
方向が順次逆になるため圧延＆［Ｉ織の微細な構造が変
化するためと推定される０例えば、結晶粒界近傍での結
晶構造や方位が微妙に影響を受け、そのため最終仕上げ
焼鈍後の集合組織が改善されることなどによって磁束密
度が向上するものと考えられる。

無方向性１を磁鋼板を熱間圧延工程および冷間圧延工程
を経て製造する場合、或いは熱間圧延工程および温間圧
延工程を経て製造する場合、いずれの場合でも両工程の
圧延をレバース圧延で行うのが最も望ましいが、熱間圧
延工程のみ、冷間圧延工程又は温間圧延工程のみの一工
程だけをレバース圧延で行ってもかまわない、−工程だ
けでも磁束密度を向上させることができる。熱間圧延工
程をレバース圧延で行う場合は、ネ■圧延および仕上げ
圧延ともレバース圧延で行ってもよいが、仕−にげ圧延
をレバース圧延で行うと仕上げ温度を確保するための特
殊な保温炉が必要となるので、熱間圧延工程の場合は粗
圧延をレバース圧延で行う方が現実的である。熱延ミル
の粗圧延機がレバース式でない場合は、厚板ミルで鋼ス
ラブを中間ｊｖまでレバース圧延することも有効である
。

レバース圧延の効果は、熱間圧延工程よりも童ろ冷間圧
延工程又は温間圧延工程の方が大きい。

これは最終の集合＆［ｌ織に対して工程が近い分だけよ
り直接的な影響を与えることができるためと考えられる
。

以下、各工程の望ましい条件を説明する。

（＋）！ｉｉｌスラブの加熱加熱温度があまり低いと熱延仕上げ温度の確保が困難と
なるうえに表面疵が増加する。一方、高温で加熱すると
スケールが厚く生成して歩留りが低下するので、１１０
０〜１２５０°Ｃが適当である。

（２）熱間圧延熱間圧延をレバース圧延で行う場合は、３パス以上行う
のが望ましい、また、仕上げ温度は一般に高い方が望ま
しいので、粗圧延は９５０″Ｃ以上で行い、仕上げは８
００℃以上の温度で行うのがよい。

巻き取り温度は酸洗脱スケール性との兼ね合いから５５
０〜６５０″Ｃの範囲がよい。

（３）再結晶焼鈍焼鈍温度は７５０°Ｃ以上、望ましくは８５０℃以上と
するのがよい、しかし、あまり温度を高くすると結晶粒
が必要以上に粗大化し、冷間加工時に割れを生じ易くな
るので上限は１０００’Ｃ程度とするのがよい。

（４）冷間圧延レバース圧延を冷間圧延で行う場合は、同じく３バス以
上行うのがよい。

冷間圧延は１回又は２回以上でもよいが、磁束密度を重
視するならば圧下率７５〜８５％の範囲で１回冷延法で
行うのがよい、鉄損を重視するならば中間焼鈍を挟む２
回冷延法で実施するのがよい。

中間焼鈍は８００〜＋０００°Ｃが適当である。

（５）温間圧延鋼スラブがＳｉ等の合金を多く含む冷間圧延性の悪い材
料の場合は、前記冷間圧延に代えて１００〜３００°Ｃ
の温度域で温間圧延で最終板厚に加工してもよい、温間
圧延をレバース圧延で行う場合も３バス以上がよい。

（６）仕上げ焼鈍仕上げ焼鈍は、８５０〜１０５０’Ｃの温度で３分以内
の連続焼鈍で行うのがよい。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例）第１表に示す化学組成の２３０ｍｍ厚の鋼スラブを使用
し、これを第２表に示す各種条件で熱間圧延し、酸洗前
又は後に再結晶焼鈍を施し、次いで、冷間圧延又は温間
圧延で最終板厚にした後、仕上げ焼鈍を行った。

本発明例のものは、熱間圧延、冷間圧延又は温間圧延の
いずれかをレバース式ミルで行った。比較例のものは熱
間圧延、冷間圧延又は温間圧延は連続式タンデムミルで
行った。

こうして得られた無方向性電磁鋼板の鉄を員と磁束密度
を調べた結果を第２表に製造条件とともに示す。

なお、第２表において、Ｉｎ圧延方法欄および冷間圧延
面に示す「Ｒ」はレバース圧延、「ＴＪは連続圧延を意
味する。

（以下余白）第２表より、本発明例のものはいずれも比較例のものよ
り鉄１員および磁束密度がともに良好である。特に、？
Ｉｎを０．５％以上含育し、Ｓｌ、Ａｌ！およびＭｎの
含有量を前記条件を満たすように調整した鋼種Ｄ−Ｆを
出発材■とし、熱間圧延、冷間圧延又は温間圧延の少な
くとも一工程をレバース圧延で行った８１１７、律９、
Ｍａｉｌは、鉄ｔｌおよび磁束密度が一段と優れている
。

（発明の効果）以上説明した如く、本発明方法によれば磁束密度の高い
低鉄１員の無方向性電磁鋼板を安定して製造することが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳｉとＡｌを合計で１．８重量％以上含有する鋼
スラブを出発材料とし、これを熱間圧延する工程、脱ス
ケールの前又は後で再結晶焼鈍する工程、１回又は中間
焼鈍を挟む２回以上の冷間圧延又は温間圧延で最終板厚
にする工程、および仕上げ焼鈍を施す工程を経ることに
よって無方向性電磁鋼板を製造する方法において、前記
熱間圧延工程、冷間圧延工程又は温間圧延工程の少なく
とも一工程の圧延をレバース圧延で行うことを特徴とす
る無方向性電磁鋼板の製造方法。
（２）出発材料がＳｉとＡｌを合計で１．８重量％以上
、Ｍｎを０．５〜２．０重量％含み、且つ、Ｓｉ、Ａｌ
およびＭｎの含有量が下記式を満足する鋼スラブである
ことを特徴とする請求項（１）記載の無方向性電磁鋼板
の製造方法。Ｓｉ（％）＋Ａｌ（％）−０．５×Ｍｎ（％）＝１．８
〜３．０（％）但し、式中元素の「％」は「重量％」で
ある。