JPH04107216A - 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、小型電動機等の回転機用鉄芯材料として適し
、特に磁束密度が面内で一様に高く、且つ鉄損の低い無
方向性電磁鋼板の製造方法に関するものである。 （従来の技術及び解決しようとする課題）家庭用電気機
器等に用いられている小型の電動機或いは蛍光灯安定器
等は、小型軽量であることが望まれ、また主として間欠
的に使用されることから、鉄芯材料として使用される電
磁鋼板には磁束密度の高いことが要求されており、従来
より、Ｓｉ含有量の低い低グレードの材料が使用されて
きている。 近年、上述の小型電動機や蛍光灯安定器等において、機
器の一層の高効率化、小型軽量化のために低グレードの
電磁鋼板の磁気特性の一層の改善が望まれている。特に
、小型電動機のような回転機の鉄芯材料には、板面のあ
らゆる方向に磁化されるため、低鉄損、高磁束密度であ
ると共に、磁束密度の面内異方性の小さい無方向性電磁
鋼板のニーズが強まっている。 磁気特性の面内異方性の小さい電磁鋼板の結晶方位とし
ては、磁化容易軸である（１００＞、（１１０）軸を含
み、磁化困難軸である（１１１＞軸を含まない（１００
）面が板面に平行となってｔ）ることか望ましい。 更に、板面に揃った（１００）面の各方位軸力１１つの
方向に集積することなく、あらゆる方向に分布している
場合が理想的な状態で、集合組織としては、　（１００
）［Ｏｋ　Ｑｌと表示される。 従来より、（１００）集合組織を発達させて磁気特性の
面内異方性の小さい無方向性電磁鋼板を製造しようとす
る試みが幾つかなされてしする。 例えば、特開昭５９−１２３７１５号に記載されている
ように、自己焼鈍により熱延板組織を粗大粒として８５
％以上の強冷延を行う方法が提案されているが、通常１
回転機用途に使用される低グレードの無方向性電磁鋼板
は０．５１厚のものが一般的で、８５％以上の強冷延を
実施するためには、熱延鋼板の厚さは３．３４ｍｍ以上
が必要であり、望ましくは４．５〜５．５朧膳とされて
しすることがら、後工程の冷間圧延時に形状及び生産性
の面で不利となる。更に、自己焼鈍のために高温巻取を
実施することから、冷却時の温度分布の不均一により磁
気特性のばらつきが大きくなるとｔｌう問題がある。 また、特開昭６０−１２５３２５号のように、８５％以
上の強冷延を実質的に行うという思想のもとに、温間圧
延による加工組織を持つ熱延板を７５〜８５％の圧下率
で冷間圧延する方法が提案されているが、温間圧延であ
るため圧延機への負荷が大きくなり、従来の圧延機では
、板形状の面も含めて、圧延が困難となる場合があり、
実用上問題がある。 更には、特開昭６１−３８３８号に示されるように、２
回冷延２回焼鈍法において、中間焼鈍時の再結晶率を３
０〜７０％に制御し、２冷延率を６〜１５％とする方法
がある。再結晶率を３０〜７０％とするためには、成分
や冷延率によっては、中間焼鈍温度を６００℃程度の低
温としなければならない場合が生じ、焼鈍サイクルを特
別に組まなければならなくなり、経済的に不利な面があ
る・また、この場合、熱間圧延を従来の方法に従って熱
延鋼帯を５００〜７００”Ｃ程度で巻取り、上述の工程
を経て製造した無方向性電磁鋼板は、磁束密度の面内異
方性は改善されるものの、鉄損のレベルは未だ不満足で
ある。 これらの問題点を解決するために、本発明者等は、先に
特願平１−２１２１０７号において、Ｓｉ含有量が１％
以下の熱延鋼板に熱延板焼鈍を施し、続く２回冷延２回
焼鈍工程で製品を製造するに当り、中間焼鈍後の再結晶
率を７５〜９０％、２次冷延率を３〜１０％とすること
により、磁束密度が面内で一様に高く、かつ鉄損の低い
無方向性電磁鋼板を得る方法を提案した。 この方法により製造された無方向性電磁鋼板は、磁束密
度の面内異方性が小さいので、回転機器用材料としての
評価に適するリング試料での磁束密度は、従来の方法で
得られた無方向性電磁鋼板の磁束密度より高い値を示し
ている。更に、鉄損についても優れた特性を示している
。 しかし、最近になって、小型電動機等の高効率化要求は
更にレベルが上がってきており、それら機器に使用され
る鉄心材料にも、より一層の低鉄損、高磁束密度の電磁
鋼板が求められるようになっている。 本発明は、かＮる要請に応えるべくなされたものであっ
て、磁束密度が面内で一様に高い値を持ち、且つ鉄損の
低い無方向性電磁鋼板を製造し得る方法を提供すること
を目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 本発明者等は、前記提案に係る方法をベースにして、前
記提案では検討していなかった２回冷延２回焼鈍法にお
ける熱延条件、すなわち、熱延仕上げ温度及び巻取温度
の影響について鋭意研究をを行った結果、熱延板組織が
加工組織となるように熱延仕上げ温度及び巻取温度を適
正な範囲で制御することにより、前記提案よりも優れた
磁気特性が得られることを見い出し、本発明に至ったも
のである。 すなわち、本発明は、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：１．
０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｐ：０゜１％以下
、ｓ：ｏ、ｏ　１０％以下及びＡｊ２：０．５０％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼ス
ラブを、熱延仕上番ず温度６５０℃以上８００℃以下で
圧延した後、６００℃以下で巻取って製造した熱延鋼板
に、箱焼鈍の場合１ま７０ｏ℃〜Ａｃ１点の温度範囲で
２時間以上、連続焼鈍の場合は８００℃〜Ａｃ工点の温
度範囲で２分以上の条件で焼鈍を施し、その後、中間焼
鈍を３′！さむ２回の冷間圧延を、中間焼鈍後の再結晶
率を７５〜９０％とし、２次冷延率を３〜１０％とする
条件で行って最終製品厚とし、次ｂ）で仕上番ず焼鈍を
行うことを特徴とする低鉄損で且つ磁束密度の面内異方
性の小さい無方向性電磁鋼板の製造方法を要旨とするも
のである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） まず、本発明で用いる鋼の成分限定理由につ−て説明す
る。 Ｃ： Ｃは磁気特性上有害な元素であって、少ない程鉄損が低
下し、また時効による磁気特性の劣化を防ぐために０．
０１％以下とする。 Ｓｉ： Ｓｉは固有抵抗の増加により鉄損を改善する元素である
が、その含有量が１．０％を超えると磁束密度を低下さ
せるので、１．０％以下とする。 Ｍｎ： Ｍｎは熱間脆性を抑制する元素であるが、０．１％未満
ではその効果がなく、また０、７％を超えて添加すると
磁束密度が低下するので、０．１％以上、０．７％以下
とする。 Ｐ： Ｐは木調のようなＳｉ含有量の少ない軟質の鋼の打抜性
を良好にするために適当な硬度を付与する目的で添加さ
れる元素である。しかし、０．１％を超えて添加すると
鋼板の脆性を生じ、冷延性が悪化するので、０．１％と
する６ Ｓ： Ｓは多量に含有すると磁気特性上有害なＭｎＳ等の析出
物を生しるので、少ない程よく、０．０１０％以下に規
制する。 Ａｌ： ＡｌはＳｉと同様に、固有抵抗を増加させて鉄損を改善
するが、０．５０％を超えて添加すると。 磁束密度の低下を招き、更にコストアップにもつながる
ので、０．５０％以下に限定する。 次に本発明における製造工程の限定理由について説明す
る。 前述の成分組成を有する鋼は、常法によりスラブとし、
更に熱間圧延により熱延鋼帯とされる。 但し、この時の熱延仕上げ温度を６５０℃以上、８００
℃以下とし、圧延後すぐに冷却を開始し、６００℃以下
で巻き取る。この方法で得られた熱延鋼帯は、γ→α変
態後に加工を受け、再結晶も起こらないので、均一な加
工組織となる。加工組織を有する熱延板は、いわゆる圧
延集合組織を示し、磁気特性上有利な（１００）面の強
度が強い。 このような集合組織を有する熱延板は、後述する熱延板
焼鈍後も（１００）面の強度が強い状態が保たれ、更に
冷間圧延−焼鈍を繰り返すことで、（１００）面の集積
が高まり、最終製品の集合組織は（１００）面が強いも
のとなって、リング試料での磁束密度が高くなるものと
考えられる。 しかし、熱延仕上げ温度が８００℃を超える場合には、
γ域で加工を受けγ→α変態を経た組織となったり、α
域で加工を受けても温度が高いため、その場再結晶や動
的再結晶がおこり、均一な加工組織が得られない。この
場合、熱延鋼板の集合組織は、８００℃以下の温度で仕
上げられたものに比べて、ランダムとなる傾向があり、
（１００）面の強度は弱くなり、最終製品の集合組織改
善効果が小さく、磁束密度があまり高いものとはならな
い。よって、熱延仕上げ温度は８００℃以下とすること
が必要である。一方、熱延仕上げ温度が６５０℃より低
くなった場合、変形抵抗が高くなるため、従来の圧延機
では形状不良等の支障を来たすので、望ましくない１以
上の理由により、本発明では、熱延仕上げ温度は６５０
℃以上８００℃以下とする。この時の板厚は後の冷間圧
延工程の作業性を考慮して２〜３■程度とするが、特に
限定するものではない。 巻取温度に関しては、巻取温度が６００’Ｃよりも高い
場合は、自己保有熱により一部再結晶が起こり、均一な
加工組織が得られない場合があり、更にコイル冷却時の
コイル内の温度のバラツキに起因する組織の不均一化に
より、磁気特性も不均一となるので、６００℃以下に限
定する。 この熱延鋼帯は、続いて脱スケール処理後、熱延板焼鈍
に供されるが、この熱処理工程により、冷延前素材の粒
径は大きくなって粒界面積が減少し、後の中間焼鈍時の
（１１１）再結晶核の発生を抑制し、最終製品での集合
組織を改善して、高磁束密度が得られる。また、理由は
明らかではないが、熱延板焼鈍により高い磁束密度の得
られる中間焼鈍後の再結晶率が高い側に移動する。これ
により、結晶粒径の大きい最終製品が得られ、低鉄損が
達成される。 このような熱延板焼鈍の効果を充分なものとするために
は、焼鈍温度及び時間を規制する必要があり、箱焼鈍の
場合には、７００℃以上の温度で２時間以上、連続焼鈍
の場合には８００℃以上の温度で２分間以上の条件が必
要である。しかし、いずれの場合も焼鈍温度をＡ　ｃ　
１点より高くした場合はα→γ変態が起こり、混粒組織
となって磁気特性が劣化するため、焼鈍温度の上限をＡ
ｃ１点とする。 次に、熱延板焼鈍により粗大粒となった熱延板に、中間
焼鈍をはさむ２回の冷間圧延を施す。 まず、熱延板を１次冷間圧延により中間板厚とするが、
その板厚は、圧下率３〜１０％の２次冷間圧延により所
望の最終板厚となることを考慮する必要がある。 中間焼鈍条件は、焼鈍後の再結晶率が７５〜９０％とな
る温度及び時間を設定する。この場合、再結晶率が７５
％未満であると、最終製品の集合組織は（１１１）強度
の強いものとなり、磁束密度が劣化し、加工組織が多く
残っているため、最終焼鈍後の製品の結晶粒径が充分大
きくならなし）ので、低鉄損は得られない。また再結晶
率が９０％を超えると、最終焼鈍後の製品の結晶粒径は
充分に大きくなり、低鉄損は達成できるが、従来のスキ
ンバスセミプロ材と同様に（１１０）集合組織が発達し
、異方性が強くなり、磁束密度が劣化する。 したがって、中間焼鈍後の再結晶率は７５％以上、９０
％以下とする。 続く２次冷間圧延により最終板厚を得るのであるが、こ
の時の冷延率は３〜１０％とする。圧下率が３％より小
さい場合は、歪の導入が不十分で、最終製品の粒径が充
分に大きくならず、磁気特性に悪影響を及ぼす、また圧
下率が１ｏ％を超えた場合は、歪のエネルギーが多すぎ
るため、核生成を促進し、仕上げ焼鈍後の粒径が小さく
なり、磁気特性が劣化する０以上の理由により、２次冷
間圧延時の圧下率は３％以上、１０％以下と規定するが
、望ましくは４％以上、６％未満である。なお、この条
件の場合、２次冷間圧延は、連続焼鈍ラインに組み込ま
れるような調質圧延機で圧延ができることになり、経済
的にも有利である。 次に仕上げ焼鈍を実施するが、その条件は特に制限しな
い。しかし、粒成長を適度に行わせるために７００〜Ａ
ｃｍ点の温度範囲で焼鈍するのが好ましい。仕上げ焼鈍
を行わずに出荷し、打抜き後ユーザーで７００〜８００
℃の温度範囲で１〜２時間焼鈍する、いわゆる歪取り焼
鈍により粒成長を行わせてもよい。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 夫五璽上 Ｃ：Ｑ、Ｑ０３％、Ｓｉ：０．３５％、Ｍｎ：０．２８
％、Ｐ：０．０７２％、Ｓｉ：０．００２％及び八〇：
０．２５％を含有する°鋼スラブを１２００℃に加熱後
、熱間圧延にて２　、　Ｏｎｒｍ厚の熱延鋼帯に仕上げ
た。 この時の熱延条件は以下の通りである。 条件Ａ：熱延仕上げ温度９２０℃、 巻取温度５２０℃ 条件Ｂ：熱延仕上げ温度８３０℃、 巻取温度５２０℃ 条件Ｃ：熱延仕上げ温度７２０℃、 巻取温度５２０℃ このうち、本発明範囲内の条件は条件Ｃの場合である。 得られた熱延銅帯を脱スケール処理後、７５０”ＣＸ３
ｈｒの熱延板焼鈍を実施し、続いて、冷間圧延にて０．
５２５ｍｍ厚に仕上げた。この後、６００〜７００℃の
温度範囲で２分間中間焼鈍し、種々の再結晶率を持つ鋼
板を得た。この時の再結晶率は鋼板の硬度を測定して決
定した。続いて、圧下率５％で２次冷間圧延を行い、０
．５０ｓｚａ厚の電磁鋼板を製造した。 その後、窒素雰囲気中で７５０℃Ｘ２ｈｒの仕上げ焼鈍
を行い、磁束密度の異方性を評価するために、得られた
製品より外径４５＋ｗ＋＋＋、内径３３ｍｍのリング試
料を打抜き、磁気特性を測定した。 第１図は、上記熱延条件Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの場合に
おける中間焼鈍後の再結晶率とリング試料による鉄損Ｗ
□、１５゜、磁束密度Ｂ、。の関係を示している。同図
によれば、本発明範囲内の条件Ｃの場合に、鉄損が低く
、磁束密度が高くなっており、更に中間焼鈍後の再結晶
率が７５〜９０％のとき、磁束密度が著しく高い値とな
っていることが確認できる。 また、第２図は熱延条件Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの場合の
熱延板の組織を示しており、第３図は熱延条件Ａ、Ｂ、
Ｃのそれぞれの場合の熱延板の（２００）極点図であり
、第４図は熱延条件Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの場合の熱延
板の焼鈍後の（２００）極点図であり、第５図は熱延条
件Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの場合の最終製品の（２００）
極点図である。 なお、各回の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱延条
件Ａ、Ｂ、Ｃに対応している。 第２図よりわかるように、熱延条件Ｃの場合に加工組織
となっており、この時の集合組織は第３図（Ｃ）より（
１００）面強度の強い圧延集合組織となっていることが
わかる。一方、熱延条件Ａ、　Ｂの場合は、板厚方向の
大部分を再結晶粒が占めており、（１００）面の集積は
それ程強くない。これらの熱延板を７５０℃Ｘ３ｈｒの
熱延板焼鈍処理を施した後も、第４図かられかるように
、熱延条件Ｃの場合に（１００）面の集積が最も強い・
また、第５図に示すように、最終製品の集合組織も、以
上述べてきた現象と同様に、熱延条件Ｃの場合に（１０
０）面の集積が最も強く、このためリング試料で測定し
た磁束密度Ｂ５゜が優れた結果が得られるのである。 失凰災Ｉ 実施例１と同様の熱延鋼帯を用いてリングの鉄損Ｗ１５
／、。、磁束密度Ｂ、。と２次冷延率の関係を調べた。 この時の熱延板焼鈍の条件は実施例１と同じく７５０℃
Ｘ３ｈｒとし、最終板厚を０．５０＋ａｍとするために
、１次冷間圧延後の板厚は０．５１０〜０．５７５ｍｍ
とし、続いて、６５０℃×２分間の中間焼鈍により再結
晶率８０％の鋼板を得た。 第６図は熱延板焼鈍を実施した材料における２次冷延率
と７５０℃Ｘ２ｈｒの仕上げ焼鈍後のリングによる鉄損
Ｗ工、／Ｓ０、磁束密度Ｂ５゜の関係を示しており、２
次冷延率が３〜１０％の場合に鉄損Ｗ１．　／、。が低
く、且つ磁束密度Ｂ、。が高くなることが確認できる。 失凰里Ａ 第１表に示す２種類の化学成分を有する鋼スラブを１２
００℃に加熱後、熱間圧延にて２．５■鳳厚の熱延鋼帯
に仕上げた。この熱延鋼板を第２表に示す種々の方法及
び条件で最終板厚０　、５　ａｒｍに仕上げた。 その後、窒素雰囲気中で７５０℃Ｘ２ｈｒの仕上げ焼鈍
を行い、得られた製品から外径４５■、内径３３■ｌの
リング試料を打抜き、磁気特性を測定した。それらの結
果を第２表に併記する。 第１表において、いずれの鋼種Ａ、Ｂも本発明範囲内の
化学成分を有するが、鋼種ＡはＳｉが少なく、Ａｌが多
い場合であり、鋼種ＢはＳｉが多くＡｌの少ない場合で
ある。 第２表において、＆１．＆９、＆１７は本発明例であり
、いずれも、鉄損が低く、且つ磁束密度が高い。 これに対し、比較例Ｎｎ２及びＮｃｔＩＯは熱延仕上げ
温度が本発明範囲にない例、比較例恥３及び覧１１は熱
延板焼鈍を実施しない例、比較例Ｎｎ４及びＮａ３と＆
１２及びＮ１１１３は再結晶率が本発明範囲内にない例
、比較例に６及び尚７と＆１４及び＆１５は２次冷延率
が本発明範囲内にない例である。また、Ｎ１１８と＆１
６は巻取温度が本発明範囲内にない例である。これらの
いずれの比較例も、低鉄損で、磁束密度が高いという各
特性を同時に満足していない。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、２回冷延２回焼
鈍法において、熱延仕上げ温度及び巻取温度を適正に制
御して加工組織とし、（１００）面強度を強くした熱延
板に、熱延板焼鈍を実施し、冷延前素材の結晶粒径を粗
大なものとしておき、その後の中間焼鈍により再結晶率
７５〜９０％とした鋼板を得、更にこの鋼板に３〜１０
％の圧下率で２次冷延を行うので、磁束密度が面内で一
様に高い値を有し、且つ鉄損の低い無方向性電磁鋼板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各熱延条件における中間焼鈍後の再結晶率とリ
ング試料による鉄損Ｗ工、１５゜、磁束密度Ｂ、。の関
係を示す図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱延条件Ａ、
Ｂ、Ｃの場合の熱延板の金属組織を示す顕微鏡写真（Ｘ
５０）、 第３図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱延条件Ａ、
Ｂ、Ｃの場合の熱延板の（２００）極点図、第４図（Ａ
）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱延条件Ａ。 Ｂ、Ｃの場合の熱延板焼鈍後の（２００）極点図、第５
図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ熱延条件Ａ。 Ｂ、Ｃの場合の最終製品の（２００）極点図、第６図は
各熱延条件における２次冷間圧延率とリング試料による
鉄損Ｗ□５／、。、磁束密度Ｂ５ｏの関係を示す図であ
る。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第１図 ヤ間戊社枝り再殆品字α） 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量％で（以下、同じ）、Ｃ：０．０１％以下、Ｓｉ：
   １．０％以下、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｐ：０．１％
   以下、Ｓ：０．０１０％以下及びＡｌ：０．５０％以下
   を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物よりなる鋼ス
   ラブを、熱延仕上げ温度６５０℃以上８００℃以下で圧
   延した後、６００℃以下で巻取って製造した熱延鋼板に
   、箱焼鈍の場合は７００℃〜Ａｃ＿１点の温度範囲で２
   時間以上、連続焼鈍の場合は８００℃〜Ａｃ＿１点の温
   度範囲で２分以上の条件で焼鈍を施し、その後、中間焼
   鈍をはさむ２回の冷間圧延を、中間焼鈍後の再結晶率を
   ７５〜９０％とし、２次冷延率を３〜１０％とする条件
   で行って最終製品厚とし、次いで仕上げ焼鈍を行うこと
   を特徴とする低鉄損で且つ磁束密度の面内異方性の小さ
   い無方向性電磁鋼板の製造方法。