JPH04187718A - 高抗張力、低鉄損の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） 本発明は高速回転機等で要求される、強度が高く、しか
も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。

回転機の回転子には主として電磁網板を積層したものが
用いられる。最近、工作機械や半導体加工等の分野で生
産性や加工精度の向上を狙いとした回転機の高速回転化
のニーズが高まり、それに伴ってその遠心力に十分耐え
得る強度の高い電磁鋼板が必要となってきている。

因みに、回転機の回転数は現行のものでは、１０万ｒｐ
ｍ程度以下であり、既存の電磁鋼板で対応できたが、高
速化によって１０万ｒｐ＋ｍをこえるようになると抗張
力が既存の！磁鋼板の中で最も高い高級無方向性電磁銅
板でも耐え得ない状況が出てくることが予想される。す
なわち現行の一般的な無方向性電磁鋼板の抗張力は最も
高いもので、５５ｋｇ　’／　ａｎ　”程度であり、そ
れ以上あるいは６０ｋｇ’／ａｎ”以上の抗張力をもっ
た材料が必要である。また回転機の高効率力のためには
、強度と共に低鉄損であることも当然要求される。

（従来の技術） このような高強度化の要求に対し、高抗張力電磁鋼板に
関する提案がいくつかなされている。

例えば特公昭５８−１８４２４号公報では、「ニッケル
４〜２３重量％、アルミニウム０．７〜３．２重量％を
含み、かつチタン、ジルコニウム、ニオブ、タンタルの
一種以上を合計で０．０５〜０．０１重量％含み、残部
鉄および少量の脱酸、硫酸元素、不可避の不純物よりな
ることを特徴とする電動機の回転子の高強度軟質磁性材
料」が提案されているが、多量のＮｉが含まれているの
で高価となり、また鉄損は板厚０．５ｍｎでＷ＋ｓｚｓ
。が１５Ｗ／ｋｇ程度であり、通常の電磁鋼板より著し
く悪くなっている。

また特開昭６１−９５２０号公報では、ｒＳｉ：２．５
〜７．０重量％と、Ｔｉ　：　０．０５〜３．０重量％
、Ｗ　：　０．０５〜３．０重量％、Ｍｏ　：　０．０
５〜３．０重量％、Ｎｉ：０．１〜２０．０重量％、お
よびｉ　：　　０．５〜１３．０重景％ノ重量から選ば
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、ゑ、冷凝固させて薄体化
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高抗張力無方向性急冷薄帯の製造
方法」が提案されているが、急冷凝固法は、現行では製
品板厚精度及び形状が悪く、工業的に実用化されていな
い。

さらに、特開昭６２−２５６９１７号公報では、「重置
％で、Ｓｉ：２．０％以上３．５％未満、Ｃ：　０．０
０８％以下、Ｐ：０．０３％以上０．２％未満を含み、
かつＭｎ。

Ｎｉのうち１種または２種を重量％で、０．３％≦Ｍｎ
＋Ｎｉ＜１０％の範囲で含有し、残部Ｆｅおよび不可避
不純物元素よりなる、抗張力ＴＳ　：　６５ｋｇ’／ｍ
ｏ”以上で、かつ高周波鉄損Ｗ　Ｓ／ｌ。。。：５０Ｗ
／ｋｇ以下、磁束密度Ｂ、。：　１．６５Ｔ以上の優れ
た機械特性および磁気特性を有する回転機用高抗張力無
方向性電磁鋼板」が提案され、これは従来の電磁鋼板素
材に固溶強化型元素であるＰ　、　Ｍｎ＋　Ｌをより多
く加えたものである。しかし一般に固溶強化元素を加え
ると冷延性が劣化し通常の設備では製造困難となるが、
この問題点に対する具体的な解決に言及されていない。

以上のべたように高抗張力を実現するためにはいずれの
例でも、現行の！磁鋼板より多くの固溶強化型元素を含
有させているので、通常の！磁鋼板製造設備で作る場合
、冷間圧延時の割れは、避けられない問題点であった。

一方このような割れを防止するには、例えば特開昭６０
−２３８４２１号公報で提案されているように、１００
〜６００°Ｃの温間圧延を必要とするが、１００°Ｃ以
上の温間圧延は現状の冷間圧延設備では保温が難しく、
何らかの設備改造が必要であるし、また圧延油につき、
１００°Ｃ以上の温度での使用が余儀なくされるため、
その潤滑性能が劣化し易く、板形状が悪くなったり、均
一な板厚が得られなかったりするなど問題が多い。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、最近ニーズの高まっている高抗張力、
低鉄損の無方向性電磁鋼板を、通常の電磁鋼板製造設備
で製造可能とすることである。

また本発明の他の目的は、通常の冷間圧延設備で容易に
操業できる圧延温度範囲すなわち８０°Ｃ未満で圧延可
能とする方法を提供することである。

また本発明の別の目的は、抗張力が６０ｋｇ　’　／　
ｒｒｍ　２上で、鉄損（Ｗ＋５／Ｓ。）が８Ｗ／ｋｇ以
下の、無方向性電磁鋼板の製造方法を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は、 １、　　Ｃ：　０．０１ｗｔ％以下、Ｓｉ＋　ＡＩ！、
：　４〜７ｗｔ％を含む分塊スラブ又は連鋳スラブを、
加熱下又は分塊圧延もしくは連鋳後の直送による余熱下
の熱片状態にて、圧下率１０〜７０％の熱間圧延を施し
、次いで９５０〜１１００°Ｃの温度に再加熱して、仕
上圧延終了時の板温か７００°Ｃ以上となるようなる熱
間圧延によりホットコイルとし、次いでこれを冷間圧延
し、その後焼鈍すること、を特徴とする高抗張力、低鉄
損の無方向性電磁鋼板の製造方法 ２、　　Ｃ：　０．０１皆ｔ％以下、Ｓｉ＋　Ａｌ　：
　３ｗｔ％以上４％未満で、かつ、Ｓｉ＋Ａｊ！　＋Ｍ
ｎ＋Ｎｉ＋１５Ｐ　：　５〜１０−ｔ％を含む分塊スラ
ブ又は連鋳スラブを、加熱下又は分塊圧延もしくは連鋳
後の直送による余熱下の熱片状態にて、圧下率１０〜７
０％の熱間圧延を施し、次いで９５０〜１１００°Ｃの
温度に再加熱して、仕上圧延終了時の板温か７００℃以
上となるような熱間圧延によりホットコイルとし、次い
でこれを冷間圧延し、その後焼鈍すること、を特徴とす
る高抗張力、低鉄損の無方向性電磁調板の製造方法 である。

（作　用） 一般に、高抗張力および低鉄損の同時達成を考えた場合
、合金元素として比抵抗の高いＳｉ、　　Ａｆを主成分
とすべきであるが、５ｉ＋ＡＩ２含有量が４ｗｔ％以上
（以下単に％で示す）になると、抗張力は高まるものの
冷延性が劣化し、通常の冷間圧延設備では冷延が困難と
なる。

発明者らは、この冷延性を改善する方法を検討した結果
、熱延板組織を細かくすることによって冷延性が改善さ
れることを知見した。

さらに熱延板組織を細かくする方法について鋭意研究を
重ねた結果、熱延工程におけるスラブ加熱前に、Ｐ処理
と称す加熱→圧延をあらかじめ施し、熱延工程における
スラブ加熱温度（以下、熱延加熱温度と称す）を通常よ
り低温にし、さらにＦＤＴ≧７００°Ｃで熱延すること
によって熱延板組織は非常に細かくなり、冷延性の著し
く改善されることを見出した。

次に、本発明方法による冷延性改善効果のｉ１！認実験
について説明する。

Ｃ：　０．００２％、Ｓｉ：３．３％、　　Ａｆ：２．
１％を含む外、Ｍｎ　：　０．２５．　　Ｐ　：　０．
０１２％を含有し残部実質的にＦｅからなる組成の、厚
み２１５ｍのスラブを表１に示す条件でＰ処理（加熱→
圧延）及びそれに続く熱延加熱を行った後、ＦＤＴが７
００°Ｃ以上となるような熱延によって２．３　ｗｎ厚
の熱延板とした。この熱延板を酸洗後、冷延によって０
．５ｍｍ厚の冷延板とし、（７００〜８００°Ｃ）×１
分の焼鈍を施した。

表１には冷延性の結果も合わせて示したかの組合せ条件
範囲内では、冷間圧延温度７５゛Ｃにおいて冷間圧延が
可能であった。ただし、Ｐ処理を施こし、熱延加熱温度
９００〜１１００°Ｃ，ＦＤＴ６５０℃で処理した熱延
板は７５°Ｃの冷延では破断したが、冷間圧延温度９０
°Ｃでは圧延が可能であった。またＰ処理を施しても、
熱延加熱温度１１５０°Ｃで処理した熱延板およびＰ処
理なしの熱延板はすべて、冷表２には表１の冷延可能で
あった各条件における焼鈍板の機械的特性および磁気特
性を示す。

参考のため表３に現行の無方向性電磁鋼板の特性を示し
たが表２との比較より明らかなように本発明によると、
抗張力は非常に高く、また鉄損は回転機用電磁材料とし
て十分使用し得る範囲となっている。

また表３にはＮｂ系高張力冷延鋼板ＣＮｂ系）ＩＳＬＡ
）の−例をも比較のために示したが、その抗張力は高い
ものの磁気特性は極めて悪く、本発明による表２に示し
た特性がいかに優れたものであるかがわかる。

表３ 本板厚０．５を高張力冷延鋼板の一例 以上の如〈従来冷間圧延が困難であったＳｉ＋Ａｆ含有
量４％以上の範囲においても、本発明の方法によれば冷
間圧延が容易となる。

次に本発明の数値限定理由について述べる。

Ｃは鉄損に有害な成分であるため、０．０１％以下とす
る。望ましくは０．００４％以下が時効の点がらもよい
。

Ｓｉ　＋　Ａｌは、４％以上で冷間圧延が困難となるの
で本発明の対象範囲としたが、７％を超えると本発明の
方法によっても冷延時通常の電磁鋼板製造設備では困難
な１００°Ｃ以上の温間圧延が必要となってくるため上
限を７％とした。

ＳｉおよびＡＰは共に比抵抗を高める効果が大きく鉄損
低域に有効な元素であり、また抗張力も高める効果があ
り、従ってＳｉ、Ａｆｆは本発明の重要な同効の構成要
因である。

また、他の固溶強化元素（Ｍｎ、Ｐ、Ｎｉ等）について
は冷間圧延を困難とするが、次にのべる配慮の下に本発
明の成分として加えるならばこのような鋼の冷延性改善
にも本発明の方法が有効である。

次にＣＯ，０１匈ｔ％以下で、Ｓｉ　＋　Ａｆが３％以
上４％未満の範囲においてもＭｎ、　　Ｐ、　Ｎｉを、
５％≦Ｓｉ＋Ａｌ＋Ｍｎ　＋　Ｎｉ　＋　１５Ｐ≦１０
％の範囲となる制限の下では、Ｓｉ＋Ａｆｆが４％以上
の場合と同様に、通常設備で冷延困難な為、このような
場合にも本発明の方法を適用すれば冷間圧延が可能とな
る。

ここで上限を１０％以下としたのは上限を超えると１０
０″Ｃ以上の温間圧延が必要となってくるためである。

なおこの場合Ｓｉ＋Ａｊ２を３％以上としたのは、Ｓｉ
＋Ａｆｆを３％未満とし他の固溶元素で強度を高めても
鉄損がｉｔ電磁鋼板しては大となり本発明の目的に合致
しないためである。

なお已については特に規制はしないが、結晶粒界を強化
し、冷延性を改善するため適当量、例えば０．００５％
以下程度添加して、もよい。

さらに不純物元素としてのＳ、Ｏ，Ｎは特に規制しない
が、磁性面からできるだけ少ないことが望ましい。

Ｐ処理の加熱温度は特に重要ではないので規制しないが
、Ｐ処理圧延が可能な温度であれば低い方が好ましい。

１０００〜１２００°Ｃが好適である。

連鋳スラブまたは分塊スラブがＰ処理圧延可能な例えば
、１０００〜１２００°Ｃ程度の温度で得られる場合に
は、熱片直送のもとでＰ処理加熱なしに、Ｐ処理圧延を
施してもよい。

Ｐ処理の圧下率は前記の如（，１０％未満で効果がなく
、下限を１０％とする。上限については冷延性改善の点
では制限されないが、圧下率が７０％超では圧延機の負
荷が過大となるため上限を７０％とする。

熱延加熱温度は前記の如く、９５０〜１１００°Ｃに限
定される。９５０°Ｃ未満の熱延加熱温度では熱延仕上
圧延終了までの放熱のためＦＤＴを７００°Ｃ以上とす
ることは実際上困難であり、これに反し１１００°Ｃを
こえると十分細かい熱延板組織が得られない。

なおＰ処理において、加熱〜圧延を２回以上繰り返して
もよく、この場合には２回目以鋒のＰ処理加熱を９００
〜１１００″Ｃの範囲内で行う必要がある。

焼鈍温度については、抗張力をより高めるために７００
〜８５０°Ｃが適当である。低すぎると圧延組織が残り
磁気特性上好ましくなく、高すぎると結晶粒が大きくな
り抗張力が低下する。

なお焼鈍温度を８５０°Ｃより高くした場合、抗張力は
低下するものの、本発明の成分範囲において磁気特性特
に鉄損は従来の電磁鋼板に比べ著しく低くなる。上記実
験例では１０００°Ｃ焼鈍で−１５１５（１＝２．２０
Ｗ／ｋｇが得られ、これは本発明のもう一つの特徴とい
える。

次に一般的な本発明の高抗張力電磁鋼板の製造方法につ
いて述べる。

転炉〜脱ガス行程を経て溶製された本発明成分の溶鋼は
連続鋳造あるいは造塊〜分塊圧延によって一般に２００
〜３００　ｍｍ厚のスラブとされる。次いでＰ処理のた
めハツチ炉または連続炉で加熱され分塊圧延機、熱延粗
圧延機等によって１０〜７０％圧下され、次いで熱延行
程のスラブ加熱炉等によって９５０〜１１００°Ｃに加
熱された後、ＦＤＴが７００°Ｃ以上となるような熱延
によって例えば１．５〜３．５　＋ａ厚のホットコイル
とされる。

ホットコイルは酸洗等によって脱スケールされ、冷間圧
延後７００〜８５０°Ｃで焼鈍が施される。

なお上記行程において、磁気特性を向上させるため熱延
板焼鈍を施してもよいが、実施する場合は９００″Ｃ以
下で実施するのが好適である。９００℃を超えると冷延
性が著しく劣化するからである。

（実施例） 表４に各成分のスラブにＰ処理加熱を１０００℃で実施
し、表４に示すＰ処理圧下率で圧延し、同表に示す熱延
加熱温度で加熱し、熱間圧延によって２．６鵬厚のホッ
トコイルとした。

酸洗後、冷間圧延（圧延温度ニア０″Ｃ）時の冷延性を
調査した結果を同表に併わセで示した。Ｐ処理なしの比
較例はすべて冷間圧延時に割れが発生または破断冷延不
可であったが、本発明の方法を適用した場合ではＳｉ＋
ＡＡ！が４〜７％並びにＳｉ　＋Ａｌ　：　３％以上４
％未満で、かつＳｉ＋ＡＩ！、＋Ｍｎ＋　Ｎｉ　＋　１
５Ｐ　：５〜１０％の各範囲においてすべて冷間圧延が
可能であった。

（発明の効果） 以上の如く、通常の電磁鋼板製造設備で冷間圧延が困難
であったＳｉ　＋　Ａｌ含有量が４〜７％並びにＳｉ　
＋　Ａｆｆｉ　：　３％以上４％未満で、かつＳｉ　＋
　Ａｊ２＋　Ｍｎ　＋　Ｎｉ　＋　１５Ｐ　：５〜１０
％の各範囲においても本発明の方法を適用すれば冷間圧
延が可能となり、高抗張力電磁鋼板等、従来では工業的
に製造できなかった高合金の電磁調板が製造できるよう
になった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、 Ｓｉ＋Ａｌ：４〜７ｗｔ％ を含む分塊スラブ又は連鋳スラブを、加熱下又は分塊圧
   延もしくは連鋳後の直送による余熱下の熱片状態にて、
   圧下率１０〜７０％の熱間圧延を施し、 次いで９５０〜１１００℃の温度に再加熱して、仕上圧
   延終了時の板温が７００℃以上となるようなる熱間圧延
   によりホットコイルとし、 次いでこれを冷間圧延し、その後焼鈍する こと、 を特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼板の製
   造方法。 ２、Ｃ：０．０１ｗｔ％以下、 Ｓｉ＋Ａｌ：３ｗｔ％以上４％未満で、かつ、Ｓｉ＋Ａ
   ｌ＋Ｍｎ＋Ｎｉ＋１５Ｐ：５〜１０ｗｔ％を含む分塊ス
   ラブ又は連鋳スラブを、加熱下又は分塊圧延もしくは連
   鋳後の直送による余熱下の熱片状態にて、圧下率１０〜
   ７０％の熱間圧延を施し、 次いで９５０〜１１００℃の温度に再加熱して、仕上圧
   延終了時の板温が７００℃以上となるような熱間圧延に
   よりホットコイルとし、 次いでこれを冷間圧延し、その後焼鈍する こと、 を特徴とする高抗張力、低鉄損の無方向性電磁鋼板の製
   造方法。