JPH05186834A - 高磁束密度、低鉄損を有する無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

高磁束密度、低鉄損を有する無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH05186834A
JPH05186834A JP3165984A JP16598491A JPH05186834A JP H05186834 A JPH05186834 A JP H05186834A JP 3165984 A JP3165984 A JP 3165984A JP 16598491 A JP16598491 A JP 16598491A JP H05186834 A JPH05186834 A JP H05186834A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高磁束密度、低鉄損を有する無方
向性電磁鋼板を提供する。 【構成】 高純鋼を変態点以上に急速に加熱し、冷却過
程で変態時の冷速を制御することにより、高磁束密度、
低鉄損を有する無方向性電磁鋼板を製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気特性に優れた無方向
性電磁鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】無方向性電磁鋼板は高磁場鉄損の減少に
重きをおいた高Siの材料と、高磁束密度を重視した普
通鋼成分系の材料がある。後者の材料としてはフルプロ
セスとセミプロセスの分類があり、それらの相違はセミ
プロセスの材料はフルプロセスにスキンパスを施したも
ので、ユーザーで打ち抜き加工をした後、歪み取り焼鈍
をして結晶粒の粗大化を可能にしたものである。この歪
み取り焼鈍による結晶粒の粗大化により、鉄損の顕著な
低減が達成できるが(特開昭60−17014号公報参
照)、ユーザーによっては必要の焼鈍設備を有していな
いところもあるばかりでなく、設備をもっているところ
でも歪み取り焼鈍による工程の増加は生産性に不利とな
る。
【0003】普通鋼成分系の無方向性電磁鋼板の冷延後
の焼鈍条件は連続焼鈍炉において10℃/s前後の速度
で昇温し、設定した750℃から850℃のフェライト
温度域で1分から2分間保持して焼鈍するのが一般的な
条件である。しかし、このような条件では、再結晶後の
粒成長が十分起きず、鉄損の減少に有利と言われる10
0μmから300μmの結晶粒径の粗大のフェライト組
織は得られない。また、A3 変態点以上の温度に焼鈍し
て、一度オーステナイト組織にすると、従来の成分鋼で
はγ→α変態時に組織が微細化し、低い鉄損を達成する
ことができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、フェライト組織
の粗大化及び磁気時効の観点よりCの極低化及び成分の
高純化が施行されているが、これによる組織の粗大化は
従来の連続焼鈍条件では不十分である。一方、Cの極低
化及び成分の高純化により冷延焼鈍後の集合組織は{1
11}方位が高く、磁気特性に好ましい{100}方位
が低くなる欠点がある。また、鉄損の減少を狙い板厚を
薄くするために冷延率を高めると上記の集合組織形成の
傾向はより顕著になる。
【0005】本発明はこのような現状にかんがみ、無方
向性電磁鋼板の製造において焼鈍時間及び設備の大幅な
短縮を可能にするメタラジーを提示し、鉄損減少に有利
な100μmから300μmの結晶粒径の粗大のフェラ
イト組織を得られ、かつ、{111}/{100}方位
の比が小さい鋼板をひずみ取り焼鈍を前提にせずに製造
する方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、成品板の
フェライト組織ならびに集合組織形成に及ぼす昇温速
度、焼鈍温度などの影響を研究した結果、鋼の成分、昇
温速度及びγ→α変態時の冷速を限定することおよび、
変態点以上に急速に昇温することにより、非常に短時間
の加熱時間にもかかわらず、鉄損の減少に有利と言われ
る100μmから300μmの結晶粒径の粗大のフェラ
イト組織が変態後得られることを見いだした。また、
{111}/{100}方位の比も変態点以下の焼鈍に
比較して顕著に小さくなることが分かった。
【0007】本発明は上記知見に基づいて完成したもの
であって、その要旨とするところは、重量比でC:0.
005%以下、N:0.005%以下、Si:1.0%
以下、P:0.15%以下、S:0.01%以下、A
l:1.0%以下、必要に応じてBをB/Nで1.5以
下含有せしめ、そして他の添加元素の総和を1%以下含
む鋼を、冷延後の焼鈍において500℃から焼鈍最高温
度の間の平均昇温速度を300℃/s以上とし、焼鈍最
高温度をT(℃)=910+50×{Si(wt%)+A
l(wt%)}の関係にある温度T℃超として、冷却過程
においてT(℃)からT(℃)−30℃の温度範囲の平
均冷速を80℃/s以下とすることを特徴とする磁気特
性の優れた鋼板の製造方法にある。
【0008】以下に、本発明の構成要件の限定理由につ
いて詳細に説明する。まず、本発明鋼の化学成分におい
て、Cは鉄損改善のためには少ないほうが好ましく、か
つ時効による磁性劣化を生じないためには0.005%
以下が好ましいので、C量の上限を0.005%とし
た。Nも鉄損改善のためには少ないほうがよく、本発明
鋼では上限を0.005%とした。特に、AlNの析出
を抑制し、鉄損を下げる場合にはBを添加してBNを析
出させることが好ましいが、B/Nが1.5超になると
過剰Bが磁性を悪化させるので、B量の上限をB/Nで
1.5と定めた。
【0009】Siは鉄損改善のために添加されるが、1
%以上の添加は必要な粗粒を得るのに妨げになるので、
上限を1%とした。Pの添加は打ち抜き性を高め、鉄損
の改善にもなるが、0.15%以上の添加は熱間加工性
を著しく劣化し、熱間割れなどが発生する危険性が高い
ため、上限を0.15%とした。
【0010】Sは磁性向上に有害なMnSなどの非金属
介在物を生成するので0.01%以下にしなければ安定
した磁性改善効果が得られない。また、下記に示す焼鈍
条件で100μm以上の結晶粒径を得るにも、S量の低
下が必須であり、これらの条件よりS量の上限を0.0
1%とした。
【0011】AlはSiと同様鉄損改善のために添加さ
れるが、1%以上になると焼鈍時の粗粒化を妨げるだけ
でなく、熱間加工性も著しく劣化するので、添加量の上
限を1%とする。強度を高める元素として、Mn,C
r,Mo,Niなどの添加は本発明の趣旨を損するもの
ではないが、これらの元素の総和が多過ぎるとフェライ
ト組織の粗粒化を妨げ、磁性の劣化を招くので、総和の
上限は1%以下とする。
【0012】次に、製造プロセスについて説明する。冷
延後の再結晶焼鈍において500℃から焼鈍最高温度の
間の平均昇温速度を300℃/s以上と限定したのは、
この温度範囲での平均昇温速度が300℃/s以下だと
焼鈍時に短時間で適正な結晶粒径にならないためであ
る。この原因はまだ十分解明されていないが、昇温過程
において回復のための時間を十分とらせないことによ
り、再結晶の駆動力が大きくなり、再結晶が爆発的に起
きることにより結晶粒が粗大化し、それがα→γ変態、
γ→α変態後も遺伝するためと考えられる。
【0013】焼鈍最高温度をT(℃)=910+50×
{Si(wt%)+Al(wt%)}の関係にある温度T℃
以上としたのは、この温度域での短時間焼鈍で結晶粒の
適正な粗粒化が起こり、かつ{111}/{100}方
位の比が小さい集合組織が得られるためである。また、
冷却工程でT(℃)からT(℃)−30℃の平均冷速を
80℃/s以下と限定したのは、変態時に冷速がこれよ
り大きくなると結晶粒が微細になるか、フェライト組織
がアシキュラー的になり鉄損が高くなるため、この温度
域での平均冷速の上限を80℃/sとした。
【0014】また、500℃以上の温度域での焼鈍時間
を10秒以下と限定したのは、焼鈍時間の短縮及び設備
コストの低減からの限定で、磁気特性からの限定ではな
い。現状では500℃以上の温度域での焼鈍時間は約1
00秒前後であり、通常の連続焼鈍炉では約700mぐ
らいの炉長が必要となるが、本発明鋼では10分の1で
済むため大幅なコストダウンが達成できる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例を、比較例と共に説明する。
表1および表2に本発明鋼と比較鋼の成分、プロセス条
件、そして成品板の磁気特性を示す。実験番号18は双
ロール法により直接鋳込みにより1.5mmの板に鋳造し
た材料を冷延したが、他の材料は250mmの連続鋳造ス
ラブを3mmの板に熱延した後、冷延した。熱延仕上温度
は860℃〜900℃、巻取温度は700℃前後であっ
た。冷延板の板厚は0.5mmである。焼鈍方法は連続焼
鈍法によって行なった。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】本発明鋼である実験番号1,2,3,4,
8,10,16,18は磁束密度、鉄損共に優れた値を
示す。薄スラブより製造した実験番号18は連続鋳造ス
ラブより磁気特性が優れている。
【0019】冷延後の再結晶焼鈍において500℃から
焼鈍最高温度の間の平均昇温速度が200℃/sと本発
明の範囲外の実験番号5の材料は鉄損が高い。この原因
は成品板の粒径が小さかったためと考えられる。冷延後
の再結晶焼鈍において焼鈍最高温度が本発明の範囲より
低い実験番号6と9は結晶粒が細かくなり、本発明鋼よ
り磁性が劣る。T(℃)〜T(℃)−30℃の間の平均
冷速が100℃/sと本発明の範囲より大きい実験番号
7の場合も結晶粒が細かく、本発明鋼より磁性が劣る。
Si量が本発明鋼の範囲より多い実験番号11、Mn量
が本発明鋼の範囲より多い実験番号17は共に組織が細
かく、本発明鋼より磁性が劣る。C量が本発明鋼の範囲
より多い実験番号13およびNが本発明鋼の範囲より多
い実験番号14でも組織が細かくなり、鉄損が劣化す
る。S量が本発明鋼の範囲より多い実験番号15ではM
nSなどの非金属系介在物が多く生成し、それが結晶粒
径の微細化をもたらし、本発明鋼より磁性が劣る結果に
なっている。また、B量がB/Nで1.5と本発明鋼の
範囲より多い実験番号12も本発明鋼より磁性が劣る。
実験番号1,2の実施例は500℃以上での焼鈍時間が
10秒以下で実行されており、焼鈍時間の短縮が図られ
ているにもかかわらず本発明の範囲を満足していれば優
れた特性が確保できることを示している。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、高磁束密度で低鉄損の
無方向性電磁鋼板が得られ、モーター等のエネルギー損
失を下げ、地球温暖化などの環境問題の改善にも寄与す
る工業的に価値の高い発明である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量比でC:0.005%以下、N:
    0.005%以下、Si:1.0%以下、P:0.15
    %以下、S:0.01%以下、Al:1.0%以下、そ
    して他の添加元素の総和を1%以下含む鋼を、冷延後の
    焼鈍において500℃から焼鈍最高温度の間の平均昇温
    速度を300℃/s以上とし、焼鈍最高温度をT(℃)
    =910+50×{Si(wt%)+Al(wt%)}の関
    係にある温度T℃超として、冷却過程においてT(℃)
    からT(℃)−30℃の温度範囲の平均冷速を80℃/
    s以下とすることを特徴とする磁気特性の優れた鋼板の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 BをB/Nで1.5以下となるよう含有
    させたことを特徴とする請求項1記載の高磁束密度、低
    鉄損を有する無方向性電磁鋼板の製造方法。
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Cited By (3)

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US10975451B2 (en) 2015-08-04 2021-04-13 Jfe Steel Corporation Method for producing non-oriented electrical steel sheet having excellent magnetic properties

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