JPH0686624B2 - 高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH0686624B2 JP62327808A JP32780887A JPH0686624B2 JP H0686624 B2 JPH0686624 B2 JP H0686624B2 JP 62327808 A JP62327808 A JP 62327808A JP 32780887 A JP32780887 A JP 32780887A JP H0686624 B2 JPH0686624 B2 JP H0686624B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高抗張力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
m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rpmもの
超高速回転が要求されるようになり、ローターに加わる
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てい
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。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%、Al:0.5〜13.0%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/mm2
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含有量としているので、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
たすなど改善の余地がある。
特開昭61-84360号公報ではNi:8〜20%、Mo:0.2〜5.0
%、Al:0.1〜2.0%、Ti:0.1%1.0%、Cr1.0〜10.0%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:0.0
5〜3.0%、W:0.05〜3.0%、Mo:0.05〜3.0%、Ni:0.1〜2
0.0%、Al:0.5〜13.0%の1種または2種以上を1.0〜2
0.0%含有する溶鋼を用いて、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、鉄損が低く、かつ磁束密度
がすぐれている必要がある。
本発明は、超高速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/mm2、抗張力TS≧60kg/mm2、硬
度Hμv≧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、板破断等を生じることなく工業的
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10.0%以下、P:0.20%以下、Al:
0.10%以上1.50%以下、B:0.008%以下さらに必要に応
じ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
取り間の平均冷却速度を1000℃/分以上で急冷し、550
℃以下の温度で巻取りして粒界P偏析濃度を0.40%以下
とし、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。
先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(重量)%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、10.0%
を超えると製品の磁束密度が低下するので、0.1〜10.0
%とする。好ましくは1.0%超から5.0%である。
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。
鋼板から鉄心等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P0.03%超で見掛け上、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
ッ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、 平滑かつ歪の残留し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P0.03%以下とすれば、上記問題は生じな
い。
Alは脱酸材として、少なくとも0.10%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、0.10〜1.50%とする。
Bは結晶粒界に偏析、Pは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は磁気特性への悪
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〜
3.5mm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の制御は、鋼板の冷延性を高め
るために重要であり、毎分1000℃以上の冷却速度で冷却
する。
さらに巻取温度も重要で550℃以下で巻取る。この範囲
以外の条件、すなわち平均冷却速度が1000℃/分未満の
冷却、または550℃超の温度で巻取った場合、結晶粒界
でのP偏析濃度が0.4%超となったり、結晶粒が粗大化
するため著しく脆化し、その後の圧延時に板破断が多発
する。
熱間圧延後は冷間圧延するか、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500〜1
000℃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、50
0℃より低温または5秒より短いと磁気特性をより高め
る焼鈍効果があらわれないためであり、一方、1000℃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700〜900℃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われず、また
圧延組織が残ったり平坦度が改善されないまま残る。90
0℃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1 C:0.0023%、Si:3.2%、Mn:1.5%、P:0.102%、Al:0.67
5%、B:0.0051%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1.50%含有
させ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Bを、熱間圧延で板厚2.0mmとし、熱延仕上げ圧延
〜巻取までの平均冷却速度を500〜2000℃/分、巻取温
度を400〜600℃で処理し、熱延板焼鈍なし、または熱延
板焼鈍条件を(840〜1100)℃×(5〜30)秒間の範囲
で変化させて処理し、冷間圧延で板厚0.5mmにしたあ
と、(650〜925)℃×30秒間の焼鈍を行い、機械的性質
およびW15/50の鉄損とB50の磁束密度を測定した。
なお、磁気測定には30mm×320mm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。また熱
延板の結晶粒界のP偏析濃度をオージェ分析装置で分析
した。
結果を第1表に示す。
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、A9、B10、B12:B14:B15は板
破断を生じることなく圧延され、降伏強さYPは64〜68kg
/mm2、抗張力TSは74〜76kg/mm2で高い強度特性をもち、
さらに鉄損W15/50、磁束密度B50とも優れている。
実施例2 重量%でC:0.0015〜0.004%、Si:2.8〜3.23%、Mn:0.04
〜3.05%、P:0.005〜0.50%、Al:0.50〜2.00%、B:0.00
0〜0.0100%、Ni:0.75〜1.80%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2.0mmとし、熱延仕上げ圧延〜巻取までの冷却
速度を毎分2000℃、巻取温度を400℃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.
5mm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30mm×320mm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W1
5/50の鉄損とB50の磁束密度を測定した。
結果を第2表に示す。
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61〜71kg/mm2、抗張力TSは70〜81
kg/mm2で高い強度特性をもち、さらに鉄損W15/50、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、超高速回転機および電
磁開閉器用材料として非常に好適な、高抗張力と耐摩耗
性を有し、磁気特性のすぐれた無方向性電磁鋼板が、板
破断等のトラブルを生じることなく安定して製造され
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、熱間圧延し、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℃以下の温
    度にて巻取り、粒界のP偏析濃度を0.40%以下とし、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高抗張力無方向性
    電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項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 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、熱間圧延し、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℃以下の温
    度で巻取り、粒界のP偏析濃度を0.40%以下とし、次い
    で、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高抗
    張力無方向性電磁鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】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、熱間圧延し、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℃以下の温
    度にて巻取り、粒界のP偏析濃度を0.40%以下とし、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高抗張力無方向性電
    磁鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】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、熱間圧延し、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℃以下の温
    度で巻取り、粒界のP偏析濃度を0.40%以下とし、次い
    で、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高抗
    張力無方向性電磁鋼板の製造方法。
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