JPH11199989A

JPH11199989A - 鉄損の低い無方向性電磁鋼板

Info

Publication number: JPH11199989A
Application number: JP10020195A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Iizuka; 俊治飯塚; Yoshihiko Oda; 善彦尾田; Noritaka Takahashi; 紀隆高橋
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】仕上げ焼鈍後の鉄損のより低い無方向性電磁
鋼板を提供する。【解決手段】重量％でＣ：0.005％以下、Si：1.5〜3.
5％、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.03〜0.15％、Ｎ：0.005
％以下（０を含む）、Al：0.1〜1.0％、Ｓ：0.001％以
下（０を含む）、Ｏ：0.0008〜0.0025％を含有し、残部
が実質的にFeであることを特徴とする鉄損の低い無方向
性電磁鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気材料として用
いられるのに好適な、鉄損の低い無方向性電磁鋼板に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気機器の省エネルギーの観点よ
り、より鉄損の低い電磁鋼板が求められるようになって
いる。この鉄損を低減するためには結晶粒の粗大化が効
果的であり、低鉄損が特に要求されるSi+Al量が１〜３
％程度の中・高級グレードの無方向性電磁鋼板において
は、仕上焼鈍温度を1000℃程度まで高めたり、焼鈍時の
ラインスピードを下げ、焼鈍時間を長くすることにより
結晶粒の粗大化を図っている。

【０００３】この仕上焼鈍時の粒成長性を良好にするた
めには、鋼板中の介在物、析出物量を低減することが効
果的である。このため、これまで介在物、析出物を無害
化することが試みられており、特に高級材ではMnＳの析
出防止の観点からＳ量を低減させる試みがなされてき
た。

【０００４】例えば、特公平２−５０１９０号公報に
は、Si：2.5〜3.5％、Al：0.25〜1.0％の鋼においてＳ
を15ppm以下、Ｏを20ppm以下、Ｎを25ppm以下とするこ
とにより鉄損を低下させる技術が開示されている。

【０００５】さらに特開平５−１４０６４７号公報に
は、Si：2.0〜4.0％、Al：0.10〜2.0％の鋼においてＳ
を30ppm以下、Ti、Zr、Nb、Ｖをそれぞれ50ppm以下とす
ることにより鉄損を低下させる技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
いずれの技術においても、Si、Al量がトータルで３〜3.
5％、Ｓ量を10ppm以下とした高級グレードの鋼板の鉄損
値は、Ｗ_15/50＝2.4（Ｗ／kg程度（板厚0.5mm）であ
り、これ以上の低鉄損値は達成されていないのが現状で
ある。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、仕上げ焼鈍後の鉄損のより低い
無方向性電磁鋼板を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、Ｓ＝10
ppm以下の極低Ｓ材において、Ｏを８ppm以上含有させる
ことにより、無方向性電磁鋼板の鉄損を大幅に低下させ
ることである。

【０００９】すなわち、前記課題は、重量％でＣ：0.00
5％以下、Si：1.5〜3.5％、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.03
〜0.15％、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、Al：0.1〜1.
0％、Ｓ：0.001％以下（０を含む）、Ｏ：0.0008〜0.00
25％を含有し、残部が実質的にFeであることを特徴とす
る鉄損の低い無方向性電磁鋼板により解決される。

【００１０】ここに残部が実質的にFeであるとは、不可
避不純物の他、本発明の作用効果を無くさない範囲で他
の微量元素を含むものも本発明の範囲に含まれることを
意味するものである。なお、本明細書において、特に断
らない限り、鋼の成分を示す％は全て重量％であり、pp
mも重量ppmである。

【００１１】（発明に至る経緯とＳ含有量、Ｏ含有量の
限定理由）本発明者等は、Ｓ＝10ppm以下の極低Ｓ材に
おいて鉄損低減を阻害している要因を詳細に調査した。
その結果、Ｓ量の低減に伴い、鋼板表層部に顕著な窒化
層が認められ、この窒化層が鉄損低減を阻害しているこ
とが明らかになった。

【００１２】そこで、本発明者らが、窒化を抑制し、鉄
損を更に低減させる手法に関して鋭意検討した結果、Ｏ
含有量を８ppm以上に制御することにより、極低Ｓ材の
鉄損が大幅に低下することを見出した。

【００１３】本発明を実験結果に基づいて詳細に説明す
る。最初に、鉄損に及ぼすＳ量の影響を調査するため、
Ｏ量が異なる以下(1)、(2)の2種の成分系の鋼について
Ｓ量をtr. 〜15ppmの範囲で変化させたものを実験室に
て真空溶解し、熱延後、酸洗を行った。引き続きこの熱
延板に75％Ｈ₂−25％Ｎ₂雰囲気で800℃×３hrの熱延板
焼鈍を施し、その後、板厚0.5mmまで冷間圧延し、10％
Ｈ₂−90％Ｎ₂中で930℃×２min間の仕上焼鈍を行った。 (1) Ｃ：0.0025％、Si：1.85％、Mn：0.20％、Ｐ：0.04
0％、Al：0.31％、Ｎ：0.0018％、Ｏ：６ppm (2) Ｃ：0.0025％、Si：1.85％、Mn：0.20％、Ｐ：0.04
0％、Al：0.31％、Ｎ：0.0018％、Ｏ：12ppm

【００１４】図１に、このようにして得られたサンプル
のＳ量と鉄損Ｗ_15/50の関係を示す。図１より、Ｓ≦10p
pmとなった場合に大幅な鉄損低減が達成されることがわ
かる。これはＳ量低減により粒成長性が大幅に向上した
ためである。以上のことより、本発明に於いては、Ｓ量
の範囲を10ppm以下に限定する。

【００１５】しかし、図１によるとＳ量が10ppm以下で
の鉄損の低下レベルは、Ｏ量によって異なることもわか
る。本発明者らは、Ｓ≦10ppm の極低Ｓ材においてＯ量
により鉄損の低減レベルが異なった原因を調査するた
め、光学顕微鏡にて組織観察を行った。その結果、Ｏ：
６ppmの場合には、鋼板表層に顕著な窒化層が認められ
た。これに対し、Ｏ：12ppmの場合には窒化層は軽微と
なっていた。この窒化層は窒化雰囲気で行なった熱延板
焼鈍時および仕上焼鈍時に生じたものと考えられる。

【００１６】Ｏ量により窒化反応が異なった原因に関し
ては次のように考えられる。すなわち、Ｓは表面および
粒界に濃化しやすい元素であることから、Ｓ＞10ppm の
領域では、Ｏ量によらず、Ｓが鋼板表面へ濃化し、磁性
焼鈍時の窒素の吸着を抑制した。一方、Ｓ≦10ppm の領
域ではＳによる窒素吸着の抑制効果が低下したものの、
酸化物がそれと同様の効果を呈したものと考えられる。
しかしながら、窒素吸着の抑制効果は、酸素量により異
なるようである。

【００１７】そこで、Ｏの最適制御量を調査するため、
Ｃ：0.0020％、Si：1.87％、Mn：0.20％、Al：0.30％、
Ｓ：0.0003％、Ｎ：0.0017％とし、Ｏ量を5 〜25ppmの
範囲で変化させた鋼を実験室にて真空溶解し、熱延後、
酸洗を行った。引き続きこの熱延板に75％Ｈ₂−25％Ｎ₂
雰囲気で800℃×３hrの熱延板焼鈍を施し、その後、板
厚0.5mmまで冷間圧延し、10％Ｈ₂−90％Ｎ₂中で930℃×
２min 間の仕上焼鈍を行った。

【００１８】図２はこのようにして得られたサンプルの
Ｏ量と鉄損Ｗ_15/50の関係を示したものである。図２よ
り、Ｏ量が８ppm 以上の領域で鉄損が低下し、Ｗ_15/50
＝2.5Ｗ／kgが達成されることがわかる。しかし、Ｏ量
が増加すると、鉄損は再び緩やかに増大することもわか
る。以上のことよりＯ含有量は８ppm以上とする。上限
については、図２に示すＯ量よりも著しく高くなると、
酸化物そのものが、鉄損に悪影響を及ぼしてくるため、
焼鈍後に良好な鉄損を得ることができない。よって、一
般的には25ppm以下とすることが好ましい。

【００１９】（その他の成分の限定理由）次に、その他
の成分の限定理由について説明する。Ｃ：Ｃは磁気時効の問題があるため0.005％以下とす
る。 Si： Siは鋼板の固有抵抗を上げるために有効な元素で
あり、このため下限を1.5％とする。一方、3.5％を超え
ると飽和磁束密度の低下に伴い磁束密度が低下するため
上限を3.5％とする。 Mn： Mnは熱間圧延時の赤熱脆性を防止するために、0.
05％以上必要であるが、1.0％以上になると磁束密度を
低下させるので0.05〜1.0％とする。

【００２０】Ｐ：Ｐは適度な鋼板の打ち抜き性を確保
するために必要な元素であり、その点から、0.03％以上
含有させることが必要である。しかしながら、含有量が
0.15％を超えると冷間圧延性が著しく低下するため、上
限を0.15％とする。Ｎ：Ｎは、含有量が多い場合にはAlＮの析出量が多く
なり、鉄損を増大させるため0.005％以下とする。 Al： AlはSiと同様、固有抵抗を上げるために有効な元
素であるが、1.0％を超えると飽和磁束密度の低下に伴
い磁束密度が低下するため上限を1.0％とする。また、
0.1％未満の場合にはAlＮが微細化し粒成長性が低下す
るため下限を0.1％とする。

【００２１】（製造方法）本発明においては、Ｓ、Ｏを
はじめ、所定の成分が所定の範囲内であれば、製造方法
は、無方向性電磁鋼板を製造する通常の方法でかまわな
い。すなわち、転炉で吹練した溶鋼を脱ガス処理して所
定の成分に調整し、引き続き鋳造、熱間圧延を行う。熱
間圧延時の仕上焼鈍温度、巻取り温度は特に規定する必
要はなく、通常の無方向性電磁鋼板を製造する範囲の温
度でかまわない。また、熱延後の熱延板焼鈍は行っても
良いが必須ではない。次いで一回の冷間圧延、もしくは
中間焼鈍をはさんだ２回以上の冷間圧延により所定の板
厚とした後に、最終焼鈍を行う。

【００２２】

【実施例】表１に示す鋼を用い、転炉で吹練した後に脱
ガス処理を行うことにより所定の成分に調整後鋳造し
（各成分を示す数字はすべて重量％）、スラブ加熱温度
1160℃で１hr加熱した後、板厚2.0mmまで熱間圧延を行
った。熱間圧延時の仕上げ温度は800℃、巻取り温度は6
10℃とし、表１に示す条件で熱延板焼鈍を施した。その
後、板厚0.5mmまで冷間圧延を行い、表１に示す仕上焼
鈍条件で焼鈍を行った。磁気測定は25cmエプスタイン試
験片を用いて行った。各鋼板の磁気特性を表１に併せて
示す。

【００２３】表１において、No.１〜No.12の鋼板はSiの
レベルが1.8％のオーダにあり、No.13〜No.17の鋼板はS
iのレベルが2.5％のオーダにある。同じSiのレベル同士
で比較した場合、No.１〜No.４とNo.13の本発明鋼の方
が、比較鋼より鉄損Ｗ_15/50が低い。

【００２４】これより、鋼板成分を本発明のＳ、Ｏ量に
制御した場合に、仕上焼鈍後の鉄損の非常に低い無方向
性電磁鋼板が得られることがわかる。

【００２５】これに対して、No.5とNo.14の鋼板は、Ｓ
とＯが共に本発明の範囲を外れているため、鉄損Ｗ
_15/50が高くなっている。No.6とNo.15の鋼板は、Ｓの範
囲が本発明の上限を外れているため、鉄損Ｗ_15/50が高
くなっている。同様、No.7とNo.16の鋼板は、Ｏの範囲
が本発明の下限を外れているため、鉄損Ｗ_15/50が高く
なっている。

【００２６】No.9の鋼板は、Ｃの範囲が本発明の範囲を
超えているので、鉄損Ｗ_15/50が高い上に、磁気時効の
問題がある。No.10の鋼板は、Mnの範囲が本発明の範囲
を超えているので、鉄損Ｗ_15/50は低いものの、磁束密
度Ｂ₅₀が低くなっている。No.16の鋼板は、Ｎが本発明
の範囲を外れているので、鉄損Ｗ_15/50が高い。No.17の
鋼板は、Siの範囲が本発明の範囲より高いので、鉄損Ｗ
_15/50は低く押さえられているものの、磁束密度Ｂ₅₀が
低くなっている。

【００２７】また、表１によれば、Si、Al量がトータル
で2.2％の場合でも、Ｗ_15/50＝2.5（Ｗ／kg）と、従来
技術で示したSi、Al量がトータルで３〜3.5％の電磁鋼
板と同等の鉄損値が得られ、Si、Al量がトータルで３％
の場合には、Ｗ_15/50＝2.3（Ｗ／kg）と、同等のSi、Al
量を有する従来技術で示した電磁鋼板よりも低い鉄損が
得られている。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、重量％で
Ｃ：0.005％以下、Si：1.5〜3.5％、Mn：0.05〜1.0％、
Ｐ：0.03〜0.15％、Ｎ：0.005％以下（０を含む）、A
l：0.1〜1.0％、Ｓ：0.001％以下（０を含む）、Ｏ：0.
0008％以上を含有し、残部が実質的にFeであることを特
徴とするものであるので、鉄損の低い鋼板を得ることが
できる。この鋼板は、モータやトランスのコア等の電気
材料として、鉄損の低い性質が要求される用途に広く使
用するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｓ量と磁性焼鈍後の磁気特性（鉄損）との関係
を示す図である。

【図２】Ｏ量と磁性焼鈍後の磁気特性（鉄損）との関係
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＣ：0.005％以下、Si：1.5〜3.
5％、Mn：0.05〜1.0％、Ｐ：0.03〜0.15％、Ｎ：0.005
％以下（０を含む）、Al：0.1〜1.0％、Ｓ：0.001％以
下（０を含む）、Ｏ：0.0008〜0.0025％を含有し、残部
が実質的にFeであることを特徴とする鉄損の低い無方向
性電磁鋼板。