JPH11315327A - 鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法及び鉄損の低い無方向性電磁鋼板 - Google Patents

鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法及び鉄損の低い無方向性電磁鋼板

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JPH11315327A
JPH11315327A JP10134233A JP13423398A JPH11315327A JP H11315327 A JPH11315327 A JP H11315327A JP 10134233 A JP10134233 A JP 10134233A JP 13423398 A JP13423398 A JP 13423398A JP H11315327 A JPH11315327 A JP H11315327A
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Toshiharu Iizuka
俊治 飯塚
Yoshihiko Oda
善彦 尾田
Noritaka Takahashi
紀隆 高橋
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上焼鈍後の鉄損の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%、N:0.005%以下(0を含
む)、Al:0.1 〜1.0%、S:0.001%以下(0を含
む)、P:0.03〜0.15%を含み、残部が実質的にFeから
なるスラブを巻取温度750℃以下で熱間圧延し、引き続
き熱延板焼鈍を行ない、酸洗後、一回の冷間圧延、もし
くは中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延により、所
定の板厚とし、仕上焼鈍を実施することを特徴とする鉄
損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法。

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、及
びその製造方法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、特公昭56−22391号公報に
は、Si:2.5〜3.5%、Al:0.3〜1.0%の鋼においてSを
50ppm以下、O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】また、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15p
pm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。
【0006】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。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、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%程
度、S含有量を10ppm以下とした高級グレードの鋼板の
鉄損値は、W15/50=2.4W/kg程度(板厚0.5mm)であ
り、これ以上の低鉄損は達成されていないのが現状であ
る。
【0008】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。
【0009】
【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、Pを0.03〜0.15%、ある
いはSb+1/2Snを0.001〜0.05%の範囲で含有させ、か
つ、熱延時の巻取温度を制御することにより、無方向性
電磁鋼板の鉄損を大幅に低下させることにある。
【0010】すなわち、前記課題は、重量%で、C:0.
005%以下、Si:1.5〜3.5%、Mn:0.05〜1.0%、N:0.
005%以下(0を含む)、Al:0.1 〜1.0%、S:0.001
%以下(0を含む)、P:0.03〜0.15%を含み、残部が
実質的にFeからなるスラブを巻取温度750℃以下で熱間
圧延し、引き続き熱延板焼鈍を行ない、酸洗後、一回の
冷間圧延、もしくは中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間
圧延により、所定の板厚とし、仕上焼鈍を実施すること
を特徴とする鉄損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法
(請求項1)により解決される。
【0011】また、前記課題は、重量%で、C:0.005
%以下、Si:1.5〜3.5%、Mn:0.05〜1.0%、N:0.005
%以下(0を含む)、Al:0.1 〜1.0%、S:0.001%以
下(0を含む)、P:0.15%以下(0を含む)、Sb+1/
2Sn:0.001〜0.05%を含み、残部が実質的にFeからなる
スラフ゛を巻取温度750℃以下で熱間圧延し、引き続き熱延
板焼鈍を行ない、酸洗後、一回の冷間圧延、もしくは中
間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延により、所定の板
厚とし、仕上焼鈍を実施することを特徴とする鉄損の低
い無方向性電磁鋼板の製造方法(請求項2)によっても
解決される。
【0012】さらに、前記課題は、前記第1の手段又は
第2の手段によって製造される鉄損の低い無方向性電磁
鋼板(請求項3)によっても解決される。
【0013】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
で他の微量元素を添加したものも、本発明の範囲に含ま
れる趣旨である。なお、以下の説明において、鋼の成分
を示す%は全て重量%であり、ppmも重量ppmである。
【0014】(発明に至る経緯)本発明者らは、S=10
ppm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事が明らかとなった。そこで、本発
明者らが、窒化を抑制し、鉄損をさらに低減させる手法
に関し鋭意検討した結果、Pを0.03〜0.15%、あるいは
Sb+1/2Snを0.001〜0.05%の範囲で含有させ、かつ、熱
延時の巻取温度を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。
【0015】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、
以下の3種の成分系についてS量をtr. 〜15ppm の範
囲で変化させた鋼を実験室にて真空溶解し、製造された
スラブを1160℃で1hr加熱し、巻取温度の異なる3種類
の熱延板サンプルを作成した。この後、10%H2-90%N
2雰囲気中で900℃×90秒の熱延板焼鈍を施した後、酸洗
を施し、その後、板厚0.5mmまで冷間圧延し、10%H2-9
0%N2雰囲気で930℃×2min間の仕上焼鈍を行った。 C:0.0025%、Si:1.85%、Mn:0.20%、P:0.040
%、Al:0.31%、N:0.0018%、 C:0.0025%、Si:1.85%、Mn:0.20%、P:0.010
%、Al:0.31%、N:0.0018%、Sn:0.0050% C:0.0025%、Si:1.85%、Mn:0.20%、P:0.010
%、Al:0.31%、N:0.0018%、Sb:0.0040%
【0016】図1にこのようにして得られたサンプルの
S量と鉄損W15/50の関係を示す。図1より、S≦10ppm
となった場合に大幅に鉄損が低減され、W15/50=2.5
W/kg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、望まし
くは5ppm以下に限定する。
【0017】しかし、S量が10ppm以下での鉄損の低下
レベルは、熱延時の巻取温度によって異なる事がわかっ
た。すなわち、図1を見ると明らかなように、巻取温度
が650℃及び720℃の場合には、800℃の場合に比して、
鉄損が大きく低下している。
【0018】本発明者らは、この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、800℃巻
取の場合には、鋼板表層に顕著な窒化層が認められた。
これに対し、650℃巻取、720℃巻取の場合には窒化層は
軽微となっていた。この窒化層は、熱延巻取時のスケー
ル生成量の差に依存するものと推定され、800℃巻取の
場合の窒化層は、窒化雰囲気で行なった熱延板焼鈍時
に、スケールが触媒となって生じたものと考えられる。
【0019】S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、Sが鋼板表面へ濃化し、熱延板焼鈍時の窒素
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。これを、Pあるいは
Sn、あるいはSbの添加量により補おうとしたが、熱延時
の巻取温度によって、窒素吸着抑制能力に差があり、こ
れが鉄損レベルに反映された。
【0020】次に熱延時の最適巻取温度範囲を調査する
ため、以下の3種の成分系の鋼を実験室にて真空溶解し
て製造したスラブを1160℃で1hr加熱後、巻取温度の異
なる熱延板を種々作成した。 C:0.0020%、Si:1.87%、Mn:0.20%、P:0.040
%、Al:0.30%、S:0.0003%、N:0.0017% C:0.0020%、Si:1.87%、Mn:0.20%、P:0.010
%、Al:0.30%、S:0.0003%、N:0.0017%、Sn:0.
0050% C:0.0020%、Si:1.87%、Mn:0.20%、P:0.010
%、Al:0.30%、S:0.0003%、N:0.0017%、Sb:0.
0040%
【0021】この後、10%H2-90%N2雰囲気中で900℃
×90秒の熱延板焼鈍、酸洗を施し、その後、板厚0.5mm
まで冷間圧延し、10%H2-90%N2雰囲気で930℃×2mi
n間の仕上焼鈍を行った。図2はこのようにして得られ
たサンプルの熱延時巻取温度と鉄損W15/50の関係を示
したものである。図2より、何れの成分系についても、
熱延時の巻取温度750℃以下で鉄損が低下し、W15/50
2.5W/kgが達成されることがわかる。
【0022】(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。 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。 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。 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。
【0023】P: Pは熱延板焼鈍時および仕上焼鈍時
の窒素の吸着を抑制するために、0.03%以上とし、冷間
圧延性の問題から上限を0.15%とする。ただし、Sb+1/
2Snが0.001%以上含まれるときは、Sb、Snが熱延板焼鈍
時および仕上焼鈍時の窒素の吸着を抑制するので、下限
は設けず(0の場合でもよい)、冷間圧延性の問題から
上限を0.15%とする。 Sb+1/2Sn:熱延板焼鈍時および仕上焼鈍時の窒化を軽
減するために有効な元素であり、同一の働きをするが、
Snの効果は、Sbに比して1/2である。よって、含有量をS
b+1/2Snで規定する。熱延板焼鈍時および仕上焼鈍時の
窒素の吸着を抑制するためには、Sb+1/2Snは0.001%以
上含有させることが好ましいが、コストの点から上限を
500ppmとする。なお、Sb+1/2Snがこの範囲であれば、一
方のみを含んでいてもよい。
【0024】(製造方法)本発明においては、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
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。熱延板焼鈍後、酸洗
を行い、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。
【0025】
【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、
スラブ加熱温度1160℃で1hr加熱した後、板厚2.0 mmま
で熱間圧延を行った。熱間圧延時の仕上温度、巻取温度
およびその後の熱延板焼鈍条件は表1に示す内容で行な
った。酸洗後、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。
【0026】表1において、No.1〜No.16の鋼板はSiの
レベルが1.8%のオーダにあり、No.17〜No.23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、本発明鋼の方が、鉄損W15/50が低
い。
【0027】これより、鋼板成分のS量、P、Sn、Sb何
れか1種の添加量、および熱延時の巻取温度の何れもを
本発明の範囲とした場合に、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。
【0028】これに対して、No.9とNo.21の鋼板は、S
が本発明の範囲を外れているため、鉄損W15/50が高く
なっている。また、No.15とNo.22の鋼板は、熱延時の巻
取温度が本発明の範囲を外れているため、鉄損W15/50
が高くなっている。
【0029】No.11の鋼板は、Cが本発明の範囲を超え
ているので、鉄損W15/50が高いばかりでなく、磁気時
効の問題がある。No.12の鋼板は、Mnが本発明の範囲を
超えているので、鉄損W15/50は低いものの、磁束密度
50が低くなっている。No.13の鋼板は、Alが本発明の
範囲を下回っているので鉄損W15/50が高くなってい
る。N0.14の鋼板は、Nが本発明の範囲を超えているの
で、鉄損W15/50が高くなっている。
【0030】No.16とNo.23の鋼板は、P、Sn、Sb、の何
れもが本発明の範囲を外れているので、鉄損W15/50
高くなっている。No.24の鋼板は、Siの範囲が本発明の
範囲より高いので、鉄損W15/50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。No.10の鋼
板は、Pが高すぎたため、冷間圧延時に破断して製品と
ならなかった。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、S=10ppm以下の極低S材において、Pを0.03〜0.1
5%、あるいはSb+1/2Snを0.001〜0.05%の範囲で含有
させ、かつ、熱延時の巻取温度を制御しているので、無
方向性電磁鋼板の鉄損を大幅に低下させることができ
る。さらに、Sb+1/2Snの範囲を0.001〜0.005%に限定
することにより、より低い鉄損を得ることができる。
【0033】本発明に係る無方向性電磁鋼板は、鉄損が
低いことを要求される電気材料として、トランスの鉄
心、モータのコア等、広く種々の用途に使用する事がで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】S量と磁気特性(鉄損)との関係を示す図であ
る。
【図2】熱延時の巻取温度と磁気特性(鉄損)との関係
を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、Si:1.5〜
    3.5%、Mn:0.05〜1.0%、N:0.005%以下(0を含
    む)、Al:0.1 〜1.0%、S:0.001%以下(0を含
    む)、P:0.03〜0.15%を含み、残部が実質的にFeから
    なるスラブを巻取温度750℃以下で熱間圧延し、引き続
    き熱延板焼鈍を行ない、酸洗後、一回の冷間圧延、もし
    くは中間焼鈍をはさんだ二回以上の冷間圧延により、所
    定の板厚とし、仕上焼鈍を実施することを特徴とする鉄
    損の低い無方向性電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 重量%で、C:0.005 %以下、Si:1.5
    〜3.5%、Mn:0.05〜1.0%、N:0.005%以下(0を含
    む)、Al:0.1 〜1.0%、S:0.001%以下(0を含
    む)、P:0.15%以下(0を含む)、Sb+1/2Sn:0.001
    〜0.05%を含み、残部が実質的にFeからなるスラブを巻
    取温度750℃以下で熱間圧延し、引き続き熱延板焼鈍を
    行ない、酸洗後、一回の冷間圧延、もしくは中間焼鈍を
    はさんだ二回以上の冷間圧延により、所定の板厚とし、
    仕上焼鈍を実施することを特徴とする鉄損の低い無方向
    性電磁鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の方法で製
    造される鉄損の低い無方向性電磁鋼板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009518546A (ja) * 2005-12-27 2009-05-07 ポスコ カンパニーリミテッド 磁性に優れた無方向性電気鋼板およびその製造方法
CN102671940A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 山西太钢不锈钢股份有限公司 低牌号无取向硅钢精轧过程相变的轧制方法

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