JPH1161359A - 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

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JPH1161359A
JPH1161359A JP9235482A JP23548297A JPH1161359A JP H1161359 A JPH1161359 A JP H1161359A JP 9235482 A JP9235482 A JP 9235482A JP 23548297 A JP23548297 A JP 23548297A JP H1161359 A JPH1161359 A JP H1161359A
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JP
Japan
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iron loss
steel sheet
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JP9235482A
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Yoshihiko Oda
善彦 尾田
Nobuo Yamagami
伸夫 山上
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147Alloys characterised by their composition
    • H01F1/14766Fe-Si based alloys
    • H01F1/14775Fe-Si based alloys in the form of sheets

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上焼鈍後もしくはSRA(歪取焼鈍)後の
鉄損の低い電磁鋼板を低コストで提供する。 【解決手段】 重量%で、C:0.005%以下、Si:4.0%
以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2%以下、N:0.005%以
下(0を含む)、Cu:0.008〜0.015%, S:0.015%以
下(0を含む)、 Al:1.0%以下、 Sb+Sn/2:0.001〜
0.05%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、電気機器等に使用
される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
果的である。そのためには、例えば、 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1100℃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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
手法では、到達する鉄損レベルは、W15/50で2.7W/Kg
程度(板厚0.5mm)であり、これ以上の低鉄損化は達成
されていないのが現状である。これに対し、特開昭59
−74258号公報には、S含有率を極低くすることに
より、従来にない低鉄損材料を得る方法が述べられてい
る。しかしながらこの技術を実施するためには、特別な
製鋼プロセスが必要となり、著しいコストの上昇を招く
という問題点がある。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、仕上焼鈍後もしくはSRA(歪取焼鈍)後の
鉄損の低い電磁鋼板を低コストで提供することを課題と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、高温ま
たは長時間焼鈍において鋼板表層部に生成する窒化層が
鉄損の低減を阻害しているとの新しい知見に基づき、C
u、Sb+Sn/2の量を所定範囲に制限することによって窒化
層の生成を抑え、鉄損の低減が阻害されることを防止す
ることである。
【0006】すなわち、前記課題は、重量%で、C:0.
005%以下、Si:4.0%以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2
%以下、N:0.005%以下(0を含む)、Cu:0.008〜0.
015%, S:0.015%以下(0を含む)、 Al:1.0%以
下、 Sb+Sn/2:0.001〜0.05%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。
【0007】ここに、「残部が実質的にFeである」と
は、本発明の作用効果を害しない範囲で、他の微量元素
を含むものが本発明の範囲内に入ることを意味するもの
である。また、以下の説明において、鋼の成分を示す%
はすべて重量%であり、ppmも重量ppmである。
【0008】(発明に到る経緯と、Cu、Sb、Snの限定理
由)本発明者等は、最初に、鉄損に及ぼすSb、Sn、Cu量
の影響を調査するため、C:0.0025%、Si:2.85%、M
n:0.20%、S:50ppm、P:0.01%、Al:0.31%、N:
0.0021%をベース鋼として、Sbを40ppm、Snを120ppm添加
した鋼、さらにSbを50ppm、 Snを100ppm 、Cuを100ppm
複合添加した鋼をそれぞれラボ溶解し、熱延後、酸洗を
行った。引き続きこの熱延板に75%H2−25%N2
囲気で830℃×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雰囲気で8
50℃〜1100℃×1min間の仕上焼鈍を行った。図1に、
このようにして得られたサンプルの鉄損W15/50の値を
示す。ここで、磁気測定は25cmエプスタイン法により
行った。
【0009】図1に示されるように、ベース鋼では、95
0℃までは焼鈍温度の上昇とともに鉄損が改善されるも
のの、それ以上では焼鈍温度を上昇させると、むしろ鉄
損が劣化する。一方、Sn、Sb添加鋼は、ベース鋼と比較
すると僅かに鉄損が改善されるものの、高温側では著し
い鉄損の劣化が生じる。一方、 Sn、SbおよびCuを複合
添加した鋼板は、高温側の鉄損が0.20W/Kg程度改善さ
れており、Cuを複合添加した場合に顕著な鉄損低減効果
が認められる。
【0010】このようなSb、SnとCuの複合添加が鉄損を
改善する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、ベース鋼およびSb、Snを添加した
鋼板は、鋼板表層に顕著な窒化層が認められた。これに
対し、Cuを複合添加した鋼板の窒化層は極めて軽微であ
った。
【0011】このような、Sb、SnとCuを複合添加した場
合の窒化反応抑制の原因に関しては、充分に解明されて
いないが、本発明者らは次のように考えている。すなわ
ち、本ベース鋼のようにSを含んだ鋼では、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、熱延板焼
鈍時および仕上げ焼鈍時に、鋼中で形成されたMnSが一
部分解してfree Sとなり表面に拡散する。表面に拡散
したSは、部分的に窒素拡散のバリヤーとなるものの、
その抑制力は充分ではなく、窒化が生じてしまう。
【0012】このような窒化を防止する方法として、Sb
およびSnの一方または双方の添加が有効であることが知
られているが、これらの元素は拡散速度が比較的おそい
ため、鋼中のfree Sが先に表面に偏析し、いわゆるサ
イトコンペティションの結果、 SbおよびSnは充分に表
面を被覆できない。
【0013】しかしながら、Sを含む鋼中にMnとCuが共
存する場合には、CuによってSが固定されその結果、fr
ee Sが少なくなる。すなわち、 MnとCuが共存する場合
には、Mn単独鋼と比べて、表面に偏析するS量が減少す
る。従って、SbおよびSnの一方または双方およびCuを複
合添加した鋼板では、表面にSbまたはSnが偏析できるよ
うになり、窒化に対する抑制効果が生じ、その結果鉄損
が改善されるのである。
【0014】後に実施例において示すように、Cuの含有
量が80ppm以上であると、鉄損が改善される。しか
し、Cuの含有量が150ppmを超えると、鉄損は再び増大す
る。よって、本発明においては、Cuの範囲を、0.008〜
0.015%に限定する。
【0015】次に、Sb、Sn量の最適添加量を調査するた
め、C:0.0026%、Si:2.70%、Mn:0.20%、P:0.02
0%、Al:0.30%、S:0.0040%、Cu:0.010%、N:0.0
020%としSb+Sn/2量をtr.〜700ppmの範囲で変化させた
鋼をラボ溶解し、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830℃×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雰囲気で950℃×1min間の仕
上焼鈍を行った。図2、図3に、Sb+Sn/2量と鉄損W
15/50の関係を示す。図2、図3における、Sb+Sn/2量
と、各々の、Sb、Sn量の関係を表1に示す。
【0016】
【表1】 図2、図3より、鉄損は、Sb+Sn/2量が10ppm以上の領
域で改善の効果が認められるものの、Sb、Snをさらに添
加し、Sb+Sn/2>500ppmとなった場合には、鉄損は劣化
することがわかる。
【0017】このSb+Sn/2>500ppmの領域での鉄損増大
原因を調査するため、光学顕微鏡による組織観察を行っ
た。その結果、表層細粒組織は認められなかったもの
の、平均結晶粒径が若干小さくなっていた。この原因は
明確ではないが、過剰なSb、Sn添加により粒成長性が低
下し、その結果、鉄損を劣化させたものと考えられる。
【0018】以上のことより、本発明においては、Sb、
Sn含有量は、単独または複合でSb+Sn/2量が10ppm以
上、500ppm以下であるように限定する。しかし、Sb+Sn/
2量は、10ppm以上、50ppm以下とすることがより好
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
あるが、4.0%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4.0%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。 P: Pは鋼板の打ち抜き性を改善するために必要な元
素であるが、0.2%を超えて添加すると鋼板が脆化する
ため0.2%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、AlNが粗大となった場合においても粒成長性が低下
し鉄損を増大させるため0.005%以下とする。 S: Sは微細な析出物を形成し、磁気特性を劣化させ
る。このため150ppm以下にする必要がある。しかしなが
ら、10ppm以下とするためには著しいコスト上昇をまね
く。このため10ppm超え150ppm以下とすることが好まし
い。 Al: Alは含有量が微小であると微細なAlNを生成し磁
気特性を劣化させるものの、1.0%を超えると磁束密度
を低下させるため上限は1.0%とする。
【0020】(製造方法)本発明においては、Cu、Sb、
Snが所定の範囲内であれば、製造方法は通常の無方向性
電磁鋼板を製造する方法でかまわない。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、通常の温度
でかまわない。また、熱延後の熱延板焼鈍は行ってもよ
いが必須ではない。次いで1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。
【0021】
【実施例】表2、表3、表4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、スラブを1160℃で1hr加熱した後、板厚2.
0mmまで熱間圧延を行った。熱延仕上げ温度は800℃とし
た。巻取り温度はNo.1〜15の鋼板については650℃と
し、No.16〜50の鋼板については550℃とした。ま
た、No.1〜15の鋼板及びNo.25〜45の鋼板には、
表2、表3、表4に示す条件で熱延板焼鈍を施した。次
にこの熱延板を酸洗し、その後、板厚0.5mmまで冷間圧
延を行い、表2、表3、表4に示す仕上焼鈍条件で焼鈍
を行った。
【0022】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2、表3、表4に併
せて示す。表2において、No.6の鋼板に限り、Sbの欄
に記載されている成分は、Snの含有量である。
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】 表2、表3、表4より、鋼板成分を本発明のCu、Sb、Sn
量に制御した場合に、仕上焼鈍後の鉄損の低い鋼板が得
られることがわかる。
【0026】表2は、Si量が1.8%のレベルのものにつ
いてのデータであるが、表2のデータで比較すると、N
o.9とNo.10の鋼板はCu含有量が、No.11とNo.12
の鋼板はSb含有量(Sb+Sn/2含有量)が、それぞれ本発
明の範囲を外れているため、本発明鋼板に比して鉄損が
大きくなっている。No.13とNo.14の鋼板は、それぞ
れMnとAlの含有量が本発明の範囲を外れているため、本
発明鋼板に比して磁束密度が低くなっている。No.15
の鋼板は、N含有量が本発明の範囲を外れているため、
本発明鋼板に比して鉄損が大きくなっている。
【0027】表3のうち、No.16〜No.24の鋼板は、
Si量が約1%のレベルのものについてのデータである
が、これらの中で比較すると、No.16とNo.18の鋼板
は、Sb+Sn/2含有量とCu含有量が本発明の範囲を外れて
いるため、本発明鋼板に比して鉄損が大きい。No.17
の鋼板は、Cu含有量が本発明の範囲を外れているため、
本発明鋼板に比して鉄損が大きい。
【0028】表3のうち、No.25〜No.32の鋼板は、
Si量が約1.85%のレベルのものについてのデータである
が、これらの中で比較すると、No.26の鋼板は、Sb+Sn
/2含有量が本発明の範囲を外れているため、本発明鋼板
に比して鉄損が大きい。No.25の鋼板は、Cu含有量が
本発明の範囲を外れているため、本発明鋼板に比して鉄
損が大きい。
【0029】表4のうち、大部分は、Si量が約2.8%の
レベルのものについてのデータであるが、これらの中で
比較すると、No.33の鋼板は、Sb+Sn/2含有量とCu含有
量が、No.35、No.40の鋼板は、Sb+Sn/2含有量が本
発明の範囲を外れているため、本発明鋼板に比して鉄損
が大きい。No.34の鋼板は、Cu含有量が本発明の範囲
を外れているため、本発明鋼板に比して鉄損が大きい。
【0030】No.46の鋼板は、Cの含有量が本発明の
範囲を外れているため、鉄損が本発明鋼板よりやや高
く、磁気時効の問題を有している。No.47の鋼板は、S
iの含有量が本発明の範囲を外れているため、鉄損は低
いものの、磁束密度が本発明鋼板に比して低くなってい
る。No.48とNo.49の鋼板は、それぞれMnとAlの含有
量が本発明の範囲を外れているため、本発明鋼板に比し
て磁束密度が低くなっている。No.50の鋼板は、N含
有量が本発明の範囲を外れているため、本発明鋼板に比
して鉄損が大きくなっている。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、重量%
で、C:0.005%以下、Si:4.0%以下、Mn:0.05〜1.0
%、P:0.2%以下、N:0.005%以下(0を含む)、C
u:0.008〜0.015%, S:0.015%以下(0を含む)、 A
l:1.0%以下、 Sb+Sn/2:0.001〜0.05%、残部が実質
的にFeであることを特徴とする無方向性電磁鋼板である
ので、仕上焼鈍後もしくはSRA(歪取焼鈍)後の鉄損
の低い電磁鋼板を低コストで得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 仕上焼鈍温度と鉄損との関係を示す図であ
る。
【図2】 Sb、Sn量と仕上焼鈍後の鉄損との関係を示す
図である。
【図3】 Sb、Sn量と仕上焼鈍後の鉄損との関係を示す
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.005%以下、Si:4.0%
    以下、Mn:0.05〜1.0%、P:0.2%以下、N:0.005%以
    下(0を含む)、Cu:0.008〜0.015%, S:0.015%以
    下(0を含む)、 Al:1.0%以下、 Sb+Sn/2:0.001〜
    0.05%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。
JP9235482A 1997-08-18 1997-08-18 鉄損の低い無方向性電磁鋼板 Withdrawn JPH1161359A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104039998A (zh) * 2011-12-28 2014-09-10 Posco公司 无取向磁性钢板及其制造方法
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