JPS5974257A

JPS5974257A - 鉄損の少ない無方向性珪素鋼板

Info

Publication number: JPS5974257A
Application number: JP57184166A
Authority: JP
Inventors: Michiro Komatsubara; 道郎小松原; Isao Ito; 伊藤　庸; Bunjiro Fukuda; 福田　文二郎; Hiroto Nakamura; 中村　広登; Hiroshi Matsumura; 松村　洽
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1982-10-20
Filing date: 1982-10-20
Publication date: 1984-04-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、鉄損の少ない無方向性珪素鋼板に関し、特に
Ｓ、Ｎ、Ｏ含有量の低減にあわせ他の不純物元素である
Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｏｅ　、　Ｏａの含有量をより低
目に制御したものよりなる、極めて小さい鉄損値を示す
無方向性珪素鋼板について提案する。

無方向性珪素鋼板は、主としてモーターの固定子、回転
子、水力発電機の固定子、螢光灯の安定器の鉄心材料等
に使用されている。近年、°エネルギーコストの上昇の
おりから、これらの機器とく゛に大型回転機の鉄心材料
の場合、電力損失を抑える必要から低鉄損材料の開発が
強く望捷れている。

無方向性珪素鋼板の鉄損を改善する従来知られた方法と
しては、ＳｉやＡ／ｌの添′加量を高め、鉄板の電気抵
抗を増加させる方法がある。しかし、鉄損全現在の水準
よりもさらに向上させることが望まれるときに、これら
の成分の添加量を増すと、冷間圧廷性が劣化し、また素
材コストも高くなるし、さらに飽和磁束密変の低下をも
たらすので、・おのずと限界がある。また、無方向性珪
素鋼板には、副次的添加物として、熱間加工性を向上さ
せるためにＩｎが添加されているが、　Ｋｎは鉄損低減
効果が小さく、このＫｎ　ｋ多量に添加させると逆に磁
気特性を劣化させて好ましくない。

このような理由から、従来の技術水準では、０．８５５
ｍの鋼板の鉄損において、低磁場におＨ，ｂ鉄損”ｔｏ
／ｓｏで０．９０〜Ｑ　、　９５　”７ｋｇ　、高磁場
における鉄損”１５１５０でＬ１５〜ｇ、２５　Ｗ／ｋ
ｇが限界で、例えば８７級相当の材料の安定した製造は
困難であ・つた。なお、ここで８７級相当の材料とは、
５０Ｈｚ　−１，５テスラにおける鉄損Ｗ１５１５０が
、製品厚０．３５ｍ７１＋で２．００Ｗ／４Ｇ９以下、
製品厚０．５１１１１１１で２．５０ｗＡｃｙ以下の鉄
損値金示すものをいう。

上記の点についての検討から、本発明者らは鋼中に含ま
れる不純物が鉄損に強い影響万全もっていることに着目
し、その不純物を抑制することにより、従来の上述した
技術の限界を有利に克服し、８７級相当の極低鉄損値を
示す無方向性珪素鋼板を得るに到った。

そこで、まず不純物が鉄損に及ぼす影響を調査するため
、Ｇ　、　Ｓ　＋’　０　、　Ｎの含有量を変え、８．
２％ｓ土、　０．６０％ＡＩ、０．２０％Ｉｎに成分を
調整した鋼を出鋼し、常法により、０．３５朋の厚みの
無方向性珪素鋼板を製造した。この結果、Ｃは０．００
５％以下であるならば、鉄損に及ぼす影響は小さいが、
Ｓ、Ｏ，Ｎについては、第１図に明らがなように、鉄損
に対して極めて大きな影響全有することがわかった。ま
ず、Ｓ、０については、含有量の低減がそのｉま鉄損の
改善に効果があることが判る。この点については、従来
特公昭５６−２２９３１号や、特開昭５３−６６８１６
号として既に開示されているところでもあり、また０　
’ｉ　２５　ｐｐｍ以下、Ｓ　’ｉ　５０　ｐｐｍ以下
（望壕しくはａ　ｏ　ｐｐｍ以下）に規制することも提
案されている。さらにＮ含有量についてもｓ　ｏ　ｐｐ
ｍ以下に規制することが望ましいとの旨の報告がある。

しかし、これらの既知の報告や実施例においては、例え
ば、Ｓ含有量を例にとると２０〜３０ｐｐｍ″ｔ’ｓす
、さらに低いＳ、０．Ｎレベルでの鉄損に及ぼす影響に
ついては検討されておらず明確でなかった。第１図によ
ると、Ｓ：１５ｐｐｍ、０：　２０　ｐｐｍ　、　Ｎ　
：　２５　ｐｐｍまＴｆｌ、これらの不純物含有蓋の低
減がそのまま鉄損低減効果に結びっき、Ｓ　＝　１５　
ｐｐｍ　、　　Ｏ＝　２０　ｐｐｍ　、　　Ｎ　＝　２
５１）Ｉ）ｍの領域での鉄損値はＷ１０１５０　＃”９
ａ１ｗ１５１５０　＃２．２０、すなわち、８８級相当
のものが得られている。しかし、これ以下では、Ｓ、Ｏ
，Ｎｉ下げても、鉄損の低下は期待した程にはならず、
結局、Ｗ１０１５０≦０．８５、Ｗ、、１５ｏ（２，０
０、すなわち、Ｓ７・級相当の鉄損材料を得ることはで
きなかった。

そこで、本発明者らは、さらに他の不純物、即ちＧ　、
　Ｐ　、　Ｂ　、　Ｔｉ　、　Ｏｅ　、　（３ａ　、　
Ｚｒ含有量の影響について調べた。そのためにこれらの
不純物の各含有量を系統的に変えたＳｉ　：　ａ、２ａ
％、Ａｌ：０．６０％、Ｍｎ　：　０．２０％を含有す
るサンプル鋼塊を＃製し、常法により鋼板厚み０，３５
朋の無方向性珪素鋼板を作製し、その鉄損値を測定した
。その結果、Ｃについては、前述したように０．００５
％以下であるならば鉄損に影響を及はさず、Ｐは通常の
含有量であるｏ、ｏｏａ〜０．１％の間では影響がなか
った。Ｂに関しても、通常鋼中に含有されるｏ、ｏｏｏ
ａ％前後では鉄損に全く影響を及ぼさないことが判った
。しかしながら、Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｅオよびＣａについて
は異なった挙！ＩＩを示した。

すなわち、第２図に示すように、Ｓ≦１５　ｐｐｆｌ＋
。

０（２０ｐｐｍ、Ｎ≦２５　ｐｐｍのＳ、Ｏ，Ｎ’に含
有する領域では、かかるＴｉ　＋　Ｚｒ　＋　Ｏｅ　＋
　Ｏａの量の如（＋ｌ］　Ｕ鉄損と密接に結びついて直
線的な比例関係にあることが判明した。ところが、この
第２図から判るように、極低Ｓ、Ｏ，Ｎのこの領域では
、Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｃｅ　、　Ｏａの総和が１５０
　ｐｐｍ以上と含有量が多い場合には、Ｓ、０．Ｈの含
有量に鉄損が依存しなくなり１例えばＳ、Ｏ，Ｎをさら
に低いレベルに下げても頭打ち現象を示してそれ以上に
は低乍しなぐる。逆に、Ｔｉ　、　ｚｒ　、　ｃｅ　、
　ｃａの総和を１５０　ｐｐｍ以下に抑えることによっ
て上述の直線的比例関係が回復することが判った。すな
わち、この不純物含有蓋の領域でＳ、Ｏ，Ｎ含有量をさ
らに低下させれば、それに比例して鉄損は１゜Ｗ１０１
５０　＝　０．８２、Ｗ１５１５Ｇ−１，９６といった
８７級相当のものとなり、極めて鉄損値の低い材料會得
ることができるようになる。

こうした現象が起る理由として本発明者らの知見によれ
ば、Ｓ、Ｏ，Ｈの含有量の高い領域では、これら不純物
の悪影響のもとて判然とじなかったＴｉ　、　Ｚｒ　、
　Ｏｅ　、　Ｏａの影響が、有害成分であるＳ。

０、Ｈの除去によって顕在化し、第２図のような結果を
もたらしたものと考えられる。このことは第１図からも
理解できることであって、第１図の材料はいずれもＴｉ
　、　Ｚｒ　、　Ｃｅ　、　Ｏａの総和が１５０ｐｐｍ
　ｖ超えていたものであるため、Ｓ、Ｏ，Ｎを下げてい
っても、３７級相当の鉄損を示すものは得られなかった
のである。

なお、上記不純物中のＴｉ　、　７．ｒは、溶鋼と接す
る耐火物から混入する不純物、ｃｅとＱａは、硫化物の
形態制御を行うため添加することのある成分である。た
だ、これらの成分が鉄損に及ぼす影響については従来よ
り明確にされていない。例えば、Ｔ１．　ｚｒが無方向
性珪素鋼板に及ばず影響に関しては、一般的にリジング
などの表面形状の観点からは調べられるのが普通であり
、鉄損と結びつけて、しかも、本発明のように、Ｓ、Ｏ
，Ｈの含有量が極めて低い領域での無方向性珪素鋼板の
鉄損と結ひつけられて検討された報告例はない。

また、ａｅ＋ｃａについてはＳ含有、量を多くした材料
について、硫化物の形態制御を行うためにある含有量以
上を残留させることが、鉄損改善に対し必要である旨報
告された例はあるが、本発明のような、１５　ｐｐｍ以
下という極めて低い３含有量において残留ａｅやＯａと
の関係が問題となった報告はない。

以上説明したように、本発明者らは、不純物として残留
するＳ（１５ｐｐｍ、Ｏ≦２０ｐｐｍ、Ｎ≦２５１）１
）ｍが極めて少ないこと、そしてそれが達成されるとい
う条件下で同時に他に不純物として含むＴｉ　、　Ｚｒ
　、　Ｏｅ　、　Ｏａの総和が、１５０　ｐｐｍ以下で
あること、の２点が達成されれば、極めて低い鉄損値を
示す無方向性珪素鋼板が侵られることを新規に見出した
のである。

本発明の上述した無方向性珪素鋼板は、成分組成の調整
を除き従来の常法で＃遺されるものでよい。即ち、吹錬
を行った溶鋼を脱ガス処理し、所定の成分に調合後、造
塊によりインゴツ゛トとしてから分塊圧延を行ってスラ
ブとするか、連続鋳造法によりスラブにした後、熱間圧
延を行い、以後、１回もしくは中間焼純金はさむ２回法
の冷間圧延工程によって製品とするものである。

次に、本発明の成分組成の範囲について述べる。

ＣＮ量％は、０．００５重童カケ超えると、時効を起こ
して特性を劣化させるので、０．００５重量％以ｒとす
る。

Ｓｉ重重量は、４．０重量％を超えると冷延性が悪くな
るので４．０重量％までとする。また、２．５重量％未
満では電気抵抗が低く鉄損が増加して、本発明の目的で
ある低鉄損珪素鋼板を提供するという趣旨、ｃｖ逸脱す
ることになるので、２．５重量％を下限とする。

Ａ！重蓋％は、Ｓｉと同様電気抵抗を高めて低鉄損化に
効果があるが、１．０重量％を超えると８１四様冷間加
工性が悪くなり、０．２５重量％未満では鉄損が大幅に
劣化するので、０．２５重重童から１．０重量％とする
。

Ｍｎ重重量は、熱間加工性の面から０．１重量％以上必
要であるが、１．０重量％を超えると磁性が劣化するの
で、０．１重量％から１．０重量％までとする。

上記の成分組成に調整した鋼に含ませる下記不純物の含
有量としては、Ｓ＜１５１）Ｐｍ、Ｏ≦２０１）Ｐｍ　
、　Ｎ（２５ｐｐｍで、かつＴｉ、　＋　ｚｒ　＋　ａ
ｅ　＋　ｃａ≦１５０　ｐＩ）ｍとすることが必要であ
り、こうした成分組成の採用によって、本発明の極めて
低い鉄損値を示す無方向性珪素鋼板を得ることができる
。

実施例；転炉で吹錬した後、脱ガス処理を施し、次いでｓｉ　：
　８．２％、ＡＪ　：　０．６０％、Ｍｎ　：　０．２
０％を目標にして、合金成分を添加して調整した溶鋼を
連続鋳造によりスラブとした。この際脱酸処理、脱硫処
理を、　Ｏａを使う脱硫フラックスまたはその脱硫フラ
ックスにＲＥＭ　（希土類元素Ｏｅが約５０％）を混合
したもので行い、しかも、その脱酸、脱硫の条件を変え
ることにより、Ｓや０の量を制御し、また鋳込み時の大
気による酸化や窒化の程Ｉｆ′ｋＡｒシールの程度ｔ−
変えることにより、０やＨの量を制御した。Ｏａやａｅ
Ｑ量は、溶銑のＳ含有量と投与したＣａやフラックスや
ＲＥＭの童を変化させることにより制御した。またＴ１
やｚｒＯ量は、溶鋼が接するところの耐火物の組成やＳ
ｉ添加のため投入されるフェロシリコン中の不純物成分
であるＴｉやｚｒの含有量の程度の異なるも６を使用し
て制御した。この結果、第１表に示される成分を有する
スラブを得た。これらのスラブは１２００°Ｃで加熱し
た後、熱間圧延で２．０朋の板厚のコイルとし、酸洗後
２分割し、一方は、９５０℃Ｘ３分の連続焼鈍後０．５
０朋の板厚に冷間圧延し、９８０”ＯＸ３分の連続仕上
焼鈍を施した後、磁気測定を行った（冷延１回法）。他
の一方は、冷間圧延により０．７０ｍｍの板厚とし、９
５０℃×３分の中間連続焼鈍後、さらに冷間圧延により
０．３５Ｍの板厚にして９８０″Ｃ×３分の連続仕上焼
鈍を施した後、磁気測定を行った（冷延２回法）。

以上のようにして製造した鋼板の磁気特性測定結果を示
したのが第１表である。

第１表において、符号Ａ、Ｂは本発明にかかる不純物量
の範囲内に潤製した鋼であるが、板厚０．８５ｍ１Ｍの
鋼板で、鉄損値は”１０１５０　＜　Ｏ４０、Ｗｌｒ、
１５０≦２．００と極めて良好な特性を示している。

一方、比較例として示す符号０．Ｄ、Ｅの鋼板は、それ
ぞれ０６　、　Ｔｉ　、　Ｏａが高いために、いずれも
、Ｔｉ　、　Ｚｒ　、　Ｏｅ　、　Ｏａの総和が１５０
　ｐＩ）ｍを超える−、１ものであり、鉄損が本発明の
ものよジ劣る。また、同じく比較例として示す符号Ｆ、
Ｇ、Ｈの鋼板は、それぞれＳ、Ｏ，Ｎが本発明の範囲を
外れたものであり、鉄損が本発明のものより劣ることが
明らかである。

以−ヒ説明したように本発明鋼板にあっては、Ｓ１０．
Ｎ７ｚらびにＴｉ　＋　Ｚｒ　＋　Ｃｅ　＋　Ｃａの総
和で示される各不純物元素の量を所定の範囲のものにす
ることにより、従来程度を著しく超える鉄損特性の無方
向性珪素鋼板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、板厚０．３５＋１１３１、Ｓｉ　３．２％、
Ｍｎ　（Ｌ、２％、ＡＡ　Ｏ，６％の無方向性珪素鋼板
について、Ｓ。０、Ｎ含有量と鉄損の関係を示したグラフである。第２図は、板厚０．８５　ｒａｍ、ｓｉ　３．２％、Ｍ
ｎ０．２％、Ａ＃　０．６％無方向性珪素鋼板について
、Ｓ。０、Ｎ含有量、Ｔｉ　＋　Ｚｒ　＋　Ｏｅ　＋　（Ｅａ
含有墓と鉄損の関係を示したグラフである。第１図０−−−５％（θ≦２０ｐｐｍ、Ｎ≦２５ｐｐすΔ−０
％（Ｓ≦１５ｐｐｍ、Ｎ≦２５ｐｐｍ）第２図

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％で主として、Ｏ：　０．００５％以下、ｓｉ
　＋　２．５〜４．０％、ＡＮ　：　０．２５〜１，０
％、Ｍｎ　：　０．１〜１．０％を含み残部が実質的に
Ｆｅであるものにおいて、不純物元素として混入するも
のを、Ｓ≦１５ｐｐｍ、Ｑ≦２０　ｐｐｍ　。Ｎ＜２５ｐＩ）ｍにするとともに、Ｔｉ＋Ｚｒ＋Ｏｅ十
Ｃａ（１５０ｐｐｍに制限したことを特徴とする鉄損の
少ない無方向性珪素鋼板。