JPS60238421A - 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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JPS60238421A
JPS60238421A JP9374084A JP9374084A JPS60238421A JP S60238421 A JPS60238421 A JP S60238421A JP 9374084 A JP9374084 A JP 9374084A JP 9374084 A JP9374084 A JP 9374084A JP S60238421 A JPS60238421 A JP S60238421A
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range
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rolling
electrical steel
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穴戸 浩
Takahiro Suga
菅 孝宏
Satoshi Goto
聡志 後藤
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/12—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties
    • C21D8/1216—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of articles with special electromagnetic properties characterised by the working steps
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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】 技術分野 高抗張力無方向性電磁鋼板の製造方法に関して、この明
細書で述べる技術内容祉、無方向性電磁鋼板につき、そ
の成分組成の調整さらには熱延後の圧延加工に工夫を加
えることによって、軟磁気特性の劣化を招くことなしに
抗張力の改善を図るこ・・・とに関連している。
技術背景 近年、エレクトロニクスを初めとする電気・電子機器の
発展には目ざましいものがあるが、かよ1うな発展をよ
り一層助長する因子の一つとして回転機器の高速運動化
をあけることができる。というのは、これまでの回転機
器において要求されていた回転数は・高々10万rpm
程度であったが、・れるようになったからである。
ところでかような回転機器における高速回転化を実現す
るためには、当然のことながらかかる高速回転に耐え得
る素材の開発が問題となる。すなわち回転機器回転子の
回転数が20〜80万rpmにも高速化すると、該回転
子に加わる遠心力は従来に比較してはるかに大きくなる
ため、現行の材料では回転子が破壊に至る危険性が高い
からである。
ここに遠心力Fは、たとえば第1図に示し次ような形状
の円板を回転させた場合には、次式で近似される。
ここで、γ:材料の密度、r :円板外径、r□二円板
内径、W:角速度、g:重力の加速度、m:ポアソン比 上掲式から明らかなように、円板にはその回転数の2乗
に比例して遠心力が加わるわけであるから、回転機器が
高速回転化されたとすると、回転”/am9f超えるこ
とも考えられ、ここにかように苛酷な回転遠心力に耐え
得る高抗張力の素材が必要とされている朴けである。
3!P′″2 また回転機器や磁気軸受の回転子は、電磁気現象を利用
するものであることから、磁気特性それも軟磁気特注に
優れていることも重要である。実際、誘導モータなどの
回転子では高周波鉄損に優れていることが、また磁気軸
受などの軸受回転子では保磁力が小さいことが必要とさ
れる。
ここに(ロ)転機器の回転子回転数(NJと周波数f)
との関係は、次式のとおりに表わされる。
f= ””/ 12o(1−8) ここでP:回転機極数 S:すべり 従ってたとえば、2極回転機器を20〜8o万rpmで
回転した場合を考えると、換算周波数は数KHz〜数1
0 KHzの範囲になるから、素材としては上記の周波
数範囲で鉄損の低い磁性材料を用い−・2・・ることが
有利なわけである。
このように高速回転機器、中でも回転子に用いる素材と
しては、機械的には高抗張力、高強度を有し、一方磁気
的には低保磁力や低鉄損という軟磁気特性を満足するも
のでなければならない。しかしながら一般的に、かかる
機械的特注と軟磁気特注とは相反する関係にあるため、
両性質を誉備させることは以下に述べるとおシ極めて難
しかったのである。
さて金属材料の機械的強度を高める方法としては、代表
的なものに下表1に示したような強化法が知られている
。
表1 し〃・シながら上掲の各強化法の強化機構は、格子歪の
増加、結晶粒径の微細化、加工歪および相変態などを利
用するものであって、いずれも強磁1−囲体の磁壁移動
を困難にさせるものであるため、強度の増〃0に伴い軟
磁気tfj性を劣化させていたのでおる。
発明の目的 この発明は、高い抗張力を呈するだけでなく、低い高周
波鉄損や低保磁力など軟磁気特性にも優れた材料、具体
的には抗張カニ 50 ”9/lo”以上で、かつ磁束
密度B、o: 1.5 T以上、鉄損w1o/1゜oo
:100W/−以下を満足する高抗張力無方向性電磁鋼
板の製造方法を提案することを、目的とする。
発明の端緒 この発明は、前掲表1に示した種々の強化法を再検討し
た結果開発されたもので、各種強化法のは、その製造工
程に工夫を加えることによって十分に補償し得ることの
新規知見に立脚する。
第2図および第8図に、4 % Si −Ire合金に
、W 、 Mo 、 Ti 、 In 、 Ni 、 
AJおよびco ’1それぞれ5%までの範囲で添加し
た組成になる各鋼スラブを、それぞれ1200”0に加
熱したのち、熱間圧・延を施して2關厚の熱延板とし、
ついて900℃で組織均一化の穴めのノルマライジング
焼鈍を施したのち、冷間圧延を施して最終板厚0.15
mgの冷延板とし、しかるのち950°C110分間の
焼鈍を施して得た各無方向性電磁鋼板の、鉄損” ”/
1oooおよび抗張力につhて調べた結果をそれぞれ示
す。なお鉄損については4枚エプスタイン法によシ、ま
た抗張力についてはJIS 1号試験片をインストロン
により測定した。
第2.8図より明らかなように、各固溶体強化元素の添
加量が増すにつれて抗張力は向上するが、鉄損特性は逆
に劣化する。
ところが上記の製造工程中、冷間圧延にかえて150℃
の温度での繰返し温間圧延を適用したところ、鉄損特性
の劣化抑止につき第4図に示したように、望外の成果が
得られたのである。
この発明は、上記−の知見に由来するものである。
発明の構成 この発明は、Si : 8.5〜7.0重量%(以下単
 ・・に係で示す)を含み−5かつ Ti : 0.05〜8.0%、 W : 0.05〜
3.0%。
No : 0.05〜8.0 % 、 In : 0.
1〜11.5%。
Ni : 0.1〜20.0%、 Co : 0.5〜
20.0チおよびAl: 0.5〜18.0%のうちか
ら選んだ一種または二種以上を20.0 %’を超えな
い範囲において含有するけい素鋼素材スラブを、熱間圧
延によって熱延板としたのち、300〜600℃の温度
範囲における温間圧延を施して0.1〜0.85mmの
最終板厚とし、しかるのち850〜1250℃の温度範
囲で仕上げ焼鈍を施すことを特許とする高抗張力無方向
性電磁鋼板の製造方法である。
以下この発明を具体的に説明する。
まず成分組成範囲を上記のとおりに限定した理由につい
て述べる。
si : 8.5〜7.0% Si量が8.5%より少いと、γ→α相変態が生じ、電
磁%性を著しく損うすなわち電気抵抗が低下して高周波
鉄損が劣化すると同時”に、機械的性質としても高強度
に方7.−−劣S1暢≠;7.0鴫より・多いと鋼板が
急激に脆くなって、歩留り、生産性′が悪化するととも
に、飽和磁束密度も低下する。
よってSi含有量は、8.5〜7.0%の範囲に限定し
た。
Ti 、 W 、 MO、In 、 Ni 、 Goお
よびAJは、固溶体強化成分として均等である。
T1 二 〇、05〜3.0 % Tl量が、 0.05%に満たないと抗張力の改善効果
に乏しく、一方8.0%を超えると磁気特注が劣化する
ので、0.05〜8.0%の範囲に限戻したOW : 
0.05〜8.0% W量が・0.05%、l:、!l)少いと抗張力kaめ
る効果が弱く、一方3.0%より多いと磁気特注が著し
く劣化するので、0.05〜8.0%の範囲に限定した
O No : 0.05〜8.0% No袖が、0.05%に満たないと抗張力の改善は勘待
できず、一方3.0%を超えると磁気特注が劣化するの
で、0.05〜3.0%の範囲に限定した。
Mn : 0.1〜11.5% ・ In量が、0.1係より少量であると抗張力の改善
効果に乏しく、一方11.5%より多量になるとα→γ
変態を起こし、非磁性r相の体積率が増大して磁気特注
が著しく劣化すると同時に脆くなシ、歩留り、生産性が
悪化するので、0.1〜11.5%の範囲に限定した。
Ni : 0.1〜20.0% Nl量が、0.1%に満たないと抗張力改善効果がel
とんど気持できず、一方20%を超えるとα→γ相変態
を生じ、非磁性γ相が増大して磁気特注が劣化するので
、0.1〜20.0%の範囲に限定した。
Co : 0.5〜20.0% Co量が、0.6%未満では抗張力改善効果かはとんと
認められず、一方20.0%を超えると不経済であると
同時に硬磁性も呈するようになるので、0.5〜20.
0%の範囲に限定した。
Ajt’: 0.5〜18.0% An量が、0.5%に満たないと抗張力改善効果″が期
待できず、一方18%を超え・ると脆くなってに限定し
た。
なお上掲した固溶体強化元素は、それぞれ単独でもまた
複合して添加することもできるが、複合添加の場合、そ
の添加量が20.0%を超えると飽−利磁束密度が低下
し、磁気特性が劣化するので、20.0%以下の範囲で
添加することが肝要である。
さて上記の適正範囲に成分調整された溶鋼は、造塊−分
塊法または連続鋳造法で鋼スラブとされたのち、熱間圧
延が施される。この熱間圧延において、熱延温度がso
o℃に満たないと割れが生じ易く・一方1850 ’O
’に超えるとスラブ表面が溶解することもあplまた不
経済でもあるので、熱延温度は800〜1850″0の
範囲が好ましい。′つぎに必要に応じて、組織均一化の
ためにノルマライジング焼鈍を施すが、焼鈍温度が75
0℃未満では均一化に長時間を要し、一方1100”0
を超えると焼鈍時間は短くて済むものの結晶粒径が不均
一に粗大化するおそれが大きくなるので、焼鈍温度は7
50〜1100’Oの範囲とするのが好まし・い。
ついで得られた熱延板に温間圧延を施すわけであるが、
このとき圧延温度が100℃未満では鉄損の改善効果に
乏しく、また600”0を超えると不経済にもなるので
、温間圧延温度は100〜 ′600℃の範囲とする必
要がある。
かかる温間圧延によって、製品の高周波領域における鉄
損が効果的に改善されるわけであるが、その理由は次の
とおりと考えられる。
すなわち通常の冷間圧延では、圧下率が上昇するにつれ
て転位密度が増加するため、集合組織的には冷延の最終
安定方位を呈し、また仕上げ焼鈍後の結晶粒径は磁気%
注を向上させるほど大きくはならないが、温間圧延の場
合は、冷間圧延に較べて圧延による転位の集積は疎とな
るため、集合組織が尖鋭化することはなく、圧延方向に
対して無方向性になり、また結晶粒も大きいものが得ら
れ易い。
なおこの温間圧延によって、熱延板を最終板厚・0.1
絹より薄くしても磁気特注を向上させる効果゛は小さく
、一方0.85朋よりも厚いと高周波鉄損%性の劣化が
大きくなるからである。
しかるのち850〜1250”0の温度範囲で仕上げ焼
鈍を施す。焼鈍温度を上記の範囲としたのは、゛850
℃未満では所定の磁性を得るのに長時間を要し・一方1
260°Cを超えると鋼板表面が溶解するおそれが大き
いだけでなく、不経済でもあるからである。
実施例 実施例1 下表1に示す成分組成になる各鋼スラブを、1800”
Cに加熱してから熱間圧延を施して1.0朋厚の熱延板
としたのち、900°0でノルマライジング焼鈍を行っ
た。ついで400℃の温度で温間圧延を繰返し施して最
終的に0.1朋の板厚としたのち、この板に対して90
0℃温度で最終焼鈍を施した。
得られた各無方向性電磁鋼板の抗張力ならびに鉄損Wl
o/1nnnおよび磁束密1fB−について聰べ・た結
果全表1に併記する。なお比較のため従来法′に従い冷
間圧延を施して得た鋼板についても同様な調査全行い、
その結果も表1に示す。
・ 表1に示した成績から明らかなように、この発1明
に従い得られた無方向性電磁鋼板は、従来材に比べて・
磁気特性がさほと劣化することなしに抗張力が大幅に向
上している。
実施例2 下表2に示した成分組成になる各鋼スラブを、1260
”Cに加熱してから熱間圧延を施して板厚1.5開の熱
延板とした。ついで900℃のノルマライジング焼鈍を
施したのち、150℃の温度で温間圧#;全繰返し施し
て最終板厚0.15朋の板材とした。これらの板材に9
80℃、2分間の最終焼鈍を施して得た各無方向性電磁
鋼板の抗張力。
鉄損W10/ および磁束密度B5oについて調べ00
0 た結果を表2に併記する。
発明の効果 以上述べたようにこの発明によれば、無方向性電磁鋼板
につき、その磁気性q’tさほど劣化させることなしに
抗張力を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、内径r工、外径r2の円板の平面図、第2図
は、種々の固溶体強化元素が鉄損WIQ/1000に及
はす影響を示したグラフ、 第3図は、同じく種々の固溶体強化元素が抗張力に与え
る影響を示したグラフ・ 第4図は、この発明に従って得られた無方向性電磁鋼板
の各強化元素の添加量と鉄損W 10/1゜。0との関
係を示したグラフである。 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L si:8.5〜7.0重1チ を會み、かつ Ti−: 0.05〜8.0重量%、 W:0.05〜8.0重量%、 No : 0.05〜8.0Ti%、 Mn : 0.1〜11.5重量%、 Ni : 0.1〜20.0重量%、 00 : 0.5〜20.0重量%訃よびAJ : 0
    .5〜18.0重量% のうちから選んだ一種または二種以上を20.0重量%
    を超えない範囲において含有するけい素鋼索材スラブを
    、熱間圧延によって熱延板としたのち、100〜600
    ℃の温度範囲における温間圧延を繰返し施すことによっ
    て0.1〜0.85111の最終板厚とし、しかるのち
    850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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