JP2000096145A - 磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法

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JP2000096145A
JP2000096145A JP10264997A JP26499798A JP2000096145A JP 2000096145 A JP2000096145 A JP 2000096145A JP 10264997 A JP10264997 A JP 10264997A JP 26499798 A JP26499798 A JP 26499798A JP 2000096145 A JP2000096145 A JP 2000096145A
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竜太郎 川又
Takeshi Kubota
猛 久保田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無方向性電磁鋼板のコイル長手方向の磁気特
性のばらつきを安定して低減する。 【解決手段】 重量%で、0.1%≦Si≦4.0%、
0.1%≦Mn≦2.0%の一方若しくは双方を含有
し、残部がFeおよび不可避不純物からなるスラブを粗
圧延に供してシートバーとし、さらに前記シートバーを
仕上熱延に供して熱延板とする際に、仕上熱延終了温度
を700℃以上1150℃以下とし、かつ仕上熱延の最
終パスにおける式(1)で定義されるパラメータZの最
大値を16.0未満とすると共にその変動範囲を2.0
以内とし、得られた熱延板に1回の冷間圧延工程を施し
た後に仕上焼鈍を施すか、或いは中間焼鈍をはさむ2回
以上の冷間圧延を施し、その後に、さらに2%以上20
%未満のスキンパス圧延を施すか或いは施さない磁気特
性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機器の鉄心材料と
して用いられる無方向性電磁鋼板の磁気特性の均一な製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気機器、特に無方向性電磁鋼板
がその鉄心材料として使用される回転機および中、小型
変圧器等の分野においては、世界的な電力、エネルギー
節減、さらにはフロンガス規制等の地球環境保全の動き
の中で、高効率化の動きが急速に広まりつつある。この
ため、無方向性電磁鋼板に対しても、その特性向上、す
なわち、高磁束密度かつ低鉄損化への要請がますます強
まってきている。このため無方向性電磁鋼板を製造する
側としては、このような優れた特性を持つ無方向性電磁
鋼板を安定して製造する使命が課せられているが、以下
に述べるように現状の技術では十分に対処しているとは
言えない。
【0003】無方向性電磁鋼板の長手方向の磁気特性の
変動の一例であるスキッドマークを改善する手段とし
て、特開平8−92643号公報には、シートバーを巻
取り、一定時間保持した後に巻きほどいて圧延する技術
が公開されている。この技術は確かにスキッドマークの
改善に一定の効果をもたらすが、その効果は十分である
とは言えない。また、シートバー毎に圧延を行っていく
と、1本のシートバーの中で圧延温度、圧延速度が変動
するため、コイル長手方向の磁気変動は避けがたく、成
品歩留まりの低下を招く難点があったが、制御熱延条件
をどのように設定することが有効であるかは未知の課題
であった。
【0004】この問題を解決するために特開平8−17
6664号公報では仕上圧延時の最終スタンドのロール
周速が磁気特性に影響を及ぼすことを開示し、その周速
の変動を一定以内に制限する技術を提案している。しか
しながら、発明者等がコイル長手方向の磁気特性の変動
について詳細に調査を行った結果、仕上熱延の最終スタ
ンドの周速は冶金学的に見てもそれそのものが金属組
織、析出物に影響を与えるものでなく、公開された図中
の周速に対する磁束密度依存性は、ローカルな条件でし
かないことがわかった。すなわち、異なる熱延機や異な
る仕上圧延温度での無方向性電磁鋼板の磁気特性を最終
スタンドの周速のみで制御することは不可能であること
が分かった。
【0005】この点に鑑みて発明者等は鋭意検討を行っ
た結果、仕上圧延時の最終スタンドの圧延条件を、特定
の式で定められる条件に制御することにより、コイル長
手方向の磁気特性が著しく安定することを見出し、先述
の問題の解決に至った。さらに、この技術を容易にする
方策として、圧延後のシートバーを巻きとって保持し、
これを巻きほどいて圧延することでシートバーの先頭と
最後尾を反転させ、圧延温度を均一ならしめると共に、
さらにそのシートバーを先行するシートバーに接合して
複数のシートバーを連続して圧延に供することにより、
式(1)で定義きれるパラメータZをさらに安定して制
御し、コイル長手方向の磁気特性がより均一な無方向性
電磁鋼板を製造することが可能であることを見出し、発
明の完成に至った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、無方向性電
磁鋼板製造法において、従来技術での限界を打破して、
コイル長手方向の磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板を
安定して製造出る技術を提供せんとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、以下の通りである。 (1) 重量%で、 0.1%≦Si≦4.0%、 0.1%≦Mn≦2.0% の一方若しくは双方を含有し、残部がFeおよび不可避
不純物からなるスラブを粗圧延に供してシートバーと
し、さらに前記シートバーを仕上熱延に供して熱延板と
する際に、仕上熱延終了温度を700℃以上1150℃
以下とし、かつ仕上熱延の最終パスにおける式(1)で
定義されるパラメータZの最大値を16.0未満とする
と共にその変動範囲を2.0以内とし、得られた熱延板
に1回の冷間圧延工程を施した後に仕上焼鈍を施すか、
或いは中間焼鈍をはさむ2回以上の冷間圧延を施し、そ
の後に、さらに2%以上20%未満のスキンパス圧延を
施すか或いは施さないことを特徴とし、これらの工程を
含む磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
【数2】 (2) スラブが、重量%で、 0.1%≦sol−Al≦1.5% をさらに含有することを特徴とする前記(1)記載の磁
気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。 (3) 仕上熱延の最終パスにおける式(1)で定義さ
れるパラメータZの変動範囲を1.5以内とすることを
特徴とする前記(1)又は(2)記載の磁気特性の均一
な無方向性電磁鋼板の製造方法。 (4) 粗圧延により得られたシートバーを巻き取って
一定時間保持した後、シートバーを巻きほどき、先行す
るシートバーと接合して連続的に仕上熱延に供すること
を特徴とする前記(1)、(2)又は(3)記載の磁気
特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。まず、成分について説明する。Siは鋼板の固有抵
抗を増大させ渦電流損を低減させ、鉄損値を改善するた
めに添加される。Si含有量が0.1%未満であると固
有抵抗が十分に得られないので0.1%以上添加する必
要がある、一方、Si含有量が4.0%を超えると熱間
圧延が困難となるので4.0%以下とする必要がある。
Mnは、Al,Siと同様に鋼板の固有抵抗を増大させ
渦電流損を低減させる効果を有する。このため、Mn含
有量は0.1%以上とする必要がある。一方、Mn含有
量が2.0%を超えると熱延時の変形抵抗が増加し熱延
が困難となるとともに、熱延後の結晶組織が微細化しや
すくなり、製品の磁気特性が悪化するので、Mn含有量
は2.0%以下とする必要がある。本発明では上記のS
i,Mnのうち少なくとも1種を含有することを必須と
する。
【0009】鋼中のAlは不純物レベルであってもなん
ら問題はないが、AlはSiと同様に鋼板の固有抵抗を
増大きせ渦電流損を低減させる効果を有するので、特に
低鉄損を得たい場合には0.1%以上1.5%以下添加
するのが好ましい。多量にAl添加した場合には、磁束
密度が低下し、コスト高ともなるので1.5%以下とす
る。
【0010】また、製品の機械的特性の向上、磁気的特
性、耐錆性の向上あるいはその他の目的のために、P,
B,Ni,Cr,Sb,Sn,Cuの1種または2種以
上を鋼中に含有させても本発明の効果は損なわれない。
【0011】C,N,S,B,Pは本発明の請求項では
規定していないが、良好な磁気特性あるいは加工性を有
する無方向性電磁鋼板の製造にあたってはその含有量を
注意深く制御する必要があるので、以下に言及する。C
は磁気時効を回避し鉄損の圧下を防止するため0.00
50%以下であることが好ましい。S,Nは熱間圧延工
程におけるスラブ加熱中に一部再固溶し、熱間圧延中に
MnS,AlN等の析出物を形成し、仕上げ焼鈍時に再
結晶粒の成長を妨げたり製品が磁化されるときに磁壁の
移動を妨げるいわゆるピニング効果を発揮し製品の低鉄
損化を妨げる原因となる。従って、S≦0.0050
%、N≦0.0050%とすることが好ましい。Bは熱
間圧延時にBNを形成きせてAlNの微細析出を妨げ、
Nを無害化させるために添加される。B含有量はNとの
量のバランスが必要であり、その含有量は両者の比B%
/N%が0.5から1.5の範囲を満たすことが好まし
い。Pは、製品の打ち抜き性を良好ならしめるために
0.1%までの範囲内において添加される。P≦0.2
%であれば、製品の磁気特性の観点からは問題がない。
【0012】次に本発明のプロセス条件について説明す
る。前記成分からなる鋼スラブは、転炉で溶製され連続
鋳造により製造される、鋼スラブは公知の方法にて加熱
される、このスラブに粗圧延、仕上熱延からなる熱間圧
延を施し所定の厚みとする。
【0013】以下に本発明の仕上熱延条件を規定する理
由にいて述べる。本発明における熱延条件と磁気特性と
の関係を調査するため、以下の2種類の実験を行った。
連続鋳造により220mm厚みに鋳造したスラブを、粗圧
延により板厚50mmのシートバーとした。これらのシー
トバーを様々な条件で圧延し、2.8mmの熱延板とし
た。これを酸洗し冷間圧延により0.5mm厚みに仕上
げ、連続焼鈍により焼鈍し、エブスタイン試料を切り出
した。これらの試料の圧延条件の記録から仕上熱延最終
パスのパラメータZ(前述式(1)で定義される)と磁
気特性との関係を調べた。なお、本発明では最終パスの
圧下温度として、仕上温度を計算に用いることにする。
図1、図2に磁束密度、鉄損とパラメータZとの関係を
示す。図1、図2に示した結果より、パラメータZの値
に依存して磁束密度、鉄損が変動することが分かる。こ
のように本発明の条件を満たすように仕上熱延を実施す
ることにより、磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板を製
造することが可能である。
【0014】
【表1】
【0015】ここで、仕上熱延の仕上温度は、700℃
未満であると熱間変形抵抗が急激に増大し圧延が困難と
なるので700℃以上とする。また、1150℃超であ
ると熱延板の剛性が不足し、コイルの巻取りが著しく不
安定となるので1150℃以下とする。また、パラメー
タZの値には上限下限を特に設けない。パラメータZの
値は圧延温度が低くなるか、歪み速度が大きくなると増
加するが、圧延温度が低すぎると熱延時の圧延反力が大
きくなりすぎるのでその下限値は熱延機の性能により自
ずから決まり、歪速度の上限も圧延速度の限界から熱延
機の能力により自ずから決まるからである。パラメータ
Zの下限についても同様である。
【0016】ここで、ZパラメータZの値を求めるには
歪み速度を求める必要がある。その方法としては諸方法
があるが、本発明では下記の式(2)に従って歪み速度
を求めるものとする。
【0017】
【数3】
【0018】本発明では圧延中のパラメータZの値をよ
り均一にするため、粗圧延により得られたシートバーを
巻き取って一定時間保持した後、シートバーを巻きほど
き、次いで巻きほどいたシートバー同士を接合して連続
的に仕上熱延に供することが極めて有効である。巻き取
ったシートバーの保持時間は30秒以上30分以下が好
ましい。30秒以下では均熱化処理の効果が得られず、
30分以上ではその効果が飽和し、生産性の低下を招く
からである。これにより、圧延の噛み込み、および最終
部の尻抜けの部分をのぞく中間のシートバーを本発明の
構成要件を満たして圧延することが可能となる。このよ
うにして得られた熱延板はその後、一回の冷間圧延と連
続焼鈍により製品とするか、中間焼鈍をはさむ2回以上
の冷間圧延で最終板厚とするか、あるいはさらにスキン
パス圧延工程を付加して製品としてもよい。スキンパス
圧延率は2%未満ではその鉄損改善効果が得られず、2
0%超ではかえって鉄損が悪化するため2%以上20%
以下とする。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。 [実施例1]表2に示す成分を合み、残部Fe及び不可
避不純物からなる鋼を転炉により溶製し連続鋳造設備に
より厚さ220mmのスラブとした。このスラブを通常の
方法にて1250℃に加熱し、粗圧延により55mmのシ
ートバーとした。さらに6スタンドのタンデム仕上熱延
機により成分1の鋼は2.7mm、成分2の鋼は3.0mm
厚みに仕上げた。仕上圧延の際、熱延条件の指標である
パラメータZの値を、最終パスにおいて種々の値を取る
ように圧延速度、圧延温度、パススケジュールを調整し
た。得られた熱延板を酸洗後、冷間圧延により0.50
mmに仕上げ、連続焼鈍炉で成分1は800℃、30秒、
成分2は950℃、30秒の焼鈍を施し磁気特性を測定
した。
【0020】この時の熱延条件の指標である最終パスに
おけるパラメータZの値と、磁気測定結果の関係を表
3、表4に示す。表3、表4に示した結果より、パラメ
ータZの変動範囲が2.0以下であると、磁束密度、鉄
損とも変動を小さくすることが可能である。さらに、パ
ラメータZの変動範囲が1.5以下であると、磁束密
度、鉄損とも変動をより小さくすることが可能となるこ
とが分かる。
【0021】ここで、パラメータZの値が16.0を超
えると、磁気特性の低下が顕著である事も分かる。この
ように本発明で定めた熱延条件を満たす様に仕上げ熱延
を実施することにより、長手方向の磁気特性の安定した
無方向性電磁鋼板を得ることが可能である。
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】[実施例2]実施例1で得られた成分1の
熱延鋼板を酸洗後、冷間圧延により0.55mmに仕上
げ、連続焼鈍炉で780℃、20秒の焼鈍を施した。さ
らにこれをスキンパス圧延により0.50mmに圧下し、
750℃2時間の磁性焼鈍を施した後、磁気特性を測定
した。この時の熱延条件の指標である最終パスにおける
パラメータZの値と、磁気測定結果の関係を表5に示
す。表5に示した結果より、パラメータZの変動範囲が
2.0以下であると、磁束密度、鉄損とも変動を小さく
することが可能である。さらに、パラメータZの変動範
囲が1.5以下であると、磁束密度、鉄損とも変動をよ
り小さくすることが可能となることが分かる。ここで、
パラメータZの値が16.0を超えると、磁気特性の低
下が顕著である事も分かる。
【0026】このように本発明で定めた熱延条件を満た
す様に仕上げ熱延を実施することにより、セミブロセス
無方向性電磁鋼板においても長手方向の磁気特性の安定
した無方向性電磁鋼板を得ることが可能である。
【0027】
【表5】
【0028】
【発明の効果】このように本発明によれば、磁気特性の
均一な無方向性電磁鋼板を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】磁束密度とZパラメータZとの関係を示す図で
ある。
【図2】鉄損とZパラメータZとの関係を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K033 AA01 FA03 FA04 HA01 HA03 HA06 JA07 5E041 AA03 AA11 AA19 CA04 HB05 HB07 HB11 NN01 NN17 NN18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 0.1%≦Si≦4.0%、 0.1%≦Mn≦2.0% の一方若しくは双方を含有し、残部がFeおよび不可避
    不純物からなるスラブを粗圧延に供してシートバーと
    し、さらに前記シートバーを仕上熱延に供して熱延板と
    する際に、仕上熱延終了温度を700℃以上1150℃
    以下とし、かつ仕上熱延の最終パスにおける式(1)で
    定義されるパラメータZの最大値を16.0未満とする
    と共にその変動範囲を2.0以内とし、得られた熱延板
    に1回の冷間圧延工程を施した後に仕上焼鈍を施すか、
    或いは中間焼鈍をはさむ2回以上の冷間圧延を施し、そ
    の後に、さらに2%以上20%未満のスキンパス圧延を
    施すか或いは施さないことを特徴とし、これらの工程を
    含む磁気特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。 【数1】
  2. 【請求項2】 スラブが、重量%で、 0.1%≦sol−Al≦1.5% をさらに含有することを特徴とする請求項1記載の磁気
    特性の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 仕上熱延の最終パスにおける式(1)で
    定義されるパラメータZの変動範囲を1.5以内とする
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の磁気特性の均一
    な無方向性電磁鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 粗圧延により得られたシートバーを巻き
    取って一定時間保持した後、シートバーを巻きほどき、
    先行するシートバーと接合して連続的に仕上熱延に供す
    ることを特徴とする請求項1、2又は3記載の磁気特性
    の均一な無方向性電磁鋼板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1283276A1 (en) * 2001-08-07 2003-02-12 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Iron alloy strip for voice coil motor magnetic circuits
CN114990308A (zh) * 2022-05-26 2022-09-02 武汉钢铁有限公司 一种无需常化的高牌号无取向硅钢的生产方法

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