JP3247154B2 - 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法 - Google Patents
磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法Info
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Description
性に有害な微細なMnSを無害化させることを特徴とす
る磁気特性に優れた、Siが0.6%以上、2.0%以
下含まれる無方向性電磁鋼板の溶製方法である。
電力・エネルギー節減の動きの中で強く要望されてい
る。このため、回転機及び中小型変圧器等の鉄心材料に
広く使用されている無方向性電磁鋼板においても、磁気
特性が優れていること、特に低鉄損であることへの要請
がますます強まってきている。
要な因子にMnSやAlN等の析出物が挙げられる。す
なわち、熱間圧延工程で析出する微細なMnSやAlN
が、仕上げ焼鈍時や需要家での歪取焼鈍時の結晶粒の成
長を阻害し、鉄損特性を大幅に劣化させる。熱間圧延工
程で析出する微細なMnSの数を低減させるには、溶製
段階でSを極力低減させることと、熱間圧延以前にMn
Sを析出させ凝集粗大化し個数を減少することが考えら
れる。
精錬工程において徹底した脱硫を実施することに対応す
るが、必然的に溶製コストの大幅な上昇を招くことにな
る。また、2次精錬工程で脱硫を実施する場合には、A
l等の強脱酸元素の使用が前提になるが、AlNの微細
析出防止策を施す必要がある。例えば特開昭54−16
3720号公報に記載されているように、Al脱酸にお
いてBを添加することにより、NをBNとして固定しA
lNの微細析出を抑制する方法があるが、BN自体が磁
性劣化の原因となる場合が懸念される。また、Al脱酸
においては、群落状のAl2 O3 が生成し鉄損を劣化さ
せる原因となる。
載されているように、直径0.5〜5μmの大きさの酸
化物を、1cm2 当り1000〜50000個存在させる
ことにより、熱間圧延以前に酸化物周囲にMnSを粗大
に析出させる方法があるが、本方法のみでは、脱酸方法
や鋼塊組成を種々変化された場合には充分な効果は得ら
れない。特に、Si濃度が0.6%よりも高い場合に
は、この方法のみでは充分な効果が得られていない。こ
のようにSi濃度が高い場合には、1次脱酸力が強くな
るために、低Si濃度では多量に晶出していた微細な2
次脱酸生成物が少なくなるため、個々の酸化物の組成を
制御することが極めて重要になる。つまり、酸化物の数
のみではなく、MnSが析出しやすい酸化物に、その組
成を制御する必要がある。
平1−152239号公報の如く、成品中のSiO2 ,
MnO,Al2 O3 の3種の介在物の総重量に対するM
nOの重量の割合が15%以下であり、かつ、SiO2
の重量の割合を75%以上にすることで、展延性に富ん
だ低融点酸化物の生成を防止する方法が開示されてい
る。しかし、Si濃度が0.6%よりも高い場合には、
前述の如く2次脱酸生成物量が少なくなるため、酸化物
をMnSの析出しやすい組成に制御する必要がある。し
かし、MnOの重量の割合が15%以下の酸化物はMn
Sが析出しにくいため、この方法では充分な効果が得ら
れていない。
ージに記載されている報告によれば、酸化物中のMnO
濃度が高いものにMnSは優先的に析出することが示さ
れている。しかし、このためには溶鋼中のSi濃度より
もMn濃度を非常に高くすることが必要なため、展延性
に富んだマンガンシリケートが生成し、MnSの析出は
促進されるものの、生成酸化物自体が粒成長を阻害する
という問題があった。
施した際の、必然的な溶製コストの大幅な上昇や、Al
等の強脱酸元素を使用した場合のAlNの微細析出とい
う問題点、及び、特開昭54−163720号公報に記
載された方法におけるBNによる磁性劣化という問題点
を解決するとともに、特開平3−104844号公報や
特開平1−152239号公報に記載されている方法で
は、脱酸方法や鋼塊組成を種々変化された場合には充分
な効果は得られなかったという問題点を解決し、効率的
な磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法を提供
するものである。
が0.01%以下、Mnが0.1%以上2.0%以下、
Siが0.6%以上2.0%以下、Alが0.010%
以下、Pが0.15%以下、Sが0.01%以下を含
み、鋼板の全酸化物における、(MnO)と(Si
02 )の重量%で表わした濃度比が、(%MnO)/
(%Si02 )として0.15〜0.45である電磁鋼
板を溶製するにあたり、真空脱ガス炉による脱炭処理
後、溶解酸素濃度を200ppm 以上とした状態で、Mn
を先行して添加し、引き続き、SiをMn/Siとして
0.2〜1.0の比になるように添加することを特徴と
する磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法であ
る。
は、脱酸前の酸素濃度と、脱酸剤の添加順番を適正にす
れば、脱酸剤としてのSi濃度とMn濃度との濃度バラ
ンスを、有害な展延性に富んだマンガンシリケートにな
るまで高くせずとも、MnSの析出を促進できるという
事実の発見に基づくものである。これは、これまでは1
次脱酸生成物、2次脱酸生成物を問わず、酸化物個数が
一定量以上であれば良いとされていたことや、Si濃度
よりもMn濃度を非常に高くしない限りMnSの析出に
有効なマンガンシリケートが生成しないという、これま
での知見とは大きく異なるものである。
なる。つまり、Mnを先行添加することにより生成する
FeO−MnO系の脱酸生成酸化物とSiが反応した場
合、FeO−MnO−SiO2 系酸化物へと変化してい
くものの、この還元反応(逆の見方をすればSiO2 の
生成反応)の駆動力は、溶鋼中のSiと平衡する、活量
が1のSiO2 と、酸化物中のSiO2 活量との活量差
である。したがって、酸化物中のSiO2 濃度が増加し
てSiO2 飽和となると酸化物中のSiO2 の活量も1
となるため反応の駆動力がなくなり、それ以上は還元反
応は進行しなくなる。このため、平衡的には完全に還元
されてSiO2 となることが計算からは推定される条件
であっても、Mn先行脱酸で生成したFeO−MnO系
の脱酸生成物を起点とする酸化物は、純粋なSiO2 で
はなく、FeO−MnO−SiO2 系酸化物としてMn
Oが残存することになる。しかし、この反応で生成する
SiO2 の量が少ない場合には溶解酸素濃度が充分には
低下しないため、他の場所で純粋なSiO2 が生成する
ことで脱酸が進行することになる。これは、Si添加前
にFeO−MnO系の脱酸生成物を多量に生成しておく
ことが重要であることを意味している。
iO2 しか生成しない条件であっても、脱酸条件を厳密
に制御すればMnSの析出に効果的に作用するMnO含
有酸化物を生成することが可能となる。このような方法
により生成した、マンガンシリケートは酸化物中のMn
Oの濃度が低いため融点は高く、熱力学的平衡条件で生
成した、MnOが高く融点が低いため展延性に富んだマ
ンガンシリケートに比べると、酸化物自身の磁気特性に
対する悪影響は、ほとんど生じない。逆に、酸化物中の
元素の存在位置を調査すると、本原理に基づき生成した
MnO含有酸化物は、MnO濃度が低くとも、MnOの
濃化した相が酸化物外周部に存在しているため、MnS
の析出には極めて有利となっている。
原理に立脚してMnOが残存した酸化物を多数生成させ
るためには、以下の要件を満たす必要がある。真空脱
ガス炉による脱炭処理後、溶解酸素濃度を200ppm 以
上とした状態でMnを先行して添加すること。引続
き、SiをMn/Siとして0.2〜1.0の比になる
ように添加すること。Alを0.010重量%以下と
すること。
物を多量に生成させるための条件であり、Mnを先行添
加する際の溶解酸素濃度が200ppm よりも少ない場合
には、Mn添加後に生成するFeO−MnO系酸化物の
数が少なくなるため、Si添加後には、純粋なSiO2
が多量に生成しMnSの析出に有効に働くMnOを含有
する酸化物の量が不足する。溶解酸素が高い場合には、
MnO系酸化物の生成条件としては有利となるが、必要
以上に生成することで溶鋼の清浄性が低下する問題を生
じせしめないためには、900ppm 以下とすることが好
ましい。また、はSiと反応した後に生成する酸化物
の組成を適正に制御するための条件である。つまり、上
記反応機構で生成したFeO−MnO−SiO2 系酸化
物は、酸化物中のMnO濃度が、ある値以上に高くMn
Sの析出核として有効に作用するとともに、極端に低融
点化させないことで、磁性に対して有害な展延性に富ん
だマンガンシリケートにしないことが必要となる。Mn
/Siが0.2よりも小さい場合には、酸化物中のMn
O濃度が低いためMnSの析出に対して有効に作用せ
ず、逆に、1.0よりも大きくすると、生成酸化物中の
MnO濃度が高くなりすぎるため展延性が生じ、有害な
マンガンシリケートとなる。一方、の条件は、MnS
の析出核となるマンガンシリケートの組成を適正化する
ための条件である。つまり、Alが0.010%よりも
高い場合には、Mn添加後に生成していたFeO−Mn
O系酸化物が、最終的にマンガンシリケートにならず
に、マンガン濃度が極めて低い、アルミナシリケートに
なるため、MnSの析出核として有効に作用しなくな
る。
以上含有させる必要があるが、0.6%より少ない範囲
であれば、1次脱酸力が弱く2次脱酸生成物が多量に晶
出するために、本発明を用いずとも良好な電磁特性が得
られる。また、2%より高くすると磁束密度が低下し、
圧延作業が劣化し、さらにコスト高となる。
も重要な点は、酸化物の組成をMnSが析出しやすい、
MnOが高いマンガンシリケートにする一方、MnO濃
度を必要以上に上げ、展延性に富んだ有害なマンガンシ
リケートにしないという点である。図1は鋼板の全酸化
物におけるMnOとSiO2 の濃度比と、鋳片でのMn
S晶出率との関係と、電磁鋼板での磁性焼鈍後の鉄損値
を示したものであるが、重量%で表わした濃度比(%M
nO/%SiO2 )が0.15よりも小さい場合には、
鋳片でのMnS晶出率が小さく鉄損が高く、逆に、0.
45よりも大きい場合にも、マンガンシリケートが展延
性を有し始めるため鉄損が高くなっている。ここで、全
酸化物組成は、例えば鋼板の一部を沃素アルコール溶液
で溶解し、抽出残渣を分析する方法で求められるもので
ある。またMnS晶出率は、化学分析によりMnSとし
て晶出している硫黄分をSasMnSとして抽出し、それ
と全硫黄濃度(TotalS)との比較として定義した({S
asMnS/Total S}×100)として定義した。%M
nO/%SiO2 が0.15よりも小さい場合に磁気特
性が悪いのは、MnSの析出に有効なMnO濃度が高い
マンガンシリケートの数が少なく、鋳片段階では効率的
なMnSの晶出が起こらないため、固溶した硫黄濃度分
が高く、熱延以降で微細なMnSが多量に析出し結晶粒
成長を阻害するためである。逆に、0.45よりも大き
い場合には、マンガンシリケート中のMnO濃度が高く
なりすぎるため、酸化物の融点が低下し展延性を有し始
めるため、鋼板で長く延びた酸化物が多量に存在し結晶
粒の粗大化を妨害するためである。
が0.6%よりも少ない場合においても、特開平3−1
04844号公報に記載された方法により得られた製品
と、同等もしくは、それ以上の高い磁気特性を有する製
品を製造することができる。
いて述べる。Cは鉄損を高める有害な成分で、磁気時効
の原因となるので0.01重量%以下とする。Mnは固
有抵抗を高めて鉄損を下げる効果があり、このために
は、0.1重量%以上含有させる必要がある。一方、そ
の含有量が増えると、フェライト/オーステナイト変態
温度が低下するため、焼鈍時の温度を十分に高くとるこ
とができず、比較的低温での長時間焼鈍が必要となり、
生産性が劣化するので2.0重量%以下とする。
場合に必要な成分であるが、その含有量が0.15%を
超えると鋼が脆化し、圧延作業性、加工性が劣化するの
で0.15重量%以下とする。Sは鋳片段階でMnSと
して晶出させ、無害化するものであるが、前記のMn濃
度範囲である限り、本発明を用いてもSが0.01重量
%よりも多い場合には十分に無害化することは困難とな
るため、0.01重量%以下とする。
成分を含有する無方向性電磁鋼板を20kg規模の高周波
真空溶解炉を用いて製造し、その後、熱間圧延し、0.
50mm厚みに冷間圧延後、800℃で30秒間の仕上げ
焼鈍を行い、さらに、750℃×2時間の磁性焼鈍を行
った。
物組成における%MnO/%SiO2 が0.15〜0.
45の範囲外にある、比較例鋼板e,f,gはいずれも
鉄損値が高く磁気特性に劣ることがわかる。
れた。表2の成分を含有する無方向性電磁鋼板を20kg
規模の高周波真空溶解炉を用いて製造し、その後、熱間
圧延し、0.50mm厚みに冷間圧延後、800℃で30
秒間の仕上げ焼鈍を行い、さらに、750℃×2時間の
磁性焼鈍を行った。ここで、真空溶解炉においては電解
鉄とともに酸化鉄を混合して溶解することで溶解酸素濃
度を制御した上で、まず、Mnを所定量投入し、次い
で、Siを所定量投入した。鋼塊の酸化物粒度分布状態
は光学顕微鏡で観察し、2.5μm以上の酸化物の単位
cm2 当りの個数で評価し、MnS析出状況は化学分析に
よりMnSとして晶出している硫黄分をSasMnSと
し、それと全硫黄濃度(TotalS)との比率として定義し
たMnS晶出率({(SasMnS)/(TotalS)}×1
00)を調査した。また製品板の結晶粒の観察、鉄損特
性の測定を行った。
Siが0.2よりも小さいHや、Al濃度が0.010
%以上のJ、Mn添加前の溶解酸素濃度が200ppm 以
下のKは、MnS晶出率が低く電磁特性が悪い。また、
Mn/Siが1.0よりも大きいIは、MnS晶出率は
大きいものの、展延性がある酸化物が出現するため、電
磁特性は悪化している。さらに、本発明の実施例である
Aと同一成分であっても、脱酸順序をSi先行脱酸にし
たLは、酸化物中のMnO濃度比が低いためMnS晶出
率が低く電磁特性が悪い。
れた。まず無方向性電磁鋼板用溶鋼約350ton を転炉
で溶製後、DHで真空脱ガスした。脱ガス後、Mn,S
iを添加し脱酸した、最終的に表4に示す組成に制御し
た後、連続鋳造機で鋳造した。その後、熱間圧延し、
0.50mm厚みに冷間圧延後、800℃で30秒間の仕
上げ焼鈍を行い、さらに、750℃×2時間の磁性焼鈍
を行った。結果を表5に示すが、実施例1,2と全く同
様な結果が、実機工程でも得られた。
i濃度の無方向性電磁鋼板においても、酸化物を用いて
鉄損特性に有害な微細なMnSを無害化させることを特
徴とする磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製が可
能となった。
度比と、鋳片でのMnS晶出率との関係、及び、電磁鋼
板での磁性焼鈍後の鉄損値の関係である。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量比で C :0.01%以下、 Mn:0.1〜2.0%、 Si:0.6〜2.0%、 Al:0.010%以下、 P :0.15%以下、 S :0.01%以下 を含み、鋼板の全酸化物における、MnOとSi02 の
重量%で表した濃度比が、%MnO/%Si02 として
0.15〜0.45である電磁鋼板を溶製するにあた
り、真空脱ガス炉による脱炭処理後、溶解酸素濃度を2
00ppm 以上とした状態で、Mnを先行して添加し、引
き続き、SiをMn/Siとして0.2〜1.0の比に
なるように添加することを特徴とする磁気特性に優れた
無方向性電磁鋼板の溶製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22970292A JP3247154B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22970292A JP3247154B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0673510A JPH0673510A (ja) | 1994-03-15 |
JP3247154B2 true JP3247154B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=16896364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22970292A Expired - Fee Related JP3247154B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板の溶製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3247154B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1112699A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP22970292A patent/JP3247154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0673510A (ja) | 1994-03-15 |
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