JP3399726B2 - 高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気機器鉄心材料
として使用される高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱延板に歪みを導入し熱処理して冷延前
粒径を粗大化する例として、特開昭６１−１２７８１８
号公報、特開平２−２１３４１８号公報が挙げられる。
特開昭６１−１２７８１８号公報は、熱延板にピーニン
グ機を用いてショット打ちを行うか、熱延巻取機のピン
チロールの外周に埋設した硬質粒子を用いて加工圧痕を
付与することにより、磁気特性を改善することを目的と
している。

【０００３】また、特開平２−２１３４１８号公報は熱
延板焼鈍を行う前に軽圧下を加え、熱延板焼鈍時の粒成
長性を改善している。しかしながら、これは特別なロー
ルやピーニング機を使用することによりなされ、コスト
アップを招くだけでなく、商品の外観を損なう。また、
特開昭６２−１０２５０６号公報は、熱延板焼鈍時の加
熱・冷却速度を制御することにより磁気特性を改善して
いるが、この方法のみでは磁気特性改善効果は少ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、熱延巻取
時に鋼板に加工歪みを導入するか、もしくは熱延板焼鈍
において加熱速度・冷却速度を規制するという従来の技
術では磁気特性が十分ではなく、またコストアップを招
く。磁気特性が十分に改善され、かつ低コストで熱延板
焼鈍もしくは自己焼鈍において、歪みを駆動力として結
晶粒を成長させ、冷延前結晶粒径を粗大化することによ
り、磁気特性を積極的に改善する無方向性電磁鋼板の製
造方法に関する技術は未だ開示されていない。上記問題
点に鑑み、本発明は高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板
の製造方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱延後巻取時
に鋼板に加工歪みを導入し、必要に応じて熱延条件を制
御して、続く熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍時にその歪み
を駆動力として結晶粒を成長させ、その際冷却速度を制
御し、冷延前結晶粒径を粗大化することにより、磁気特
性を積極的に改善するものである。

【０００６】本発明の要旨は、重量％で、Ｃ≦０．０１
０％、０．１％≦Ｓｉ≦４．０％、Ｍｎ≦１．５％、Ａ
ｌ≦１．５％、Ｐ≦０．１％、Ｓ≦０．０１％、Ｎ≦
０．０１％を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物
より成る鋼を、熱間圧延後、熱延板焼鈍を施し、一回ま
たは中間焼鈍を挟む二回以上の冷間圧延によって最終板
厚とした後、仕上焼鈍を行う高磁束密度低鉄損無方向性
電磁鋼板の製造方法において、熱延後巻取時の温度を８
００℃以下かつコイル外径を２７００mm以下、板厚１．
２mm以上とし、続く熱延板焼鈍温度を再結晶温度以上で
５分以内、平均結晶粒径を５０μｍ以上とし、加熱速度
を１０℃／sec 以上、冷却速度を１００℃／sec 以下と
し、冷延率を７０〜９０％とすることを特徴とする高磁
束密度低鉄損無方向性電磁鋼板の製造方法にある。

【０００７】そして、熱延板焼鈍を行う場合は、望まし
くは１．７％＜Ｓｉ≦４．０％の場合は熱延板焼鈍温度
を再結晶温度以上１２００℃以下とし、０．１％≦Ｓｉ
≦１．７％の場合は焼鈍温度を再結晶温度以上Ａｃ₁ 点
以下とすることにある。また自己焼鈍を行う場合には、
焼鈍温度を再結晶温度以上で５時間以内、冷却速度を１
００℃／sec 以下とすることにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】まず、本発明の成分限定理由につ
いて述べる。Ｃは、鉄損を高める有害な成分であり、磁
気時効の原因となるので、０．０１０％以下とする。Ｓ
ｉは、周知のように鉄損を低下させるのに有効な元素で
あり、この効果を得るためには０．１％以上含有させる
必要がある。一方、その含有量が増えると磁束密度が低
下し、また圧延作業性の劣化、仕上げ焼鈍温度の上昇を
招き、更にはコスト高ともなるので４％以下とする。

【０００９】ＭｎはＳｉと同様に鉄損を低下させるのに
有効な元素であるが、１．５％超になると磁束密度が下
がるので１．５％以下とする。またこの効果を発揮せし
めるには０．２％以上が好ましい。ＡｌはＳｉと同様
に、固有抵抗を高めて鉄損を低減させる効果があるた
め、含有させても良いが、本発明においてはＳｉにより
固有抵抗を高めればよいので、特に下限は設けない。一
方、Ａｌ含有量が増えると、Ｓｉと同様に磁束密度が低
下するため、１．５％以下とする。

【００１０】Ｐは、０．１％を超えると鉄損を劣化させ
るので０．１％以下とする。Ｓは、０．０１％を超える
とＭｎＳなどの硫化物が微細に析出し、仕上げ焼鈍時の
粒成長を阻害し、鉄損を劣化させるので０．０１％以下
とする。Ｎは、０．０１％を超えるとＡｌＮなどの窒化
物が微細に析出し、仕上げ焼鈍時の粒成長を阻害し、鉄
損を劣化させるので０．０１％以下とする。Ｂは、Ｎを
固定し鉄損の向上に有効である。２ppm 未満では添加効
果がなく、２０ppm 超では効果が飽和するので、望まし
くは２〜２０ppm とする。

【００１１】従来より集合組織を改善する元素として用
いられているＳｎ≦０．２％、Ｓｂ≦０．３％、Ｎｉ≦
３％の添加は、本発明の効果を損なわない。また、耐錆
性を向上させるＣｒ≦３％の添加も同様である。上記成
分以外は鉄及び不可避的不純物元素である。

【００１２】次に、製造条件の限定理由について述べ
る。コイル外径を２７００mm以下、板厚１．２mm以上で
熱延板焼鈍もしくは自己焼鈍することの作用について以
下に説明する。まず、熱延巻取時のコイルの外径を２７
００mm以下、板厚１．２mm以上にする理由を以下に示
す。

【００１３】Ｃ：０．００２％、Ｓｉ：３．１０％、Ｍ
ｎ：０．２０％、Ａｌ：０．４％、Ｐ：０．０１４％、
Ｓ：０．００１８％、Ｎ：０．００１４％の成分の鋼
を、熱延仕上温度８５０℃で２．０mmの板厚に仕上げ、
巻取温度６８０℃の条件で熱延板を作製し、冷却後、外
径を変化させた筒の上で該鋼を曲げ、９５０℃にて熱延
板焼鈍を行い、１０℃／sec で冷却した。次いで０．５
mmの板厚まで冷延し、８００℃で仕上焼鈍を行った。そ
の結果を図１に示す。図１から、熱延板の巻取後のコイ
ルの外径を２７００mm以下にすることにより、磁気特性
が改善されていることがわかる。

【００１４】また図２に、図１と同様に製造した鋼につ
いて、熱延後の板厚を変化させ、コイル外径を１０００
mmとしたときのＢ₅₀値の変化を示す。熱延板の巻取後の
コイルの板厚を１．２mm以上にすることにより、磁気特
性が改善されていることがわかる。

【００１５】この詳細は明らかでないが、熱延板の外径
がある値以上かつ板厚がある値以上になると、熱延板に
塑性歪みが導入されるためと考えられる。すなわち、巻
取時に導入される歪み量は、コイルの外径を２７００mm
以下、板厚１．２mm以上にすることにより増加し、その
歪みが巻取に続く熱延板熱処理において粒成長の駆動力
となり、結晶粒径が粗大化するため磁気特性が改善され
たと考える。これにより、コイル全長にわたって良好な
磁気特性を得ることができる。

【００１６】熱延後巻取時の温度を８００℃以下とし、
続く熱延板焼鈍温度を再結晶温度以上で５分以内とする
のは、熱延後巻取時に導入した歪みを駆動力として、熱
延板焼鈍において平均結晶粒径を５０μｍ以上に粗大化
することにより、仕上焼鈍後の磁気特性を大幅に改善す
るためである。熱延板焼鈍温度は、変態を有する場合に
は（０．１％≦Ｓｉ≦１．７％）再結晶温度以上で、か
つ変態しないＡｃ₁ 点以下が望ましい。変態を有しない
（１．７％＜Ｓｉ≦４．０％）場合には、コスト面から
上限１２００℃が望ましい。

【００１７】熱延後巻取時の温度を１０００℃以下と
し、自己焼鈍温度を再結晶温度以上で５時間以内とする
のが望ましいのは、熱延後巻取時に導入した歪みを駆動
力として、熱延板焼鈍において平均結晶粒径を５０μｍ
以上に粗大化することにより、仕上焼鈍後の磁気特性を
大幅に改善するためである。

【００１８】熱延板焼鈍時に加熱速度を１０℃／sec 以
上、冷却速度を１００℃／sec 以下とし、自己焼鈍時に
冷却速度を１００℃／sec 以下とすることにより、冷
延、仕上焼鈍後の磁気特性が改善される。この理由は定
かでないが、磁気特性に好ましい方位が形成されるため
ではないかと考えられる。

【００１９】熱延板焼鈍時間を５分以内、自己焼鈍の時
間を５時間以内とするのは、それ以上にするとコストが
高くなるためである。熱延仕上温度をＡｒ₃ 点以上と
し、熱延後巻取温度をＡｒ₃ 点以下かつコイル外径を２
７００mm以下、板厚１．２mm以上とし、続く熱延板焼鈍
温度を８００℃以上Ａｃ₁ 点以下とすることにより、本
発明の効果をより強めることができる。

【００２０】本発明の効果は、熱延条件を制御すること
によりその効果を一層高めることができる。冷延率は７
０〜９０％で好ましい方位を得ることができる。このよ
うに、本発明の特徴は、熱延巻取時のコイル外径を規定
し、それに続く熱延板処理の際の結晶粒径を、熱延板巻
取時に導入した塑性歪みを駆動力として粗大化すること
により、磁気特性に優れた無方向性電磁鋼板を製造する
ことにある。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）表１に示すような成分の鋼を、熱延巻取温
度を７４０℃とし、熱延板焼鈍温度を９５０℃×２分も
しくは８３０℃×２分で行い、熱延仕上板厚を１．１mm
もしくは２mm、コイル外径を２５００mmもしくは２８０
０mmに変化させた鋼を、冷延率７５％で仕上げた後、仕
上げ焼鈍を行った時の磁気特性を表１に示す。いずれも
本発明の条件内では優れた磁気特性を示しているのが分
かる。

【００２２】

【表１】

【００２３】（実施例２）表２に示すような成分の鋼
を、熱延巻取温度を７４０℃とし、熱延板焼鈍温度を９
５０℃×２分もしくは８３０℃×２分で行い、熱延仕上
板厚を２mm、コイル外径を１２００mmに変化させた鋼
を、冷延率７５％で仕上げた後、仕上げ焼鈍を行った時
の磁気特性を表２に示す。いずれも、加熱速度、冷却速
度とも本発明の条件内では優れた磁気特性を示している
のが分かる。

【００２４】

【表２】

【００２５】（実施例３）表３に示すような成分の鋼
を、熱延巻取温度を７４０℃とし、熱延板焼鈍温度を９
５０℃×２分もしくは自己焼鈍を８３０℃×６０分行
い、熱延仕上板厚を２mm、コイル外径を１２００mmに変
化させた鋼について仕上げ焼鈍を行った時の磁気特性を
表３に示す。いずれも、冷延率が本発明の条件内では優
れた磁気特性を示しているのが分かる。

【００２６】

【表３】

【００２７】（実施例４）表４に示すような成分の鋼
を、熱延仕上板厚を２mm、コイル外径を１２００mmに変
化させた鋼について仕上げ焼鈍を行った時の磁気特性を
表４に示す。いずれも、結晶粒径が５０μｍ以上とな
り、冷延率が本発明の条件内では優れた磁気特性を示し
ているのが分かる。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、優れた高磁束密度低鉄
損無方向性電磁鋼板が得られ、電気機器の効率化・小型
化に伴い、その鉄心材料として用いられる無方向性電磁
鋼板に対する要望に十分に応えることができ、その工業
的価値は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】コイル外径を変化させたときの磁束密度
（Ｂ₅₀）と鉄損値（Ｗ_15/50 ）の関係を示す図表。

【図２】熱延板の板厚を変化させたときのＢ₅₀値の変化
を示す図表。

フロントページの続き (72)発明者 金尾 真一 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平８−92643（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 8/12 C22C 38/00 303 C22C 38/06 H01F 1/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ≦０．０１０％、 ０．１％≦Ｓｉ≦４．０％、 Ｍｎ≦１．５％、 Ａｌ≦１．５％、 Ｐ ≦０．１％、 Ｓ ≦０．０１％、 Ｎ ≦０．０１％、 を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物より成る鋼
   を、熱間圧延後、熱延板焼鈍を施し、一回または中間焼
   鈍を挟む二回以上の冷間圧延によって最終板厚とした
   後、仕上焼鈍を行う高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板
   の製造方法において、熱延後巻取時の温度を８００℃以
   下かつコイル外径を２７００mm以下、板厚１．２mm以上
   とし、続く熱延板焼鈍温度を再結晶温度以上で５分以
   内、平均結晶粒径を５０μｍ以上とし、加熱速度を１０
   ℃／sec 以上、冷却速度を１００℃／sec 以下とし、冷
   延率を７０〜９０％とすることを特徴とする高磁束密度
   低鉄損無方向性電磁鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】 重量％で、 １．７％＜Ｓｉ≦４．０％、 を含有し、熱延板焼鈍温度を再結晶温度以上１２００℃
   以下とすることを特徴とする請求項１記載の高磁束密度
   低鉄損無方向性電磁鋼板の製造方法。
3. 【請求項３】 重量％で、 ０．１％≦Ｓｉ≦１．７％、 を含有し、熱延板焼鈍温度を再結晶温度以上Ａｃ₁ 点以
   下とすることを特徴とする請求項１記載の高磁束密度低
   鉄損無方向性電磁鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 重量％で、 Ｃ ≦０．０１０％、 ０．１％≦Ｓｉ≦４．０％、 Ｍｎ≦１．５％、 Ａｌ≦１．５％、 Ｐ ≦０．１％、 Ｓ ≦０．０１％、 Ｎ ≦０．０１％、 を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物より成る鋼
   を、熱間圧延後、自己焼鈍を施し、一回または中間焼鈍
   を挟む二回以上の冷間圧延によって最終板厚とした後、
   仕上焼鈍を行う高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板の製
   造方法において、熱延後巻取時の温度を１０００℃以下
   とし、コイル外径を２７００mm以下、板厚１．２mm以上
   とし、続く自己焼鈍温度を再結晶温度以上で５時間以
   内、平均結晶粒径を５０μｍ以上とし、冷却速度を１０
   ０℃／sec 以下とし、冷延率を７０〜９０％とすること
   を特徴とする高磁束密度低鉄損無方向性電磁鋼板の製造
   方法。