JPH0686648B2 - 磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板 - Google Patents

磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板

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JPH0686648B2
JPH0686648B2 JP26019690A JP26019690A JPH0686648B2 JP H0686648 B2 JPH0686648 B2 JP H0686648B2 JP 26019690 A JP26019690 A JP 26019690A JP 26019690 A JP26019690 A JP 26019690A JP H0686648 B2 JPH0686648 B2 JP H0686648B2
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輝雄 金子
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、鉄損が低く磁束密度の高い無方向性電磁鋼板
に関するものである。
(従来の技術) 無方向性電磁鋼板は、主にモーターやトランスの鉄心材
料として使用される軟磁性材料である。これらの電気機
器の効率を上げるためには、使用する軟磁性材料に鉄損
が低く磁束密度が高いことが要求される。特に、近年の
省エネルギーと機器の小型化への強い要請に応えるため
には、鉄損を低く保ちつつ、従来以上に磁束密度の高い
材料を開発する必要がある。ところが、低鉄損と高磁束
密度を両立させることは極めて難しい。従来、鉄損を低
くする方法としては、Si含有量を高め鋼板の比抵抗を上
げることが一般に行われているが、Si含有量の増加とと
もに磁束密度も低下してしまう。一方、Si含有量の低い
無方向性電磁鋼板は、比較的高い磁束密度を示すものの
鉄損も高い。
特公昭61−4892号公報には、Si含有量を0.2%以下に抑
えた鋼に、0.6〜3.0%のAlを含有させて低鉄損で高磁束
密度の無方向性電磁鋼板を製造する方法が提案されてい
る。AlはSiと同様に鋼板の比抵抗を上昇させて鉄損を低
下させることが知られているが、この発明によるとAlに
は更に集合組織を改善する効果があって磁束密度を上昇
させるとある。しかし、このためには0.6%以上と多量
のAlを含有させなければならないので、製造コストが上
昇するという問題がある。しかも、Alを多量に添加する
わりに鉄損の低下量と磁束密度の上昇量が少ない。
さらに、特開平2−61031号公報には、Si含有量を0.1%
以下に抑えた鋼に、0.1〜1.0%のAlと0.02〜0.15%のSn
を複合添加して低鉄損で高磁束密度の無方向性電磁鋼板
を製造する方法が提案されている。また、特開平2−66
138号公報には、Si含有量を0.1%以下に抑えた鋼に、0.
1〜1.0%のAlと0.1〜0.25%のPを複合添加して低鉄損
で高磁束密度の無方向性電磁鋼板を製造する方法が提案
されている。しかし、これらの方法で得られる無方向性
電磁鋼板も磁気特性の改善効果は十分ではない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の課題は、電気機器の省エネルギーと小型化を可
能とするような低い鉄損と高い磁束密度を有する無方向
性電磁鋼板を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、高Al添加鋼の磁束密度に及ぼす各種合金
元素の影響を詳細に検討した結果、Si含有量を極力低減
した高Al鋼に、適量のPとSbを複合添加することによ
り、単なる高Al鋼やPを単独添加した高Al鋼では得られ
ないような著しい磁束密度の上昇が得られることを見出
した。
ここに本発明は「重量%で、C:0.005%以下、Si:0.1%
以下、Mn:0.1%以上で0.7%以下、P:0.05%以上で0.2%
以下、S:0.01%以下、Al:0.3を超え2.0%以下、Sb:0.01
%以上で0.30%以下、残部がFeおよび不可避不純物から
なる磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板」を要旨とす
る。
本発明の無方向性電磁鋼板が、鉄損が低い上に高磁束密
度であるのは、主にPとSbの相乗効果による。PとSbは
いずれも粒界に偏析する元素として知られており、これ
ら二つの元素の粒界での偏析に対するなんらかの相互作
用が集合組織の改善につながり、磁束密度を上昇させて
いるものと推定される。なお、特開平59−100217号公報
に、Sbを添加した高Al鋼の無方向性電磁鋼板が開示され
ているが、この公報にはSbがPと複合添加で磁束密度が
上昇することは開示されていない。
(作用) 以下に、本発明の無方向性電磁鋼板における合金元素の
作用効果とその含有量を前記のように限定した理由を説
明する。
C: Cは炭化物を形成して磁気特性に悪影響を及ぼす元素で
あるので、できるだけ含有量を低くすることが望まし
い。特に磁気時効を防止するためには0.005%以下、そ
の防止を完全なものとするためには0.003%以下とする
ことが望ましい。
Si: Siは鋼板の比抵抗を上げて渦電流損を小さくし鉄損を低
減する有効な元素である。る。しかし、Siは一方で磁束
密度を低下させるので、多量の添加は好ましくない。Si
が0.1%以下であれば磁束密度が低下するという問題は
生じない。
Mn: Mnは鋼板の熱間脆性を防止する効果がある。しかし、0.
1%未満ではこの効果が小さく、0.7%を超えて含有する
と磁束密度が低下するので、0.1〜0.7%の含有量とす
る。
P: Pは本発明ではSbとの複合添加により磁束密度を上昇さ
せる重要な元素である。この効果は0.05%より現れる
が、0.2%を超えると鋼板が脆化するので、0.05〜0.2%
の含有量とする。
S: Sは微細な硫化物を形成して結晶粒成長を抑制するとと
もに、硫化物自体が磁壁移動の障害となり磁気特性を劣
化させ、特に鉄損を増大させるので、できるだけ含有量
を低くすることが望ましい。0.01%以下、望ましくは0.
006%以下に抑えれば上記の悪影響を回避することがで
きる。
Al: Alは低鉄損化と高磁束密度化の両方に寄与する重要な元
素である。0.3%以下では鋼板の比抵抗が低く鉄損が低
減されないばかりか、集合組織の改善効果が小さいため
に磁束密度が低くなる。一方、2.0%を超えて含有する
と鉄損は低くなるものの、磁束密度も低くなり所望の磁
気特性が得られなくなる。このことからAlの含有量は0.
3%を超え2.0%以下とする。
Sb: Sbは磁束密度を上昇させる重要な元素である。Sbは固溶
状態で存在し、結晶粒界に偏析しやすい。粒界に偏析し
たSbがPとの相互作用により集合組織を改善するために
磁束密度が上昇すると考えられる。このSbの効果は0.01
%以上の含有量から現れるが、0.30%を超えて含有させ
ても効果が飽和し、価格の上昇を招くだけである。
上記成分の他に不純物として混入するTi、Zr、Nb、Vな
どの炭窒化物形成元素はできるだけその含有量を低く抑
えることが、微細析出物による結晶粒成長の不良に起因
した鉄損増加を防止する上で望ましい。
上記の組成を有する本発明の電磁鋼板は、一般的な無方
向性電磁鋼板の製造工程で製造することができる。例え
ば下記のような製造方法である。
素材のスラブを所定温度に加熱した後、熱間圧延により
熱延板とする。この熱間圧延工程におけるスラブ加熱温
度は1100〜1250℃、熱間圧延の仕上げ温度は750〜950℃
が望ましい。熱間圧延後の巻取りは600℃以上の温度で
行うのが望ましいが、鋼板の脱スケール性の観点から60
0℃未満の低温で巻取ってもよい。なお、省エネルギー
の観点から最近行われ出した鋳造後の熱鋳片を直ちに熱
間圧延に供する直送圧延を採用する場合は、スラブ加熱
工程が省略できる。
次いで、熱延板を冷間圧延に供する。このとき、加工組
織の再結晶および結晶粒の粗大化による磁気特性の改善
のために熱延板焼鈍を施してから冷間圧延に供してもよ
い。熱延板焼鈍の温度は、箱焼鈍で行う場合は680〜900
℃、連続焼鈍で行う場合は750〜1100℃が適当である。
冷間圧延は1回の冷間圧延法又は中間焼鈍を挟む2回以
上の冷間圧延法のいずれの方法でもよい。冷間圧延後は
仕上げ焼鈍により再結晶と結晶粒の粗大化を図る。ま
た、セミプロセス電磁鋼板として使用するものであれ
ば、仕上げ焼鈍後に圧下率3〜15%の冷間圧延を施して
最終製品にしてもよい。
(実施例) 第1表に示す組成の鋼スラブを鋳造し、これらのスラブ
を1150〜1200℃に加熱した後、仕上げ温度800〜850℃で
2.3mm厚まで熱間圧延した。熱間圧延後は同表に示す条
件により巻取り、熱延板焼鈍、冷間圧延および仕上げ焼
鈍を施して無方向性電磁鋼板とした。但し、No.8〜14は
酸洗のみで熱延板焼鈍は実施していない。
しかる後、これらの無方向性電磁鋼板から試験片を切り
出し、磁気特性を測定した。その測定結果も同表に示
す。
第1表において、試験No.1〜7はAl含有量以外はほぼ同
一組成で製造条件も同一のものである。試験No.8〜11は
Sb含有量以外はほぼ同一組成で製造条件も同一のもので
ある。試験No.12〜14はP含有量以外はほぼ同一組成で
製造条件も同一のものである。試験No.15〜17はSiおよ
びSの含有量以外はほぼ同一で製造条件も同一のもので
ある。試験No.18および19はMn含有量以外はNo.4とほぼ
同一組成で製造条件も同一のものである。No.20はC含
有量以外はNo.4とほぼ同一組成で製造条件も同一のもの
である。
第1表の試験結果に見られるとおり、本発明例はいずれ
も鉄損が低く磁束密度の高い磁気特性である。これに対
して、成分のいずれかが本発明で規定する範囲外の比較
例は鉄損又は磁束密度の一方又は両方に劣る。
(発明の効果) 実施例に示したとおり、本発明の無方向性電磁鋼板は鉄
損と磁束密度の両方に優れている。よって、本発明の無
方向性電磁鋼板は機器の小型化および省エネルギーを達
成するのに極めて優れた材料であると言える。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、C:0.005%以下、Si:0.1%以
    下、Mn:0.1%以上で0.7%以下、P:0.05%以上で0.2%以
    下、S:0.01%以下、Al:0.3を超え2.0%以下、Sb:0.01%
    以上で0.30%以下、残部がFeおよび不可避不純物からな
    る磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板。
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