JPH1018005A - 磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板およびその製造方法 - Google Patents
磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板およびその製造方法Info
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- JPH1018005A JPH1018005A JP8188833A JP18883396A JPH1018005A JP H1018005 A JPH1018005 A JP H1018005A JP 8188833 A JP8188833 A JP 8188833A JP 18883396 A JP18883396 A JP 18883396A JP H1018005 A JPH1018005 A JP H1018005A
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Abstract
となく、高強度化を図る。 【解決手段】 C:0.01%以下、Si:0.05%
以上3.2%以下、Mn:1.0%以下、S:0.01
%以下、Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、
P:0.005%以上0.1%以下、Ti:0.05%
以下、V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部
がFeおよび不可避的不純物からなる無方向性電磁鋼板
で、従来炭窒化物を形成して磁気特性を劣化させると云
われていたTi、Vの添加量を、前記領域とすることに
よって、炭窒化物の結晶粒の大きさを制御して磁気特性
と強度をバランスさせ、磁気特性を劣化させることな
く、高強度化を図ったものである。
Description
転子の鉄心に最適な磁気特性に優れた高強度無方向性電
磁鋼板およびその製造方法に関する。
鉄心や変圧器の鉄心に使用されているが、近年インバー
タの進歩によって毎分3600回転を超える高速電動機
が実用化され、遠心力による回転子の変形で電動機性能
が劣化するという事態が生じている。一般に電動機は、
回転子と固定子の隙間(エアーギャップ)が電動機性能
に大きく影響するが、回転子の強度が低いと遠心力によ
って変形して隙間が変わるため、電動機性能が劣化する
のである。この回転子の変形を防止するには、回転子の
高強度化が必要となるが、一般の高強度材料では集合組
織、介在物の影響で磁気特性が劣化することが知られて
いる。
552の無方向性電磁鋼帯で規定されており、表1に抜
粋例を示す。小型電動機などには、低品位の磁束密度B
50>1.66T級程度の鋼帯が、大型回転機あるいは小
型変圧器などには高品位の鉄損W15/50<3.00W・
kg-1程度の鋼帯がそれぞれ用いられ、このほか用途に
応じて各種の鋼帯が製造されている。なお、表1中の鉄
損のW15/50は、周波数50Hz、最大磁束密度1.5
Tのときの鉄損を示し、磁束密度のB50は、磁化力50
00A/mにおける磁束密度を示す。
Ni:7〜23%、Ti:0.3〜2.0%を含み、残
部がFeおよび少量の脱酸、脱硫元素、不可避的不純物
からなる磁性材料(特開昭53−10322号公報)、
C+N:0.01%以下、Si+Al:2〜5%、N
i:1%超8%以下、Ni+Mn:1〜8%、Si+A
l+Ni+Mn:10%以下、P:0.1%以下、残
部:Feおよび不可避的不純物からなる鋼組織を有する
高抗張力電磁鋼板であって、その板面に対して垂直方向
に、表面から内部に向かって成長した柱状結晶粒を有
し、前記方向に磁化容易軸である<100>軸が高密度
に集積した高抗張力電磁鋼板(特開平3−281758
号公報)等が提案されている。
322号公報に開示の磁性材料は、高価なNiを7〜2
3%含有させなければならず、かつ磁気特性に劣化が見
られ、回転子としての使用に問題を有していた。また、
特開平3−281758号公報に開示の高抗張力電磁鋼
板は、板面に対して垂直方向に磁化容易軸である<10
0>軸の高度な集合組織を形成させために煩雑な焼鈍処
理が必要があり、実用的ではない。
解消し、磁気特性の劣化を招くことなく、高強度化を図
ることができる磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼
板およびその製造方法を提供することにある。
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、磁気特
性を劣化させずに高強度化を図る方法としてTi、V等
の添加を考えたが、Ti、V等は炭窒化物生成元素で、
微細な炭窒化物は著しい磁気特性の劣化を招くが、粗大
な炭窒化物は磁気特性の劣化を引き起こさないこと、一
方、強度の面からは、炭窒化物が微細に分散するほど析
出強化が起こること、すなわち、これら磁気特性と強度
のバランスを考慮すれば、磁気特性の劣化を招くことな
く、高強度化を図ることができることを見い出し、この
発明に到達した。
電磁鋼板は、C:0.01%以下、Si:0.05〜
3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、
Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.
005%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、
V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなる。このように、Ti、V
を複合添加して添加量をTi:0.05%以下、V:
0.04%以上1.5%以下に調整することによって、
炭窒化物の大きさを制御することにより、磁気特性の著
しい劣化を招くことなく、かつ、高強度化を図ることが
できる。ここで規定した著しい劣化とは、鉄損W15/50
で10W/kgを超えて劣化したものを指す。
鋼板は、C:0.01%以下、Si:0.05〜3.2
%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、So
l.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.00
5%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、V:
0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなり、両面に無機または有機と無
機の複合物よりなる絶縁皮膜を有してなる。このよう
に、Ti、Vを複合添加して添加量をTi:0.05%
以下、V:0.04%以上1.5%以下に調整すること
によって、炭窒化物の大きさを制御することにより、磁
気特性の劣化を招くことなく、かつ、高強度化を図るこ
とができる。また、両面に無機または有機と無機の複合
物よりなる絶縁皮膜を有することによって、電気絶縁
性、打抜き性が良好となり、焼なましの際の焼付きを防
止できる。
性電磁鋼板の製造方法は、C:0.01%以下、Si:
0.05〜3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.0
1%以下、Sol.Al:0.01%以上2.0%以
下、P:0.005%以上0.1%以下、Ti:0.0
5%以下、V:0.04%以上1.5%以下を含有し、
残部がFeおよび不可避的不純物からなるスラブを、1
300℃以下の温度に加熱して熱間圧延を行ったのち冷
間圧延し、700〜1050℃で連続焼鈍による仕上焼
鈍を施すこととしている。このように、上記成分からな
るスラブを熱間圧延後、酸洗して冷間圧延し、700〜
1050℃で連続焼鈍による仕上焼鈍を施すことによっ
て、磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板を製造す
ることができる。
向性電磁鋼板の製造方法は、C:0.01%以下、S
i:0.05%以上3.2%以下、Mn:1.0%以
下、S:0.01%以下、Sol.Al:0.01%以
上2.0%以下、P:0.005%以上0.1%以下、
Ti:0.05%以下、V:0.04%以上1.5%以
下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる
スラブを、1300℃以下の温度に加熱して熱間圧延を
行ったのち、酸洗して1回または2回の中間焼鈍を挟ん
で冷間圧延し、700〜1050℃で連続焼鈍による仕
上焼鈍を施すこととしている。このように、上記成分か
らなるスラブを熱間圧延後、酸洗して1回または2回の
中間焼鈍を挟んで冷間圧延し、700〜1050℃で連
続焼鈍による仕上焼鈍を施すことによって、磁気特性に
優れた高強度無方向性電磁鋼板を製造することができ
る。
無方向性電磁鋼板の製造方法は、熱間圧延したのち60
0〜1100℃で熱延板焼鈍することによって、熱間圧
延前の加熱によって劣化した磁気特性を改善することが
できる。
性電磁鋼板の製造方法は、仕上焼鈍を施したのち、両面
に有機または有機と無機の複合物よりなる絶縁皮膜を施
すことによって、電気絶縁性、打抜き性が良好となり、
焼なましの際の焼付きを防止できる。
限定した理由は、下記のとおりである。Cは0.01%
を超えて含有させると、Ti、Vによる炭窒化物が増加
し、磁気特性を劣化させるため、0.01%以下とし
た。
が、0.05%未満ではその効果が十分でなく、また、
3.2%を超えて含有させると延性が劣化し、冷間圧延
時に圧延材の破断等のトラブルを惹起するため、0.0
5%以上3.2%以下とした。
が、1.0%を超えて添加すると冷間圧延が困難となる
と共に、添加量に応じた磁気特性の改善が期待できない
ため、1.0%以下とした。
0.01%以下としたが、好ましくは0.005%以下
である。
要な元素であるが、0.01%未満では微細なAlNを
生成し、逆に磁気特性を劣化させることなり、また、
2.0%を超えて添加すると冷間圧延が困難となるた
め、0.01%以上2.0%以下とした。
質を改善するのに重要な元素であるが、0.005%未
満とするには脱燐処理のコストがかかり、また、0.1
%を超えて含有すると冷間圧延時に圧延材の破断等のト
ラブルを惹起するため、0.005%以上0.1%以下
とした。
が、0.05%を超えて含有させると(Fe、Ti)P
等の磁気特性に有害な介在物を形成するため、0.05
%以下としたが、好ましくは0.02%以下である。
の発明において必須元素であるが、0.04%未満では
生成する炭窒化物が微細なため、著しい磁気特性の劣化
を惹起し、また、1.5%を超えて添加すると冷間圧延
が困難となるため、0.04%以上1.5%以下とし
た。
度に加熱し、通常の熱間圧延を行う。加熱温度は、13
00℃を超えると鋼中のMnSを溶解させ、磁気特性の
劣化を招く。一方、圧延性を確保するためには、好まし
い加熱温度は1100〜1250℃である。
気特性の改善のために焼鈍を行う。熱延鋼帯の焼鈍温度
は、600℃未満では効果がなく、1100℃を超える
と結晶粒が粗大化し、冷間圧延時に圧延材の破断等のト
ラブルを惹起するため、600〜1100℃とした。
鈍されたのち、酸洗後冷間圧延し、連続焼鈍により70
0〜1100℃で仕上焼鈍される。仕上焼鈍温度は、7
00℃未満ではTi、Vの添加によって再結晶組織が十
分得られず、磁気特性が不良となり、また、1100℃
を超えると結晶粒が著しく粗大となり、加工性が劣化す
る。さらには、Si添加量によっては、α−γ変態が起
こり、磁気特性、鋼板の平坦度が劣化するので、700
〜1100℃とした。
または2回の中間焼鈍を挟んで行うことができる。この
場合の中間焼鈍は、冷間圧延の中間板厚で600〜10
00℃で行う。中間焼鈍の温度が600℃未満では効果
がなく、1000℃を超えると結晶粒が粗大化し、圧延
材の破断等のトラブルを惹起する。
あるいは半有機質の絶縁皮膜を施す。絶縁皮膜は、絶縁
ワニス、変圧器油、機械油などに侵されないものであれ
ばよく、特に限定されないが、樹脂あるいは樹脂と無機
バインダーの混合物等をスプレー塗装、ロールコータ、
カーテンフローコート等により鋼帯両面に皮膜形成す
る。
明の領域である表2に示す試験No.1〜9の本発明鋼
および*印の化学成分が本発明の範囲外である試験N
o.10〜21の比較鋼の厚さ227mm、幅1000
mmのスラブを、表3に示す加熱条件で加熱して通常の
熱間圧延を行い、2.3mm厚の熱延コイルとしたの
ち、通常の酸洗を行い、熱延コイルを水素ガス中で表3
に示す温度条件で均熱5時間の焼鈍を行い、あるいは焼
鈍することなく、冷間圧延の中間板厚0.7mmで表3
に示す温度条件で均熱5時間の中間焼鈍を行い、あるい
は行うことなく冷間圧延して板厚0.35mmまたは
0.50mmの冷延鋼帯となし、連続焼鈍により表3に
示す温度条件で再結晶焼鈍したのち、冷延鋼帯両面にア
クリル−スチレン樹脂エマルジョン、クロム酸マグネシ
ウム、ほう酸よりなる膜厚0.4〜0.7μmの絶縁皮
膜をロールコータ方式により形成させた。得られた各電
磁鋼板から試験片を採取し、JIS C2550に規定
の電磁鋼板試験方法に準じて25cmエプスタイン試験
器を用いて磁気特性を評価すると共に、JIS Z22
01に規定の5号試験片によって引張強さを測定した。
その結果を表3に示す。
用いた場合は、表3に示すとおり、いずれも磁気特性W
15/50≦10W/kgと良好で、しかも、引張強さ59
0MPa以上の高強度無方向性電磁鋼板を得ることがで
きた。これに対し、Cの含有量が本発明の上限を超え、
Ti、Vを添加しなかった試験No.10の比較鋼を用
いた場合は、磁気特性が良好であるが、引張強さ450
MPaと強度の低いものであった。また、Siの含有量
が0.03%と本発明の下限未満の試験No.11の比
較鋼を用いた場合は、磁気特性ならびに強度共に十分で
はなかった。さらに、Siの含有量が3.50%と本発
明の上限を超える試験No.12の比較鋼を用いた場合
は、冷間圧延時板が破断し、圧延が不可能であった。さ
らにまた、Mnの含有量が1.2%と本発明の上限を超
え、Vの含有量が0.03%と本発明の下限未満の試験
No.13の比較鋼を用いた場合は、引張強さ560M
Paとまずまずであるが、磁気特性が不良であった。ま
た、Sol.Alの含有量が0.008%と本発明の下
限未満の試験No.14の比較鋼を用いた場合は、磁気
特性ならびに強度共に不良であった。さらに、Sol.
Alの含有量が2.20%と本発明の上限を超える試験
No.15の比較鋼を用いた場合は、冷間圧延が不可能
であった。さらにまた、Sの含有量が0.020%と本
発明の上限を超える試験No.16の比較鋼を用いた場
合は、磁気特性ならびに強度共に不良であった。また、
Pの含有量が0.20%と本発明の上限を超える試験N
o.17の比較鋼を用いた場合は、冷間圧延時板が破断
し、圧延が不可能であった。さらに、Tiの含有量が
0.060%と本発明の上限を超える試験No.18の
比較鋼を用いた場合は、引張強さ618MPaと十分な
高強度を有しているが、磁気特性が不良であった。さら
にまた、Vの含有量が1.65%と本発明の上限を超え
る試験No.19の比較鋼を用いた場合は、冷間圧延時
板が破断し、圧延が不可能であった。また、Ti、Vを
含有しない試験No.20の比較鋼を用いた場合は、磁
気特性が良好であるが、引張強さ380MPaと強度の
低いものであった。さらに、V含有量が0.03%と本
発明の下限未満の試験No.21の比較鋼を用いた場合
は、引張強さ680MPaと高強度であるが、磁気特性
が不良であった。
磁鋼板は、Ti、Vを複合添加し、それらの添加量を最
適な範囲に調整した鋼成分とすることによって、炭窒化
物の結晶粒の大きさを制御し、磁気特性を劣化させるこ
となく、高強度化を図ることができる。
性電磁鋼板は、Ti、Vを複合添加し、それらの添加量
を最適な範囲に調整した鋼成分とすることによって、炭
窒化物の結晶粒の大きさを制御し、磁気特性を劣化させ
ることなく、高強度化を図ることができる。しかも、連
続焼鈍を行ったのち、両面に絶縁皮膜を形成させること
によって、電気絶縁性、打抜き性が良好となり、焼なま
しの際の焼付きを防止することができる。
強度方向性電磁鋼板の製造方法は、上記Ti、Vを複合
添加したスラブを熱間圧延したのち、酸洗して冷間圧
延、熱延板を焼鈍して酸洗後冷間圧延、あるいは熱延板
を焼鈍後、酸洗して中間板厚まで冷間圧延し、中間焼鈍
後に最終板厚まで冷間圧延し、連続焼鈍による仕上焼鈍
を行うことによって、磁気特性を劣化させることなく、
高強度化を図ることができ、磁気特性に優れた高強度方
向性電磁鋼板を得ることができる。
方向性電磁鋼板の製造方法は、請求項3ないし5の高強
度方向性電磁鋼板の両面に絶縁皮膜を形成させることに
よって、磁気特性を劣化させることなく、高強度化を図
ることができると共に、電気絶縁性、打抜き性が良好と
なり、焼なましの際の焼付きを防止することができる。
るためのグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】 C:0.01%以下、Si:0.05〜
3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、
Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.
005%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、
V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなる磁気特性に優れた高強度
無方向性電磁鋼板。 - 【請求項2】 C:0.01%以下、Si:0.05〜
3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、
Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.
005%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、
V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなり、両面に無機または有機
と無機の複合物よりなる絶縁皮膜を有してなる磁気特性
に優れた高強度無方向性電磁鋼板。 - 【請求項3】 C:0.01%以下、Si:0.05〜
3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、
Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.
005%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、
V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなるスラブを、1300℃以
下の温度に加熱して熱間圧延を行ったのち冷間圧延し、
700〜1050℃で連続焼鈍による仕上焼鈍を施すこ
とを特徴とする磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼
板の製造方法。 - 【請求項4】 C:0.01%以下、Si:0.05〜
3.2%、Mn:1.0%以下、S:0.01%以下、
Sol.Al:0.01%以上2.0%以下、P:0.
005%以上0.1%以下、Ti:0.05%以下、
V:0.04%以上1.5%以下を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなるスラブを、1300℃以
下の温度に加熱して熱間圧延を行ったのち、1回または
2回の中間焼鈍を挟んで冷間圧延し、700〜1050
℃で連続焼鈍による仕上焼鈍を施すことを特徴とする磁
気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板の製造方法。 - 【請求項5】 熱間圧延を行ったのち、600〜110
0℃で熱延板焼鈍を行ことを特徴とする請求項3、4記
載の磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板の製造方
法。 - 【請求項6】 仕上焼鈍を施したのち、両面に有機また
は有機と無機の複合物よりなる絶縁皮膜を施すことを特
徴とする請求項3ないし5記載の磁気特性に優れた高強
度無方向性電磁鋼板の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP18883396A JP3239988B2 (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 磁気特性に優れた高強度無方向性電磁鋼板およびその製造方法 |
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