JPS59123715A - 無方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はモーターや発電機等の回転機器の鉄芯に適し
た無方向性電磁鋼板の製造方法に関し、特に板面各方向
に一様に磁束密度が高くかつ鉄損の低い無方向性電磁鋼
板を低コストで得る方法を提供するものである。

周知のように無方向性電磁鋼板の用途は、変圧器あるい
は安定器等のいわゆる静止機器の鉄芯材料と、家庭用電
気製品あるいは産業機械に使用されるモーターや発電機
等、いわゆる回転機器の鉄芯材料とに大別されるが、近
年のエネルギーコストの上昇に伴い、これらの各用途に
おいて省エネルギー、高能率化の要請が強まり、そのた
め無方向性型ｖＡ綱板に対しても磁束密度の向上および
鉄損の低減が強く要求されている。

ところで無方向性型１１鋼板の磁束密度および鉄損の測
定方法としては、Ｊ　ｌ５−Ｃ−２５５０に規定されて
いるように圧延方向（以下り方向と記す）および圧延方
向に対し直角な方向（以下Ｃ方向と記す）のエプスタイ
ン試料を切出して測定する方法が一般的に広く適用され
ており、この方法で高い磁束密度、低い鉄損値を得るた
めには、Ｌ方向、Ｃ方向の値が重要となる。しかるにモ
ーター等の回転機器に電磁鋼板を使用する場合、し方向
、Ｃ方向のみならずあらゆる方向に磁化されるため、板
面各方向に一様に磁束密度が高くがっ鉄損が低いいわゆ
る面内無方向性電磁鋼板が要求される。したがって前述
のようなＪＩＳに規定される方法で測定されるＬ＋Ｃ方
向の測定値が良好なだけでは必ずしも回転機器に適して
いるとはいえず、そこで回転機器用の電磁鋼板の場合に
は、リング状の試料を打抜き、そのリング状試料に一次
巻線、二次巻線を施して全周方向の平均鉄損、平均磁束
密度を測定するか、あるいは圧延方向と４５°をなす方
向のエプスタイン試料を切出して、Ｌ方向、Ｃ方向およ
び４５°方向にそれぞれ磁化した値を測定後、重みをつ
けて平均し、簡略的に全周方向の平均鉄損、平均磁束密
度の高低を判断することが望ましい。

従来から無方向性電磁鋼板の製造方法としては種々の方
法が提案されているが、例えば本発明者等は既に特開昭
５７−３５６２８号あるいは特願昭５７−１８９０９月
において磁気特性の優れた無方向性電磁鋼板の製造方法
を提案している。前記特開昭５７−３５６２８号の発明
は、熱間圧延終了後温度を素材成分に応じて定まるΔｒ
３変態点直上のγ相領域とし、次いで短時間焼鈍するこ
とが特徴であり、また特願昭５７−１８９０９号の発明
は、熱間圧延終了温度を前記と同様にγ相領域とし、し
かも巻取温度を高くするのが特徴であって、これらはい
ずれも冷間圧延前の熱延鋼帯の結晶粒を大きくすること
により磁気特性の向上を図ったものである。またその他
にも、特開昭５４−７６４２２号に示されるように、熱
間圧延時の巻取温度を高くして、自己焼鈍にょる熱延鋼
帯の粒成長により磁性を向上させる方法も提案されてい
る。

しかしながらこれらの方法では、確かにＬ＋Ｃ方向の磁
性は改善されるが、圧延方向から約５５℃をなす方向の
磁性は逆に通常の電磁鋼帯よりも低下し、そのため回転
機用の電磁鋼帯としては必ずしも適切ではないことが判
明した。

一方、回転機用に適した面内無方向性電磁鋼板の製造方
法として、特公昭５１−９４２号には、２．０〜５．Ｏ
ＩＩ＋ｍの熱間圧延材に８５％以下の圧下率の１回の強
冷間圧延を施して０．３５ＲＩ１１以下の板厚に仕上げ
た後、脱炭を兼ねた焼鈍を施す方法が提案されている。

しかしながら通常の回転機材料としては０．５０ｍｍの
板厚のものが多く使用されることから、この提案の方法
は実用には不向きである。

またこの提案の方法の場合、熱間圧延を常法にしたがっ
て行って熱延コイルを５００〜７００℃程度で巻取った
場合には、冷間圧延において上述の如り８５％以上の強
圧下を加えても、面内無方向性の程度は改善されるもの
の、平均的な磁気特性の値は従来製品よりも劣ることが
判明した。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、面内各
方向に一様に磁束密度が高くかつ鉄損の低い、特に回転
機用に適した無方向性１１ａ鋼板を安価に提供すること
を目的とするものである。

すなわち本発明者等は上述の目的を達成するべく鋭意実
験・検問を重ねた結果、面内各方向に磁性が一様で、し
かもその磁性を全体として高いレベルとするためには、
熱間圧延工程における巻取温度を７００℃以上として自
己焼鈍させることにより熱延鋼帯の平均結晶粒度をＡ　
Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ｎα４以下（平均結晶粒径１００ＪＪＩＩ
＋以上）に成長させることと、冷間圧延を圧下率８５％
以上の強冷延とすることとの２条件を組合わせることが
必要であることを見出し、この発明の完成に至ったので
ある。

具体的には、この発明は９ｉ　４．０％以下、へＱ１．
０％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるスラ
ブを熱間圧延して銅帯とし、その熱延鋼帯を１回の冷間
圧延によって最終板厚とし、その後焼鈍によって結晶粒
成長を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、熱間
圧延の板甲ｔｌが最終板厚ｔ２に応じて ｔ１≧ｊ　２　／　０．１５ となるように熱間圧延し、かつ熱間圧延後の巻取温度を
７００℃以上９５０℃以下の温度範囲内として自己焼鈍
させることにより熱延鋼帯の結晶を粒度番号４以下とし
、ざらに冷間圧延において８５％以上の圧下率で強冷延
することを特徴とするものである。

以下この発明の方法についてさらに詳細に説明する。

先ずこの発明の方法で使用される素材スラブの成分限定
理由について説明すると、Ｓｉは固有抵抗を高めて渦電
流損を減少させることにより鉄損を低くするに有効な元
素であるが、その含有間が４．０％を越えれば鋼帯が脆
くなって冷開圧Ｍ、詩に板割れ等の問題を生じるから、
４．０％以下とする必要がある。なおＳｉの下限は特に
限定しないが、用途に応じて適宜Ｓ１含有邑を定めれば
良い。

△Ｑは集合組織を発達させるに有効な元素であるが、　
１．０％を越えればＳｌと同様に脆くなり、コスト上置
を招くから、１．０％以下とする必要がある。

なお無方向性珪素鋼板は冷間圧延後の焼鈍によって結晶
粒を成長させ、それにより鉄損成分のうちの曙歴損を下
げることが必要であるから、Ｃ１Ｓ、○、Ｎ等の不純物
元素は可及的に少なくして、介在物や結晶粒成長を抑え
るへ〇Ｎ、ＭｎＳ等の析出物を少なくすることが望まし
い。

上述のような成分の鋼素材は、常法にしたがって転炉や
その後の脱ガス装置等により成分制御を行って溶製され
、造塊−分塊圧延法あるいは連続鋳造法によりスラブと
される。このスラブ段階での結晶粒は、変態の見られる
Ｓｉ　１．５％以下の場合には余り問題とならないが、
Ｓｉ　１．５％以上の場合には鋳込み温度を低くしたり
あるいは鋳込み時に超音波撹拌や電磁撹拌を行って結晶
粒を出さくすることが望ましい。

上述のようにして得られたスラブは、１２００℃前後に
加熱した後、粗圧延、仕上圧延によって所望の熱延板厚
まで熱間圧延する。この熱間圧延においては、後の冷間
圧延での圧下率を８５％以上とする関係上、熱延仕上厚
さｔｌが製品板厚（冷延後の板厚）ｔ２に応じて次式を
満足しなければならない。

ｔ１≧ｔ　２／　（１−０，８５） 無方向性珪素鋼板の製品板厚はＪＩＳにおいては０．３
５Ｌ１ｍ　、　　０．５０１１１ｍ　、　　０．６５ｍ
ｍの３種が規定されており、またＡｌ５Ｉにおいては０
．３５ｍｍ　、　　０．４７１Ｉｌ１１．０．６３５＋
ｎｍの３種が規定されているが、最も多く使用されてい
るのはｏ、ｓｏｍｍの製品を得るためには、上記式から
熱延仕上厚さｔｌは３．３４ｍｒＡ以上が必要であり、
望ましくは４．５〜５．５＋ｎｍとする。なお従来の通
常の工程における熱延性上厚さは後工程の冷間圧延の容
易さや取り扱いの容易さ、あるいは従来の通常の冷延圧
下率等の関係から２．０〜２．６ｍｍ程度であり、した
がってこの発明の場合には熱延仕上厚さが従来よりも相
当に厚いことになる。

上記熱間圧延における巻取温度は７００℃以上、９５０
℃以下の温度どする。従来の通常の巻取温度は６００℃
程度であり、したがってこの発明の場合には熱延巻取温
度が従来よりも高目となっている。このように熱延巻取
温度を７００℃以上の高温としたのは次のような理ＦＢ
による。すなわち、前述のように熱延板の仕上厚さを厚
くして、冷間圧延での圧下率を高くした場合、面内各方
向の磁性の一様性は増すものの、通常は磁束密度Ｂｓ。

（磁化力５０００Ａ／ｍにおける磁束密度）が低下して
しまう。特に冷間圧延における圧下率が８０％以上では
Ｂ５０が顕著に低下してしまう。これに対し巻取温度を
特に７００℃以上の高温として、巻取後の自己焼鈍によ
り熱延鋼帯の平均結晶粒度をＡＳＴＭ粒度番号にして４
以下、すなわち平均結晶粒径にして１００ＪＪＩ以上に
成長させれば、前述のように冷延圧下率を８５％以上と
しても製品の８５０値の低下を防止できるのである。

熱間圧延の巻取温度が７００℃未満の場合には、熱延鋼
帯の結晶粒が小さく、Ｂｓｏ値が低下する。

特にこの発明のように冷延圧下率を８５％以上の値とす
れば、磁束密度低下の程度が著しく大きくなり、回転機
用としてステーターのティース部の設計磁束が不充分と
なってしまう。これは、平均結晶粒度が４以上の細粒の
場合には、粒界から発生すると言われている磁化しにく
い（１１１）方位の結晶が強冷間圧延によってさらに増
加するためと考えら４Ｎる。一方巻取温度が９５０℃を
越えれば、自己焼鈍により熱延鋼帯中の結晶粒が大きく
なり過ぎて、冷延時に板割れや板切れ等のトラブルが発
生し、また製品において凹凸のある表面外観を呈してし
まって商品価値を損ねてしまい、さらには熱延鋼帯の表
面に形成されるスケールの厚みが厚くなり過ぎて冷間圧
延前における脱スケールが困難となるおそれがある。し
たがってこの発明においては熱間圧延の巻取温度を７０
０〜９５０′Ｃの範囲に規定した。

なお熱間圧延巻取温度の最適値は鋼成分、特にＳｉ含有
量によって箕なり、Ｓｉ含有量が約２．５％以上でγ変
態のない場合には巻取温度は８００〜９５０℃程度が望
ましく、Ｓｉ含有量がこれよりも少ない場合には７５０
〜８００℃程度が望ましい。

上述のように熱間圧延を行った後には、通常は冷間圧延
前に塩酸あるいは硫酸等により脱スケール処理を行う。

この発明の場合前述のように熱延鋼帯の板厚が厚いため
、相対的にコイル長さが短くなり、その結果脱スケール
処理すべき表面積が小さくなるから、脱スケール処理の
工程の能率は良好となる。

脱スケール処理後の冷間圧延においては、その圧下率を
８５％以上とする。このように強冷間圧延を施すことに
よって、製品の面内異方性が小さくなり、面内各方向に
一様に磁性が向上する。したがってこの発明の方法では
熱間圧延の巻取温度を７００℃以上の高温として自己焼
鈍により熱延鋼帯中の結晶を粒度番号４以下の大きな粒
に成長させること、冷間圧延を圧下率８５％以上の強冷
延とすることとの２条件が組合されてはじめて面内各方
向に磁性が一様でしかも全体的に磁束密度が高く鉄損が
低い、回転機に適した無方向性電磁鋼板が得られるので
ある。なお冷延圧下率は、８５％以上の範囲内でも特に
８７％以上９５％以下が好ましい。

次にこの発明の実施例について説明する。

実施例１ Ｃｏ、ｏｏｓ％、Ｓｉ　１．０５％、八９０．２％を含
む溶鋼を連続鋳造によりスラブとなし、１２５０℃に加
熱後Ａ材は熱間圧延により　４．８ｍｍ厚さとなし、８
００℃で巻取後自然放冷させて自己焼鈍させた。

一方Ｂ材は前記同様に熱間圧延により４．８ｍｍ厚さに
仕上げたが、仕上圧延後水冷して６８０℃で巻取った。

またＣ材は熱間圧延により２．３ＩｌｌＩｌｌ厚さに仕
上げ、７８０℃で巻取って自己焼鈍させた。さらにＤ材
は熱間圧延により２．３０ＩＩＩｌ厚さに仕上げ、６０
０′Ｃで巻取った。これらＡ−Ｄ材の各熱延コイルに対
し、酸洗により脱スケール処理を施した後、冷間圧延に
より板厚０，５０ｎｕ＋とじた。したがってＡ材、Ｂ材
については冷延圧下率９０％、Ｃ材、Ｄ材については冷
延圧下率７８％である。次いで８５０℃で３０秒間の連
続仕上焼鈍を施し、コイル長さ方向中央部での磁気特性
を測定した。第１表に各試料のＬ＋Ｃの磁気特性を示し
、また第１図に各試料の圧延方向からの角度と８５０と
の関係を示し、さらに第２図（Ａ）にＡ材の、第２図（
Ｂ）にＣ材の（２０１極点図を示す。

第１表から、Ｌ＋Ｃの磁気特性は巻取温度が高いＡＩ、
Ｃ材の場合に巻取温度が低いＢ材、Ｄ材よりも格段に優
れ、特に磁束密度Ｂ５０が高いことが明らかである。一
方第１図から、冷延圧下率が７８％と低いＣ材、ＤＩの
場合にはＢ５０の角度依存性が強く、５５°近辺に８５
０の極端に低い点が見られ、特にＣ材でその傾向が強く
、異方性が強いのに対し、冷延圧下率が９０％と高いＡ
材、Ｂ材の場合には異方性が小さく、一様に磁化される
ことが明らかである。これらの磁気Ｉ１１定結果から、
面内異方性が小さく、しかも全体として優れた磁性を示
すのはこの発明の方法により得られたＡ材のみであるこ
とが明らかである。なお第２図に示す極点図からも、Ａ
材の場合にはＣ材の場合と比較して磁化容易軸［２００
］が円周方向に一様に強く集積して、回転機に適したも
のとなっていることが明らかである。

実施例２ ＣＯ，０１１％、Ｓｉ　Ｏ，２７％、Ｍｎ　０．２５％
、ΔＱ０．０００５％を含有する連鋳スラブを１２００
℃に加熱して、スラブａについては４．０ｍｍの板厚に
熱間圧延して７７０℃で巻取り、またスラブｂについて
は３．Ｏｍｍに熱間圧延して７４０℃で巻取り、スラブ
Ｃについては２．５ｍｍに熱間圧延して７３０℃で巻取
ってそれぞれ自然放冷により自己焼鈍させた。

一方スラブｄ、ｅ、ｆについてはそれぞれ４．ＯｍＩ！
ｌ。

３．０ｍｍ、　　２．５ｍｍに熱間圧延して水冷し、６
５０　’Ｃで巻取った。各熱延鋼帯を酸洗により脱スケ
ール処理後、０．５ｎ＋ｍ厚さに冷間圧延し、冷延オイ
ルをクリーニングした後、８００℃で３０秒間の仕上焼
鈍を行った。その後内径５５ｍｍ、外径８５ｍｍのリン
グ試料を打抜き、１２枚を重ねてリング試料での磁気特
性を測定した。但し一般に小型モーターのステーターは
歪取り焼鈍されることが多いから、この場合も７５０　
’ＣＸ　２時間の歪取り焼鈍を施した後、磁気特定を行
った。その結果を第２表に示す。また各試料のＢｓｏの
値と、冷延圧下率および熱延仕上厚ざとの関係を第３図
に示づ一０第２表に示す結果から、この発明の方法によ
り得られた製品はリング試料での磁性が極めて優れてい
ることが明らかである。また第３図から、冷延圧下率が
８５％以上の場合、巻取温度が７００℃未満ではＢ５０
が著しく低下するが、巻取濃度が７００℃以上では逆に
８５０が向上することが明らかである。

実施例３ ＣＯ，００５％、Ｓｉ　２．８５％、△Ｑ　Ｏ，３５％
、Ｓｏ、００２％を含むスラブを１２３０℃に加熱し、
板厚３．５Ｉおよび２．０ＩＩＩＩＩＩの熱延鋼帯に仕
上げた。ここで、３、５ｎ＋ｎ厚さの熱延鋼帯は、本来
６スタンドで熱延すべきところを５スタドで熱延し、最
終スタンド直後で９１０℃で巻取り、一方２．０ＩＩＩ
Ｉ１１厚さの熱延鋼帯は水冷しながら５７０℃で巻取っ
た。各熱延鋼帯に脱スケール処理を施した後、０．３５
＋ａｍに冷間圧延し、脱脂後９５０℃で２分間の仕上焼
鈍を行った。そして通常のエプスタイン試料に切断して
磁気特性を測定したところ、第３表に示す結果が得られ
た。但し第３表においてＣ／Ｌの値は、Ｗ　１５０のＣ
方向、Ｌ方向の値の比をあられす。

第３表から、本発明材の磁性が優れており、特にＬ／Ｃ
が比が非常に小さく、Ｌ、Ｃ両方向に一様に磁化され易
いことが明らかである。

以上の説明で明らかなようにこの発明の方法によれば、
面内各方向に一様に磁束密度が高く、かつ鉄損が低い、
回転機に適した無方向性電磁鋼板を実際的かつ低コスト
で製造することができる顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１において熱延巻取温度および冷延圧下
率を変えた場合の圧延方向からの一角度と磁束密度Ｂ５
０との関係を示すグラフ、第２図は実施例１により得ら
れた各村の（２００）極点図を示すもので、（Ａ）は本
発明材Ａの極点図、（Ｂ）は比較材Ｂの極点図を示し、
第３図は実施例２により得られた各試料の冷延圧下率お
よび熱延仕上板厚と磁束密度Ｂ５０との関係を熱延巻取
温度の高低ごとに示すグラフである。 出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士　豊田武久 （ばか１名） 第２図 （Ａ）　　　　　　　（Ｂ） □２×≦ ［ｚ１］　　ＩＸ企、く２× □１×〉 第３図 汚之玩千竿（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｓｉ　４．０％（重量％、以下同じ）以下、△Ｑ１．０
   ％以下、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなるスラブ
   を熱間圧延して銅帯とし、その熱延鋼帯を１回の冷間圧
   延によって最終板厚とし、その後焼鈍によって結晶粒成
   長を行う無方向性電磁鋼板の製造方法において、 熱間圧延後の板厚ｔ１が最終板厚ｔ２に応じて［Ｉ≧ｔ
   　２　／　０．１５ となるように熱間圧延し、かつ熱間圧延後の巻取温度を
   ７００℃以上９５０℃以下の範囲内の温度として自己焼
   鈍させることにより熱延鋼帯中の結晶を粒度番号４以下
   とし、ざらに冷間圧延において圧下率８５％以上の強冷
   延を施すことを特徴とする無方向性電磁鋼板の製造方法
   。