JP2706016B2 - 冷延性、磁気特性に優れた複層高硅素軟磁性鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軟磁性材料として電気
機器の鉄心などに用いられる磁気特性の優れた高硅素軟
磁性鋼板及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｓｉの添加は鉄損特性を向上させ、６．
５％近傍で磁歪がゼロに近づくことから、透磁率も一段
と向上し、優れた磁気特性を示すことが知られている。
しかし、Ｓｉの添加量が４．５％以上になると冷間圧延
性が著しく劣化し、実用化されなかった。

【０００３】冷間圧延性を向上させる手段として、熱延
板の組織を制御する方法が開示されている（特開昭６１
−１６６９２３号、特開昭６２−１０３３２１号公
報）。しかし、提示されている熱延条件の制約は生産性
の妨げになるだけでなく、製品板の集合組織の制御の点
では必ずしも良策とはいえない。

【０００４】また、他の方法として、冷延の圧延温度を
３５０℃〜４５０℃にすることにより冷延性を向上する
方法が開示されているが（特開平１−２００７０２号公
報）、作業性、表面性状等の点で多くの問題を抱えてい
る。また、これらの対策を行なってもＳｉの添加量が
４．５％以上になると、変形抵抗が高く薄手材の圧延が
困難になる。

【０００５】一方、磁気特性の面では、高Ｓｉ材は高周
波域で特に優れた磁気特性を示すことが知られており、
この場合、板厚を薄くしないとその効果が十分現われな
い。また、高周波数域では磁束は表面近傍に集中的に走
ることが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は高硅素軟磁性
鋼板の難冷延の問題を回避し、高周波数領域で低鉄損特
性を示す鋼板及びその製造方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは冷間圧延性
の向上に関して研究を進め、難冷延材がサンドウィッチ
構造の複層鋼板にすることにより冷延性を著しく向上で
きることを確認した。この技術を高硅素軟磁性鋼板に利
用するに当たって検討した結果、冷間圧延性と磁気特性
の両面より優れた複層条件を見いだした。

【０００８】その要旨とするところは重量比で、Ｃ≦
０．００６％、Ｓｉ：４．０〜７．１％を含有し、残部
Ｆｅ及び不可避的不純物からなる材料を表層材とし、Ｃ
≦０．００６％、Ｓｉ：０．８〜３．５％を含有し、残
部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる材料を内層材とする
サンドウィッチ構造の鋳込み複層鋼板で、表層材／内層
材の板厚比が０．１〜０．３である磁気特性の優れた複
層高硅素軟磁性鋼板である。

【０００９】更に本発明は、鋳込みによって前記成分組
成の複層鋼片を製造し、熱延後、必要により中間焼鈍
し、冷延及び最終焼鈍を行う冷延性、磁気特性に優れた
複層高硅素軟磁性鋼板の製造方法である。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。まず、成
分の限定理由について述べる。表層及び内層材のＣ量を
０．００６％以下と限定したのは、これを超えてＣが添
加されると製品の磁気特性が大きく劣化するためであ
る。

【００１１】表層のＳｉ量を４．０〜７．１％の範囲に
限定したのは、高周波数領域で低鉄損特性を得るのに必
要なＳｉ量は少なくとも４．０％以上であり、また、過
剰なＳｉの添加は低鉄損特性の向上の効果が少なく、冷
延性が著しく劣化するので７．１％を上限とした。

【００１２】一方、内層のＳｉ量を０．８〜３．５％の
範囲に限定したのは、優れた磁気特性を得るのに必要な
Ｓｉ量は少なくとも０．８％以上であり、冷延性の観点
では内層のＳｉ量が３．５％超になると変形抵抗が高く
なり薄手圧延が困難になるためである。

【００１３】上記以外の成分としてＡｌ，Ｍｎなどの電
気抵抗を高め、鉄損を低下させる元素の添加や固溶Ｃ，
Ｎを減じるためのＴｉ，Ｎｂなどの炭窒化物形成元素の
添加は本発明の趣旨を損ずるものではない。

【００１４】次に、複層構造の限定理由について述べ
る。表層材／内層材の板厚比を０．１〜０．３の範囲に
限定したのは、板厚比が０．１未満だと高周波数領域で
十分な低鉄損特性を得ることができないためであり、上
限を０．３としたのは、これを超えて表層材の比率が大
きくなると冷延性が著しく劣化し、製品の薄手化が困難
になるためである。ここでの板厚比は両面の表層材の板
厚を足した値を内層材の板厚で割った値である。

【００１５】また、複層構造の製造方法を鋳込み法に限
定したのは、他の製造方法である圧延圧着法や爆着法で
は冷延中に境界面で破壊が起こり、表層材の剥離などが
生じやすくなるためである。高周波数域では磁束が表面
近傍に集中するため、高Ｓｉは表層材だけでよいので、
本発明により合金コストの低減が達成できる。

【００１６】

【実施例】表１に表層材と内層材に用いた材料の化学成
分を示す。供試材は鋳込みによって複層化され、凝固
後、直接熱延を行ない１７０mmの鋳片を約９５０℃で仕
上圧延を行ない、酸洗後、板厚０．２３mmに冷延し、９
００℃で２分間の連続焼鈍あるいは８００℃で３時間の
箱焼鈍を行なった。また、一部、９００℃で２分間熱延
板焼鈍した材料も試験材に入れた。

【００１７】表２に材料の組み合わせ、板厚比、実験条
件、冷延性の良否、磁気特性などを示す。

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】実験番号１，２，３，７，１０，１１，１
３，１５，１６，１７は本発明鋼の範囲で、冷延性、磁
気特性ともに優れた特性を示す。実験番号４は内層のＣ
量が多いため磁性の劣化が見られる。実験番号５は内層
のＳｉ量が０．５％と低いため鉄損が大きい。実験番号
６は内層のＳｉ量が４．０％と高いため冷延時の変形抵
抗が高く、作業性が悪いだけでなく耳割れが発生した。

【００２０】実験番号８は表層材のＳｉ量が多く、冷延
時に割れが生じた。実験番号９は表層材のＣ量が高いた
め優れた磁気特性が得られなかった。実験番号１２は表
層材の割合が低いために優れた磁気特性が得られなかっ
た。実験番号１４は表層材の割合が高くなり過ぎ、冷延
時の変形抵抗が高くなり作業性が悪いだけでなく割れも
生じた。

【００２１】実験番号１８は表層材と内層材を真空中で
電子ビーム溶接を行なった後、熱延で圧着して作った複
層鋼板の結果で、冷延時に割れを生じた。割れのない部
分の磁性を調べたところ、鋳込みで作った実験番号３の
複層材料より一様に鉄損が高いことが分かった。圧着材
に比べて鋳込み複層材の方が優れた冷延性及び磁気特性
を示す理由は十分解明されていないが境界層近傍の拡散
現象が影響していることが推測される。

【００２２】また、本発明鋼は高Ｓｉ鋼の単層材に比べ
ると磁束密度が高い特徴がある。例えば、実験番号３の
材料のＢ₅₀は１．６１、実験番号１のＢ₅₀は１．６０と
６．５％Ｓｉの単層材の比較材の１．５０に比べると著
しく高い値である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、通常の冷間圧延で極め
て薄い板厚まで損傷なく圧延でき、高周波数域で優れた
鉄損値を示し、磁束密度も高い薄板を低コストで供給で
きる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ≦０．００６％、 Ｓｉ：４．０〜７．１％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる材料を表層材と
   し、 Ｃ≦０．００６％、 Ｓｉ：０．８〜３．５％、 残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる材料を内層材とす
   るサンドウィッチ構造の鋳込み複層鋼板で表層材／内層
   材の板厚比が０．１〜０．３である冷延性、磁気特性の
   優れた複層高硅素軟磁性鋼板。
2. 【請求項２】 鋳込みによって複層鋼片を製造し、熱延
   後、中間焼鈍するかあるいは中間焼鈍せずに、冷延及び
   最終焼鈍を行うことを特徴とする請求項１記載の冷延
   性、磁気特性に優れた複層高硅素軟磁性鋼板の製造方
   法。